本發(fā)明涉及用于焊接裝置的焊接頭，例如用于將引線焊接到焊接表面的引線焊接頭，并且特別涉及一種具有多個致動器的焊接頭。

背景技術(shù)：

1、在引線焊接工藝中，將導(dǎo)電線焊接在電子器件上的電焊接盤之間，諸如在半導(dǎo)體芯片與其上附接芯片的襯底之間。襯底經(jīng)常是半導(dǎo)體導(dǎo)線框架。還可以在單獨的半導(dǎo)體芯片上的焊接盤之間進(jìn)行電連接。焊接通過焊接工具形成，焊接工具可以是附接到超聲換能器的毛細(xì)管的形式，超聲換能器用于向毛細(xì)管末端產(chǎn)生超聲能量。

2、在用于制作所謂的“球形焊接”的引線焊接器中，承載焊接工具的焊接頭設(shè)計成圍繞適當(dāng)定位的樞軸執(zhí)行搖擺運動。對于超聲焊接，焊接工具是安裝在焊接頭上的超聲換能器，該超聲換能器包括聯(lián)接到焊頭(horn)的壓電驅(qū)動器堆，以及處于焊頭端部的毛細(xì)管。焊接引線通常由金、鋁或銅制成，其通過毛細(xì)管中的孔從焊接引線軸饋送到毛細(xì)管的末端。通過將超聲能量施加到毛細(xì)管末端，使毛細(xì)管末端處的引線結(jié)合到焊接盤上來完成焊接。

3、多年來，引線焊接機的操作速度已大幅提高，結(jié)果是需要以高速致動焊接頭，同時在不損壞引線的情況下，對夾緊的引線施加受控力。

4、圖1a至圖1c示出了現(xiàn)有技術(shù)焊接頭100的示例。圖1a顯示了側(cè)視圖，圖1b顯示了俯視圖(為提高清晰度，省略了引線夾和換能器)，圖1c顯示了透視圖。焊接頭100一般包括焊接頭本體102、固定到本體102的引線夾104和安裝到焊接頭100的換能器106。

5、焊接引線(未示出)從引線軸(未示出)饋送，并且被引導(dǎo)經(jīng)過引線夾104的鉗口并穿過換能器106中的孔。引線夾104沿著焊接引線的路徑布置，以便控制引線到換能器106的饋送。

6、焊接頭本體102在樞轉(zhuǎn)點112處樞轉(zhuǎn)以進(jìn)行轉(zhuǎn)動運動，并且焊接頭本體102圍繞樞轉(zhuǎn)點112的轉(zhuǎn)動移動是由容納在殼體結(jié)構(gòu)105內(nèi)的致動器114致動。致動器114可以包括音圈電機，該音圈電機包括線圈，當(dāng)電流在控制器(未示出)的控制下流過線圈時，線圈可借助電磁相互作用相對于磁體移動。當(dāng)由致動器114沿著轉(zhuǎn)動弧115致動時，焊接頭本體102受驅(qū)動以沿著轉(zhuǎn)動弧116轉(zhuǎn)動。當(dāng)引線夾104閉合時，朝向焊接位置從引線軸拉出焊接引線，而焊接頭主體102遠(yuǎn)離焊接引線軸轉(zhuǎn)動。引線夾104可以進(jìn)一步打開并且焊接頭主體102朝向線軸轉(zhuǎn)動，以將引線夾104置于夾緊和拉出更多焊接引線的位置。

7、在焊接循環(huán)期間以及在開始第一焊接結(jié)合之前，在從換能器106突出的焊接引線的尾端處形成熔融球。熔融球隨后下落到焊接盤(未示出)上以形成第一球焊。通過電火花熔化引線，在該突出的焊接引線的尾端處形成熔融球，因此在焊接引線的尾端處必須有足夠長度的引線才能這樣做。電子火焰熄滅(“efo”)器件(未示出)產(chǎn)生電火花并熔化引線來形成熔融球。

8、為了在完成焊接之后留下焊接引線尾部從換能器106突出，焊接頭本體102必須在控制器的控制下遵循各種已編程運動。更具體地，在球形焊接過程期間，在已經(jīng)在第二焊接位置處焊接引線之后，焊接頭主體102需要在引線夾104打開的情況下向上移動一小段距離，以完成引線連接。然后，焊接頭本體102停止并且引線夾104閉合以夾持焊接引線。此后，焊接頭主體102進(jìn)一步向上移動到更高的位置。在該進(jìn)一步向上運動期間，焊接引線在第二焊接位置被拉起并斷開，并準(zhǔn)備好開始下一個引線連接的第一焊接。這被稱為尾部成型，以確保在建立每個引線連接之后從換能器106突出預(yù)定長度的焊接引線。突出的引線的長度和線性的一致性決定了球成型的可重復(fù)性以及成型的球的大小。

9、然而，當(dāng)試圖以更快且更準(zhǔn)確的方式執(zhí)行焊接時，焊接頭100存在許多缺點。一個缺點是當(dāng)焊接頭100以非常高的速度和加速度移動時，對焊接頭本體102的運動的控制變得更加困難。焊接頭100的速度和加速度對其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也提出了非常苛刻的要求。焊接頭100還易受溫度變化的影響，這會影響焊接引線的成型和定位。這使得難以在高速下準(zhǔn)確生成和定位具有均勻長度且直度一致的尾部。與現(xiàn)有技術(shù)相比，以更快且更準(zhǔn)確的方式進(jìn)行焊接將是有益的。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明的一個目的是尋求提供一種焊接裝置的焊接頭，其能克服現(xiàn)有技術(shù)中的至少一些上述問題。

2、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于將引線焊接到焊接表面的焊接頭，其包括：焊接頭主體，其可移動地由安裝部分保持；第一致動器；和第二致動器，其中，焊接頭本體具有工具部分和致動器部分，工具部分配置成接收用于接收和焊接引線的焊接工具，致動器部分與第一致動器和第二致動器聯(lián)接，第一致動器和第二致動器可操作以作用在致動器部分上，以使焊接頭本體關(guān)于安裝部分移動，從而使焊接工具關(guān)于焊接表面移動。

3、第一方面認(rèn)識到現(xiàn)有焊接頭的問題在于其通常采用單個致動器來移動焊接頭本體。使用單個致動器降低了對焊接頭本體的移動的控制水平，并且影響了焊接頭本體的結(jié)構(gòu)完整性。而且，當(dāng)需要產(chǎn)生更大的力來提供增加的加速度時，增加單個致動器布置的大小可能會導(dǎo)致不可接受的慣性和結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性。

4、因此，提供了一種焊接頭。該焊接頭可以將引線焊接或固定到焊接表面上。焊接頭可以包括焊接頭本體或構(gòu)件。焊接頭本體可以操作或配置成在安裝部分周圍或安裝部分上移動或移位。焊接頭可以包括第一致動器。焊接頭可以包括第二致動器。焊接頭本體可以具有工具部分。工具部分可以配置或修改成接收焊接工具，該焊接工具接收引線并將其焊接到焊接表面。焊接頭本體還可以具有致動器部分。致動器部分可以和第一致動器聯(lián)接或連接。致動器部分可以和第二致動器聯(lián)接或連接。第一致動器和第二致動器可以操作或配置成在致動器部分上一起作用。第一致動器和第二致動器在致動器部分上的作用可以使焊接頭本體圍繞致動器部分移動或移位。焊接頭的移動可以使焊接工具相對于焊接表面移動或移位。通過這種方式，第一致動器和第二致動器都可以用來移動焊接頭本體，這提供了對在焊接頭本體上產(chǎn)生的力的更大控制，可以提供減小的慣性，并且與等效的單個致動器布置相比，兩個致動器的布置可以幫助改善結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

5、在一個實施例中，第一致動器可操作以在致動器部分上產(chǎn)生第一力，并且第二致動器可操作以在致動器部分上產(chǎn)生第二力。因此，第一致動器可以配置或布置成在致動器部分上產(chǎn)生第一力，而第二致動器可以配置或布置成在致動器部分上產(chǎn)生第二力。因此，每個致動器可以產(chǎn)生獨立的或單獨的力，該力作用在致動器部分上，以便在焊接頭本體上提供推動力。

6、在一個實施例中，焊接頭包括致動邏輯，其可操作以產(chǎn)生第一信號來激勵第一致動器從而產(chǎn)生第一力，并且產(chǎn)生第二信號來激勵第二致動器從而產(chǎn)生第二力。因此，致動邏輯或控制器可以配置或布置成產(chǎn)生激勵或操作致動器的信號，以便控制力的產(chǎn)生。

7、在一個實施例中，致動器部分配置成接收第一力和第二力，并且由于包括第一力和第二力的組合的合力而在一個方向上被推動。因此，致動器部分可以和致動器聯(lián)接或連接，使得由致動器產(chǎn)生的力一起承載在致動器部分上。致動器可以通過因致動器的組合力產(chǎn)生的合力而在一個方向上被移動或推動。

8、在一個實施例中，第一致動器和第二致動器可操作以產(chǎn)生具有相等量級的第一力和第二力。因此，致動器可以產(chǎn)生具有相等幅度或大小的力。

9、在一個實施例中，第一致動器和第二致動器可操作以產(chǎn)生具有不等量級的第一力和第二力。因此，致動器可以產(chǎn)生具有不同幅度或大小的力。

10、在一個實施例中，第一致動器和第二致動器可操作以產(chǎn)生第一力和第二力，以在共同方向上作用。因此，致動器可以與致動器部分聯(lián)接或連接并且可以操作成在相同方向上將力傳送到致動器部分上。

11、在一個實施例中，第一致動器和第二致動器可操作以產(chǎn)生第一力和第二力，以在不同方向上作用。因此，致動器可以與致動器部分聯(lián)接或連接并且可以操作成在非平行或發(fā)散方向上將力傳送到致動器部分上。

12、在一個實施例中，第一致動器和第二致動器可操作以產(chǎn)生第一力和第二力，以在相反方向上作用。因此，致動器可以與致動器部分聯(lián)接或連接并且可以操作成在相反或相對方向上在致動器部分上傳遞力。

13、在一個實施例中，第一致動器和第二致動器中的至少一個可操作以產(chǎn)生第一力和第二力中的至少一個，其具有時變量級和時變方向中的至少一種。因此，致動器中的任一個或兩個可以產(chǎn)生其量級和/或方向隨著時間發(fā)生變化的力。

14、在一個實施例中，致動器部分可操作以組合第一力和第二力，從而產(chǎn)生具有時變量級和時變方向中的至少一種的合力。因此，致動器部分可以由致動器作用并呈現(xiàn)合力，該合力的量級和/或方向隨時間發(fā)生變化。

15、在一個實施例中，第一致動器和第二致動器可操作以產(chǎn)生第一力和第二力，二者具有相等量級并且在相反方向上作用進(jìn)行組合以生成零合力。因此，致動器可以操作或配置成產(chǎn)生匹配的相反力，以便致動器部分經(jīng)歷零合力。這使得能夠驅(qū)動致動器而不會致使致動器部分被合力推動，致動器部分將保持在適當(dāng)位置。這使得焊接頭能夠由于致動器的操作而維持在其正常操作溫度，同時避免焊接頭移動，而是將其保持在空閑位置。

16、在一個實施例中，第一致動器和第二致動器各包括電機。

17、在一個實施例中，電機包括音圈電機、直線電機、壓電電機和氣動電機中的至少一種。

18、在一個實施例中，第一致動器和第二致動器由致動器部分并置。因此，致動器可以通過致動器部分定位或放置在一起。

19、在一個實施例中，第一致動器通過致動器部分與第二致動器間隔開但相連。將致動器間隔開或彼此遠(yuǎn)離地放置有助于改善焊接頭本體的結(jié)構(gòu)剛度。

20、在一個實施例中，第一致動器和第二致動器都定位成與致動器部分并行移動。因此，致動器部分和致動器之間的連接可能會導(dǎo)致致動器與致動器部分一起移動。

21、在一個實施例中，致動器部分具有第一殼體部分和第二殼體部分，第一殼體部分接收第一致動器的第一可移動部件，第二殼體部分接收第二致動器的第二可移動部件。因此，致動器部分可以接收或容納致動器的可移動部件。

22、在一個實施例中，第一致動器的第一可移動部件通過致動器部分定位成關(guān)于第二致動器的第二可移動部件成固定關(guān)系。因此，第一致動器的可移動部件可以連接到致動器部分，致動器部分繼而連接到第二致動器的可移動部件。

23、在一個實施例中，致動器部分的移動致使第一致動器的第一可移動部件和第二致動器的第二可移動部件進(jìn)行相應(yīng)的移動。因此，可移動部分可以和致動器部分一起移動。

24、在一個實施例中，第一殼體部分定位成遠(yuǎn)離第二殼體部分。

25、在一個實施例中，致動器部分包括至少一個在第一殼體部分和第二殼體部分之間延伸的支架。在殼體部分之間提供支架或支柱改善了焊接頭本體的結(jié)構(gòu)剛性。

26、在一個實施例中，第一致動器的第一固定部件定位成關(guān)于第二致動器的第二固定部件成固定關(guān)系。

27、在一個實施例中，第一固定部件和第二固定部件定位成關(guān)于安裝部分成固定關(guān)系。因此，致動器的固定部件可以都與安裝部分聯(lián)接或連接。

28、在一個實施例中，第一致動器的第一可移動部件包括第一線圈，并且第二致動器的第二可移動部件包括第二線圈。雙核心布置提供了諸多優(yōu)點。為了生成特定量的力，雙線圈的尺寸可以小于能夠生成該力的等效單線圈的尺寸。這使得焊接頭本體更加緊湊，并且可以使線圈的重心移動得更接近焊接頭本體的重心，這降低了其慣性。而且，與單個線圈相比，兩個線圈的散熱面積更大，因此提高了雙線圈的冷卻效率。而且，線圈可以定位成改善焊接頭本體的剛度。

29、在一個實施例中，第一致動器的第一固定部件和第二致動器的第二固定部件各包括磁體陣列。

30、在一個實施例中，磁體陣列定位成提供軸向延伸通過第一線圈和第二線圈的磁場。

31、在一個實施例中，磁體陣列包括定位成靠近第一線圈的第一軸向面的第一磁體陣列，和定位成靠近第二線圈的第二軸向面的第二磁體陣列。

32、在一個實施例中，第一軸向面背向第二軸向面。因此，面可以朝向不同方向定向。

33、在一個實施例中，磁體陣列包括位于第一線圈和第二線圈之間的中間磁體陣列。因此，第三磁體陣列可以位于第一磁體陣列和第二磁體陣列之間的位置。

34、在一個實施例中，致動器部分定位成與工具部分成固定關(guān)系。因此，致動器部分可以固定到工具部分。

35、在一個實施例中，致動器部分的移動致使工具部分進(jìn)行相應(yīng)的移動。因此，致動器部分和工具部分可以一起移動。

36、在一個實施例中，焊接頭本體由安裝部分可樞轉(zhuǎn)地接收。因此，焊接頭本體可以圍繞樞軸在安裝部分上旋轉(zhuǎn)。

37、在一個實施例中，焊接頭本體由安裝部分圍繞轉(zhuǎn)動軸線可樞轉(zhuǎn)地接收。

38、在一個實施例中，致動器部分圍繞轉(zhuǎn)動軸線以致動移動弧進(jìn)行的移動致使工具部分圍繞轉(zhuǎn)動軸線以工具移動弧進(jìn)行相應(yīng)的移動。移動弧可以是同心的。

39、根據(jù)第二方面，提供了一種移動焊接頭以將引線焊接到焊接表面的方法，該方法包括以下步驟：將焊接頭本體可移動地保持在安裝部分上，該焊接頭本體具有致動器部分和工具部分，該工具部分配置成接收用于接收和焊接引線的焊接工具；將第一致動器和第二致動器與致動器部分聯(lián)接；以及致動第一致動器和第二致動器以使焊接頭本體關(guān)于安裝部分移動，從而使焊接工具關(guān)于焊接表面移動。

40、在一個實施例中，致動包括使用第一制動器在致動器部分上產(chǎn)生第一力以及使用第二制動器在致動器部分上產(chǎn)生第二力。

41、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：產(chǎn)生第一信號來激勵第一致動器以產(chǎn)生第一力，并且產(chǎn)生第二信號來激勵第二致動器以產(chǎn)生第二力。

42、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：由于包括致動器部分接收的第一力和第二力的組合的合力而在一個方向上推動致動器部分。

43、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：產(chǎn)生具有相等量級的第一力和第二力。

44、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：產(chǎn)生具有不等量級的第一力和第二力。

45、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：產(chǎn)生第一力和第二力，以在共同方向上作用。

46、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：產(chǎn)生第一力和第二力，以在不同方向上作用。

47、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：產(chǎn)生第一力和第二力，以在相反方向上作用。

48、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：產(chǎn)生第一力和第二力中的至少一個，其具有時變量級和時變方向中的至少一種。

49、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：產(chǎn)生第一力和第二力中的至少一個，以提供具有時變量級和時變方向中的至少一種的合力。

50、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：產(chǎn)生具有相等量級的第一力和第二力，并且在相反方向上作用進(jìn)行組合以產(chǎn)生零合力。

51、在一個實施例中，第一致動器和第二致動器各包括電機。

52、在一個實施例中，電機包括音圈電機、直線電機、壓電電機和氣動電機中的至少一種。

53、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：利用致動器部分并置第一致動器和第二致動器。

54、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：將第一致動器和第二致動器連接到致動器部分，以通過致動器部分將第一致動器與第二致動器間隔開。

55、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：將第一致動器和第二致動器定位成與致動器部分并行移動。

56、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：利用致動器部分的第一殼體部分接收第一致動器的第一可移動部件，并且利用致動器部分的第二殼體部分接收第二致動器的第二可移動部件。

57、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：通過致動器部分使第一致動器的第一可移動部件定位成關(guān)于第二致動器的第二可移動部件成固定關(guān)系。

58、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：移動致動器部分以致使第一致動器的第一可移動部件和第二致動器的第二可移動部件二者進(jìn)行相應(yīng)的移動。

59、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：使第一殼體部分遠(yuǎn)離第二殼體部分定位。

60、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：提供至少一個在第一殼體部分和第二殼體部分之間延伸的支架。

61、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：使第一致動器的第一固定部件定位成關(guān)于第二致動器的第二固定部件成固定關(guān)系。

62、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：使第一固定部件和第二固定部件定位成關(guān)于安裝部分成固定關(guān)系。

63、在一個實施例中，第一致動器的第一可移動部件包括第一線圈，并且第二致動器的第二可移動部件包括第二線圈。

64、在一個實施例中，第一致動器的第一固定部件和第二致動器的第二固定部件各包括磁體陣列。

65、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：將磁體陣列定位成提供軸向延伸通過第一線圈和第二線圈的磁場。

66、在一個實施例中，磁體陣列包括第一磁體陣列和第二磁體陣列，并且該方法包括以下步驟：將第一磁體陣列靠近第一線圈的第一軸向面定位并且將第二磁體陣列靠近第二線圈的第二軸向面定位。

67、在一個實施例中，第一軸向面背向第二軸向面。

68、在一個實施例中，磁體陣列包括中間磁體陣列，并且該方法包括以下步驟：將中間磁體陣列定位在第一線圈和第二線圈之間。

69、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：使致動器部分定位成與工具部分成固定關(guān)系。

70、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：移動致動器部分，以致使工具部分進(jìn)行相應(yīng)的移動。

71、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：通過安裝部分樞轉(zhuǎn)地接收焊接頭本體。

72、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：樞轉(zhuǎn)地接收由安裝部分圍繞轉(zhuǎn)動軸線接收的焊接頭本體。

73、在一個實施例中，該方法包括以下步驟：使致動器部分圍繞轉(zhuǎn)動軸線以致動移動弧移動，以致使工具部分圍繞轉(zhuǎn)動軸線以工具移動弧進(jìn)行相應(yīng)的移動。

74、關(guān)于說明書部分、所附權(quán)利要求和附圖，將更好地理解這些和其他特征、方面和優(yōu)點。