[发明专利]全自动引线键合机金线断线检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种全自动引线键合机金线断线检测装置，适用于全 自动引线键合机等半导体设备自动焊线过程中全程在线检测的设备。

背景技术

全自动引线键合机是采用细金属丝线(一般金线直径在25微米 至50微米之间)将金线与芯片焊盘连接(称为第一焊点)，再将金线 与引线框架连接(称为第二焊点)的半导体专用设备。断线检测装置 是其中的一项非常关键的技术，世界上几家生产引线键合机的公司都 把这种技术当作一项秘密并在产品说明上作为一大特色加以渲染。经 检索，到目前为止尚未发现与本申请相同的技术资料。

全自动引线键合机的断线检测技术特点与难点在于：芯片的离散 度很大，千差万别，有些芯片焊盘与衬底电阻较大，有些较小，有些 是绝缘的，金属框架与传输台之间有一定的接触电阻，甚至接触不良， 机器的本身有较大的电气噪声，在很大的噪声背景中提取有用的信号 存在较大的难度。另外，由于全自动引线键合机速度非常快，最快的 焊线速度在12线/秒，因此断线检测系统必须在极短的时间(1～3 毫秒)内完成，并且它的检测时序与键合头运动时序密切相关，任何 一点问题都会造成检测不准确或假侦探。其次，断线检测与键合头、 线夹、电子打火、超声波发生器在时序上密切配合时，才能对键合强 度好坏、金线线尾短等做出正确判断。因此，断线检测系统对整机的 可靠性、键合质量有很大的影响，在整个键合工艺中是不可缺少的一 个重要环节。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够自动检测是否存在 断线、键合强度差、线尾过短等问题的全自动引线键合机金线断线检 测装置。

本发明采用如下技术方案：

本发明由中央处理单元、IO接口电路、RS422接口电路、信号源 发生器、可编程电压源、缓冲放大器BF1、采样电路、差分放大器、 线性整流电路、比较器、缓冲器BF2、数字化处理电路、短路检测电 路组成；所述中央处理单元分别与IO接口电路和RS422接口电路双 向连接，所述信号源发生器的输出端接可编程电压源的输入端，可编 程电压源与中央处理单元双向连接，可编程电压源的第一路输出即交 流信号电压接缓冲放大器BF1的输入端，缓冲放大器BF1的一路输出 经过采样电路接差分放大器的一个输入端，缓冲放大器BF1的另一路 输出直接接差分放大器的另一个输入端，所述采样电路依次与键合机 的线夹、金线、被键合芯片、料条夹持传输台形成电流回路；

所述差分放大器的输出端经线性整流电路接所述比较器的一个 输入端，可编程电压源的第二路输出即可编程参考比较基准电压接所 述比较器的另一个输入端；所述比较器的输出端经所述缓冲器BF2接 所述数字化处理电路的输入端，数字化处理电路的输出端接中央处理 单元的输入端，中央处理单元的功能控制输出接数字化处理电路的控 制端；

所述采样电路的另一路输出端经短路检测电路接中央处理单元 的一个输入端。

本发明的工作原理如下：

中央处理单元完成系统的所有逻辑控制、算法、通信传输等功能； 信号源发生器提供三种可供选择的波形，即方波、三角形、正弦波， 交流信号的应用可以减少对被测器件的损坏；交流信号经可编程电压 源、缓冲放大器后加在漏电流采样电路与被测试的器件上(通过线夹、 金线到芯片，然后从芯片到芯片衬底，最后通过引线框架到料条夹持 传输台)构成回路，当金线完好地键合在芯片焊盘点上时，形成一个 闭回路，否则是一个开回路，闭回路和开回路流经采样电阻上的电流 不同，采样电阻上的压降差就有所不同，这个电压经过差分放大器、 线性整流电路成为一个脉动的直流信号，来自另一路的可编程参考比 较基准电压与之比较。脉动的直流信号的幅度大小反应漏电流的变 化，当检测的信号幅度大于参考电压时，比较器输出一组脉冲串，当 信号幅度小于参考电压时，比较器输出一个固定电平，通过数字化处 理电路的处理输入到中央处理单元，软件通过计算在多长的时间段产 生了多少个脉冲就会知道漏电流的大小，进而判断当前的金线与芯片 以及框架连接状况。