CN110726888B - 一种超声波引线键合设备的超声异常检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请适用于半导体封装设备领域，提供了一种超声波引线键合设备的超声异常检测方法及装置，包括：通过在所述半导体键合设备键合焊点时，采集预设时段内的电流轮廓波形，所述电流轮廓波形为半导体键合设备中预置的超声换能器工作时的电流的轮廓波形；采用模板匹配的方法分别对超声换能器的起振阶段电流波形和正常工作阶段的电流波形进行匹配，既可以准确判断超声换能器起振是否正常，又可以准确判断焊接过程中超声输出的能量是否稳定，并且，本实施例中通过采用匹配的方式进行波形和模板之间的比对，降低了对焊接过程中随机出现的电流脉冲和噪声对检测结果的影响，提高了检测结果的精确性。

Description

一种超声波引线键合设备的超声异常检测方法及装置

技术领域

本申请属于半导体封装设备领域，尤其涉及一种超声波引线键合设备的超声异常检测方法及装置。

背景技术

超声波引线半导体键合设备(也叫焊线机)是一种半导体封装关键设备，大量应用于集成电路((Integrated Circuit，IC)、发光二极管(Light Emitting Diode，LED)、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)、二、三极管等半导体元件的封装生产。超声波引线半导体键合设备的主要作用是将半导体芯片上的微小电极用引线，如金丝或铝丝或合金丝连接到引线框架上，需要用超声波将引线一端焊接在芯片电极上，另一端焊接在引线框架上，超声波引线半导体键合设备的超声输出是否稳定直接影响到焊点的品质和一致性。

为了保证半导体元件批量生产的产品品质，现有的超声波引线半导体键合设备都设计有焊接异常报警功能，例如：焊接过程中的打火异常报警、超声异常报警、放线异常报警等等。其中的超声异常是影响引线键合质量的关键因素，现有技术一般是通过检测焊接过程中的超声输出电流是否超出设定的阀值，或者是检测超声换能器在焊接过程中的阻抗值是否超出设备的范围，或者是检测超声波锁相环路工作状态来判断锁相是否成功等等方法。现有的超声异常检测方法当出现明显的超声异常时可以及时检测到超声异常并报警，例如：当检测到超声输出电流低于设定的阀值时能及时的检测到并报警，当检测到超声换能器阻抗异常，例如阻抗值大于某一设定的阀值时，也能及时的检测到并报警，当检测到超声波电压、电流相位差超过一定值时也能很容易的检测出锁相失败并报警。

但是，上述检测方法都是针对超声输出的电流或阻抗或相位检测值来设定一个阀值的方法来判定超声是否异常，我们通过大量的实验发现现有检测技术存在以下两个问题：超声输出的某一单项指标出现偏差并不一定代表着焊点有问题。例如：有时在焊接过程中检测到了超声换能器阻抗偏高，而实际焊点的外观、拉力测试又是合格的；又例如：有时在焊接过程中检测到了电流超出设定值，比如，会在示波器上出现一个明显高出正常值很多的脉冲电流，而实际焊点也是合格的；这说明仅仅是通过判定超声输出的电流或阻抗或相位等单项指标是否超出阀值来判定超声输出是否异常很容易误报警。半导体元件的生产通常都是大批量、高速度的进行的，为了不影响生产效率，实际生产中设定的上述阀值只能检测明显的超声异常，对一些超声输出偏弱的异常情况则不能检测到，从而导致焊点存在不可靠的情况，而且这种轻微的焊点异常或虚焊在外观上与正常焊点并无明显区别，在下道工序前的品质检查中很容易被忽视。综上，现有技术中在对半导体键合设备进行超声异常检测时，容易出现检测结果不准确的问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种超声波引线键合设备的超声异常检测方法及装置，应用于半导体键合设备，所述半导体键合设备包括超声系统，所述超声系统用于对超声输出进行检测与控制；可以解决现有技术中半导体键合设备进行超声异常检测时，容易出现检测结果不准确的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种超声波引线键合设备的超声异常检测方法，应用于半导体键合设备，所述半导体键合设备包括超声系统，所述超声系统用于对超声输出进行检测与控制；包括：

在所述半导体键合设备键合焊点时，采集预设时段内的电流轮廓波形；所述电流轮廓波形为半导体键合设备中预置的超声换能器工作时的电流的轮廓波形；

从所述电流轮廓波形中提取第一预设时段对应的第一波形以及第二波形，所述第二波形为所述电流轮廓波形中除所述第一波形之外的剩余波形；

将所述第一波形与预设的第一模板、所述第二波形与预设的第二模板进行匹配，根据得到的匹配结果判断所述半导体键合设备的超声工作是否正常。

其中，所述超声系统对应预设有超声源和超声换能器；所述超声源包括微处理器MCU、直接频率合成电路、模拟乘法器和数模转换模块组成的增益控制电路、功率放大电路、输出阻抗匹配电路、输出电流电压反馈采集电路、反馈信号调理与模数转换电路、反馈信号相位检测与比较电路、反馈信号包络检出电路、包络信号与数据处理电路、辅助电路；

所述超声换能器包括超声振子、变幅杆、劈刀(也叫焊嘴)等部件；

所述超声振子用于将超声电信号转换成超声机械振动，并通过变幅杆将超声振动传导到劈刀(也叫焊嘴)上；

所述MCU的软件部分包括所述超声源电路工作的控制程序和模板匹配处理程序；

所述模板匹配处理程序用于将所述第一波形与预设的第一模板、所述第二波形与预设的第二模板进行匹配，根据得到的匹配结果判断所述半导体键合设备的超声工作是否正常；

所述超声换能器包括超声振子、变幅杆、劈刀等部件。

其中，所述将所述第一波形与预设的第一模板、所述第二波形与预设的第二模板进行匹配，根据得到的匹配结果判断所述超声系统输出的超声是否正常，即判断半导体键合设备焊接是否正常之前，还包括：

采集所述半导体键合设备中预置的超声换能器工作时的历史电流轮廓波形；

检测所述半导体键合设备正常键合焊点时的历史电流轮廓波形，并将所述半导体键合设备正常键合焊点时的历史电流轮廓波形识别为样本电流轮廓波形；

根据预设的切割时段，对所述样本电流轮廓波形进行切割，得到第一部分波形和第二部分波形；

对所述第一部分波形进行数字处理得到所述第一模板，对所述第二部分波形进行数字处理得到所述第二模板。

其中，所述采集预设时段内的电流轮廓波形，包括：

采集所述超声换能器在工作时的电流波形；

对所述电流波形进行包络检波，得到所述电流轮廓波形。

其中，所述将所述第一波形与预设的第一模板、所述第二波形与预设的第二模板进行匹配，根据得到的匹配结果判断所述半导体键合设备的超声工作是否正常，包括：

将所述第一波形与预设的第一模板进行匹配，得到第一匹配结果；

将所述第二波形与预设的第二模板进行匹配，得到第二匹配结果；

若所述第一匹配结果和所述第二匹配结果中有至少一项不匹配，则判定所述半导体键合设备超声输出不正常。

其中，所述将所述第二波形与预设的第二模板进行匹配，得到第二匹配结果，包括：

若所述第二波形对应的时长大于所述第二模板对应的时长，则对所述第二波形进行压缩，得到时长与所述第二模板对应的时长相同的第二波形；或

若所述第二波形对应的时长小于所述第二模板对应的时长，则对所述第二波形进行插值，得到时长与所述第二模板对应的时长相同的第二波形；

将预设的第二模板与伸缩处理之后的第二波形进行匹配，得到所述第二匹配结果。

第二方面，本申请实施例提供了一种一种超声波引线半导体键合设备的超声异常检测装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的单片机程序，所述处理器执行所述单片机程序时实现以下步骤：

在所述半导体键合设备键合焊点时，采集预设时段内的电流轮廓波形；所述电流轮廓波形为半导体键合设备中预置的超声换能器工作时的电流的轮廓波形；

从所述电流轮廓波形中提取第一预设时段对应的第一波形以及第二波形，所述第二波形为所述电流轮廓波形中除所述第一波形之外的剩余波形；

将所述第一波形与预设的第一模板、所述第二波形与预设的第二模板进行匹配，根据得到的匹配结果判断所述半导体键合设备的超声工作是否正常。

其中，所述超声系统对应预设有超声源和超声换能器；所述超声源包括微处理器MCU、直接频率合成电路、模拟乘法器和数模转换模块组成的增益控制电路、功率放大电路、输出阻抗匹配电路、输出电流电压反馈采集电路、反馈信号调理与模数转换电路、反馈信号相位检测与比较电路、反馈信号包络检出电路、包络信号与数据处理电路、辅助电路；

所述MCU的软件部分包括所述超声源电路工作的控制程序和模板匹配处理程序；

所述模板匹配处理程序用于将所述第一波形与预设的第一模板、所述第二波形与预设的第二模板进行匹配，根据得到的匹配结果判断所述半导体键合设备的超声工作是否正常。

第三方面，本申请实施例提供了一种半导体键合设备，包括：

采集单元，用于在所述半导体键合设备键合焊点时，采集预设时段内的电流轮廓波形；所述电流轮廓波形为半导体键合设备中预置的超声换能器工作时发射的电流的轮廓波形；

提取单元，用于从所述电流轮廓波形中提取第一预设时段对应的第一波形以及第二波形，所述第二波形为所述电流轮廓波形中除所述第一波形之外的剩余波形；

匹配单元，用于将所述第一波形与预设的第一模板、所述第二波形与预设的第二模板进行匹配，根据得到的匹配结果判断所述半导体键合设备的超声工作是否正常。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质存储有单片机程序，所述单片机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时使所述处理器执行上述第一方面的方法。

第五方面，本申请实施例提供了一种单片机程序产品，当单片机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行上述第一方面中任一项所述的半导体键合设备异常检测方法。

可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。

本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过在所述半导体键合设备键合焊点时，采集预设时段内的电流轮廓波形；从所述电流轮廓波形中提取第一预设时段对应的第一波形以及第二波形，所述第一波形对应的是超声换能器振子起振的电波波形，所述第二波形为所述电流轮廓波形中除所述第一波形之外的剩余波形；将所述第一波形与预设的第一模板、所述第二波形与预设的第二模板进行匹配，根据得到的匹配结果判断所述半导体键合设备的超声工作是否正常。通过采用模板匹配的方法分别对超声换能器的第一波形(起振阶段电流波形)和第二波形(正常工作阶段的电流波形)进行匹配，既可以准确判断超声换能器起振是否正常，又可以准确判断焊接过程中超声输出的能量是否稳定，并且，本实施例中通过采用匹配的方式进行波形和模板之间的比对，降低了对焊接过程中随机出现的电流脉冲和噪声对检测结果的影响，提高了检测结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例一提供的超声波引线键合设备的超声异常检测方法的流程图；

图2(a)是本申请实施例提供的劈刀振动的波形图；

图2(b)是本申请实施例提供的超声电流波形；

图3是本申请实施例提供的超声电流轮廓波形；

图4是本申请实施例提供的锁相不成功的波形；

图5是本申请实施例提供的起振时间慢的波形；

图6是本实施例中提供的超声波引线半导体键合设备超声源的实物图；

图7(a)为本实施例提供的锁相不成功的超声电流波形实拍图；

图7(b)为本实施例提供的起振慢的超声电流波形实拍图；

图7(c)为本实施例提供的正常键合时的超声电流波形实拍图；

图8是本申请实施例一提供的超声波引线键合设备的超声异常检测方法的流程图；

图9是超声波引线半导体键合设备的超声异常检测装置的示意图；

图10是本申请实施例提供的一种超声波引线半导体键合设备的超声异常检测装置的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

超声波引线键合的基本原理是：超声源产生高频超声波电流(例如频率高达138KHz的超声电信号)，超声换能器将超声波电信号转换为超声振动，超声振动通过超声换能器的变幅杆将振幅进一步放大后再传递到劈刀(也叫焊嘴)上，通过施加一定的焊接压力使劈刀、引线、焊盘接触，在劈刀超声振动的带动下引线与焊盘接触面产生高频摩擦导致材料塑性变形和互相渗透，最终在引线与焊盘间形成焊点。

参见图1，图1是本申请实施例一提供的一种超声波引线键合设备的超声异常检测方法的流程图。本实施例中超声波引线键合设备的超声异常检测方法应用于半导体键合设备，所述半导体键合设备包括超声系统，所述超声系统用于对电流进行锁相。如图所示的超声波引线键合设备的超声异常检测方法可以包括以下步骤，具体请详见关于图8的描述，此处不做赘述。

S101：在所述半导体键合设备键合焊点时，采集预设时段内的电流轮廓波形；所述电流轮廓波形为半导体键合设备中预置的超声换能器工作时的电流的轮廓波形。

S102：从所述电流轮廓波形中提取第一预设时段对应的第一波形以及第二波形，所述第二波形为所述电流轮廓波形中除所述第一波形之外的剩余波形。

S103：将所述第一波形与预设的第一模板、所述第二波形与预设的第二模板进行匹配，根据得到的匹配结果判断所述半导体键合设备的超声工作是否正常。

在超声波焊接过程中，劈刀的超声振动是否稳定是焊点好坏的关键因素。正常的焊接过程中，劈刀从开始起振到结束振动，波形如图2(a)所示，对应的电流波形如图2(b)所示，通过对图2(b)电流信号进行包络检波可得到图3所示电流轮廓波形。将图3所示电流轮廓波形按预设时段(例如：3～5ms时间)进行分割获取第一波形(图中所示A部分波形)和第二波形(图中所示B部分波形)，其中第一波形对应的是劈刀起振阶段的电流波形，第二波形对应的是劈刀起振完成后在键合过程中的电流波形。

本实施例为克服现有技术的不足，提供了一种超声波引线键合设备的超声异常检测方法及其装置，该方法能可靠的检测出半导体键合设备在键合焊点时的超声异常情况并且不会产生误报警情况，适用于半导体元件的大批量生产。

参见图8，图8是本申请实施例一提供的一种超声波引线键合设备的超声异常检测方法的流程图。本实施例中一种超声波引线键合设备的超声异常检测方法应用于半导体键合设备，所述半导体键合设备包括超声系统，所述超声系统用于对超声电流进行检测与控制。如图所示的一种超声波引线键合设备的超声异常检测方法可以包括以下步骤：

S801：在所述半导体键合设备正常键合焊点时，采集预设时段内的电流轮廓波形；所述电流波形为半导体键合设备中预置的超声换能器工作时的电流轮廓波形。

进一步的，步骤S801可以包括：在正常键合焊点时，采集所述超声换能器在工作时的电流波形，得到如图2(b)所示的高频超声波(例如138KHz)电流波形；对所述高频超声波电流波形进行包络检波、滤除138KHZ高频成份，得到如图3所示的电流轮廓波形。

S802：从所述电流轮廓波形中提取第一预设时段(例如：从0开始到第5ms的时段)对应的第一波形以及第二波形，所述第二波形为所述电流轮廓波形中除所述第一波形之外的剩余波形。

请一并参阅图3，将图3所示电流轮廓波形沿时间轴划分为A部分和B部分，其中，A部分对应本实施例中的第一波形，B部分为本实施例中的第二波形。可以看出，劈刀的振动情况与超声波电流存在对应关系，劈刀的振动情况可以通过对超声换能器的超声波电流进行间接测量。图3所示的波形中A部分反映的是超声换能器的起振过程，B部分反映的是超声换能器起振完成后在键合过程中输出超声能量的工作区间。

S803：所述半导体键合设备正确键合焊点时采集、处理得到的第一波形标识为预设的第一模板，将所述第二波形标识为预设的第二模板。

进一步的，步聚S801～S803步聚可以重复10次，对多个波形样本的A部分和B部分进行滤波、去极值等数字处理，得到所述第一预设模板和所述第二预设模板。示例性地，对上述10个波形样本的A部分相互进行对比匹配，找出一个与其它9个样本匹配度最高的样本作为所述第一预设模板；对上述10个波形样本的B部分以时间轴为数组下标，对每一个时间点上的10个数据进行去极值、滤波处理，得到所述第二预设模板。

获取第一预设模板数据和第二预设模板数据是所述半导体键合设备进行键合工作的前置准备工作，接下来所述的S804～S806键合工作循环中需要用所述的第一模板和第二模板做数据匹配用。

S804：在所述半导体键合设备工作中键合焊点时，采集预设时段内的电流轮廓波形；所述电流波形为半导体键合设备中预置的超声换能器工作时的电流轮廓波形。

进一步的，步骤S804可以包括：在键合焊点时，采集所述超声换能器在工作时的电流波形，得到如图2(b)所示的高频超声波(例如138KHz)电流波形；对所述高频超声波电流波形进行包络检波、滤除138KHZ高频成份，得到如图3所示的电流轮廓波形。

S805：从S804所述电流轮廓波形中提取第一预设时段(例如：从0开始到第5ms的时段)对应的第一波形以及第二波形，所述第二波形为所述电流轮廓波形中除所述第一波形之外的剩余波形。

进一步的，如果所述第二波形时长比第二预设模板的波形时间要长，则对所述第二波形进行压缩处理，获得与第二预设模板波形时间等长的轮廓波形；

进一步的，如果所述第二波形时长比第二预设模板的波形时间要短，则对所述第二波形进行插值处理，获得与第二预设模板波形时间等长的轮廓波形。

S806：将S805所述第一波形和第一预设模板、S805所述第二波形和第二预设模板进行匹配，根据匹配结果判断超声波引线半导体键合设备的超声输出是否正常。

进一步的，步聚S806可以包括：将所述第一波形与预设的第一模板进行匹配，得到第一匹配结果；将所述第二波形与预设的第二模板进行匹配，得到第二匹配结果；若所述第一匹配结果或所述第二匹配结果中有一个匹配不成功，则判定所述超声波引线半导体键合设备的超声输出出现异常。

请一并参阅图3，图3所示轮廓波形中A部分的波形反映了劈刀在工作过程的起振速度是否正常，可通过对焊接过程中采集的这部分波形与标准正常焊接的这部分波形(即所述第一预设模板)进行比对来判断超声系统锁相是否成功以及锁相速度是否在允许的范围内。例如：如果焊接开始时锁相失败，则A部分波形会变成图4所示轮廓，如果锁相成功，但锁相速度相比正常情况偏慢，则A部分波形在时间轴上会被拉长，出现图5所示波形。将异常情况下的波形与正常情况下的波形进行模板匹配对比，很容易根据匹配的相似度来判断超声系统起振是否顺利，同时，因为模板匹配比对的是整个A部分的波形轮廓，对其中的瞬时电流脉冲或电流噪音并不敏感，不致引起误报警。

请一并参阅图3，图3所示轮廓波形中B部分的波形反映了整个焊接过程中总的超声波能量输出情况，将B部分的波形轮廓与正常情况下的波形(即所述第二预设模板)进行模板匹配对比，很容易根据匹配的相似度来判断超声系统振幅是否过大或过小。因为是对整个B部分波形时行的比对，当时间轴一样时，匹配相似度取决于整个波形的包络面积，对其中的脉冲干扰和噪音对匹配结果影响较小，不容易产生误报情况。

请一并参阅图7(a)、图7(b)以及图7(c)，其中，图7(a)为本实施例提供的锁相不成功的超声电流波形实拍图；图7(b)为本实施例提供的起振慢的超声电流波形实拍图；图7(c)为本实施例提供的正常键合状态下的超声电流波形实拍图。

进一步的，若S806所述匹配结果为不合格，则所述超声系统输出报警信号；若S806所述匹配结果正常，则在下一个键合焊点工作循环时重复S804～S806所述超声检测步聚。

可选的，可将现有技术采用的电流、阻抗、相位阀值检测的异常判断方法作为本方案的一个辅助手段作参考。

参见图9，图9是本申请实施例二提供的一种超声波引线半导体键合设备的超声异常检测装置的示意图。所述超声波引线半导体键合设备的超声异常检测装置可以用于半导体键合设备，所述半导体键合设备包括超声系统，所述超声系统用于对超声输出进行检测与控制。本实施例的超声波引线半导体键合设备的超声异常检测装置包括的各单元用于执行图8对应的实施例中的各步骤，具体请参阅图8及图8对应的实施例中的相关描述，此处不赘述。本实施例的超声波引线半导体键合设备的超声异常检测装置包括：

采集单元901，用于在所述半导体键合设备键合焊点时，采集预设时段内的电流波形；所述电流波形为半导体键合设备中预置的超声换能器工作时的电流的波形；

提取单元902，用于从所述电流波形中提取第一预设时段对应的第一波形轮廓以及第二波形轮廓，所述第二波形轮廓为所述电流轮廓波形中除所述第一轮廓波形之外的剩余波形；

匹配单元903，用于根据所述第一波形轮廓与预设的第一模板、所述第二波形轮廓与预设的第二模板相匹配来判断超声输出是否正常，即判断所述半导体键合设备是否正常。

进一步的，所述超声系统对应预设有超声源；所述超声源包括微处理器MCU、直接频率合成电路、模拟乘法器和数模转换模块组成的增益控制电路、功率放大电路、输出阻抗匹配电路、输出电流电压反馈采集电路、反馈信号调理与模数转换电路、反馈信号相位检测与比较电路、反馈信号包络检出电路、包络信号与数据处理电路、辅助电路；

所述MCU的软件部分包括所述超声源电路工作的控制程序和模板匹配处理程序；

所述模板匹配处理程序用于将所述第一波形与预设的第一模板、所述第二波形与预设的第二模板进行匹配，根据得到的匹配结果判断所述超声系统超声输出是否正常。

进一步的，所述采集单元901包括：

超声电流检测单元，用于对所述半导体键合设备中预置的超声换能器工作电流进行检测；

信号放大单元，用于对所检测到的超声换能器工作电流信号进行放大；

进一步的，所述提取单元902包括：

包络检波单元，用于对高频超声波电流进行包络检波、滤除高频成份，获取超声波电流的轮廓波形；

切割单元，用于根据预设的切割时段，对所述样本电流轮廓波形进行切割，得到第一部分波形和第二部分波形；

进一步的，所述匹配单元903包括：

第一匹配单元，用于将所述第一波形与预设的第一模板进行匹配，得到第一匹配结果；

第二匹配单元，用于将所述第二波形与预设的第二模板进行匹配，得到第二匹配结果；

判定异常单元，用于若所述第一匹配结果或所述第二匹配结果中有一个为不匹配，则判定所述半导体键合设备超声输出出现异常。

进一步的，所述第一匹配单元包括：

第一计算单元，用于计算所述第一波形与所述第一模板之间的第一相似度，作为所述第一匹配结果；

进一步的，所述第二匹配单元包括：

第二计算单元，用于计算所述第二波形与所述第二模板之间的第二相似度，作为所述第一匹配结果。

进一步的，所述第二匹配单元包括：

压缩单元，用于若所述第二波形对应的时长大于所述第二模板对应的时长，则对所述第二波形进行压缩，得到时长与所述第二模板对应的时长相同的第二波形；或

插值单元，用于若所述第二波形对应的时长小于所述第二模板对应的时长，则对所述第二波形进行插值，得到时长与所述第二模板对应的时长相同的第二波形；

第三匹配单元，用于将预设的第二模板与伸缩之后的第二波形进行匹配，得到所述第二匹配结果。

上述方案，通过在所述半导体键合设备键合焊点时，采集预设时段内的电流轮廓波形；所述电流轮廓波形为半导体键合设备中预置的超声换能器工作时发射的电流的轮廓波形；从所述电流轮廓波形中提取第一预设时段对应的第一波形以及第二波形，所述第二波形为所述电流轮廓波形中除所述第一波形之外的剩余波形；根据所述第一波形与预设的第一模板、所述第二波形与预设的第二模板进行匹配来判断所述超声输出是否正常，即判断所述半导体键合设备是否正常。通过采用模板匹配的方法分别对超声换能器的起振阶段电流波形(即所述第一波形)和正常工作阶段的电流波形(即所述第二波形)进行匹配，既可以准确判断超声换能器起振是否正常，又可以准确判断焊接过程中超声输出的能量是否稳定，并且，本实施例中通过采用匹配的方式进行波形和模板之间的比对，降低了对焊接过程中随机出现的电流脉冲和噪声对检测结果的影响，提高了检测结果的精确性。

在本申请的另一实施例中提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有单片机程序，所述单片机程序包括程序指令，所述程序指令被处理器执行时实现图1和图2中的数据处理操作，此处不做赘述。

参见图10，图10是本申请实施例提供的一种超声波引线半导体键合设备的超声异常检测装置的示意图。如图10所示的本实施例中的超声波引线半导体键合设备的超声异常检测装置1000可以包括：处理器1001、存储器1002以及存储在存储器1002中并可在处理器1001上运行的单片机程序1003。处理器1001执行单片机程序1003时实现上述各个半导体键合设备异常检测方法实施例中的步骤。存储器1002用于存储单片机程序，所述单片机程序包括程序指令。处理器1001用于执行存储器1002存储的程序指令。其中，处理器1001被配置用于调用所述程序指令执行图1和图2中的数据处理操作，此处不做赘述。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的终端和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本申请实施例方案的目的。另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种超声波引线键合设备的超声异常检测方法，应用于半导体键合设备，所述半导体键合设备包括超声系统，所述超声系统用于对超声输出进行检测与控制；其特征在于，包括：

在所述半导体键合设备键合焊点时，采集预设时段内的电流轮廓波形；所述电流轮廓波形为半导体键合设备中预置的超声换能器工作时的电流的轮廓波形；

从所述电流轮廓波形中提取第一预设时段对应的第一波形以及第二波形，所述第二波形为所述电流轮廓波形中除所述第一波形之外的剩余波形；第一波形对应的是劈刀起振阶段的电流波形，第二波形对应的是劈刀起振完成后在键合过程中的电流波形；

将所述第一波形与预设的第一模板、所述第二波形与预设的第二模板进行匹配，根据得到的匹配结果判断所述半导体键合设备的超声工作是否正常；其中，通过第一波形与预设的第一模板进行匹配判断超声系统锁相是否成功以及锁相速度是否在允许的范围内。

2.如权利要求1所述的超声波引线键合设备的超声异常检测方法，其特征在于，所述超声系统对应预设有超声源和超声换能器；

所述超声源包括微处理器MCU、直接频率合成电路、模拟乘法器和数模转换模块组成的增益控制电路、功率放大电路、输出阻抗匹配电路、输出电流电压反馈信号采集电路、反馈信号调理与模数转换电路、反馈信号相位检测与比较电路、反馈信号包络检出电路以及包络信号与数据处理电路；

所述MCU的软件部分包括所述超声源电路工作的控制程序和模板匹配处理程序；

所述模板匹配处理程序用于将所述第一波形与预设的第一模板、所述第二波形与预设的第二模板进行匹配，根据得到的匹配结果判断所述半导体键合设备的超声工作是否正常；

所述超声换能器包括超声振子、变幅杆以及劈刀。

3.如权利要求1所述的超声波引线键合设备的超声异常检测方法，其特征在于，所述将所述第一波形与预设的第一模板、所述第二波形与预设的第二模板进行匹配，根据得到的匹配结果判断所述半导体键合设备的超声工作是否正常，即判断所述半导体键合设备是否正常之前，还包括：

采集所述半导体键合设备中预置的超声换能器工作时的历史电流轮廓波形；

检测所述半导体键合设备正常键合焊点时的历史电流轮廓波形，并将所述半导体键合设备正常键合焊点时的历史电流轮廓波形识别为样本电流轮廓波形；

根据预设的切割时段，对所述样本电流轮廓波形进行切割，得到第一部分波形和第二部分波形；

对所述第一部分波形进行数字处理得到所述第一模板，对所述第二部分波形进行数字处理得到所述第二模板。

4.如权利要求1-3任一项所述的超声波引线键合设备的超声异常检测方法，其特征在于，所述将所述第一波形与预设的第一模板、所述第二波形与预设的第二模板进行匹配，根据得到的匹配结果判断所述半导体键合设备的超声工作是否正常，即判断所述半导体键合设备是否正常，包括：

将所述第一波形与预设的第一模板进行匹配，得到第一匹配结果；

将所述第二波形与预设的第二模板进行匹配，得到第二匹配结果；

若所述第一匹配结果和所述第二匹配结果中有至少一项不匹配，则判定所述半导体键合设备超声输出不正常。

5.如权利要求4所述的超声波引线键合设备的超声异常检测方法，其特征在于，所述将所述第二波形与预设的第二模板进行匹配，得到第二匹配结果，包括：

若所述第二波形对应的时长大于所述第二模板对应的时长，则对所述第二波形进行压缩，得到时长与所述第二模板对应的时长相同的第二波形；或

若所述第二波形对应的时长小于所述第二模板对应的时长，则对所述第二波形进行插值，得到时长与所述第二模板对应的时长相同的第二波形；

将预设的第二模板与伸缩处理之后的第二波形进行匹配，得到所述第二匹配结果。

6.一种超声波引线半导体键合设备的超声异常检测装置，所述超声波引线半导体键合设备的超声异常检测装置应用于半导体键合设备，所述半导体键合设备包括超声系统，所述超声系统用于对超声输出进行检测与控制，其特征在于，包括：

采集单元，用于在所述半导体键合设备键合焊点时，采集预设时段内的电流轮廓波形；所述电流轮廓波形为半导体键合设备中预置的超声换能器工作时的电流的轮廓波形；

提取单元，用于从所述电流轮廓波形中提取第一预设时段对应的第一波形以及第二波形，所述第二波形为所述电流轮廓波形中除所述第一波形之外的剩余波形；第一波形对应的是劈刀起振阶段的电流波形，第二波形对应的是劈刀起振完成后在键合过程中的电流波形；

匹配单元，将所述第一波形与预设的第一模板、所述第二波形与预设的第二模板进行匹配，根据得到的匹配结果判断所述半导体键合设备的超声工作是否正常；其中，通过第一波形与预设的第一模板进行匹配判断超声系统锁相是否成功以及锁相速度是否在允许的范围内。

7.如权利要求6所述的超声波引线半导体键合设备的超声异常检测装置，其特征在于，所述超声系统对应预设有超声源；所述超声源包括微处理器MCU、直接频率合成电路、模拟乘法器和数模转换模块组成的增益控制电路、功率放大电路、输出阻抗匹配电路、输出电流电压反馈采集电路、反馈信号调理与模数转换电路、反馈信号相位检测与比较电路、反馈信号包络检出电路以及包络信号与数据处理电路；

所述MCU的软件部分包括所述超声源电路工作的控制程序和模板匹配处理程序；

所述模板匹配处理程序用于将所述第一波形与预设的第一模板、所述第二波形与预设的第二模板进行模板匹配，根据得到的匹配结果判断所述半导体键合设备的超声工作是否正常；

所述超声换能器包括超声振子、变幅杆以及劈刀。

8.如权利要求6所述的超声波引线半导体键合设备的超声异常检测装置，其特征在于，所述将所述第一波形与预设的第一模板、所述第二波形与预设的第二模板进行匹配，根据得到的匹配结果判断所述半导体键合设备的超声工作是否正常之前，还包括：

采集所述半导体键合设备中预置的超声换能器工作时的历史电流轮廓波形；

检测所述半导体键合设备正常键合焊点时的历史电流轮廓波形，并将所述半导体键合设备正常键合焊点时的历史电流轮廓波形识别为样本电流轮廓波形；

根据预设的切割时段，对所述样本电流轮廓波形进行切割，得到第一部分波形和第二部分波形；

对所述第一部分波形进行数字处理得到所述第一模板，对所述第二部分波形进行数字处理得到所述第二模板。

9.一种超声波引线半导体键合设备的超声异常检测装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的单片机程序，其特征在于，所述处理器执行所述单片机程序时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有单片机程序，其特征在于，所述单片机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。

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