CN110736938A - 一种用于判断引线键合是否短路的检测结构及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于判断引线键合是否短路的检测结构与方法，包括：TO管帽、探测器、TO管座、TO管脚、印制电路板PCB，所述PCB为圆环形结构，其圆环平面设置有内部通孔；所述探测器下方设置圆形结构的TO管座，用于支撑探测器，且TO管座上均匀设置有圆形通孔；所述探测器外侧包裹有TO管帽，TO管帽下端直径大于探测器直径。本发明的一种用于判断引线键合是否短路的检测结构精确的考虑了键合引线和TO管帽结构的相互影响，提高了设计精度，可在探测器密封前完成短路项检测，如果检测到探测器出现了短路情况，可在密封工艺前进行返修，缩短操作时间、节约成本、提高生产效率。

Description

一种用于判断引线键合是否短路的检测结构及方法

技术领域

本发明涉及封装检测技术领域，具体涉及一种用于判断引线键合是否短路的检测结构及方法。

背景技术

微电子封装包括晶圆切片、芯片粘接、引线键合、模料封盖等几个重要组成部分，近年来，由于封装技术的不断更新，使得封装产品在质量上的要求也逐步升高，引线键合技术在微电子封装当中起着极其重要的作用。引线键合是一项运用微细金属线以及通过热量、压力和/或超声波能的组合作用达到电气互连的技术，是以非常细小的金属引线的两端分别将内部的芯片与外引线连接起来的重要步骤。在引线键合技术当中，还伴随着诸多的失效模式以及废品的形成，其中包括在生产和应用中产生的引线短路问题，因此一种易于操作的用于判断引线键合是否短路检测结构十分重要。在引线键合中，引线键合可靠性一直是整个工艺中最大的局限，影响键合可靠性的因素很多，包括键合区域的表面污染，键合区域金属化层缺陷，键合及接触力不当，键合环境不良等，而解决办法主要通过选择合适的键合方式及设备，优化程序，调整工艺参数，应用正确的引线键合质量评价方式及合理的提高引线键合可靠性措施。还有引线键合方法的应用，在键合时的短路问题一直很严重。在键合时，芯片的接线点必须放置在芯片的边缘，否则很容易引起短路。

在光电外壳封装形式的检测领域里，现有引线键合与光电外壳短路检测过程和方法包括：

(1)根据流程需要将探测器进行贴片、引线键合、密封等封装工艺；

(2)探测器密封后，使用数字万用表进行输出管脚与管帽、管座的短路项测试。

随着探测器产品生产规模扩大，对封装检测技术和效率的要求也随之提高，因此，原有检测方法存在操作时间长、不可返修、周期长等缺点。

在探测器生产过程中，如果出现键合引线与光电外壳短路现象，会造成探测器失效，还可能造成测试电路板因瞬间电流过大而损坏。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种用于判断引线键合是否短路的检测结构及方法，能够快速、准确的在探测器封装前检测键合引线是否短路。

如图1-4所示，一种用于判断引线键合是否短路的检测结构，包括：TO管帽、探测器、TO管座、管脚、印制电路板PCB，所述PCB为圆环形结构，其圆环平面均匀设置有内部通孔；所述探测器下方设置圆形结构的管座，用于支撑探测器，且管座上均匀设置有圆形通孔；所述探测器外侧包裹有TO管帽，TO管帽下端直径略大于探测器直径。

进一步的，相邻的PCB内部通孔中心之间的间距与相邻的TO管座圆形通孔中心之间的间距一致，孔径匹配。

进一步的，所述TO管脚与探测器的信号输出端呈导通状态，与TO管座呈绝缘状态，通过TO管脚分别插入PCB的内部通孔和TO管座的圆形通孔实现PCB与探测器之间的导通。

进一步的，TO管脚与TO管座的连接方式包括：使用玻璃焊料，通过400℃-450℃高温烧结，使TO管脚与TO管座形成稳固、气密性整体的同时，TO管座与TO管脚达到绝缘状态。

进一步的，探测器与TO管脚的连接方式包括：通过金丝引线键合将探测器的压焊点连接到TO管脚端面。

进一步的，所述TO管帽、TO管座和TO管脚材料均为可伐合金，且其表面均镀有镍层。

进一步的，TO管帽、TO管座和TO管脚表面所镀镍层的厚度为1.3μm～6.4μm。

一种判断引线键合是否短路的检测方法，步骤包括：

S1、按照工艺规程完成探测器在TO管座上的贴片、引线键合工艺；

S2、将TO管帽放置在TO管座上，连接TO管脚与TO管座，再将TO管座的TO管脚插入PCB的内部通孔中；

S3、使用数字万用表电阻档，表笔一端与TO管帽金属区域呈欧姆接触状态，表笔另一端与TO管座管脚插入的PCB通孔呈欧姆接触状态；如果出现短路，电阻值会显示为小于1.0欧姆，如果未短路，电阻值无限大，万用表无显示；

S4、按照步骤S3依次对每个TO管脚插入的PCB通孔进行检测，引线键合短路检测没有短路情况即为合格，若引线键合短路检测合格，则进行探测器的密封工艺；如果引线键合短路检测不合格，有短路项，则通过显微镜镜检的方式进行引线键合工艺效果排查，将所有引线去除，将不合格的探测器返工键合、重新进行短路项检测，直至无短路现象再流入下步工艺。

本发明的有益效果：

本发明提高了设计精度，表现在以下两方面：1)本发明同时考虑TO管帽、TO管座和检测夹具三者的相互影响，将三者在同一平台上进行设计，达到引线键合短路检测的目的；2)更精确的考虑了键合引线和TO管帽结构的相互影响，提高了设计精度。

本发明可在探测器密封前完成键合引线与光电外壳的短路项检测，如果检测出有短路情况，可在密封工艺前进行返修，缩短操作时间、节约成本、提高生产效率。

该技术方案可避免TO管座管脚受到划伤，保证镀层的可焊性，在后期的装配使用中能与电路板形成良好的电装性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

图1为本发明实施例的一种引线键合短路检测结构的示意图。

图2为本发明实施例的一种探测器管座结构图。

图3为本发明实施例的一种探测器管座结构俯视图。

图4为本发明实施例的一种管帽。

图中：1、圆形通孔，2、探测器，3、TO管座，5、TO管帽，9、TO管脚，11、PCB，13、内部通孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在探测器生产过程中，如果出现键合引线与光电外壳短路的现象，会造成探测器失效，还可能造成测试电路板因瞬间电流过大而损坏。因此，有必要对封装工艺中键合引线与光电外壳进行短路项检测。

现有键合引线与光电外壳短路检测过程和方法如下：

1)根据流程需要将探测器进行贴片、引线键合、密封等封装工艺；

2)探测器密封后，使用数字万用表进行输出管脚间的短路项测试和管脚与TO管帽、TO管座的短路项测试。

随着探测器产品生产规模扩大，对封装检测技术和效率的要求也随之提高，因此，原有检测方法存在操作时间长、不可返修、周期长等缺点。

如图1-4所示，本发明的一种用于判断引线键合是否短路的检测结构，包括：TO管帽5、探测器2、TO管座3、TO管脚9、印制电路板PCB11，所述PCB11为圆环形结构，其圆环平面均匀设置有内部通孔13；所述PCB一侧设置有PCB引线；所述探测器下方设置圆形结构的TO管座3，用于支撑探测器，且TO管座3上均匀设置有圆形通孔1；所述探测器外侧包裹有TO管帽5，TO管帽5下端直径大于探测器2直径。

进一步的，相邻PCB的内部通孔13中心之间的间距与相邻TO管座3上的圆形通孔1中心之间的间距一致，孔径匹配。

进一步的，所述探测器2与TO管脚9的信号输出端呈导通状态，与TO管座3呈绝缘状态，通过TO管座3上的TO管脚9分别插入PCB的内部通孔13和TO管座的圆形通孔1实现PCB11与探测器2之间的导通。

进一步的，TO管脚与TO管座的连接方式包括：使用玻璃焊料，通过400℃-450℃高温烧结，使TO管脚与TO管座形成一个稳固、气密性整体，同时，由于TO管脚与TO管座之间焊有一层玻璃焊胶，故TO管座与TO管脚之间呈绝缘状态。

进一步的，探测器2与TO管脚9的连接方式包括：通过金丝引线键合将探测器的压焊点连接到管脚端面。

进一步的，如图4所示，TO管帽5材料为4J29可伐合金，且TO管帽5表面镀有镍层，所镀镍层的厚度为1.3μm～6.4μm，有良好的导电性能。

进一步的，TO管座3和TO管脚9材料均为可伐合金，可用材料包括4J29可伐合金材料、4J50可伐合金材料、10号钢，优选材料为4J29可伐合金材料。

进一步的，所述探测器2的信号输出端在对应键合的TO管脚9上；所述TO管座3和TO管脚9表面镀镍，所镀镍层的厚度为1.3μm～6.4μm。

一种判断引线键合是否短路的检测方法，步骤包括：

S1、按照工艺规程完成探测器2在TO管座3上的贴片、引线键合工艺；

S2、将管帽放置在TO管座3上，再将TO管座3的管脚插入PCB的内部通孔中；

S3、使用数字万用表电阻档，表笔一端与TO管帽5金属区域呈欧姆接触状态，表笔另一端与TO管座管脚插入的PCB通孔呈欧姆接触状态。如果出现短路，电阻值会显示为小于1.0欧姆，如果未短路，电阻值无限大，万用表无显示；

S4、按照步骤S3依次对每个TO管脚插入的PCB通孔进行检测，引线键合短路检测没有短路情况即为合格，如果引线键合短路检测合格，则流入下步工艺，如探测器的密封工艺；如果引线键合短路检测不合格，有短路项，则通过显微镜镜检的方式进行引线键合工艺效果排查，则将所有引线去除，将不合格的探测器返工键合、重新进行短路项检测，直至无短路现象再流入下步工艺。

PCB的作用包括：数字万用表表笔另一端和PCB通孔呈欧姆接触关系而非与TO管脚直接接触，目的是为避免TO管脚受到表笔的划伤，因为TO管脚有可焊性检测要求，如果有划伤，不仅影响外观，而且对用户电装有影响。所以，表笔不与TO管脚直接接触而通过PCB通孔检测短路项可避免TO管座管脚受到划伤，保证镀层的可焊性，在后期的装配使用中能与电路板形成良好的电装性能。

在本发明中，以TO26型光电外壳为例，采取的技术方案如下：

S1、首先，按照工艺规程完成探测器在TO26型管座上的贴片、引线键合工艺。

S2、其次，将TO26型管帽放置在TO26型管座上，再将TO26型管座插入PCB中。其中，PCB内部结构中的通孔相互呈导通状态。

S3、使用数字万用表电阻档，表笔一端与管帽金属区域呈欧姆接触状态，表笔另一端与TO26型管座管脚插入的PCB通孔呈欧姆接触状态。如果出现短路，电阻值会显示为小于1.0欧姆，如果未短路，电阻值无限大，万用表无显示。

S4、按照步骤S3依次对每个TO26型管脚插入的PCB通孔进行检测，引线键合短路检测没有短路情况即为合格，如果引线键合短路检测合格，则流入下步如密封工艺；如果有短路项，即为不合格，则通过显微镜镜检的方式进行引线键合工艺效果排查，将所有引线去除，返工键合、重新进行短路项检测，直至无短路现象再流入下步工艺。本发明可在探测器密封前完成键合引线与光电外壳的短路项检测，如果检测出有短路情况，可在密封工艺前进行返修，缩短操作时间、节约成本、提高生产效率。

在本发明中，TO管帽与TO管座在储能焊密封前属于滑配合，管帽能轻易地合在管座上；TO管座管脚与PCB通孔中心间距一致，孔径匹配，TO管座能实现插拔互换。本发明同时考虑TO管帽、TO管座和检测夹具三者的相互影响，将三者在同一平台上进行设计，能够达到引线键合短路检测的目的。

由于键合引线抛丝弧度超出设计要求和工艺控制范围，则金丝会与TO管帽内腔接触，形成短路现象。本发明考虑键合引线和TO管帽结构的相互影响，提高了设计精度。

本发明中，TO管脚的直径为0.45mm，而PCB通孔的直径为0.55mm，在进行短路测试时，将管脚插入PCB通孔中，数字万用表表笔一端与TO管帽金属区域呈欧姆接触状态，数字万用表表笔另一端和PCB通孔呈欧姆接触关系而非与TO管脚直接接触，避免TO管脚受到表笔的划伤，保证镀层的可焊性，在后期的装配使用中能与电路板形成良好的电装性能。

本发明的技术方案可推广至所有TO形式的光电外壳封装检测，如TO5，TO8、TO31、TO52型光电外壳形式的封装短路检测。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种用于判断引线键合是否短路的检测结构，包括：TO管帽、探测器、TO管座、TO管脚、印制电路板PCB，其特征在于，所述PCB为圆环形结构，其圆环平面设置有内部通孔；所述探测器下方设置圆形结构的管座，用于支撑探测器，且管座上均匀设置有圆形通孔；所述探测器外侧包裹有TO管帽，TO管帽下端直径大于探测器直径。

2.根据权利要求1所述的一种判断引线键合短路的检测结构，其特征在于，相邻的PCB内部通孔中心之间的间距与相邻的管座圆形通孔中心之间的间距一致，孔径匹配。

3.根据权利要求1所述的一种判断引线键合短路检测结构，其特征在于，所述TO管脚与探测器的信号输出端呈导通状态，TO管脚与TO管座呈绝缘状态，通过TO管脚分别插入PCB的内部通孔和TO管座的圆形通孔实现PCB与探测器之间的导通。

4.根据权利要求3所述的一种检测方法，其特征在于，TO管脚与TO管座的连接方式包括：使用玻璃焊料，通过400℃-450℃高温烧结，使TO管脚与TO管座形成稳固、气密性整体的同时，TO管座与TO管脚达到绝缘状态。

5.根据权利要求3所述的一种判断引线键合短路检测结构，其特征在于，管脚与探测器的连接方式包括：通过金丝引线键合将探测器的压焊点连接到管座引脚端面。

6.根据权利要求1所述的一种判断引线键合短路检测结构，其特征在于，所述TO管帽、TO管座和TO管脚材料均为可伐合金，且其表面均镀有镍层。

7.根据权利要求6所述的一种判断引线键合短路检测结构，其特征在于，TO管帽、TO管座和TO管脚表面所镀镍层的厚度为1.3μm～6.4μm。

8.一种用于如权利要求1-7任一所述的检测结构判断引线键合是否短路的检测方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、按照工艺规程完成探测器在TO管座上的贴片、引线键合工艺；

S2、将TO管帽放置在TO管座上，连接TO管脚与TO管座，再将TO管座的管脚插入PCB的内部通孔中；

S3、使用数字万用表电阻档，表笔一端与TO管帽金属区域呈欧姆接触状态，表笔另一端与TO管座管脚插入的PCB通孔呈欧姆接触状态；如果出现短路，电阻值会显示为小于1.0欧姆，如果未短路，电阻值无限大，万用表无显示；

S4、按照步骤S3依次对每个TO管脚插入的PCB通孔进行检测，引线键合短路检测没有短路情况即为合格，若引线键合短路检测合格，则进行探测器的密封工艺；如果引线键合短路检测不合格，有短路项，则通过显微镜镜检的方式进行引线键合工艺效果排查，将所有引线去除，将不合格的探测器返工键合、重新进行短路项检测，直至无短路现象再流入下步工艺。

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