專利名稱：用于引線接合機(jī)接合頭的運(yùn)動(dòng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大致涉及精確運(yùn)動(dòng)控制裝置的領(lǐng)域，并且更特別的是，涉及這樣的運(yùn)動(dòng)控制裝置，該裝置特別適用于與引線接合機(jī)一起使用，從而為接合頭提供高速的線性和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
背景技術(shù)：
引線接合機(jī)(aka引線接合機(jī)，引線邦定機(jī))在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的。引線接合機(jī)用于半導(dǎo)體制造中以將半導(dǎo)體管芯直接連接到電路板基底。已經(jīng)開(kāi)發(fā)出自動(dòng)引線接合機(jī)，其利用所存儲(chǔ)的位置數(shù)據(jù)來(lái)控制接合操作。某些引線接合機(jī)，例如Kulicke and SoffaIndustries，Inc.，Willow Grove，PA銷售的MaxumTM商標(biāo)的IC球焊機(jī)，使用了可豎直移動(dòng)的引線接合頭以及可水平移動(dòng)的半導(dǎo)體工作臺(tái)。在這種傳統(tǒng)的引線接合機(jī)中，三個(gè)高速電動(dòng)機(jī)(與三個(gè)空間尺度的每一個(gè)中的運(yùn)動(dòng)相關(guān)的電動(dòng)機(jī))用于將半導(dǎo)體裝置和接合工具定位在適合的位置處。
引線接合機(jī)的另一個(gè)實(shí)例在美國(guó)專利6,460,751(Thurlemann)中公開(kāi).Thurlemann公開(kāi)了一種接合頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)線性電動(dòng)機(jī)12和14。第一線性電動(dòng)機(jī)12驅(qū)動(dòng)接合頭用于提供平移的線性運(yùn)動(dòng)，而第二線性電動(dòng)機(jī)14驅(qū)動(dòng)接合頭的旋轉(zhuǎn)桿4部分用于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此，接合工具或者毛細(xì)管7的運(yùn)動(dòng)被線性電動(dòng)機(jī)12和14控制用于平移和旋轉(zhuǎn)。Thurlemann公開(kāi)了兩個(gè)線性電動(dòng)機(jī)12、14，所述電動(dòng)機(jī)分別具有可移動(dòng)的線圈11和15，其沿著彼此垂直的運(yùn)動(dòng)軸線移動(dòng)。
降低與半導(dǎo)體產(chǎn)品的制造相關(guān)的成本的一種方法是增大接合機(jī)的操作速度，從而增大每小時(shí)制造的單元的數(shù)目。操作的速度通常受到下列因素的組合的影響移動(dòng)部件的重量和重量分布，以及用于使移動(dòng)部件迅速地加速和減速的力的相對(duì)應(yīng)的大小。
因此，適合的是提供一種改進(jìn)的運(yùn)動(dòng)控制裝置，其具有良好平衡的、緊湊的設(shè)計(jì)，適用于用在引線接合機(jī)中，并且提供高速接合。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例，提供一種用于控制旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和線性運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)控制裝置。該運(yùn)動(dòng)控制裝置包括第一線性致動(dòng)器，所述第一線性致動(dòng)器具有第一固定元件和第一可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件，第一可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件被驅(qū)動(dòng)用于相對(duì)于第一固定元件沿著第一縱向軸線移動(dòng)。運(yùn)動(dòng)控制裝置還包括第二線性致動(dòng)器，其具有第二固定元件和第二可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件，第二可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件被驅(qū)動(dòng)用于相對(duì)于第二固定元件沿著第二縱向軸線移動(dòng)。運(yùn)動(dòng)控制裝置還包括驅(qū)動(dòng)組件，驅(qū)動(dòng)組件被構(gòu)造成由第一可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件和第二可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件驅(qū)動(dòng)，用于(a)沿著第一軸線線性移動(dòng)，所述第一軸線基本平行于第一縱向軸線和第二縱向軸線，和(b)圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。第一可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件和第二可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件中的每一個(gè)的位置被單獨(dú)控制以控制驅(qū)動(dòng)組件的旋轉(zhuǎn)位置和線性位置。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)典型實(shí)施例，提供一種引線接合機(jī)。該引線接合機(jī)包括工作臺(tái)、輸送系統(tǒng)、引線接合頭組件、和運(yùn)動(dòng)控制裝置，工作臺(tái)用于支撐將被引線接合的至少一個(gè)半導(dǎo)體裝置，輸送系統(tǒng)用于使工作臺(tái)基本沿著水平方向移動(dòng)，引線接合頭組件包括接合工具，運(yùn)動(dòng)控制裝置用于控制旋轉(zhuǎn)和線性運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)控制裝置包括第一線性致動(dòng)器，第一線性致動(dòng)器具有第一固定元件和第一可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件，第一可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件被驅(qū)動(dòng)用于相對(duì)于第一固定元件沿著第一縱向軸線移動(dòng)。運(yùn)動(dòng)控制裝置還包括第二線性致動(dòng)器，第二線性致動(dòng)器具有第二固定元件和第二可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件，第二可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件被驅(qū)動(dòng)用于相對(duì)于第二固定元件沿著第二縱向軸線運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)控制裝置還包括驅(qū)動(dòng)組件，驅(qū)動(dòng)組件被構(gòu)造成由第一可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件和第二可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件所驅(qū)動(dòng)，用于(a)沿著第一軸線線性運(yùn)動(dòng)，所述第一軸線基本平行于第一縱向軸線和第二縱向軸線，和(b)圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。第一可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件和第二可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件中的每一個(gè)的位置可被單獨(dú)控制以控制驅(qū)動(dòng)組件的旋轉(zhuǎn)位置和線性位置。
如附圖中所示，根據(jù)下面詳細(xì)的描述，本發(fā)明的目前優(yōu)選的實(shí)施例的上述和其它特征以及目前優(yōu)選的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。如同將實(shí)現(xiàn)的，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以做出許多變型。因此，附圖和說(shuō)明書(shū)應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是說(shuō)明性的，而不是限制性的。


為了說(shuō)明本發(fā)明，附圖示出了本發(fā)明的目前優(yōu)選的實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于附圖所示的準(zhǔn)確的設(shè)置和手段。
圖1是運(yùn)動(dòng)控制裝置的正面透視圖，其中示為結(jié)合在根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的引線接合機(jī)的一部分中。
圖2是圖1的運(yùn)動(dòng)控制裝置、接合頭、和工作臺(tái)的側(cè)面透視圖。
圖3是圖1的運(yùn)動(dòng)控制裝置、引線接合頭和工作臺(tái)的頂部平面圖。
圖4是另一種運(yùn)動(dòng)控制裝置的側(cè)面透視圖，其中示為結(jié)合在根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的引線接合機(jī)的一部分中。
圖5A是另一種運(yùn)動(dòng)控制裝置的側(cè)面透視圖，其中示為結(jié)合在根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的引線接合機(jī)的一部分中。
圖5B是圖5A的運(yùn)動(dòng)控制裝置的頂部平面圖，其中接合頭示為處于對(duì)中位置。
圖5C是圖5A的運(yùn)動(dòng)控制裝置的頂部平面圖，其中接合頭示為處于偏移位置。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及運(yùn)動(dòng)控制裝置，用于控制旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和線性運(yùn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的某些典型實(shí)施例，運(yùn)動(dòng)控制裝置包括聯(lián)結(jié)到驅(qū)動(dòng)組件的第一和第二線性致動(dòng)器。線性致動(dòng)器設(shè)置成沿著基本平行的縱向軸線延伸，并且可單獨(dú)控制以控制驅(qū)動(dòng)組件的線性運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。例如，線性致動(dòng)器可以是音圈電動(dòng)機(jī)或者線性伺服電動(dòng)機(jī)。其它典型類型的電動(dòng)機(jī)包括多相的、無(wú)鐵心的或者磁桿線性電動(dòng)機(jī)。運(yùn)動(dòng)控制裝置可以結(jié)合在引線接合機(jī)中。
下面參考附圖，其中在全部幾幅附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相對(duì)應(yīng)或者類似的元件，圖1是引線接合機(jī)的一部分的透視圖，其具有引線接合頭組件10和根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)控制裝置100。引線接合機(jī)優(yōu)選包括引線接合頭組件10、支撐工件30的工作臺(tái)20、輸送系統(tǒng)40和料箱處理器(magazine handler)50。引線接合頭組件10包括接合工具12(例如毛細(xì)管工具12)，用于將引線(未示出)分配和/或引導(dǎo)到工件30。引線接合頭組件10被驅(qū)動(dòng)組件140驅(qū)動(dòng)用于平移和旋轉(zhuǎn)。引線接合頭組件10的許多詳細(xì)特征在現(xiàn)有技術(shù)中是常見(jiàn)的，并且其細(xì)節(jié)對(duì)于理解本發(fā)明不是必須的。同樣，本申請(qǐng)中沒(méi)有提供對(duì)它的討論。類似的是，引線接合機(jī)和它的操作的許多方面是常見(jiàn)的，并且因此在此沒(méi)有描述。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)于這些部件的大致的結(jié)構(gòu)和設(shè)置是很熟悉的，并且將能夠容易地將此處提供的教導(dǎo)應(yīng)用到這些設(shè)備。
為了有助于描述目前優(yōu)選的實(shí)施例，將坐標(biāo)系統(tǒng)描述為對(duì)于特定空間關(guān)系和/或位移的參照點(diǎn)將是有用的。如各個(gè)附圖所示，X-Y平面對(duì)應(yīng)于“水平”平面，而X-Z和Y-Z平面對(duì)應(yīng)于“豎直”平面。X軸對(duì)應(yīng)于工件30的移動(dòng)方向。Y軸對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)組件140的移動(dòng)方向。Z軸對(duì)應(yīng)于“豎直”方向。驅(qū)動(dòng)組件140在X-Y平面中的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)發(fā)生角位移φ。
引線接合頭組件10被定位在分度輸送系統(tǒng)40的上方，如所示的實(shí)施例，系統(tǒng)40可包括普通的成組的導(dǎo)軌42和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置(未示出)，用于使工件30(例如半導(dǎo)體裝置)相對(duì)于接合工具12移動(dòng)。任何普通的引線接合輸送系統(tǒng)可用在本發(fā)明中。更特別的是，工件30安裝在工作臺(tái)20上，工作臺(tái)20保持一個(gè)或多個(gè)工件30。工作臺(tái)20(或者料箱)可由料箱處理器50提供給分度輸送系統(tǒng)40。
引線接合頭組件10可以通過(guò)普通的連接裝置安裝到接合機(jī)，所述連接裝置允許接合工具12相對(duì)于工件30豎直地(即沿著Z方向)移動(dòng)。美國(guó)專利No.4,266,710描述了一種類型的安裝設(shè)置，該設(shè)置可用在本發(fā)明中，該專利在此整體引為參考。所述安裝設(shè)置可包括樞轉(zhuǎn)或者絞接安裝裝置，所述安裝裝置允許接合工具12沿著Z方向上下移動(dòng)(朝著和遠(yuǎn)離工件30)，從而允許在不同的豎直位置將引線接合到半導(dǎo)體裝置。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)于這種安裝設(shè)置以及其它的用于使接合工具豎直定位的機(jī)構(gòu)是熟悉的，并且因此不進(jìn)行進(jìn)一步討論。本發(fā)明可以容易地結(jié)合到許多普通的引線接合機(jī)中，例如Kulicke and Soffa’s 8028球焊機(jī)或者M(jìn)axium商標(biāo)的IC球焊機(jī)。
下面參考圖1-3，運(yùn)動(dòng)控制裝置100包括第一和第二線性致動(dòng)器，所述致動(dòng)器均具有固定元件(或者定子)和可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件。典型的線性致動(dòng)器組件110包括第一和第二線性音圈致動(dòng)器120和音圈132。技術(shù)人員將認(rèn)為，為了可操作，線性音圈致動(dòng)器120通常與各種另外的部件連接，例如包括控制器(未示出)、電源(未示出)、位置傳感器(未示出)等。每個(gè)線性音圈致動(dòng)器120包括固定元件磁路組件(例如磁軛(yoke)122)，其構(gòu)造成具有可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件(例如可動(dòng)音圈132)。每個(gè)可動(dòng)音圈132的運(yùn)動(dòng)能夠被單獨(dú)控制。磁軛122包括上部124、中部126和下部128，產(chǎn)生用于音圈電動(dòng)機(jī)120的永久磁場(chǎng)。開(kāi)口130分別限定在下部和中部之間以及上部和中部之間。可動(dòng)線圈132在開(kāi)口130內(nèi)移動(dòng)。通常，每個(gè)可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件被驅(qū)動(dòng)用于相對(duì)于固定元件沿著運(yùn)動(dòng)的縱向軸線移動(dòng)。更特別的是，相對(duì)于線性致動(dòng)器組件110，每個(gè)可動(dòng)線圈132相對(duì)于相應(yīng)的磁軛元件122沿著運(yùn)動(dòng)的縱向軸線134移動(dòng)。運(yùn)動(dòng)的所示典型的縱向軸線134彼此基本平行。
每個(gè)可動(dòng)線圈132被聯(lián)結(jié)到驅(qū)動(dòng)組件140的驅(qū)動(dòng)頭部分142。驅(qū)動(dòng)組件140包括驅(qū)動(dòng)頭142，驅(qū)動(dòng)頭142與平臺(tái)146可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)結(jié)。驅(qū)動(dòng)頭142圍繞旋轉(zhuǎn)軸線144旋轉(zhuǎn)。引線接合頭組件10優(yōu)選設(shè)置在平臺(tái)146的下面，與驅(qū)動(dòng)頭142相反。驅(qū)動(dòng)頭142聯(lián)結(jié)到引線接合頭組件10，從而引線接合頭組件10與驅(qū)動(dòng)頭142一起旋轉(zhuǎn)。平臺(tái)146與驅(qū)動(dòng)頭142和引線接合頭組件10一起沿著第一軸線148在導(dǎo)軌136上移動(dòng)，導(dǎo)軌136形成在磁軛122中。第一軸線148例如可以基本平行于運(yùn)動(dòng)的縱向軸線134。另外，第一軸線148例如可以基本垂直于旋轉(zhuǎn)軸線144。
可動(dòng)線圈132的移動(dòng)被選擇成允許接合工具12的線性運(yùn)動(dòng)范圍至少穿過(guò)工件30的整個(gè)寬度W。相對(duì)于磁軛122的中間部分126，可動(dòng)線圈132的尺寸被選擇成在接合工具12沿著Y軸的線性移動(dòng)的整個(gè)范圍上，允許可動(dòng)線圈132圍繞旋轉(zhuǎn)軸線144被旋轉(zhuǎn)例如大約正或者負(fù)30度。當(dāng)然，線性運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的不同范圍(例如更大的運(yùn)動(dòng)范圍，更小的運(yùn)動(dòng)范圍)也可以考慮。
在操作中，驅(qū)動(dòng)頭142被可動(dòng)線圈132驅(qū)動(dòng)，用于沿著第一軸線148移動(dòng)，并且用于圍繞旋轉(zhuǎn)軸線144旋轉(zhuǎn)。例如，通過(guò)控制兩個(gè)可動(dòng)線圈132以相同的大小并且朝著相同的方向沿著運(yùn)動(dòng)的縱向軸線134移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)頭142、平臺(tái)146和引線接合頭組件10都被朝著Y方向沿著第一軸線148移動(dòng)。然而，如果可動(dòng)線圈132沿著運(yùn)動(dòng)的縱向軸線134朝著不同的方向移動(dòng)，或者沿著相同的方向移動(dòng)不同的距離，那么驅(qū)動(dòng)頭142和引線接合頭組件10被相對(duì)于平臺(tái)146旋轉(zhuǎn)。
下面特別參考圖4，另一個(gè)典型實(shí)施例包括線性致動(dòng)器組件110’，其中線性致動(dòng)器是線性伺服電動(dòng)機(jī)160。特別的是，線性伺服電動(dòng)機(jī)160例如可以是稀土磁體、無(wú)電刷的線性伺服電動(dòng)機(jī)，可以從許多來(lái)源購(gòu)買，例如Aerotech，Inc.，Pittsburgh，PA。第一和第二線性伺服電動(dòng)機(jī)160被設(shè)置，并且均包括固定元件，特別是具有U形通道的殼體164，殼體164安裝到框架元件162。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)為，線性伺服電動(dòng)機(jī)160與另外的部件可操作地聯(lián)結(jié)，所述部件例如包括控制器(未示出)、電源(未示出)和位置傳感器(未示出)。每個(gè)線性伺服電動(dòng)機(jī)160還包括可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件(在圖4中不能清楚看到)，所述驅(qū)動(dòng)元件沿著運(yùn)動(dòng)的縱向軸線170在磁軌166內(nèi)移動(dòng)。運(yùn)動(dòng)的縱向軸線170例如可基本彼此平行。每個(gè)驅(qū)動(dòng)元件聯(lián)結(jié)到傳動(dòng)桿168。在第一端處，傳動(dòng)桿168均樞轉(zhuǎn)地連接到驅(qū)動(dòng)頭142’。在第二端處，傳動(dòng)桿168均連接到樞轉(zhuǎn)桿172。
驅(qū)動(dòng)頭142’以與上述參考圖1-3所示和所述的驅(qū)動(dòng)頭142類似的方式發(fā)揮作用。也就是說(shuō)，驅(qū)動(dòng)頭142’與平臺(tái)146可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)結(jié)，并且圍繞旋轉(zhuǎn)軸線144旋轉(zhuǎn)。如同線性致動(dòng)器組件110(圖1-3中所示)，線性致動(dòng)器組件110’被構(gòu)造成具有引線接合頭組件10，組件10設(shè)置在平臺(tái)146的下面，用于與驅(qū)動(dòng)頭142’一起旋轉(zhuǎn)。平臺(tái)146被導(dǎo)軌支撐用于沿著Y軸移動(dòng)，所述導(dǎo)軌由框架元件162的內(nèi)邊緣形成。
傳動(dòng)桿168的移動(dòng)被選擇成允許接合工具12的線性運(yùn)動(dòng)范圍至少穿過(guò)工件30的整個(gè)寬度W，并且另外允許在整個(gè)線性運(yùn)動(dòng)的范圍中旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的范圍例如大約為正或者負(fù)30度。當(dāng)然，不同范圍的線性運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(例如更大的運(yùn)動(dòng)范圍，更小的運(yùn)動(dòng)范圍)也可以考慮。
在操作中，每個(gè)傳動(dòng)桿168的運(yùn)動(dòng)能夠被單獨(dú)地控制。驅(qū)動(dòng)頭142’被傳動(dòng)桿168驅(qū)動(dòng)用于沿著第一軸線148移動(dòng)，并且用于圍繞旋轉(zhuǎn)軸線144旋轉(zhuǎn)。例如，通過(guò)控制兩個(gè)傳動(dòng)桿168以相同的大小并且朝著相同的方向沿著運(yùn)動(dòng)的縱向軸線170移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)頭142’、平臺(tái)146和引線接合頭組件10都朝著Y方向沿著第一軸線148移動(dòng)。然而，如果傳動(dòng)桿168沿著運(yùn)動(dòng)的縱向軸線170朝著不同的方向移動(dòng)，或者朝著相同的方向移動(dòng)不同的大小，那么驅(qū)動(dòng)頭142’和引線接合頭組件10被相對(duì)于平臺(tái)146旋轉(zhuǎn)。
下面特別參考圖5A-5C，其中示出了典型的線性致動(dòng)器組件110”，其中線性致動(dòng)器是線性伺服電動(dòng)機(jī)160，電動(dòng)機(jī)160與成對(duì)的齒條182a和182b可操作地聯(lián)結(jié)，成對(duì)的齒條182a和182b通常稱為齒條182。與驅(qū)動(dòng)元件168類似，齒條182均沿著運(yùn)動(dòng)的縱向軸線184在磁軌166內(nèi)移動(dòng)。運(yùn)動(dòng)的縱向軸線184例如可以基本彼此平行。齒條182可操作地接合驅(qū)動(dòng)頭142”。特別的是，驅(qū)動(dòng)頭142”設(shè)置有小齒輪(pinion gear)180，小齒輪180的齒與齒條182上的齒嚙合。
驅(qū)動(dòng)頭142”發(fā)揮作用的方式與上面分別參考圖1-3和圖4描述的驅(qū)動(dòng)頭142和142’類似。也就是說(shuō)，驅(qū)動(dòng)頭142”與平臺(tái)146可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)結(jié)，并且圍繞旋轉(zhuǎn)軸線144旋轉(zhuǎn)。與線性致動(dòng)器組件110和110’相同，線性致動(dòng)器組件110”構(gòu)造成具有引線接合頭組件10，組件10設(shè)置在平臺(tái)146的下面，用于與驅(qū)動(dòng)頭142”一起旋轉(zhuǎn)。平臺(tái)146被導(dǎo)軌支撐用于沿著Y軸移動(dòng)，所述導(dǎo)軌由框架元件162的內(nèi)邊緣形成。
齒條182的移動(dòng)被選擇成允許接合工具12的線性運(yùn)動(dòng)范圍至少穿過(guò)工件30的整個(gè)寬度W，并且進(jìn)一步允許在整個(gè)線性運(yùn)動(dòng)范圍中旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的范圍大約為正或者負(fù)30度。當(dāng)然，不同范圍的線性運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(例如更大范圍的運(yùn)動(dòng)，更小范圍的運(yùn)動(dòng))也是可以考慮的。
下面特別參考圖5B和5C，在操作中，每個(gè)齒條182的運(yùn)動(dòng)能夠被單獨(dú)地控制。驅(qū)動(dòng)頭142”被齒條182驅(qū)動(dòng)，用于沿著第一軸線148移動(dòng)，并且用于圍繞旋轉(zhuǎn)軸線144旋轉(zhuǎn)。例如，通過(guò)控制兩個(gè)齒條182以相同的大小并且朝著相同的方向沿著運(yùn)動(dòng)的縱向軸線184移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)頭142”、平臺(tái)146和引線接合頭組件10都被朝著Y方向沿著第一軸線148移動(dòng)。然而，如果齒條182沿著運(yùn)動(dòng)的縱向軸線184朝著不同的方向移動(dòng)，或者沿著相同的方向移動(dòng)不同的大小，那么驅(qū)動(dòng)頭142”和引線接合頭組件10被相對(duì)于平臺(tái)146旋轉(zhuǎn)。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)為，引線接合頭組件10的沿著Y方向的線性運(yùn)動(dòng)以及沿著φ方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以與其它范圍的運(yùn)動(dòng)相結(jié)合，所述線性運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)典型的線性致動(dòng)器組件110、110’和110”提供，上述其它范圍的運(yùn)動(dòng)例如由輸送系統(tǒng)40提供的沿著X方向的線性運(yùn)動(dòng)，和接合工具12的主要沿著Z方向的運(yùn)動(dòng)，以提供接合工具12的適合的運(yùn)動(dòng)范圍，以成功地完成工件30的處理。
另外應(yīng)當(dāng)認(rèn)為，接合工具12圍繞旋轉(zhuǎn)的Z向軸線144的角度運(yùn)動(dòng)除了提供沿著X方向的位置變化以外，還提供了沿著Y方向的位置變化。因此，用于下列用途的程序可以考慮接合工具12的平移運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該程序控制可動(dòng)線圈132或者傳動(dòng)桿168或者齒條182的運(yùn)動(dòng)以使接合工具12精確定位用于接合。
可以設(shè)置攝像機(jī)(在所示的每一個(gè)典型實(shí)施例中都沒(méi)有示出)，用于獲得與工件30相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)。攝像機(jī)可以用于獲得位置數(shù)據(jù)，例如工件30的X-Y位置和方向，和/或工件30上的接合位置。來(lái)自攝像機(jī)的數(shù)據(jù)可以反饋給微處理器或者類似的控制器，用于控制引線接合頭組件10和接合工具12。例如，可以使用固定行掃描攝像機(jī)。這種攝像機(jī)和定位系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是公知的，并且因此不需要進(jìn)行進(jìn)一步討論。
另一種選擇是引線接合機(jī)可設(shè)置多個(gè)工作臺(tái)，例如兩個(gè)工作臺(tái)20，它們沿著平行的通道(lane)(未示出)在單獨(dú)的成組的導(dǎo)軌42上運(yùn)行。這種“雙通道”設(shè)置將允許待移動(dòng)到接合位置的工件30例如在通道1中進(jìn)行階段運(yùn)動(dòng)，同時(shí)接合頭正在將引線連接到通道2中的工件30上。通過(guò)使部件并行地移動(dòng)進(jìn)出可接合的區(qū)域，這種設(shè)置可以加快生產(chǎn)過(guò)程，同時(shí)不會(huì)使連接引線的過(guò)程停止。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)為，除了此處公開(kāi)的所示的線性音圈致動(dòng)器130和線性伺服電動(dòng)機(jī)160，其它類型的裝置例如多相鐵心的、無(wú)鐵心的或者磁桿線性電動(dòng)機(jī)可以結(jié)合在運(yùn)動(dòng)控制裝置(例如運(yùn)動(dòng)控制裝置100)中。
根據(jù)本公開(kāi)，技術(shù)人員將認(rèn)為，目前優(yōu)選的實(shí)施例是一種非常緊湊的、相對(duì)輕型的、并且平衡良好的設(shè)計(jì)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為，當(dāng)結(jié)合在引線接合機(jī)中時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制裝置100和典型的線性致動(dòng)器組件110、110’和110”將特別有用，因?yàn)榻M件110、110’、和110”被認(rèn)為允許這些設(shè)備的更高的操作速度。
在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)或者基本的屬性的情況下，本發(fā)明可以體現(xiàn)為其它具體的形式，并且因此，應(yīng)當(dāng)參考所附的權(quán)利要求，而不是前述的說(shuō)明，來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于控制旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和線性運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)控制裝置，所述運(yùn)動(dòng)控制裝置包括第一線性致動(dòng)器，具有第一固定元件和第一可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件，第一可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件被驅(qū)動(dòng)用于相對(duì)于第一固定元件沿著第一縱向軸線運(yùn)動(dòng)；第二線性致動(dòng)器，具有第二固定元件和第二可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件，第二可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件被驅(qū)動(dòng)用于相對(duì)于第二固定元件沿著第二縱向軸線移動(dòng)；和驅(qū)動(dòng)組件，驅(qū)動(dòng)組件被構(gòu)造成被第一可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件和第二可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件驅(qū)動(dòng)，用于(a)沿著第一軸線線性運(yùn)動(dòng)，所述第一軸線基本平行于第一縱向軸線和第二縱向軸線，和(b)圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，第一可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件和第二可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件中的每一個(gè)的位置被單獨(dú)地控制以控制驅(qū)動(dòng)組件的旋轉(zhuǎn)位置和線性位置。
2.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)軸線基本垂直于第一軸線。
3.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于驅(qū)動(dòng)組件還包括平臺(tái)元件，所述平臺(tái)元件與第一和第二固定元件滑動(dòng)地連接。
4.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于第一和第二線性致動(dòng)器包括各自的音圈電動(dòng)機(jī)。
5.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于第一和第二線性致動(dòng)器包括各自的線性伺服電動(dòng)機(jī)，并且第一和第二可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件通過(guò)連桿可操作地聯(lián)結(jié)到驅(qū)動(dòng)組件。
6.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于第一和第二線性致動(dòng)器包括各自的線性伺服電動(dòng)機(jī)，并且第一和第二可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件通過(guò)齒條和小齒輪系統(tǒng)可操作地聯(lián)結(jié)到驅(qū)動(dòng)組件。
7.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于驅(qū)動(dòng)組件的質(zhì)量相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線基本平衡。
8.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于其被構(gòu)造成用于與引線接合機(jī)連接。
9.如權(quán)利要求8所述的運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于驅(qū)動(dòng)組件與包括接合工具的引線接合頭組件連接。
10.如權(quán)利要求8所述的運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于引線接合機(jī)還包括工作臺(tái)，用于支撐將被引線接合的至少一個(gè)半導(dǎo)體裝置；和輸送系統(tǒng)，用于使工作臺(tái)沿著基本水平的方向并且基本垂直于第一軸線移動(dòng)。
11.如權(quán)利要求10所述的運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于還包括第二工作臺(tái)和第二輸送系統(tǒng)，第二工作臺(tái)用于支撐將被引線接合的第二半導(dǎo)體裝置，第二輸送系統(tǒng)用于使第二工作臺(tái)沿著基本水平的方向并且基本垂直于第一軸線移動(dòng)。
12.如權(quán)利要求10所述的運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于還包括攝像機(jī)，所述攝像機(jī)朝著工作臺(tái)，用于接收工作臺(tái)的或者至少一個(gè)半導(dǎo)體裝置的圖像。
13.一種引線接合機(jī)，包括工作臺(tái)，用于支撐將被引線接合的至少一個(gè)半導(dǎo)體裝置；輸送系統(tǒng)，用于使工作臺(tái)沿著基本水平的方向移動(dòng)；引線接合頭組件，包括接合工具；和運(yùn)動(dòng)控制裝置，用于控制引線接合頭組件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和線性運(yùn)動(dòng)，所述運(yùn)動(dòng)控制裝置包括(a)第一線性致動(dòng)器，具有第一固定元件和第一可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件，第一可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件被驅(qū)動(dòng)用于相對(duì)于第一固定元件沿著第一縱向軸線運(yùn)動(dòng)；(b)第二線性致動(dòng)器，具有第二固定元件和第二可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件，第二可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件被驅(qū)動(dòng)用于相對(duì)于第二固定元件沿著第二縱向軸線移動(dòng)；和(c)驅(qū)動(dòng)組件，驅(qū)動(dòng)組件被構(gòu)造成被第一可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件和第二可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件驅(qū)動(dòng)，用于(1)沿著第一軸線線性運(yùn)動(dòng)，所述第一軸線基本平行于第一縱向軸線和第二縱向軸線，和(2)圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，第一可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件和第二可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件中的每一個(gè)的位置被單獨(dú)地控制以控制驅(qū)動(dòng)組件的旋轉(zhuǎn)位置和線性位置。
14.如權(quán)利要求13所述的引線接合機(jī)，其特征在于旋轉(zhuǎn)軸線基本垂直于第一軸線。
15.如權(quán)利要求13所述的引線接合機(jī)，其特征在于驅(qū)動(dòng)組件還包括平臺(tái)元件，所述平臺(tái)元件與第一和第二固定元件滑動(dòng)地連接。
16.如權(quán)利要求13所述的引線接合機(jī)，其特征在于第一和第二線性致動(dòng)器包括各自的音圈電動(dòng)機(jī)。
17.如權(quán)利要求13所述的引線接合機(jī)，其特征在于第一和第二線性致動(dòng)器包括各自的線性伺服電動(dòng)機(jī)，并且第一和第二可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件通過(guò)連桿可操作地聯(lián)結(jié)到驅(qū)動(dòng)組件。
18.如權(quán)利要求13所述的引線接合機(jī)，其特征在于第一和第二線性致動(dòng)器包括各自的線性伺服電動(dòng)機(jī)，并且第一和第二可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件通過(guò)齒條和小齒輪系統(tǒng)可操作地聯(lián)結(jié)到驅(qū)動(dòng)組件。
19.如權(quán)利要求13所述的引線接合機(jī)，其特征在于驅(qū)動(dòng)組件的質(zhì)量相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線基本平衡。
20.如權(quán)利要求13所述的運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于還包括第二工作臺(tái)和第二輸送系統(tǒng)，第二工作臺(tái)用于支撐將被引線接合的第二半導(dǎo)體裝置，第二輸送系統(tǒng)用于使第二工作臺(tái)沿著基本水平的方向并且基本垂直于第一軸線移動(dòng)。
21.如權(quán)利要求13所述的運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于還包括攝像機(jī)，攝像機(jī)朝著工作臺(tái)，用于接收工作臺(tái)的或者至少一個(gè)半導(dǎo)體裝置的圖像。
全文摘要
一種用于控制旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和線性運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)控制裝置，包括第一線性致動(dòng)器(120)，第一線性致動(dòng)器具有第一固定元件和第一可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件(132)，第一可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件被驅(qū)動(dòng)用于相對(duì)于第一固定元件沿著第一縱向軸線移動(dòng)。該裝置還包括第二線性致動(dòng)器(120)，其具有第二固定元件和第二可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件，第二可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件被驅(qū)動(dòng)用于相對(duì)于第二固定元件沿著第二縱向軸線運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)組件被構(gòu)造成被第一和第二可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件驅(qū)動(dòng)，用于沿著一軸線線性運(yùn)動(dòng)，該軸線基本平行于第一和第二縱向軸線，并且圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)?？梢苿?dòng)的驅(qū)動(dòng)元件中的每一個(gè)的位置被單獨(dú)控制以控制驅(qū)動(dòng)組件的旋轉(zhuǎn)位置和線性位置。
文檔編號(hào)B23Q1/48GK101052493SQ200580031880
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2005年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月22日
發(fā)明者沃爾特·E·弗拉施, 戴維·T·貝提松 申請(qǐng)人:庫(kù)利克和索夫工業(yè)公司