CN107958850A - 一种焊点焊接质量监控系统及其监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种焊点焊接质量监控系统，其包括：金丝；焊接元件，用于和金丝焊接，所述焊接元件设置为框架或焊盘；加热机构，为焊接元件加热；键合机，具有劈刀和位于劈刀上方的线夹，所述劈刀可供金丝穿过，所述劈刀位于焊接元件上方且连接有超声波换能器，所述键合机键合过程中向金丝施加向下的压力；监测机构，通过提取劈刀焊接时的下压距离，计算出金丝变形量，所述监测机构通过监测键合过程金丝变形来监控金丝和焊接元件的焊点焊接质量。本焊点焊接质量监控系统具有工作可靠、能实现实时在线监控的优点。
Description
技术领域
本发明属于机械技术领域，涉及一种焊点焊接质量监控系统及其监控方法。
背景技术
半导体后道封装有一道很重要的工序就是引线键合，主要是将晶元上的电路与外部框架用金丝焊接起来，完成这道工序的设备是金丝球焊键合机。在整个焊线的过程中，对于“焊上与否”设置有叫做断线检测的装置，但是对于焊接的质量的检测是缺失的。
对此，本发明设计一种焊点焊接质量监控系统，是基于金丝变形量的监控系统，可以实时地检测出焊点的焊接质量，避免了因缺失焊点焊接质量监控而给大规模生产带来的损失。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种工作可靠、能实现实时在线监控的焊点焊接质量监控系统。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种焊点焊接质量监控系统，包括：
金丝；
焊接元件，用于和金丝焊接，所述焊接元件设置为框架或焊盘；
加热机构，为焊接元件加热；
键合机，具有劈刀和位于劈刀上方的线夹，所述劈刀可供金丝穿过，所述劈刀位于焊接元件上方且连接有超声波换能器，所述键合机键合过程中向金丝施加向下的压力；
监测机构，通过提取劈刀焊接时的下压距离，计算出金丝变形量，所述监测机构通过监测键合过程金丝变形来监控金丝和焊接元件的焊点焊接质量。
作为本发明的进一步改进，所述监测机构通过沿竖直方向设置的编码器提取获得所述劈刀的下压距离。
作为本发明的进一步改进，所述监测机构主要监测键合过程金丝变形来进行焊点焊接质量监控。
作为本发明的进一步改进，所述劈刀设置为陶瓷劈刀。
一种焊点焊接质量监控系统的监控方法，其基于金丝变形量，所述金丝在热能、压力、超声波能量的作用下与焊接元件紧密焊接，并产生塑性变形，该监控方法在焊接过程中使用金丝变形量对焊点焊接质量进行监测，实现实时在线监控。
作为本发明的进一步改进，所述焊接元件设置为焊盘时，焊接方式采用包含热能、压力、超声波能量的球焊焊接方式，所述焊接元件设置为框架时，焊接方式采用包含热能、压力、超声波能量的楔焊焊接方式。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：本焊点焊接质量监控系统是基于金丝变形量的监控系统，工作可靠，针对微波领域和射频领域模块组件，突破传统电信号焊点监测方式，在焊接过程中使用金丝变形对焊点焊接质量进行监测，实现实时在线监控；在焊接过程中，金丝在热、压力、超声波能量的作用下与焊接元件(如基板焊盘)紧密焊合，金丝产生塑性变形，其变形量客观反映了焊点的焊接质量，通过金丝的变形量可以监控焊点的焊接质量；本发明可以实时地检测出焊点的焊接质量，避免了因缺失焊点焊接质量监控而给大规模生产带来的损失。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1是本发明一较佳实施例的半导体器件封装键合工艺示意图。
图2是本发明一较佳实施例的金丝焊接示意图。
图3是本发明一较佳实施例的焊接原理局部示意图。
图4是本发明一较佳实施例的变形量监测指标过程图。
图中，10、金丝；20、焊接元件；21、框架；22、焊盘；31、劈刀；32、线夹。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
下面结合图1至图4对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。
如图1至图4所示，本焊点焊接质量监控系统包括：
金丝10；
焊接元件20，用于和金丝10焊接，所述焊接元件20设置为框架21或焊盘22；
加热机构，为焊接元件20加热；
键合机，具有劈刀31和位于劈刀31上方的线夹32，所述劈刀31可供金丝10穿过，所述劈刀31位于焊接元件20上方且连接有超声波换能器，所述键合机键合过程中向金丝10施加向下的压力；
监测机构，通过提取劈刀31焊接时的下压距离，计算出金丝 10变形量，所述监测机构通过监测键合过程金丝10变形来监控金丝10和焊接元件20的焊点焊接质量。
本发明保护一种焊点焊接质量监控系统，是基于金丝变形量的监控系统，工作可靠，针对微波领域和射频领域模块组件，突破传统电信号焊点监测方式，创造性地在焊接过程中使用金丝变形对焊点焊接质量进行监测，实现实时在线监控，本发明可以在球焊三种模式下实现焊点变形量监测(Normal、BSOB(Bond Stich On Ball)、BBOS(Bond Ball OnStich))；在焊接过程中，金丝在热、压力、超声波能量的作用下与焊接元件20(如基板焊盘22) 紧密焊合，金丝产生塑性变形，其变形量客观反映了焊点的焊接质量，通过金丝的变形量可以监控焊点的焊接质量；本发明可以实时地检测出焊点的焊接质量，避免了因缺失焊点焊接质量监控而给大规模生产带来的损失。
在本发明中，可以把焊点设置分为两种情况，一种是焊接元件20设置为焊盘22时，焊接方式采用包含热、压力、超声波能量的金球焊接方式；一种是焊接元件20设置为框架21时，焊接方式采用包含热、压力、超声波能量的金丝楔焊焊接方式。
焊接时，可以先焊接如图2所示的第一焊点41，再焊接第二焊点42；两种焊点采用的焊接方式不同导致两点的变形量也存在差异，因此在监控焊点的焊接质量时要区分是焊盘22还是框架 21。
在焊接的过程中，无法直接提取金丝的变形量，但是通过劈刀31的下压距离可以计算出金丝/金球(球焊时，首先在劈刀31 下方形成金球)的变形量，以此来判断焊点的质量。
进一步的，为保证工作的可靠性以及数据提取的准确性，监测机构通过沿竖直方向设置的编码器提取获得所述劈刀31的下压距离，竖直方向即劈刀31移动方向。
监测机构主要监测键合过程金丝变形来进行焊点焊接质量监控，球焊时即为金球变形，突破了传统电信号焊点监控方法，并填补了现有对于焊接质量检测的缺失。
优选地，劈刀31设置为陶瓷劈刀31，即本发明中采用的是焊接瓷嘴结构，和金丝紧密配合，保证键合机工作的可靠性和焊接质量。
本发明还保护上述焊点焊接质量监控系统的监控方法，其基于金丝变形量，所述金丝在热能、压力、超声波能量的作用下与焊接元件20紧密焊接，并产生塑性变形，该监控方法在焊接过程中使用金丝变形量对焊点焊接质量进行监测，实现实时在线监控。
这样，本监控方法可以实时地检测出焊点的焊接质量，避免了因缺失焊点焊接质量监控而给大规模生产带来的损失。
焊接元件20设置为焊盘22时，焊接方式采用包含热能、压力、超声波能量的球焊焊接方式，所述焊接元件20设置为框架 21时，焊接方式采用包含热能、压力、超声波能量的楔焊焊接方式。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (6)
1.一种焊点焊接质量监控系统，其特征在于：包括：
金丝；
焊接元件，用于和金丝焊接，所述焊接元件设置为框架或焊盘；
加热机构，为焊接元件加热；
键合机，具有劈刀和位于劈刀上方的线夹，所述劈刀可供金丝穿过，所述劈刀位于焊接元件上方且连接有超声波换能器，所述键合机键合过程中向金丝施加向下的压力；
监测机构，通过提取劈刀焊接时的下压距离，计算出金丝变形量，所述监测机构通过监测键合过程金丝变形来监控金丝和焊接元件的焊点焊接质量。
2.根据权利要求1所述的一种焊点焊接质量监控系统，其特征在于：所述监测机构通过沿竖直方向设置的编码器提取获得所述劈刀的下压距离。
3.根据权利要求1所述的一种焊点焊接质量监控系统，其特征在于：所述监测机构主要监测键合过程金丝变形来进行焊点焊接质量监控。
4.根据权利要求1所述的一种焊点焊接质量监控系统，其特征在于：所述劈刀设置为陶瓷劈刀。
5.一种权利要求1至4任一项所述的焊点焊接质量监控系统的监控方法，其特征在于：其基于金丝变形量，所述金丝在热能、压力、超声波能量的作用下与焊接元件紧密焊接，并产生塑性变形，该监控方法在焊接过程中使用金丝变形量对焊点焊接质量进行监测，实现实时在线监控。
6.根据权利要求5所述的一种焊点焊接质量监控系统的监控方法，其特征在于：所述焊接元件设置为焊盘时，焊接方式采用包含热能、压力、超声波能量的球焊焊接方式，所述焊接元件设置为框架时，焊接方式采用包含热能、压力、超声波能量的楔焊焊接方式。
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