CN109975687A - 一种基于ic键合引线的质量检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于半导体封装工业技术领域，提供了一种基于IC键合引线的质量检测装置，包括主控模块、频率发生模块、第一数据转换模块、放线模块、有效值转换模块和第二数据转换模块；主控模块、频率发生模块、第一数据转换模块、放线模块、有效值转换模块和第二数据转换模块依次首尾连接，主控模块还与第一数据转换模块连接；其中，放线模块的一端与有效值转换模块通过引线线路连接，放线模块的另一端与IC的电极连接，形成检测闭合回路。通过本发明能够实时监控IC每条线路的焊接过程，避免IC中有引线失败导致IC功能失效的问题，与直流检测相比还提升了检测准确性、降低了电路的功耗。

Description

一种基于IC键合引线的质量检测装置及方法

技术领域

本发明涉及半导体封装工业，尤其涉及一种基于IC键合引线的质量检测装置及方法。

背景技术

键合引线，是基于IC(Integrated Circuit，集成电路)芯片设计的生产制造工艺，主要使用细金属线，利用热、压力、超声波能量为使金属引线与基板焊盘紧密焊合，实现芯片与基板间的电气互连和芯片间的信息互通。在理想控制条件下，引线和基板间会发生电子共享或原子的相互扩散，从而使两种金属间实现原子量级上的键合。但是，在实际应用中，金属引线与基板焊盘并不一定是紧密焊合，其可能弧线虚焊、断接等情况。因此，在IC上完成键合引线的过程中，焊线质量是否达标十分重要。

目前，基于IC键合引线的质量检测主要内容包括：NSOP(一焊虚焊)、NO Tail(无线尾)以及NSOL(二焊虚焊)；检测的主要技术包括：直流正检测、直流负检测以及交流检测。之前的金线焊线机主要应用在LED市场，由于LED晶元的焊线只需要回路检测，所以直流检测的技术足以确保键合引线质量是否达标。而交流检测是IC高速焊线机的重要组成部分，交流检测的意义在于：IC芯片的电极间键合引线时，上位机能够实时检测焊线的质量以确保每条线的有效焊接。

然而，随着半导体行业的兴起，IC芯片的发展逐渐趋于多样化。IC芯片的每个电极之间不一定是回路导通的设计，传统的直流检测不再适于检测IC高速焊线机的键合引线质量。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种基于IC键合引线的质量检测装置及方法，以解决传统直流检测不再适用于IC高速焊线机的键合引线质量检测的问题。

为实现上述目的，本发明实施例第一方面提供一种基于IC键合引线的质量检测装置，包括主控模块、频率发生模块、第一数据转换模块、放线模块、有效值转换模块和第二数据转换模块；

所述主控模块、频率发生模块、第一数据转换模块、放线模块、有效值转换模块和第二数据转换模块依次首尾连接，所述主控模块还与所述第一数据转换模块连接；

其中，所述放线模块的一端与所述有效值转换模块通过引线线路连接，所述放线模块的另一端与IC的电极连接；

所述主控模块，用于控制所述频率发生模块输出的频率信号，以及所述第一数据转换模块输出的交流信号的幅值；

所述第一数据转换模块，用于将所述频率信号作为参考电压，结合所述幅值，输出标准交流信号；

所述放线模块，用于在IC上进行焊线工作；

所述有效值转换模块，用于接收所述引线线路输出的参考交流信号，并对所述参考交流信号进行有效值计算，向所述第二数据转换模块输出有效参考交流信号；

所述主控模块，还用于比较所述标准交流信号的幅值和有效参考交流信号的幅值，获得IC键合引线的质量检测结果。

可选地，所述主控模块包括参数配置单元；

所述参数配置单元，用于根据所述IC的工作频率，调整所述主控模块的参数配置，控制所述频率发生模块输出的频率信号，以及所述第一数据转换模块输出的交流信号的幅值。

可选地，所述主控模块还包括参数检测单元；

所述参数检测单元，用于检测所述频率发生模块输出的频率信号是否在所述IC的工作频率信号范围之内；

若所述频率信号在所述IC的工作频率信号范围之内，则所述参数配置单元将所述参数配置输入主控模块。

可选地，若所述频率发生模块输出的频率信号不在所述IC的工作频率信号范围之内，则通过所述参数配置单元，调整所述主控模块中的参数配置。

可选地，所述第一数据转换模块包括数字模拟转换器；

所述第二数据转换模块包括模拟数据转换器。

可选地，所述IC键合引线的质量检测结果包括第一焊接检测结果、线尾检测结果和第二焊接检测结果。

可选地，其特征在于，还包括显示模块；

所述显示模块与所述主控模块连接；

所述显示模块显示所述标准交流信号和所述有效参考交流信号的波形。

可选地，所述主控模块，用于：

在所述放线模块放置第一焊点时，输出所述第一焊接检测结果；

在所述放线模块放置第一焊点后，留置线尾时，输出线尾检测结果；

在所述放线模块放置第二焊点后，进行断线时，输出所述第二焊接检测结果。

本发明实施例第二方面提供了一种基于IC键合引线的质量检测方法，应用于如第一方面所述的基于IC键合引线的质量检测装置，所述基于IC键合引线的质量检测装方法包括：

提供主控模块、频率发生模块、放线模块、第一数据转换模块、有效值转换模块和第二数据转换模块；

通过主控模块控制所述频率发生模块输出的频率信号，以及所述第一数据转换模块输出的交流信号的幅值；

通过第一数据转换模块，根据所述频率信号，输出标准交流信号；

通过有效值转换模块，接收引线线路输出的参考交流信号，并对所述参考交流信号进行有效值计算，向所述第二数据转换模块输出有效参考交流信号；

通过比较所述标准交流信号的幅值和有效参考交流信号的幅值，获得IC键合引线的质量检测结果。

可选地，所述通过主控模块控制所述频率发生模块输出的频率信号，以及所述第一数据转换模块输出的交流信号的幅值，包括：

根据所述IC的工作频率，调整所述主控模块的参数配置，控制所述频率发生模块输出的频率信号，以及所述第一数据转换模块输出的交流信号的幅值。

本发明实施例提出的一种基于IC键合引线的质量检测装置，通过主控模块的一个输入输出端口，控制频率发生模块向第一数据转换模块输出的频率信号，还通过主控模块的另一输入输出端口，控制第一数据转换模块输出的交流信号的幅值，频率信号作为第一数据转换模块的参考电压，第一数据转换模块，结合上述幅值，输出具有特定幅值的标准交流信号；放线模块根据标准交流信号在IC上进行焊线工作，使得标准交流信号通过引线线路输出，有效值转换模块对在引线线路中传输后的标准交流信号进行采样，获得交流参考信号，然后进行有效值计算，最终通过第二数据转换模块，向主控模块输出有效参考交流信号；其中，放线模块与IC的电极连接，而电极与信号参考地具有间容性阻抗的特点，所以标准交流信号经过放线模块及引线线路后存在幅值衰减，使得有效值转换模块中的有效参考交流信号与标准交流信号幅值不同，通过主控模块分析上述幅值变化，则可以获得IC键合引线的质量检测结果。上述的放线模块与IC的电极连接，同时通过引线线路与有效值转换模块连接，形成检测闭合回路，保证检测在回路中进行，避免了IC引脚间非回路导致检测回路不导通的问题，从而实时监控每条线路的焊接过程，改变了传统的回路检测的控制方式，在IC的电极之间存在非回路导通时，也能够检测IC键合引线的质量。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的基于IC键合引线的质量检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的基于IC键合引线的质量检测装置的结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的标准交流信号和有效参考交流信号的波形显示示意图；

图4为本发明实施例二提供的另一标准交流信号和有效参考交流信号的波形显示示意图；

图5为本发明实施例四提供的基于IC键合引线的质量检测方法的实现流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本文中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，"模块"与"部件"可以混合地使用。

在后续的描述中，发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供了一种基于IC键合引线的质量检测装置100，用以检测基于IC的键合引线的质量。基于IC键合引线的质量检测装置100包括但不限于：主控模块10、频率发生模块20、第一数据转换模块30、放线模块40、有效值转换模块50和第二数据转换模块60。

在本发明实施例中，上述各模块的连接关系如下：

主控模块10、频率发生模块20、第一数据转换模块30、放线模块40、有效值转换模块50和第二数据转换模块60依次首尾连接，主控模块10还与第一数据转换模块30连接；主控模块10通过频率发生模块20，控制第一数据转换模块30输出信号，同时通过第二数据转换模块60，接收返回的信号。其中，放线模块40的一端与有效值转换模块50通过引线线路连接，放线模块40的另一端与IC的电极连接。

在本发明实施例中，主控模块10，用于控制频率发生模块输出的频率信号，以及第一数据转换模块输出的交流信号的幅值。

在具体应用中，频率发生模块所输出的频率信号与其接收的信号相关，因此可以通过主控模块控制输出至频率发生模块的信号输出量，从而控制频率模块输出的频率信号。

在具体应用中，主控模块可以为任意的数据处理功能模块，例如MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，具有多个输入输出端口，可以同时控制频率发生模块和第一数据转换模块。

在本发明实施例中，第一数据转换模块30，用于将频率信号作为参考电压，结合所述幅值，输出标准交流信号。

在具体应用中，第一数据转换模块接收频率信号后，将对其作为参考电压，此时第一数据转换模块可以根据参考电压输出交流信号，而主控模块，控制了第一数据转换模块输出的交流信号的幅值，使其输出的交流信号具有预设的幅值；那么，在本发明实施例中，第一数据转换模块，在通过主控模块控制频率发生模块输出的频率信号的基础上，还通过主控模块控制了其交流信号的幅值，从而使输出的交流信号的频率和幅值适用于放线模块的工作，即向放线模块输出的是标准交流信号。

在具体应用中，标准交流信号和有效参考交流信号可以为电压信号，也可以为电流信号。在本发明实施例中，标准交流信号和有效参考交流信号表现为电压信号。

在具体应用中，频率发生模块输出的频率信号是数字信号，而第一数据转换模块输出的标准交流信号是模拟信号。则第一数据转换模块包括数字模拟转换器。

在本发明实施例中，频率发生模块20，用于通过主控模块输出适合IC工作频率的频率信号。

在具体应用中，不同的IC材料需要交流频率、幅值以及参考电压和断线时间等参数，因此需要通过主控模块控制频率发生模块输出的频率信号。

在本发明实施例中，放线模块40，用于在IC进行焊线工作。

在具体应用中，本发明实施例所提供的基于IC键合引线的质量检测装置，是IC高速焊线机的一部分，放线模块既可以为基于IC键合引线的质量检测装置中的模块，也可以为IC高速焊线机中的模块。

在具体应用中，放线模块一端通过引线线路与有效值转换模块连接，放线模块另一端与IC的电极连接，构成检测回路，避免了IC引脚间非回路导致检测回路不导通的问题，实现每条线焊接过程的实时监控，并且，相对于直流检测，交流检测提升了检测准确性并降低了电路的功耗，并且与其他交流检测相比此发明减少了MCU的开发成本并提高了检测效率。

在一个实施例中，第一数据转换模块向放线模块输出标准交流信号之前，还可以对标准交流信号进行滤波放大处理。

在本发明实施例中，有效值转换模块50，用于接收引线线路输出的参考交流信号，并对参考交流信号进行有效值计算，向第二数据转换模块输出有效参考交流信号。

在具体应用中，有效值转换模块接收引线线路输出的参考交流信号时，对参考交流信号进行采样，然后将采样的参考交流信号输入至真有效值-直流转换芯片，进行有效值计算，获得有效参考交流信号；经过有效值计算所获得的有效参考交流信号在第二数据转换模块中，能够快速转换为直流信号，从而提高信号转换的效率。

在本发明实施例中，第二数据转换模块60，用于将有效参考交流信号转换为主控模块需要的信号。

在具体应用中，有效值转换模块输出的有效参考交流信号为模拟信号，而主控模块关于幅值的分析计算以数字信号为基础，因此第二数据转换模块需将模拟信号转换为数字信号。

在一个实施例中，第二数据转换模块包括模拟数字转换器。

在本发明实施例中，主控模块10，还用于比较标准交流信号的幅值和有效参考交流信号的幅值，获得IC键合引线的质量检测结果。

本发明实施例提供的基于IC键合引线的质量检测装置的工作原理为：

通过主控模块的一个输入输出端口，控制频率发生模块输出的频率信号，还通过主控模块的另一输入输出端口，控制第一数据转换模块输出的交流信号的幅值，频率信号作为第一数据转换模块的参考电压，第一数据转换模块结合上述幅值，输出具有特定幅值的标准交流信号；放线模块根据标准交流信号在IC上进行焊线工作，使得标准交流信号通过引线线路输出，有效值转换模块对在引线线路中传输后的标准交流信号进行采样，获得交流参考信号，然后进行有效值计算，最终通过第二数据转换模块，向主控模块输出有效参考交流信号；其中，放线模块与IC的电极连接，而电极与信号参考地具有间容性阻抗的特点，所以标准交流信号经过放线模块及引线线路后存在幅值衰减，使得有效值转换模块中的有效参考交流信号与标准交流信号幅值不同，通过主控模块分析上述幅值变化，即可获得IC键合引线的质量检测结果。

本发明实施例提供的基于IC键合引线的质量检测装置，将放线模块与IC的电极连接，同时通过引线线路与有效值转换模块连接，保证检测在回路中进行，避免了IC引脚间非回路导致检测回路不导通的问题，在IC的电极之间存在非回路导通时，也能够检测IC键合引线的质量，从而实现对每条线路焊接过程的实时监控，并且在交流检测的采样电路中增加有效值转换模块，从而通过有效交流参考信号检测电路，提高信号检测的效率和准确性，同时还降低了电路的功耗，并且与其他交流检测相比此发明减少了MCU的开发成本并提高了检测效率。

实施例二

如图2所示，实施例一中的主控模块10包括参数配置单元11。

参数配置单元11，用于根据IC的工作频率，调整主控模块的参数配置，控制频率发生模块输出的频率信号，以及第一数据转换模块输出的交流信号的幅值。

在具体应用中，频率发生模块根据主控模块不同的参数配置，能够产生不同的频率信号。在本发明实施例中，通过配置主控模块的参数配置，改变其中一个输入输出端口的输出量，使得频率发生模块输出的频率信号适用于当前IC的工作频率。然后将此频率信号作为第一数据转换模块的参考电压；同时，通过配置主控模块的参数配置，还可控制第一数据转换模块的输出幅值，最终使第一数据转换模块输出具有预设幅值的标准交流信号。

在本发明实施例中，实施例一中的主控模块10还包括参数检测单元12；

参数检测单元，用于检测频率发生模块输出的频率信号是否在IC的工作频率信号范围之内。

若频率信号在IC的工作频率信号范围之内，则参数配置单元将参数配置输入主控模块。

在一个实施例中，若频率发生模块输出的频率信号不在IC的工作频率信号范围之内，则通过参数配置单元，调整主控模块中的参数配置。

在聚义堂应用中吗，再次调整主控模块中的参数配置后，还可继续检测率发生模块输出的频率信号是否在IC的工作频率信号范围之内，直至频率信号适用于当前IC的工作。

实施例三

在本发明实施例中，通过上述实施例一中的基于IC键合引线的质量检测装置，所获得的IC键合引线的质量检测结果包括：第一焊接检测结果、线尾检测结果和第二焊接检测结果。

其中，在放线模块放置第一焊点时，主控模块输出第一焊接检测结果。

在放线模块放置第一焊点后，留置线尾时，主控模块输出线尾检测结果；

在放线模块放置第二焊点后，进行断线时，主控模块输出第二焊接检测结果。

在一个实施例中，基于IC键合引线的质量检测装置，还包括显示模块。

其中，显示模块与主控模块连接；

显示模块，用于显示标准交流信号和有效参考交流信号的波形。

在具体应用中，放线模块放置第一焊点时，即检测一焊虚焊，第一焊接检测结果可以分为一焊有效焊接和一焊虚焊。其中，一焊有效焊接时，有效参考交流信号小于标准交流信号；一焊虚焊时，有效参考交流信号大于标准交流信号，此时显示模块还可以显示报警NSOP。

放线模块放置第一焊点后，留置线尾时，即检测无线尾，线尾检测结果可以分为有线尾留出和无线尾留出。其中，有线尾留出时，有效参考交流信号小于标准交流信号；无线尾留出时，此过程中有效参考交流信号大于标准交流信号，此时显示模块还可以显示报警断线。

放置第二焊点后，进行断线时，即检测二焊虚焊，第二焊接检测结果可以分为二焊有效焊接和二焊虚焊。其中，焊有效焊接时，在键合邦头扯断线上升的时间内采样信号由低于标准交流信号转换为高于标准交流信号的状态；二焊虚焊时，有效参考交流信号在键合邦头扯断线的时间内没有转换为高于标准交流信号的状态，此时显示模块还可以显示报警NSOL。

如图3和图4所示，本发明实施例还给出了，第一焊接检测结果下，标准交流信号和有效参考交流信号的波形，其中，虚线表示标准交流信号，实线表示有效采样交流信号。

由图3可知，有效参考交流信号小于标准交流信号，则一焊有效焊接。

由图4可知，有效参考交流信号大于标准交流信号，则一焊虚焊。

实施例四

如图5所示，本发明实施例还示例性地提供了一种基于IC键合引线的质量检测方法，应用于上述实施例一和实施例二的基于IC键合引线的质量检测装置，基于IC键合引线的质量检测装方法包括如下步骤：

S101、提供主控模块、频率发生模块、放线模块、第一数据转换模块、有效值转换模块和第二数据转换模块；

S102、通过主控模块控制所述频率发生模块输出的频率信号，以及所述第一数据转换模块输出的交流信号的幅值；

S103、通过第一数据转换模块，根据所述频率信号，输出标准交流信号；

S104、通过有效值转换模块，接收引线线路输出的参考交流信号，并对所述参考交流信号进行有效值计算，向所述第二数据转换模块输出有效参考交流信号；

S105、通过比较所述标准交流信号的幅值和有效参考交流信号的幅值，获得IC键合引线的质量检测结果。

在一个实施例中，上述步骤S102可以包括：

根据所述IC的工作频率，调整所述主控模块的参数配置，控制所述频率发生模块输出的频率信号，以及所述第一数据转换模块输出的交流信号的幅值。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于IC键合引线的质量检测装置，其特征在于，包括主控模块、频率发生模块、第一数据转换模块、放线模块、有效值转换模块和第二数据转换模块；

所述主控模块、频率发生模块、第一数据转换模块、放线模块、有效值转换模块和第二数据转换模块依次首尾连接，所述主控模块还与所述第一数据转换模块连接；

其中，所述放线模块的一端与所述有效值转换模块通过引线线路连接，所述放线模块的另一端与IC的电极连接；

所述主控模块，用于控制所述频率发生模块输出的频率信号，以及第一数据转换模块输出的交流信号的幅值；

所述第一数据转换模块，用于将所述频率信号作为参考电压，结合所述幅值，输出标准交流信号；

所述放线模块，用于在IC上进行焊线工作；

所述有效值转换模块，用于接收所述引线线路输出的参考交流信号，并对所述参考交流信号进行有效值计算，向所述第二数据转换模块输出有效参考交流信号；

所述主控模块，还用于比较所述标准交流信号的幅值和有效参考交流信号的幅值，获得IC键合引线的质量检测结果。

2.如权利要求1所述的基于IC键合引线的质量检测装置，其特征在于，所述主控模块包括参数配置单元；

所述参数配置单元，用于根据所述IC的工作频率，调整所述主控模块的参数配置，控制所述频率发生模块输出的频率信号，以及所述第一数据转换模块输出的交流信号的幅值。

3.如权利要求2所述的基于IC键合引线的质量检测装置，其特征在于，所述主控模块还包括参数检测单元；

所述参数检测单元，用于检测所述频率发生模块输出的频率信号是否在所述IC的工作频率信号范围之内；

若所述频率信号在所述IC的工作频率信号范围之内，则所述参数配置单元将所述参数配置输入主控模块，以使所述第一数据转换模块输出标准交流信号。

4.如权利要求3所述的基于IC键合引线的质量检测装置，其特征在于，若所述频率发生模块输出的频率信号不在所述IC的工作频率信号范围之内，则通过所述参数配置单元，调整所述主控模块中的参数配置。

5.如权利要求1所述的基于IC键合引线的质量检测装置，其特征在于，所述第一数据转换模块包括数字模拟转换器；

所述第二数据转换模块包括模拟数据转换器。

6.如权利要求1所述的基于IC键合引线的质量检测装置，其特征在于，所述IC键合引线的质量检测结果包括第一焊接检测结果、线尾检测结果和第二焊接检测结果。

7.如权利要求1至6任一项所述的基于IC键合引线的质量检测装置，其特征在于，还包括显示模块；

所述显示模块与所述主控模块连接；

所述显示模块显示所述标准交流信号和所述有效参考交流信号的波形。

8.如权利要求1至6任一项所述的基于IC键合引线的质量检测装置，其特征在于，所述主控模块，用于：

在所述放线模块放置第一焊点时，输出所述第一焊接检测结果；

在所述放线模块放置第一焊点后，留置线尾时，输出线尾检测结果；

在所述放线模块放置第二焊点后，进行断线时，输出所述第二焊接检测结果。

9.一种基于IC键合引线的质量检测方法，其特征在于，应用于如权利要求1至8任一项所述的基于IC键合引线的质量检测装置，所述基于IC键合引线的质量检测装方法包括：

提供主控模块、频率发生模块、放线模块、第一数据转换模块、有效值转换模块和第二数据转换模块；

其中，所述放线模块的一端与所述有效值转换模块通过引线线路连接，所述放线模块的另一端与IC的电极连接；

通过主控模块控制所述频率发生模块输出的频率信号，以及所述第一数据转换模块输出的交流信号的幅值；

将所述频率信号作为所述第一数据转换模块的参考电压，结合所述幅值，输出标准交流信号；

通过有效值转换模块，接收所述引线线路输出的参考交流信号，并对所述参考交流信号进行有效值计算，向所述第二数据转换模块输出有效参考交流信号；

通过比较所述标准交流信号的幅值和有效参考交流信号的幅值，获得IC键合引线的质量检测结果。

10.如权利要求9所述的基于IC键合引线的质量检测方法，其特征在于，所述通过主控模块控制所述频率发生模块输出的频率信号，以及所述第一数据转换模块输出的交流信号的幅值，包括：

根据所述IC的工作频率，调整所述主控模块的参数配置，控制所述频率发生模块输出的频率信号，以及所述第一数据转换模块输出的交流信号的幅值。