【技术实现步骤摘要】
本申请实施例涉及半导体芯片加工设备，尤其是一种多轴运动解耦结构、引线键合装置和设备。
技术介绍
1、在半导体器件的加工制造过程中，需要通过引线键合设备将引线框架的引脚与安装在引线框架上的半导体晶片焊盘进行连接，键合加工主要通过引线键合设备上的引线键合装置来实现。
2、现有的引线键合设备整体上基本采用传统的xyz三轴运动结构，该xyz三轴运动结构通过xy平台和引线键合装置组合实现。其中，引线键合装置装在xy平台上，xy平台负责搭载引线键合装置进行xy水平运动，引线键合装置自身实现z轴纵向运动，而现有的引线键合装置的z轴纵向运动是通过垂直方向的往复旋转动作实现的。由于z轴纵向运动的驱动力通过旋转方式施加，以及高速加工时250g以上的高加速度要求，使得对引线键合装置z轴的惯量、旋转中心及旋转至焊接平面的垂直度要求很高。引线键合装置z轴惯量的优化已接近瓶颈，而z轴纵向运动的旋转中心和z轴重心难以保证完全重合以及焊头难以保证与焊接平面完全垂直的情况，同时纵向方向旋转施加力，必然会导致对其他轴的扰动，这些问题均会导致最终的键合封装效果不良。
3、目前xy平台是通过直线电机驱动，加速度最大可到达35-40g；而再想提升难度较大，迭代程度比较有限。需要更大推力的有铁芯直线电机，而采用大推力有铁芯直线电机必然造成推力波动、电气时间常数偏大等控制问题，也会影响封装精度。所以基于现有的引线键合设备的运动结构难以进一步大幅提升设备的键合速度。
技术实现思路
1、第一方面，本申请的实
2、该多轴运动解耦结构设于多轴运动单元中，所述多轴运动单元中的至少一个轴向运动通过音圈电机驱动，所述音圈电机包括定子和相对于所述定子作直线运动的动子，所述定子包括定子磁铁，所述动子包括动子线圈，所述动子线圈包括长度段，所述动子线圈的长度段在长度方向上的长度大于所述定子磁铁在长度方向上的覆盖长度。
3、在一种可能的实现方式中，所述动子线圈与定子磁铁的气隙宽度大于标准气隙宽度。
4、在一种可能的实现方式中，所述多轴运动单元中至少两个轴向之间设有解耦导轨。
5、由于设置了多轴解耦结构，多轴运动单元中音圈电机在进行所在轴的驱动时受到其他轴的运动的作用力的情况下，所在轴的动子在受外力产生位移的情况下，仍然可以保证音圈电机的动子线圈的长度段的磁通量保持恒定，从而使得所在轴的驱动力不发生变化，即不受其他轴的运动影响，保持了运动的稳定性。
6、第二方面，本申请的实施例提供了一种引线键合装置，包括：
7、安装座，安装于键合设备的xy平台上；
8、所述uvz三轴运动单元，设于所述安装座上，包括进行直线运动的u轴驱动组件、v轴驱动组件和z轴驱动组件；所述u轴驱动组件、v轴驱动组件和z轴驱动组件中至少一个驱动组件中包括第一方面的多轴运动结构。
9、键合机构，设于所述z轴驱动组件上，在uvz三轴运动单元的驱动下移动并进行芯片键合加工。
10、本实施例的引线键合装置的三个轴驱动组件均进行直线运动的驱动，在采用音圈电机并结合上述多轴运动解耦的条件下，可以实现z轴方向200g-400g的加速度，相对于现有的旋转施加驱动力的情况而言，实现了加速度的大幅提高，同时解决了旋转中心和z轴重心重合度要求高和对其他方向的运动带来的偏心扰动的问题，并且再配合u轴驱动组件和v轴驱动组件，组成引线键合装置的uvz三轴运动单元，使得引线键合装置的uv向运动加速度能够在设备的xy平台基础上进行加速度的加成，大幅提升整个键合设备在x轴和y轴方向的运动加速度，同时该装置结构实现了键合区域与键合精度分离设计，xy行程的扩大不会影响到uvz键合机构的键合精度，从而能够实现更大区域的键合，键合区域的范围可实现进一步的拓展。
11、在一种可能的实现方式中，所述u轴驱动组件包括u轴音圈电机和u轴主体，所述u轴音圈电机包括u轴定子和u轴动子，所述u轴主体设于u轴动子上，所述u轴定子包括u轴定子磁铁，所述u轴动子包括u轴动子线圈，所述u轴动子线圈包括第一长度段，所述第一长度段的长度大于所述u轴定子磁铁的覆盖长度。
12、在一种可能的实现方式所述z轴驱动组件包括z轴音圈电机和z轴主体，所述z轴音圈电机包括z轴定子和相对于所述z轴定子作直线运动的z轴动子，所述z轴主体设于所述z轴动子上，所述z轴定子上设有z轴定子磁铁，所述z轴动子上设有z轴动子线圈，所述z轴动子线圈包括第二长度段，所述第二长度段的长度大于所述z轴定子磁铁的覆盖长度。
13、在一种可能的实现方式中，所述v轴驱动组件包括v轴音圈电机和v轴主体，所述v轴音圈电机包括v轴定子和相对于所述v轴定子作直线运动的v轴动子，所述v轴主体设于所述v轴动子上，所述v轴定子上设有v轴定子磁铁，所述v轴动子上设有v轴动子线圈。
14、在一种可能的实现方式中，所述z轴主体上设有沿u轴方向延伸的第一导轨，所述z轴音圈电机的z轴动子上设有沿u轴方向延伸的第一导轨槽，所述第一导轨和第一导轨槽可滑动地连接为一体。
15、在一种可能的实现方式中，所述z轴动子的上方设有一水平安装板，所述水平安装板固定在所述安装座上，所述安装座的下表面设有沿v轴延伸的第二导轨，所述第二导轨上连接有沿v轴方向延伸的第二导轨槽，所述第二导轨和第二导轨槽可滑动地连接为一体。
16、在一种可能的实现方式中，所述第二导轨槽上固定有一转接块，所述z轴动子上设有沿z轴方向延伸的第三导轨，所述转接块上设有沿z轴方向延伸的第三导轨槽，所述第三导轨和第三导轨槽可滑动地连接为一体。
17、第三方面，本申请的实施例还提供一种引线键合设备，包括xy平台，所述xy平台上设有如上述第二方面所述的引线键合装置。
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1.多轴运动解耦结构，其特征在于，设于多轴运动单元中，所述多轴运动单元中的至少一个轴向运动通过音圈电机进行直线驱动，所述音圈电机包括定子和相对于所述定子作直线运动的动子，所述定子包括定子磁铁，所述动子包括动子线圈，所述动子线圈包括长度段，所述动子线圈的长度段在长度方向上的长度大于所述定子磁铁在长度方向上的覆盖长度。
2.如权利要求1所述的多轴运动解耦结构，其特征在于，至少一个所述音圈电机的动子线圈与定子磁铁的气隙宽度大于标准气隙宽度。
3.如权利要求1或2所述的多轴运动解耦结构，其特征在于，所述多轴运动单元中至少两个轴向之间设有解耦导轨。
4.引线键合装置，其特征在于，包括：
5.如权利要求4所述的引线键合装置，其特征在于，所述U轴驱动组件包括U轴音圈电机和U轴主体，所述U轴音圈电机包括U轴定子和U轴动子，所述U轴主体设于U轴动子上，所述U轴定子包括U轴定子磁铁，所述U轴动子包括U轴动子线圈，所述U轴动子线圈包括第一长度段，所述第一长度段的长度大于所述U轴定子磁铁的覆盖长度。
6.如权利要求5所述的引线键合装置，其特征在
7.如权利要求6所述的引线键合装置，其特征在于，所述V轴驱动组件包括V轴音圈电机和V轴主体，所述V轴音圈电机包括V轴定子和相对于所述V轴定子作直线运动的V轴动子，所述V轴主体设于所述V轴动子上，所述V轴定子上设有V轴定子磁铁，所述V轴动子上设有V轴动子线圈。
8.如权利要求7所述的引线键合装置，其特征在于，所述Z轴主体上设有沿U轴方向延伸的第一导轨，所述Z轴音圈电机的Z轴动子上设有沿U轴方向延伸的第一导轨槽，所述第一导轨和第一导轨槽可滑动地连接为一体。
9.如权利要求8所述的引线键合装置，其特征在于，所述Z轴动子的上方设有一水平安装板，所述水平安装板固定在所述安装座上，所述安装座的下表面设有沿V轴延伸的第二导轨，所述第二导轨上连接有沿V轴方向延伸的第二导轨槽，所述第二导轨和第二导轨槽可滑动地连接为一体。
10.如权利要求9所述的引线键合装置，其特征在于，所述第二导轨槽上固定有一转接块，所述Z轴动子上设有沿Z轴方向延伸的第三导轨，所述转接块上设有沿Z轴方向延伸的第三导轨槽，所述第三导轨和第三导轨槽可滑动地连接为一体。
11.如权利要求7所述的引线键合装置，其特征在于，所述U轴主体的侧方设有沿Z轴方向延伸的第四导轨，所述Z轴主体上设有沿Z轴方向延伸的第四导轨槽，所述第四导轨和第四导轨槽可滑动地连接为一体。
12.如权利要求11所述的引线键合装置，其特征在于，所述U轴主体上还设有沿U轴方向延伸的第五导轨，所述V轴主体上设有沿U轴方向延伸的第五导轨槽，所述第五导轨和第五导轨槽可滑动地连接为一体。
13.如权利要求12所述的引线键合装置，其特征在于，所述V轴主体上进一步设有沿V轴方向延伸的第六导轨槽，所述单元底座上设有沿V轴方向延伸的第六导轨，所述第六导轨和第六导轨槽可滑动地连接为一体。
14.如权利要求7所述的引线键合装置，其特征在于，所述Z轴主体上设有Z轴光栅尺，所述U轴驱动组件还包括U轴主体，所述U轴主体安装于所述U轴动子上，所述U轴主体上对应Z轴光栅尺处设有Z轴光栅尺读头。
15.如权利要求14所述的引线键合装置，其特征在于，所述V轴主体上设有U轴光栅尺和V轴光栅尺，所述U轴主体上对应所述U轴光栅尺处设有U轴光栅尺读头，所述安装座上对应所述V轴光栅尺处设有V轴光栅尺读头。
16.引线键合设备，包括XY平台，所述XY平台上设有如权利要求4-15中所述的任一项所述的引线键合装置。
...【技术特征摘要】
1.多轴运动解耦结构，其特征在于，设于多轴运动单元中，所述多轴运动单元中的至少一个轴向运动通过音圈电机进行直线驱动，所述音圈电机包括定子和相对于所述定子作直线运动的动子，所述定子包括定子磁铁，所述动子包括动子线圈，所述动子线圈包括长度段，所述动子线圈的长度段在长度方向上的长度大于所述定子磁铁在长度方向上的覆盖长度。
2.如权利要求1所述的多轴运动解耦结构，其特征在于，至少一个所述音圈电机的动子线圈与定子磁铁的气隙宽度大于标准气隙宽度。
3.如权利要求1或2所述的多轴运动解耦结构，其特征在于，所述多轴运动单元中至少两个轴向之间设有解耦导轨。
4.引线键合装置，其特征在于，包括：
5.如权利要求4所述的引线键合装置，其特征在于，所述u轴驱动组件包括u轴音圈电机和u轴主体，所述u轴音圈电机包括u轴定子和u轴动子，所述u轴主体设于u轴动子上，所述u轴定子包括u轴定子磁铁，所述u轴动子包括u轴动子线圈，所述u轴动子线圈包括第一长度段，所述第一长度段的长度大于所述u轴定子磁铁的覆盖长度。
6.如权利要求5所述的引线键合装置，其特征在于，所述z轴驱动组件包括z轴音圈电机和z轴主体，所述z轴音圈电机包括z轴定子和相对于所述z轴定子作直线运动的z轴动子，所述z轴主体设于所述z轴动子上，所述z轴定子上设有z轴定子磁铁，所述z轴动子上设有z轴动子线圈，所述z轴动子线圈包括第二长度段，所述第二长度段的长度大于所述z轴定子磁铁的覆盖长度。
7.如权利要求6所述的引线键合装置，其特征在于，所述v轴驱动组件包括v轴音圈电机和v轴主体，所述v轴音圈电机包括v轴定子和相对于所述v轴定子作直线运动的v轴动子，所述v轴主体设于所述v轴动子上，所述v轴定子上设有v轴定子磁铁，所述v轴动子上设有v轴动子线圈。
8.如权利要求7所述的引线键合装置，其特征在于，所述z轴主体上设有沿u轴方向延伸的第一导轨，所述z轴音圈电机的z轴动子上设有沿u轴方向...
【专利技术属性】
技术研发人员：程炜，刘鑫，
申请(专利权)人：深圳市德沃先进自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：
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