[发明专利]用于引线接合机的改进的Z轴运动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体装置的引线接合，并且更特别的是提供一种用于引线接合机的改进的Z轴运动系统。

背景技术

引线接合机通常包括竖直的或者基本竖直的运动轴，该运动轴支撑着部件，例如接合工具(例如毛细管工具)、超声换能器(如果使用的话)、引线夹等。这个运动轴通常称为“Z轴”，并且被用于定位接合工具用于接合、成环、形成球(例如通过电子火焰熄灭等)，并且还用于在接合过程中施加受控的力(“接合力”)。

通常，用于沿着Z轴运动的力以及接合力通过电动机被施加。例如，在一些电动机中，电流穿过线圈以产生力从而沿着Z轴移动。在这种结构中，电动机中包括的线圈或者永久磁体组件可以是沿着Z轴移动的部件。

图1A-1B分别是引线接合机的通常的接合头组件的透视图和侧视图。现有技术中，术语“接合头”有时用于表示与图1A-1B类似的结构；然而，有时，该术语用于表示具有另外的或者较少部件的结构。本申请中，术语“接合头”和“接合头组件”用于表示任何这样的结构，该结构支撑着接合机(例如引线接合机，接线柱球焊机等)中的接合工具(直接地或者通过其它部件)。

支撑结构10(例如接合头连杆10)承载着超声换能器20，换能器20依次承载接合工具30(例如毛细管30)。接合头连杆10还承载着引线夹组件40。图1A-1B中，用于提供沿着Z轴线的运动的电动机50的静止部分是永久磁体组件52。永久磁体组件52包括左磁体部分52a和右磁体部分52b(为了清楚起见，右磁体部分52b从图1B中去掉)。永久磁体组件52刚性安装到引线接合机(未示出)的较大的支撑结构，其中，引线接合机(以及可能同一个较大的支撑结构)还支撑围绕旋转轴线80的旋转运动。通过围绕旋转轴线80枢转来提供Z运动，从而提供接合工具30的基本竖直的运动。线圈60(例如包括多个导电匝的线圈)刚性连接到接合头连杆10。导线62a和62b电连接到线圈60。控制系统(未示出)使电流穿过线圈60(通过导线62a和62b)，从而产生沿着Z轴线的力。穿过线圈60的电流的控制提供了运动控制和接合力的施加。位置测量装置70(例如编码器70)例如与伺服控制系统结合使用，以实现位置控制。

对于Z轴来说适合的是构造用于例如在接合位置和球形成(例如EFO)位置之间快速运动，并且在接合过程中提供精确的力。在接合过程中使用的力基本低于在高速运动过程中沿着Z轴线加速使用的力，并且适合地基本更加精确。引线接合机的操作将适合地提供：(1)在加速和减速过程中高的电动机力，和(2)用于接合力施加的显著较小的力的精确控制。不幸的是，普通的电动机不能适合地提供这些所需要的特征。

例如，相对于总的电流范围，所施加的电流的小的误差会是接合力控制过程中的适合的电流的大部分。另外，下面的情况是不实际的：利用同样适合于高速运动的电动机，将这种固定的电流误差(例如由于电动机放大器中热漂移引起的误差)减小到显著低的水平以实现适合的接合力精度。另外，功率更大的电动机(例如适用于高的加速和减速性能的电动机)由于固定的电流误差容易具有相对应较大的力的误差。

因此，适合的是提供用于引线接合机的Z轴线的改进的运动系统。

发明内容

根据本发明的典型实施例，提供一种线圈组件，构造用于提供引线接合机的接合工具沿着基本竖直轴线的运动。线圈组件包括第一线圈部分，其具有第一力常数。第一线圈部分构造成接收能量从而将第一力提供给接合工具。线圈组件还包括第二线圈部分，具有第二力常数。第二线圈部分构造成接收能量以将第二力提供给接合工具。第二力常数不同于第一力常数。

根据本发明的另一个典型实施例，提供用于引线接合机的接合头组件。接合头组件包括接合工具和线圈组件。线圈组件包括第一线圈部分，具有第一力常数。第一线圈部分构造成接收能量从而将第一力提供给接合工具。线圈组件还包括第二线圈部分，具有第二力常数。第二线圈部分构造成接收能量从而将第二力提供给接合工具。第二力常数不同于第一力常数。

根据本发明的另一个典型实施例，提供一种引线接合机。引线接合机包括支撑结构和接合头组件。接合头组件包括接合工具和线圈组件。线圈组件包括第一线圈部分，具有第一力常数。第一线圈部分构造成接收能量从而将第一力提供给接合工具。线圈组件还包括第二线圈部分，具有第二力常数。第二线圈部分构造成接收能量从而将第二力提供给接合工具。第二力常数不同于第一力常数。接合头组件由支撑结构可旋转地支撑，以提供接合工具的基本竖直的运动。

附图说明