[發明專利]打火成球工藝中的參數優化方法及系統

無效

• 申請號: 201110366836.X
• 申請日: 2011-11-17
• 公開（公告）號: CN102437062A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 王福亮;向康;韓雷;李軍輝
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;H01L21/50
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 黃美成

技術領域

本發明屬于微電子封裝機械領域，涉及一種打火成球工藝中的參數優化方法及系統。

背景技術

引線鍵合是當前最主要的微電子封裝技術，目前95％以上的芯片均采用引線鍵合技術進行封裝。引線鍵合是用細小金屬絲(直徑25微米及以下的金絲、銅絲或其他金屬絲，為敘述方便，下文描述采用最常見的金絲作為代表)把芯片焊盤和引線框架(或基板)連接起來的過程。在引線鍵合過程中，首先，金絲通過毛細管劈刀中心的孔穿出(即尾絲)，由電弧放電將金絲伸出部分熔化，并在表面張力作用下形成金球；然后，劈刀往下運動，使金球和焊盤接觸；超聲能和鍵合力通過劈刀加在鍵合界面上，同時在溫度的共同作用下，將金球鍵合到芯片焊盤上，形成第一焊點；然后，劈刀升起將引線拉起，在空間中形成特定形狀的弧線；再往下運動，使金絲和焊盤接觸；在超聲和熱、力作用下將金絲鍵合到基板引腳或其他芯片焊盤上，形成第二焊點，并在鍵合后將金絲拉斷，形成尾絲，為下次鍵合做準備，從而將芯片和基板的電路連接在一起。

在此循環過程中形成的金球大小、形狀不僅僅影響第一焊點的質量，而且影響弧線的形狀，以及形成低弧線的可行性。目前，一般通過上萬次試驗對打火成球后的金球形狀進行統計分析，通過掃描電子顯微鏡研究金球成球后的形狀、大小及其內部顯微結構等，然后確定打火參數(電流和時間)對成球的影響。這種對球完全形成之后的觀測，無法了解球形成的整個過程。這種方法費事費力，且改變金絲直徑后，打火參數必須重新試驗確定。這種費時的停機確定參數過程，已經成為增加微電子封裝企業成本、降低產能的一個因素。因此，有必要設計一種方法和系統以監測打火形成金球(簡稱打火成球)的過程，觀察和分析球在形成過程中的變化，以及各種打火參數對此過程的影響，以設置合適的參數，形成大小、形狀一致的金球，優化打火成球工藝。

對現有監測打火成球過程以及相關技術的檢索，沒有發現類似本發明的內容。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種打火成球工藝中的參數優化方法及系統，該方法和系統能快速確定打火參數對金球形成過程的影響，以便最快地優化打火成球工藝參數。

發明的技術解決方案如下：

一種打火成球工藝中的參數優化方法，包括如下步驟：

步驟1：準備步驟：將自動鍵合機通過同步驅動電路與攝像裝置連接；將攝像裝置中的鏡頭對準尾絲；為尾絲提供背光；

步驟2：獲取圖像：確定打火參數，當自動鍵合機進行打火成球時，通過同步驅動電路同步觸發攝像裝置獲取打火成球過程中的尾絲端部的連續多幅成球圖像；

步驟3：圖像處理：采用圖像擬合圓方法，將獲取的成球圖像中的金球擬合成一個圓，獲取該圓的直徑數值；

步驟4：參數調整：將所述的直徑數值與預先設定數值比較，基于比較結果調整打火參數，所述的打火參數包括打火時間和打火電流；再返回步驟2，直到最終的直徑數值與預先設定數值之差在誤差閾值之內(預先設定數值的±5％)，此時的打火參數為最終的優化后的參數。

所述的圖像處理步驟針對的成球圖像是連續多幅成球圖像中最大金球所對應的成球圖像。(即所述的直徑數值為獲取的多幅成球圖像中的多個金球直徑中的最大值。)

所述的鏡頭的連拍速度大于10000幀/秒，光源采用功率為150W以上的鹵素燈。

同步驅動電路由兩個OP37型運算放大器級聯而成。

光源通過光纖為尾絲提供背光。

一種基于前述的打火成球工藝中的參數優化方法的系統，包括計算機、自動鍵合機、光源和同步驅動電路；自動鍵合機通過同步驅動電路與攝像裝置連接；攝像裝置中的鏡頭對準尾絲；光源為尾絲提供背光；攝像裝置輸出成球圖像到計算機中，計算機中具有用于根據成球圖像獲取所述直徑數值的圖像處理單元。

有益效果：

本發明提供了一種打火成球工藝中的參數優化方法及系統，可在打火開始的同時，觸發攝像裝置(實際上為一個高速攝像系統)，以清晰地記錄打火過程；可對所獲得的圖形進行自動處理，以了解成球動態過程；進而快速確定打火參數對金球形成過程的影響，以優化打火成球工藝參數。

盡管高速相機、圖像處理技術是現有技術，但是把二者結合起來完成打火過程的監測，是一個創新。因為這種方式僅僅通過幾次試驗就可以現場確定最優的參數，而傳統的統計試驗方法不能了解詳細的打火成球過程，需要上千次乃至上萬次試驗才能確定最優的參數。本方法能高效率地解決的參數優化的問題。

本發明具有以下優點：