CN110935656A - 一种第二键合点检测装置及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种第二键合点检测装置及检测方法，一种第二键合点检测装置包括：机体本体，固定安装在机体本体上的传送工位，设在传送工位一侧的检测机构，以及设在机体本体上的分拣机构；所述检测机构包括：固定连接在机体本体上的安装架，安装在安装架上的光学检测部件，安装在传送工位一侧的电学性能检测装置。本发明电学检测和光学检测对键合后的芯片的第二键合点进行光学检测和电学检测排查出键合失效点和键合点分层或污染情况，对第二键合点的焊接牢固程度进行评估，筛查出第二键合点不稳定的芯片，减少生产成本。

Description

一种第二键合点检测装置及检测方法
技术领域
本发明属键合机设计领域，尤其是一种第二键合点检测装置及检测方法。
背景技术
芯片封装过程中，由于芯片在，封装包装、运输和搬运过程中容易受到机械力的挤压碰撞和热效力的污染失效，在挤压碰撞过程中金球、金线以及焊点脱落进而导致芯片失效模式，处在失效模式的芯片在后期的组装过程中容易造成组装产品的安装故障；其次，第一键合点和第二键合点在键合方式上不同，第一键合点在超声波的加热下在金线的末端结烧出半径为1.5到2倍金线半径的球状凸起，进而在加热热量效应下和焊盘形成焊点形状，第二键合点在劈刀的作用在衬底上形成楔形压痕与衬底压接进而形成楔形结合，所以第二键合点的焊接形状通常为不同于第一键合点的新月状，在机械力和热效应力的作用下第二键合点比第一键合点更容易脱落造成芯片失效。
发明内容
发明目的：提供一种第二键合点检测装置及检测方法，以解决现有技术存在的上述问题。
技术方案：一种第二键合点检测装置，包括：机体本体，固定安装在机体本体上的传送工位，设在传送工位一侧的检测机构，以及设在机体本体上的分拣机构；
所述检测机构包括：固定连接在机体本体上的安装架，安装在安装架上的光学检测部件，安装在传送工位一侧的电学性能检测装置。
在进一步的实施例中，所述传送工位包括：固定在机体本体上的传送带支架，穿插在传送带支架两端的托辊，套接在托辊两端的传送皮带，以及固定设在传送带支架上的限位调整机构；所述托辊的一端通过传动皮带与输送电机动力输出端传动连接。
在进一步的实施例中，所述分拣机构包括：固定安装在传送工位底部的顶出机构，设在顶出机构一侧平移机构，以及设在平移机构一侧的夹取机构；所述顶出机构包括固定安装在机体本体上的顶出气缸，穿插在顶出气缸中的活塞杆，固定穿插在活塞杆另一端的顶升托架；所述顶升托架呈倒H型；所述顶升托架设在两组传动皮带之间，所述顶升托架在顶出气缸活塞杆的带动下对传送工位上的芯片进行举升；所述分拣机构为两组，分别为第一分拣机构和第二分拣机构，所述第一分拣机构和第二分拣机构安装在光学检测机构和电学性能检测装置的两侧。
在进一步的实施例中，所述平移机构包括：固定安装在机体本体上的平移滑轨组，设在平移滑轨组中间的丝杠组件，卡接在平移滑轨组上的平移插爪，以及传动连接丝杠组件的驱动电机；所述平移插爪传动安装在丝杠组件上，进而平移插爪在驱动电机的带动下在平移滑轨组移动，最终对传送工位上的不良芯片实现插取。
在进一步的实施例中，所述夹取机构包括固定安装在传送带支架一侧的Z轴滑轨，卡接在Z轴滑轨上的电动夹爪组件，以及固定设在电动夹爪组件底部的升降气缸，所述升降气缸的动力输出端连接电动夹爪组件，进而带动电动夹爪组件在Z轴滑轨上下运动。
在进一步的实施例中，所述光学检测部件为两个固定安装在安装架上的X光相机，所述电学性能检测装置包括：固定安装在机体本体上的龙门架，卡接在龙门架横梁上的移动座，固定安装在移动座上的电学检测探头；所述龙门架横梁上设有滑轨，所述龙门架横梁设有行程气缸，所述行程气缸的动力输出端固定联接在移动座的一侧，进而带动移动座在滑轨上移动，进而带动电学检测部移动。
在进一步的实施例中，所述电学检测部包括：固定安装在移动座上的检测电容和安装在检测电容一端的金属检测板，所述金属检测板通过导电结构与电容相连，所述金属检测板的一侧设有导电插槽；所述导电插槽与第二键合点栅极适配。
在进一步的实施例中，包括如下工作步骤：
S1、通过工作人员或机械手将待检测芯片放在传送工位两个传动皮带之间，输送电机带动滚动托辊转动进而使待测芯片进入检测装置内部；
S2、待测芯片传送至龙门架位置后，行程气缸带动移动座在滑轨上移动，使电学检测部导电插槽与第二键合点接触，进行电学检测，检测失效引线点；
S3、第一分拣机构中的顶出机构、平移机构，以及夹取机构对电学检测不合格的芯片进行顶出，夹取以及平移操作使其脱离传送工位；检测合格的芯片进入光学检测部件处进行X光检测；
S4、通过X相机对芯片第二键合点焊线区进行X光扫描，若是出现分层图像则表示焊点出现缝隙或脱离迹象，检测有分层的焊点区域通过第二分拣机构中的顶出机构、平移机构，以及夹取机构对光学检测不合格的芯片进行顶出，夹取以及平移操作使其脱离传送工位。
有益效果：本发明电学检测和光学检测对键合后的芯片的第二键合点进行光学检测和电学检测排查出键合失效点和键合点分层或污染情况，对第二键合点的焊接牢固程度进行评估，筛查出第二键合点不稳定的芯片，减少生产成本。
附图说明
图1是本发明检测装置的立体图。
图2是图1中A处的细节放大图。
图3是本发明检测装置的结构示意图。
图4是本发明平电学检测部的结构示意图。
图5是本发明平移机构的细节放大图。
图6是本发明顶出机构的细节放大图。
图7是本发明检测装置的俯视图。
图8是图7中B处的细节放大图。
附图标记：机体本体1、传送工位2、传送带支架20、托辊21、传动皮带22、限位调整机构23、输送电机24、检测机构3、安装架30、X光相机31、龙门架32、移动座320、电学检测部321、行程气缸322、检测电容323、金属检测板324、第一分拣机构4、顶出机构40、顶出气缸400、顶升托架401、平移机构41、平移滑轨组410、丝杠组件411、平移插爪412、驱动电机413、夹取机构42、Z轴滑轨420、电动夹爪组件421、升降气缸422、第二分拣机构5。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
在封装器件生产，经过对第一键合点和第二键合点的实验研究中发现，第一键合点在超声波的加热下在金线的末端结烧出半径为1.5到2倍金线半径的球状凸起，进而在加热热量效应下和焊盘形成圆形焊点形状，第二键合点在劈刀的作用在衬底上形成楔形压痕与衬底压接进而形成楔形结合，所以第二键合点的焊接形状通常为不同于第一键合点的新月状，在机械力和热效应力的作用下第二键合点比第一键合点更容易脱落造成芯片失效。因此第二键合点失效是芯片封装可靠性中普遍存在问题，且已成为整个芯片封装的质量的关键所在，焊点处的分层和污染很容易导致键合点失效。目前市场上现有的封装检测机构大多是采用的图像视觉对键合焊点进行检测，无法检测出焊点和焊盘的分层污染情况，只能检测出已失效的键合点从而造成部分不良封装的芯片进入组装环节，影响产品和设备的使用寿命。
如图1所示的一种第二键合点检测装置，包括：机体本体1、传送工位2、检测机构3、第一分拣机构4、第二分拣机构5。
其中机体本体1外部设有钣金防护外壳和支架，防护外壳两端开设有进料口和出料口，传送工位2固定安装在机体本体1上且贯穿进料口和出料口对芯片起到输送作用，检测机构3设在传送工位2的一侧对输送带送的芯片进行检测，分拣机构设在机体本体1上，根据检测数据筛选出来的芯片使其脱离传送工位2。
如图2所示传送工位包括：传送带支架20、托辊21、传动皮带22、限位调整机构23、输送电机24。
为了防止芯片在进入检测装置中出现位置偏差，在传送工位2的两端设有限位调整机构23，限位调整机构23为固定安装在传送带支架20上的四个限位块，四个限位块之间形成容腔，方便机器人或操作人员准确地将芯片放置在传送工位2上，避免放置过程中芯片偏移，影响检测结果和进程。
传送带支架20固定在机体本体1上，托辊21穿插在传送带支架20的两端，传送皮带为两组分别套接在托辊21的两端，所述托辊21的一端通过传动皮带22与输送电机24动力输出端传动连接。托辊21在输送电机24的带动下转动，进而使套接在托辊21两端的传送皮带在传送带支架20上循环转动，最终带动放置在传送工位2上的芯片从进料口运动至出料口。所述输送电机的型号为M590-502。
如图3至图4检测机构更加视觉和功能分为电能检测和光学检测检测机构，检测机构包括：安装架30、X光相机31、龙门架32、移动座320、电学检测部321、行程气缸322、检测电容323、金属检测板324。安装架30固定连接在机体本体1上，光学检测部件安装在安装架30上，对传送工位2上的芯片进行X光检测，电学性能检测装置安装在传送工位2的一侧，对传送工位2上的芯片栅极进行电学性能测试。
进一步地，所述光学检测部件为两个固定安装在安装架30上的XX光相机31，所述电学性能检测装置包括：固定安装在机体本体1上的龙门架32，卡接在龙门架32横梁上的移动座320，固定安装在移动座320上的电学检测探头；所述龙门架32横梁上设有滑轨，所述龙门架32横梁设有行程气缸322，所述行程气缸322的动力输出端固定联接在移动座320的一侧，进而带动移动座320在滑轨上移动，进而带动电学检测部321移动。
进一步地，所述电学检测部321包括：固定安装在移动座320上的检测电容323和安装在检测电容323一端的金属检测板324，所述金属检测板324通过导电结构与电容相连，所述金属检测板324的一侧设有导电插槽；所述导电插槽与第二键合点栅极适配。导电插槽的顶端设有测试电极，能够对第二键合点栅极处焊点以及引线进行电性测试。
如图5至图8所示分拣机构为两组，分别为第一分拣机构4和第二分拣机构5，所述第一分拣机构和第二分拣机构安装在光学检测机构和电学性能检测装置的两侧。分拣机构进一步地包括：第一分拣机构4、顶出机构40、顶出气缸400、顶升托架401、平移机构41、平移滑轨组410、丝杠组件411、平移插爪412、驱动电机413、夹取机构42、Z轴滑轨420、电动夹爪组件421、升降气缸422、第二分拣机构5。
顶出机构40固定安装在传送工位2的底部，平移机构41设在顶出机构40的对应一侧，夹取机构42设在平移机构41的相对一侧；所述顶出机构40包括固定安装在机体本体1上的顶出气缸400，穿插在顶出气缸400中的活塞杆，固定穿插在活塞杆另一端的顶升托架401；所述顶升托架401呈倒H型；所述顶升托架401设在两组传动皮带22之间，所述顶升托架401在顶出气缸400活塞杆的带动下对传送工位2上的芯片进行举升；H型顶升托架401避免芯片在顶出过程在出现倾斜滑落至机体上。
进一步地平移机构41包括：固定安装在机体本体1上的平移滑轨组410，设在平移滑轨组410中间的丝杠组件411，卡接在平移滑轨组410上的平移插爪412，以及传动连接丝杠组件411的驱动电机413；所述平移插爪412传动安装在丝杠组件411上，进而平移插爪412在驱动电机413的带动下在平移滑轨组410移动，最终对传送工位2上的不良芯片实现插取。所述驱动电机型号为SL42STH40-1684A。
进一步地夹取机构42包括固定安装在传送带支架20一侧的Z轴滑轨420，卡接在Z轴滑轨420上的电动夹爪组件421，以及固定设在电动夹爪组件421底部的升降气缸422，所述升降气缸422的动力输出端连接电动夹爪组件421，进而带动电动夹爪组件421在Z轴滑轨420上下运动，电动夹爪组件421的夹爪侧与传送工位2相靠，对顶出机构40顶出的芯片进行夹取，顶出机构40带动顶升托架401下架使芯片脱离传送工位2，悬空在传送工位2的上方，进而平移插爪412在驱动电机413的带动下在平移滑轨组410移动，将平移插爪412放置在芯片底部，电动夹爪松开芯片使芯片落在平移插爪412上，平移插爪412在驱动电机413的带动下远离传送工位2，进而使不良芯片离开传送工位2。
在分拣机构中的顶出机构40、平移机构41，以及夹取机构42对电学检测不合格的芯片进行顶出，夹取以及平移操作使其脱离传送工位2。
在进一步的实施例中，包括如下工作步骤：
S1、通过工作人员或机械手将待检测芯片放在传送工位2两个传动皮带22之间，输送电机24带动滚动托辊21转动进而使待测芯片进入检测装置内部；
S2、待测芯片传送至龙门架32位置后，行程气缸322带动移动座320在滑轨上移动，使电学检测部321导电插槽与第二键合点接触，进行电学检测，检测失效引线点；
S3、第一分拣机构4中的顶出机构40、平移机构41，以及夹取机构42对电学检测不合格的芯片进行顶出，夹取以及平移操作使其脱离传送工位2；检测合格的芯片进入光学检测部件处进行X光检测；
S4、通过X相机对芯片第二键合点焊线区进行X光扫描，若是出现分层图像则表示焊点出现缝隙或脱离迹象，检测有分层的焊点区域通过第二分拣机构5中的顶出机构40、平移机构41，以及夹取机构42对光学检测不合格的芯片进行顶出，夹取以及平移操作使其脱离传送工位2。
本发明电学检测和光学检测对键合后的芯片的第二键合点进行光学检测和电学检测排查出键合失效点和键合点分层或污染情况，对第二键合点的焊接牢固程度进行评估，筛查出第二键合点不稳定的芯片，减少生产成本，其次本发明通过与分拣机构实现对不良芯片的自动筛出，实现自动化的检测过程。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种第二键合点检测装置，其特征在于，包括：机体本体，固定安装在机体本体上的传送工位，设在传送工位一侧的检测机构，以及设在机体本体上的分拣机构；
所述检测机构包括：固定连接在机体本体上的安装架，安装在安装架上的光学检测部件，安装在传送工位一侧的电学性能检测装置。
2.根据权利要求1所述的一种第二键合点检测装置，其特征在于，所述传送工位包括：固定在机体本体上的传送带支架，穿插在传送带支架两端的托辊，套接在托辊两端的传送皮带，以及固定设在传送带支架上的限位调整机构；所述托辊的一端通过传动皮带与输送电机动力输出端传动连接。
3.根据权利要求1所述的一种第二键合点检测装置，其特征在于，所述分拣机构包括：固定安装在传送工位底部的顶出机构，设在顶出机构一侧平移机构，以及设在平移机构一侧的夹取机构；所述顶出机构包括固定安装在机体本体上的顶出气缸，穿插在顶出气缸中的活塞杆，固定穿插在活塞杆另一端的顶升托架；所述顶升托架呈倒H型；所述顶升托架设在两组传动皮带之间，所述顶升托架在顶出气缸活塞杆的带动下对传送工位上的芯片进行举升；所述分拣机构为两组，分别为第一分拣机构和第二分拣机构，所述第一分拣机构和第二分拣机构安装在光学检测机构和电学性能检测装置的两侧。
4.根据权利要求3所述的一种第二键合点检测装置，其特征在于，所述平移机构包括：固定安装在机体本体上的平移滑轨组，设在平移滑轨组中间的丝杠组件，卡接在平移滑轨组上的平移插爪，以及传动连接丝杠组件的驱动电机；所述平移插爪传动安装在丝杠组件上，进而平移插爪在驱动电机的带动下在平移滑轨组移动，最终对传送工位上顶出机构顶出的不良芯片实现插取。
5.根据权利要求3所述的一种第二键合点检测装置，其特征在于，所述夹取机构包括固定安装在传送带支架一侧的Z轴滑轨，卡接在Z轴滑轨上的电动夹爪组件，以及固定设在电动夹爪组件底部的升降气缸，所述升降气缸的动力输出端连接电动夹爪组件，进而带动电动夹爪组件在Z轴滑轨上下运动。
6.根据权利要求1所述的一种第二键合点检测装置，其特征在于，所述光学检测部件为两个固定安装在安装架上的X光相机，所述电学性能检测装置包括：固定安装在机体本体上的龙门架，卡接在龙门架横梁上的移动座，固定安装在移动座上的电学检测部；所述龙门架横梁上设有滑轨，所述龙门架横梁设有行程气缸，所述行程气缸的动力输出端固定联接在移动座的一侧，进而带动移动座在滑轨上移动，进而带动电学检测部移动。
7. 根据权利要求6所述的一种第二键合点检测装置，其特征在于，所述电学检测部包括：固定安装在移动座上的检测电容和安装在检测电容一端的金属检测板，所述金属检测板通过导电结构与电容相连，所述金属检测板的 一侧设有导电插槽；所述导电插槽与第二键合点栅极适配。
8.一种第二键合点检测装置检测方法，其特征在于，包括如下工作步骤：
S1、通过工作人员或机械手将待检测芯片放在传送工位两个传动皮带之间，输送电机带动滚动托辊转动进而使待测芯片进入检测装置内部；
S2、待测芯片传送至龙门架位置后，行程气缸带动移动座在滑轨上移动，使电学检测部导电插槽与第二键合点接触，进行电学检测，检测失效引线点；
S3、第一分拣机构中的顶出机构、平移机构，以及夹取机构对电学检测不合格的芯片进行顶出，夹取以及平移操作使其脱离传送工位；检测合格的芯片进入光学检测部件处进行X光检测；
S4、通过X相机对芯片第二键合点焊线区进行X光扫描，若是出现分层图像则表示焊点出现缝隙或脱离迹象，检测有分层的焊点区域通过第二分拣机构中的顶出机构、平移机构，以及夹取机构对光学检测不合格的芯片进行顶出，夹取以及平移操作使其脱离传送工位。
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