[發(fā)明專利]一種鍵合設備用的質量監(jiān)測控制器及其集總控制方法

在審

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• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN110943011A
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設計）人: 黎明森;程煒;沈宣佐;班華志
• 申請（專利權）人: 深圳市德沃先進自動化有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 任志龍

本發(fā)明涉及焊線機技術領域，旨在提供一種鍵合設備用的質量監(jiān)測控制器及其集總控制方法，其技術方案要點是包括第三方從站模塊，第三方從站模塊與運控規(guī)劃器進行雙向通訊，第三方從站模塊包括，F(xiàn)S力傳感器接口，用于獲取鍵合設備焊接時的實時接觸力信息；Z編碼器接口，用于獲取鍵合設備的Z軸的位置信息、速度信息以及加速度信息；USG超聲接口，用于獲取超聲的狀態(tài)信息和把超聲的實時規(guī)劃信息傳送至超聲波發(fā)生器；EFO高壓打火接口，用于獲取打火的狀態(tài)信息和把點火的實時指令發(fā)送至EFO控制器；WCL線夾接口，用于把線夾開合的實時指令發(fā)送至線夾驅動單元；LED光源接口，用于把光源與相機實時指令發(fā)送至LED光源驅動單元。本發(fā)明適用于鍵合設備的質量監(jiān)測與集總控制。

技術領域

本發(fā)明涉及鍵合設備技術領域，更具體地說，它涉及一種鍵合設備用的質量監(jiān)測控制器及其集總控制方法。

背景技術

全自動鍵合設備集成了軟件控制、運動控制、圖像算法、高精度工作臺的光機電一體化自動設備，設備內置了高頻振動的超聲系統(tǒng)和高壓打火系統(tǒng)、快速靈敏的夾線裝置等等，主要用于生產發(fā)光二極管、SMD 表面貼裝器件、大功率發(fā)光二極管、LED數(shù)碼管、半導體三極管和某些特殊半導體傳感器進行引線鍵合。

鍵合設備在進行鍵合時，首先將劈刀接觸到芯片表面，接著施加合適的壓力，最后將超聲波從換能器經由劈刀進行能量耦合傳輸，以對金線與芯片中的焊盤立即進行共晶。第一焊點完成后，劈刀經由Z軸電機驅動脫離芯片表面，再經由XY工作臺的帶動移到第二焊點的上方。線夾在第二焊點完成后關閉，將金線夾緊并扯斷，留出一定長度的線尾，以提供形成金球所需的金線量。電子打火裝置產生瞬間高壓擊穿空氣后續(xù)流把線尾形成一顆金球用于下一個第一焊點的焊接。整個過程需由XY工作臺、Ｚ軸鍵合頭、高頻換能器、高壓打火、線夾裝置等緊密配合而完成。

鍵合設備在焊線過程中，焊頭從懸空中下降到芯片表面，與芯片表面發(fā)生接觸，存在相互作用力，焊頭與芯片接觸碰撞時間越短，碰撞速度越大，瞬間沖擊力就越大。而封裝芯片的尺寸一般在幾十微米級別，且很薄易碎。當焊頭與芯片表面的接觸力過大時，易導致芯片焊盤龜裂；當焊頭與芯片表面的接觸力過小時，會焊接不牢，引起芯片封裝失效。因而，焊接芯片時對接觸力有一定的要求。

早期的鍵合設備鍵合頭一般采用位移閉環(huán)，接觸焊接階段的力控采用開環(huán)控制，通過控制接觸速度和最終變形量來獲得所需的接觸力。然而，芯片的高度存在不一致的情況，單純通過提高位移控制精度，沒有對接觸力進行閉環(huán)控制，難以滿足高速焊線的要求。

而目前國內的全自動鍵合設備，是采用通用運動控制卡為核心搭建的，接觸力進行開環(huán)控制，整體方案在運控性能上本身就存在一定的差距，且各種需要實時配合的工藝模塊之間通常采用IO的方式進行交互，交互速度較慢，又加劇了整機工藝系統(tǒng)的性能差距，無法滿足精密高速的鍵合要求。

發(fā)明內容

本發(fā)明的第一個目的是提供一種鍵合設備用的工藝質量監(jiān)測控制器，其使各工藝模塊之間達到緊密有序的配合，實時性高，以使焊接階段接各種工藝因素實時可控，滿足高速鍵合的要求。

本發(fā)明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現(xiàn)的：一種鍵合設備用的工藝質量監(jiān)測控制器，包括用于各種工藝模塊之間高速配合的第三方從站模塊，所述第三方從站模塊與用于規(guī)劃焊線過程各種工藝模塊廣義運動的運控規(guī)劃器進行雙向通訊，所述第三方從站模塊包括，

FS力傳感器接口，用于獲取鍵合設備焊接時的實時接觸力信息；

Z編碼器接口，用于獲取鍵合設備的Z軸的位置信息、速度信息以及加速度信息；

USG超聲接口，用于獲取超聲的狀態(tài)信息和把超聲的實時規(guī)劃信息傳送至超聲波發(fā)生器；EFO高壓打火接口，用于獲取打火的狀態(tài)信息和把點火的實時指令發(fā)送至EFO控制器；WCL線夾接口，用于把線夾開合的實時指令發(fā)送至線夾驅動單元；

LED光源接口，用于把光源與相機實時指令發(fā)送至LED光源驅動單元；