[发明专利]打火成球工艺中的参数优化方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于微电子封装机械领域，涉及一种打火成球工艺中的参数优化方法及系统。

背景技术

引线键合是当前最主要的微电子封装技术，目前95％以上的芯片均采用引线键合技术进行封装。引线键合是用细小金属丝(直径25微米及以下的金丝、铜丝或其他金属丝，为叙述方便，下文描述采用最常见的金丝作为代表)把芯片焊盘和引线框架(或基板)连接起来的过程。在引线键合过程中，首先，金丝通过毛细管劈刀中心的孔穿出(即尾丝)，由电弧放电将金丝伸出部分熔化，并在表面张力作用下形成金球；然后，劈刀往下运动，使金球和焊盘接触；超声能和键合力通过劈刀加在键合界面上，同时在温度的共同作用下，将金球键合到芯片焊盘上，形成第一焊点；然后，劈刀升起将引线拉起，在空间中形成特定形状的弧线；再往下运动，使金丝和焊盘接触；在超声和热、力作用下将金丝键合到基板引脚或其他芯片焊盘上，形成第二焊点，并在键合后将金丝拉断，形成尾丝，为下次键合做准备，从而将芯片和基板的电路连接在一起。

在此循环过程中形成的金球大小、形状不仅仅影响第一焊点的质量，而且影响弧线的形状，以及形成低弧线的可行性。目前，一般通过上万次试验对打火成球后的金球形状进行统计分析，通过扫描电子显微镜研究金球成球后的形状、大小及其内部显微结构等，然后确定打火参数(电流和时间)对成球的影响。这种对球完全形成之后的观测，无法了解球形成的整个过程。这种方法费事费力，且改变金丝直径后，打火参数必须重新试验确定。这种费时的停机确定参数过程，已经成为增加微电子封装企业成本、降低产能的一个因素。因此，有必要设计一种方法和系统以监测打火形成金球(简称打火成球)的过程，观察和分析球在形成过程中的变化，以及各种打火参数对此过程的影响，以设置合适的参数，形成大小、形状一致的金球，优化打火成球工艺。

对现有监测打火成球过程以及相关技术的检索，没有发现类似本发明的内容。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种打火成球工艺中的参数优化方法及系统，该方法和系统能快速确定打火参数对金球形成过程的影响，以便最快地优化打火成球工艺参数。

发明的技术解决方案如下：

一种打火成球工艺中的参数优化方法，包括如下步骤：

步骤1：准备步骤：将自动键合机通过同步驱动电路与摄像装置连接；将摄像装置中的镜头对准尾丝；为尾丝提供背光；

步骤2：获取图像：确定打火参数，当自动键合机进行打火成球时，通过同步驱动电路同步触发摄像装置获取打火成球过程中的尾丝端部的连续多幅成球图像；

步骤3：图像处理：采用图像拟合圆方法，将获取的成球图像中的金球拟合成一个圆，获取该圆的直径数值；

步骤4：参数调整：将所述的直径数值与预先设定数值比较，基于比较结果调整打火参数，所述的打火参数包括打火时间和打火电流；再返回步骤2，直到最终的直径数值与预先设定数值之差在误差阈值之内(预先设定数值的±5％)，此时的打火参数为最终的优化后的参数。

所述的图像处理步骤针对的成球图像是连续多幅成球图像中最大金球所对应的成球图像。(即所述的直径数值为获取的多幅成球图像中的多个金球直径中的最大值。)

所述的镜头的连拍速度大于10000帧/秒，光源采用功率为150W以上的卤素灯。

同步驱动电路由两个OP37型运算放大器级联而成。

光源通过光纤为尾丝提供背光。

一种基于前述的打火成球工艺中的参数优化方法的系统，包括计算机、自动键合机、光源和同步驱动电路；自动键合机通过同步驱动电路与摄像装置连接；摄像装置中的镜头对准尾丝；光源为尾丝提供背光；摄像装置输出成球图像到计算机中，计算机中具有用于根据成球图像获取所述直径数值的图像处理单元。

有益效果：

本发明提供了一种打火成球工艺中的参数优化方法及系统，可在打火开始的同时，触发摄像装置(实际上为一个高速摄像系统)，以清晰地记录打火过程；可对所获得的图形进行自动处理，以了解成球动态过程；进而快速确定打火参数对金球形成过程的影响，以优化打火成球工艺参数。

尽管高速相机、图像处理技术是现有技术，但是把二者结合起来完成打火过程的监测，是一个创新。因为这种方式仅仅通过几次试验就可以现场确定最优的参数，而传统的统计试验方法不能了解详细的打火成球过程，需要上千次乃至上万次试验才能确定最优的参数。本方法能高效率地解决的参数优化的问题。

本发明具有以下优点：