具体实施方式

以下，在详细阐述实施例之前，首先将进行概述。本发明的实施例提供了一种在引线键合设备自动穿引键合引线的技术。执行该穿线程序需要多个部件。引线定位装置可以捕获并定位键合引线的线尾部，以便将该线尾部拉直后使其穿过穿线装置，其中，该穿线装置可以将拉直的线尾部穿引通过引线键合设备的毛细管。如此，可以使得引线键合设备的穿线可靠且可预测，还可以自动进行，因而能够提高产量并缩短停机时间。具体地，根据一些实施例，穿线程序从绕线盘开始，通常会穿过气路空气张力器，穿过一个或多个引线夹持器和引线键合设备的毛细管，从而使得毛细管能够制备所需的线尾部，以继续进行键合程序。根据一些实施例，提供三个主要特征件，其有助于将引线从绕线盘引导至毛细管，这三个特征件分别是自动引线定位装置、自动引线拉直和输送装置以及自动穿线装置。通过上述装置，在更换绕线盘后或者在生产过程中键合引线从毛细管脱出时，操作员无需亲自照看机器或进行手动穿线。因此，该实施例能够有助于最大化地缩短生产期间引线键合设备的机器停机时间，而且还可以减少甚至完全无需操作员在生产车间操作键合装置。这有助于改善辅助操作之间的平均时间，这是引线键合的重要标准。特别地，自动引线穿线设备作为引线键合机的重要部件，其能够使得在生产中连续数天甚至更长时间中无需操作员照看。

自动穿线

图1示意性地示出了自动引线键合设备105的主要部件。自动引线键合设备105包括引线键合穿线设备110（见图2），该引线键合穿线设备110自动对引线键合设备120进行穿线。

引线键合设备

引线键合设备120包括容纳绕线盘10的绕线盘固定器9，绕线盘10提供具有形成线尾部的自由端的键合引线50。绕线盘10通常承载在电动绕线器11上，使得绕线盘10能够沿顺时针和/或逆时针方向旋转以延长和/或缩短线尾部。绕线盘固定器9还可以容纳引线引导杆12。绕线盘固定器9通常位于衬底100上方，引线键合在衬底上进行。

引线键合设备120的其他部件位于衬底100和绕线盘固定器9之间。特别地，在衬底100附近设置有毛细管29，并且在绕线盘固定器9附近设置有空气张力器主体25。第一引线夹持器26和第二引线夹持器27位于毛细管29和空气张力器主体25之间。空气张力器主体25与绕线盘9之间设置有通风装置17。通风装置17可以产生沿方向A的气流，这有助于向延伸穿过引线键合设备120的键合引线50的直立部施加轻微的张力。

通常在两种典型情形下可能需要使键合引线50进行自动穿线。第一种是当需要更换绕线盘10时，通常是现有的绕线盘10已用完或需要不同的键合引线以执行新的键合程序时。第二种是在键合期间键合引线50已经从毛细管29中脱出时。

对于第一种情形，可以将新绕线盘10放置于绕线盘固定器9上，并且通常，位于第一位置14处的线尾部会垂直延伸，并悬在位于绕线盘固定器9出口处的水平引导设备13内，从而使得该线尾部从绕线盘10落下时可以落在引线引导杆12的旁边。在更换绕线盘10时，可以通过操作员将其定位于上述位置，或者也可以通过使绕线盘10进行预设的旋转以将线尾部延伸至第一位置14而自动地将其定位在该第一位置14处。

对于第二种情形，线尾部可能位于例如第二位置15或第三位置16处。键合引线50若位于第二位置15处，则其已经完全脱离引线键合设备120并且在通风装置17产生的气流中飞行。键合引线50若位于第三位置16处，则其部分地或者完全地脱离引线键合设备120，但通风装置17的气流会使其部分地发生偏转。无论哪种情况，绕线盘10都可以逆时针旋转以缩短自由悬挂的线尾部，从而在第一位置14处获得该线尾部。

引线键合穿线设备

图2示出了引线键合穿线设备110的部件，其使得线尾部从绕线盘固定器9经由通风装置17穿线并通过空气张力器主体25、第一引线夹持器26、第二引线夹持器27和毛细管29。这些部件包括水平引导设备13、位于水平引导设备13附近的上引线载体20和位于水平引导设备13远端的下引线载体21。引线穿线装置33可定位成协作定位以在空气张力器主体25、第一引线夹持器26、第二引线夹持器27和毛细管29之间交错。如下文将更详细地进行阐述，水平引导设备13与上引线载体20、下引线载体21和引线穿线装置33协作，以经由通风装置17自动地使得线尾部50穿线并通过空气张力器主体25、第一引线夹持器26、第二引线夹持器27和毛细管29。

水平引导设备

图3A-图3C示出了根据一个实施例的水平引导设备13的俯视图（A）、侧视图（B）和透视图（C）。水平引导设备13位于绕线盘10的下方和通风装置17的上方。水平引导设备13包括后引导块1、前引导块2和门7，并通过门7限定了逐渐变细或变窄的空腔6。吹气通道4朝向空腔6的第一端，吸气通道3朝向空腔6的第二端。空腔6越靠近吹气通道4越宽，越靠近吸气通道3越窄。空腔6延伸至定位面5时终止，进而限定了目标位置8。可以针对键合引线50的不同尺寸对气流进行调节，并且限定空腔6的内表面可以允许键合引线50自由移动而不会影响键合引线50的表面。

在操作中，线尾部通过与第一位置14对准的最宽部进入空腔6。可以通过吹风通道4引入空气，再通过吸气通道3排出。因此，夹带在吹气通道4和吸气通道3之间气流中的引线可以从吹气通道4移向吸气通道3。然后，引线由后引导块1、门7和/或前引导块2引导通过渐窄的空腔6直到目标位置8，而后，引线通过气流保持在该目标位置8处。吸气通道3产生的抽吸力也有助于使得线尾部保持抵靠定位位置8。最后，在定位位置8生成垂直悬挂的线尾部，并通过引线操纵装置130进行传输。因此，可以看出，水平引导设备13被设计为可以自动重新得到线尾部并将其定位到目标位置8以供下一个装置进行处理，从而可以准确传输线尾部进行穿线。

引线操纵装置

图4A至图4G示出了由引线操纵装置130协同水平引导设备13所执行的主要步骤。如图4A所示，通常在上文所述其中之一情形下，当检测到需要进行自动穿线时，触发引线键合穿线设备110。相应地，可以使绕线盘10旋转，使得线尾部延伸通过在第一位置14处的水平引导设备13。

如图4B所示，启动水平引导设备13，使得气流将线尾部50推向目标位置8。

引线操纵装置130包括上引线载体20、下引线载体21以及各自的驱动系统。上引线载体20和下引线载体21分别在X、Y和Z方向上被单独控制或统一控制。每个载体20、21具有一对夹持板以夹持引线，同时，还具有一个或多个引导部以限制引线的位置。如下文将更详细地进行阐述，通常，运行引线操纵装置130以实现：在目标位置8捕获线尾部；将上引线载体20和下引线载体21移动至彼此分开以拉伸引线，进而在键合引线50的该部分内引起应变硬化，切割并传输线尾部的自由端以便在处理位置处进行相应处理，将剩余线尾部引向空气张力器主体25的开口，和/或将线尾部引导至空气张力器主体25内。

相应地，如图4C所示，上引线载体20和下引线载体21移动到目标位置8下方的位置并夹紧线尾部。

然后，如图4D所示，上引线载体20和下引线载体21移动分开，以便拉伸和应变硬化键合引线50的一部分150。

如图4E所示，去除键合引线50的剩余部分160并传输至处理位置处，以便通过下引线载体21进行处理，该剩余部分160是朝向键合引线50的自由端且通常未被拉直的那部分。然后，下引线载体21归位并夹紧该部分150的自由端。

如图4F所示，上引线载体20和下引线载体21一起移动，以将部分150和绕线盘10之间的线尾部传输至通风装置17的气流中。

如图4G所示，上引线载体20和下引线载体21一起将引线部分150移动到空气张力器主体25的空气张力器开口24，该空气张力器开口24位于绕线盘固定器9附近。然后，下引线载体21松开部分150，且上引线载体20向空气张力器开口24移动，使得该部分150被吸入空气张力器开口24中。空气张力器25与空气源联接，使得气流可以通过空气张力器25，从而便于将部分150吸入空气张力器25中。

图5A至图5M示出了根据一种实施例的引线键合穿线设备100A的配置及操作。图中所示配置类似于上述配置。特别地，提供了具有绕线器11A的绕线盘固定器9A，该绕线器11A由电动机驱动。绕线盘固定器9A具有引线引导杆12A和水平引导设备13A。枢转绕线盘固定器9A的前部以接收水平引导设备13A的门7A。绕线盘放置在绕线器11A上并且以与上述绕线盘固定器9类似的方式运行。

上引线载体20A和下线载体21A一起形成引线操纵装置130A，该引线操纵装置130A以与上述引线操纵装置130相似的方式运行。

通风装置17A位于绕线盘固定器9A的下方，并且以与上述通风装置17类似的方式运行。

空气张力器主体25A位于引线键合设备120A部件的上方，其同样以与上述空气张力器主体25和引线键合设备120类似的方式运行。

引线穿线装置33A可以与上述引线穿线装置33类似的方式移动，从而与引线键合设备120A交错。

引线操纵装置的运行

如图5B所示，引线操纵装置130A可以从第一位置（1）开始移动，以在目标位置8A处接收线尾部；在移至第二位置（2）之前，线尾部已被拉直；在移至第三位置（3）之前，多余的引线已被去除；在移至第四位置（4）之前，线尾部与通气装置17A产生的气流相互作用，从而使得线尾部被嵌入空气张力器主体25A的空气张力器开口24A中。

图5C是水平引导设备13A的详细俯视示意图。可以看出，提供了后引导块1A和同样作用于前引导块的门7A。在引导块1A和门7A之间形成空腔6A，该空腔6A越靠近与定位面5A邻接的目标位置8A越窄。

如图5D、图5E和图5F所示，线尾部位于目标位置8A处，并且在第一位置（1）处被上引线载体20A和下引线载体21A夹紧。上引线载体20A和下引线载体21A移动分开以拉伸线尾部并形成拉直部分150A。

如图5G、图5H和图5I所示，上引线载体20A和下引线载体21A移动到第二位置（2），在该第二位置处，切割器28A切掉剩余部分160A使其脱离拉直部分150A。

如图5J和图5K所示，上引线载体20A和下线载体21A移动到第三位置（3），在该第三位置处，键合引线50的直立部分被放置在通气装置17的气流中。

如图5L和图5M所示，上引线载体20A和下引线载体21A在空气张力器开口24A的上方将部分150移动到第四位置（4）。

引线穿线装置

如图6所示，引线穿线装置33A的引导件与空气张力器开口24A和毛细管29内的孔同轴对准，这将在下文进行详细阐述。通过上述设置，部分150A被穿入空气张力器开口24A中，并能够穿过空气张力器主体25A，进而穿过第一引线夹持器26和第二引线夹持器27，之后进入毛细管29。

图7A示出了引线穿线装置33A的透视图，图7B示出了引线穿线装置33A的局部剖视图。引线穿线装置33A继续对引线操作装置130A执行穿线程序，其中，部分150A已经进入空气张力器主体25A。在部分150A从空气张力器主体25A出来后，引线穿线装置33A将引导该部分150A陆续穿过引线夹持器26、27和毛细管29。在部分150A穿过毛细管29时，对该部分150A进行检测是否继续进行穿线，以便在开始生产操作之前可以去除任何被污染的引线。一旦穿线完成，则引线操纵装置130A和引线穿线装置33A返回至原始位置，以开始或继续进行生产。

如图7A和7B所示，引线穿线装置33A在靠近空气张力器主体25A的出口处具有第一引导插入件34，其呈渐窄或渐细入口通道的形式。第一引导插入件34向第二引导插入件35延伸，其中，该第二引导插入件35也以渐窄或渐细入口通道的形式靠近第一引导插入件34的出口。第三引导插入件36也以渐窄或渐细入口通道的形式靠近第二引导插入件35的出口。第一引导插入件34、第二引导插入件35和第三引导插入件36同轴对准。

如图6所示，只要引线穿线装置33A已经从其原点移动到穿线位置，则第一引线夹持器26即位于第一引导插入件34和第二引导插入件35之间。第二引线夹持器27位于第二引导插入件35和第三引导插入件36之间。传感器（transducer）28和毛细管29位于第三引导插入件36的下方。

如上所述，沿空气张力器主体25延伸的孔和毛细管29同轴对准，并且延伸并同轴对准穿过第一引导插入件34、第二引导插入件35和第三引导插入件36的孔。引线穿线装置33A内设置有通道40，其使得第一引导插入件34、第二引导插入件35和第三引导插入件36与配件38耦接。配件38提供的空气可以通过通道40传输到延伸穿过第一引导插入件34、第二引导插入件35和第三引导插入件36的孔中。

在运行中，可以将引线穿线装置33A定位在穿线位置处，在该位置处，延伸穿过第一引导插入件34、第二引导插入件35和第三引导插入件36的孔与延伸穿过空气张力器主体25和毛细管29的孔同轴对准，下文将进行详细阐述。

空气张力器主体25A将接收在空气张力器开口24A中的部分150A向第一引导插入件34传输。配件38提供的气流可以使得空气被吸入第一引导插入件34，从而有助于使得部分150被吸入并穿过第一引导插入件34，进而穿过第一引线夹持器26进入第二引导插入件35。提供至第二引导插入件35的空气可以使得空气被吸入第二引导插入件35，从而使得部分150被吸入并穿过第二引导插入件35，进而穿过第二引线夹持器27进入第三引导插入件36。配件38提供的空气流过第三引导插入件36，该第三引导插入件36抽吸空气使其穿过第三引导插入件36，从而抽吸部分150穿过毛细管29。因此，可以施加空气或吸力以使得引线沿引导方向移动。气体的喷射会产生负压，通过该负压，可以将引线拉入引导路径，而且借助于该气体的喷射力，可以强制馈送被拉入的引线。另外，引线引导件可以配备有抽吸装置，该抽吸装置与空气一起沿引线引导方向设置。根据上述设置，可以通过键合工具的插入孔将吸力作用于引线，使得引线被吸入插入孔中并从键合工具的端部突出。此外，一些引导件也可以不具有风道的特征，而仅用作引线的导向通道。

定位标记

引线穿线装置33A设置有定位标记37，该定位标记有助于将引线穿线装置33A的引导件的相对位置与空气张力器开口24A、毛细管29内的孔以及引线夹持器26、27对准。

如图8所示，定位标记37上设置有小孔或图案45，以使得来自引线键合光学器件的光通过。鉴于定位标记37上的孔或图案45的阴影会显示在光学系统的焦距处，定位标记37会遮盖光路44的部分区域。然而，光学器件可以识别定位标记37的阴影，以确认引线穿线装置33A的实际位置，并且进一步确定引线穿线装置33A和毛细管29（以及其它部件）的相对位置。

精确控制引线穿线装置33A和毛细管29 (以及其它部件)的相对位置的另一种方法是：使用传感器搜索标记37的位置，以获知引线穿线装置33A和毛细管29 （以及其它部件）的相对位置。可以将传感器固定在引线穿线装置33A上。标记的定位特征相对于毛细管29保持固定位置不变。当键合头（包括毛细管29以及其他部件）移向引线穿线装置33时，传感器在捕获到定位标记37上的定位特征时，即可获得目标穿线对准位置。

如图9A和图9B所示，引线穿线装置33A具有自动移动机构43，其通过机械力或气动力来驱动引线穿线装置33A，使其前后移动或绕轴线旋转。图9A示出了移到工作位置的引线穿线装置33A，在该工作位置处，引线穿线装置33插入毛细管29、第二引线夹持器27、第一引线夹持器26和/或空气张力器主体25之间的间隙中。确保工作位置的正确很重要，否则只要是未对准都会使得毛细管29、第二引线夹持器27、第一引线夹持器26和空气张力器主体25发生碰撞和损坏。此外，如果引线穿线装置33A的引导件未与毛细管29的孔、第一引线夹持器26、第二引线夹持器27和空气张力器主体25对准，则会使得键合引线穿线失败。引线穿线装置33A用于使键合线成功穿线。如图9B所示，引线穿线装置33A向后移动进入停驻位置，在该停驻位置处，引线穿线装置33A进一步远离毛细管29、第二引线夹持器27、第一引线夹持器26和空气张力器主体25，使得毛细管29、第二引线夹持器27、第一引线夹持器26和空气张力器主体25恢复到正常的键合操作。

狭槽密封件

如图10A和10B所示，为了使引线穿线装置33A能够在毛细管29、第二引线夹持器27、第一引线夹具26和空气张力器主体25移动到停驻位置时已被穿线，引线穿线装置33A设置有一系列狭槽46，以使键合线与引线穿线装置33分离。降低狭槽46产生不良影响的方法之一是在狭槽46上方设置软垫片盖39，因为开口的狭槽会降低引导件的效率和有效性。因此，当引线穿线装置33A为引线穿线时，软垫片盖39覆盖狭槽46。在引线成功穿线后，引线穿线装置33A吹气使得软垫片盖39弯曲，从而打开狭槽46，并在键合引线缩回到停驻位置时使键合引线脱离引线穿线装置33A。

图11A和11B示出打开狭槽的另一种设计。在该设计中，将引线穿线装置33A和引导件替换为左引导部40和右引导部41这两个部件。通过一片板簧42将左引导部40和右引导部41连接，使得电磁力、液压力和/或气动力能够轻微地施加至左引导部40，从而使左引导部40移动并远离右引导部41，进而打开狭槽以使引线脱离设备。

因此，可以看出，上述三个子系统提供了一种系统性解决方案，用于检索、定位、捕获、引导并最终使引线穿过多个部件和毛细管。自动引线穿线设备可以在几秒内将引线引导至空气流路使其穿过空气张力器、引线夹持器和引线工具（毛细管），从而恢复键合程序。穿线后，自动穿线系统还可以在毛细管下方制备合适的线尾部，以恢复键合程序。该自动穿线设备是全自动的，为潜在的工业4.0无人工厂一体化做好了准备。通常，在更换绕线盘之后或在键合过程中当引线从毛细管中脱出时，通常不需要操作员照看机器并手动穿线。

尽管本发明已经非常详细地参照某些实施例进行了描述，但也可能有其他版本。

因此，所附权利要求书的精神和范围不应限于本文包含的实施例的描述。