一种自动引线键合弧形量化控制方法与流程

1.本发明涉及混合集成电路生产自动引线键合工艺领域，特别涉及一种自动引线键合弧形量化控制方法。


背景技术：

2.混合集成电路产品在其制造工艺过程中广泛采用引线键合技术实现射频信号的传输。混合集成电路产品集成度的提高以及工作频段的提升，对引线键合工序金丝的弧形提出了较高要求，特别是毫米波级别的工作频段，其射频传输性性能、幅相一致性、驻波性能对引线键合工艺中弧形十分敏感，但实际生产制造过程中，自动或半自动的引线键合设备均无法直接通过设备加工参数直接精准控制引线键合结构的弧形。
3.随着电子制造技术的发展，混合集成电路产品的工作频段越来越高，可达40ghz以上。引线键合工艺对于射频信号传输级联具有很强的灵活性，其在毫米波级混合集成电路产品制造过程中是不可缺少的工艺手段。对于基于引线键合工艺的高频段(40ghz以上)射频信号的传输，引线的弧形对其射频性能有很大影响，但目前针对引线弧形的控制主要是根据人工经验，通过控制劈刀路径参数来间接控制引线弧形；尚未有成熟有效的引线弧形量化控制的解决方案。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，提供了一种自动引线键合弧形量化控制方法，建立引线键合工艺中引线弧形的量化控制的通用解决方案，提升引线键合工艺的射频传输性能。
5.本发明采用的技术方案如下：一种自动引线键合弧形量化控制方法，其特征在于，包括以下过程：
6.步骤1、确定引线键合工艺中影响引线弧形的设备可控工艺参数；
7.步骤2、基于实验数据的量化多元插值算法获取设备可控工艺参数与引线键合几何参数的映射关系，从而实现引线键合弧形量化控制。
8.进一步的，所述步骤1包括以下子步骤：
9.步骤1.1、确定引线键合设备中可控工艺参数和弧形量化控制参数；
10.步骤1.2、通过正交试验分析法确定影响弧形量化控制参数的主要可控工艺参数。
11.进一步的，所述步骤2包括以下子步骤：
12.步骤2.1、针对确定的主要可控工艺参数，对单个工艺参数及引线键合几何参数进行控制变量试验；并基于插值算法获取单个工艺参数与引线键合几何参数的映射函数；
13.步骤2.2、根据映射算法影响线性累加原则，得到多个工艺参数与引线键合几何参数的映射关系。
14.进一步的，所述步骤1.2的具体过程为：在键合强度满足指标需求的前提下，以极差作为可控工艺参数重要度的量化指标，得到设备可控工艺参数对引线键合几何参数的影
响度排名，最后参考实际工艺管控需求，根据重要度选取设备的主要可控工艺参数。
15.进一步的，所述步骤2.1的具体过程为：
16.假设主要可控工艺参数集合为根据设备加工能力以及控制颗粒度的需求设置工艺参数xn的实验样本数量k；
17.根据已确定的设备工艺加工参数的常用经验值作为基准参数方案；
18.针对工艺参数x1的实验参数可选集合其中单样本取值表达式为：
[0019][0020]
其中，m的确定方式为：存在唯一m，在集合中，使得取最小值；
[0021]
最终确定工艺参数x1样本数为k个实验方案其中，j＝1,2
…
k，根据实验方案得到对应的引线键合几何参数的实际加工数值集合
[0022]
基于多项式插值算法，确定适当插值维度数建立工艺参数x1与引线键合几何参数之间的多项式映射函数f(δx1),使得其中其中为设备加工工艺参数与该参数的样本基准参数之差；按照与工艺参数x1相同的流程分别建立起工艺参数x2,
…
,x1和弧高参数h之间的映射函数f(δx2),
…
,f(δxn)。
[0023]
进一步的，所述步骤2.2的具体过程为：按照参数影响度线性叠加的原则，得到对于任意可控工艺参数集合和引线键合几何参数h之间的映射关系为：
[0024][0025]
其中，
[0026][0027]
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明提出的方案通过基于实测数据的引线键合弧形控制方法可以对引线的弧形进行数据量化精准控制，提升产品引线键合工艺的加工控制精度，改善设计端与制造端的加工一致性。
附图说明
[0028]
图1为本发明一实施例中自动引线键合弧形量化控制方法流程图。
[0029]
图2为本发明一实施例中f&k6400g5劈刀路径及对应工艺参数示意图。
[0030]
图3为本发明一实施例中引线键合参数与弧高测算的软件系统界面示意图。
具体实施方式
[0031]
下面结合附图对本发明做进一步描述。
[0032]
本实施例提出了提供一种自动引线键合弧形量化控制方法及系统，主要包括以下内容：1)提供引线键合工艺中影响引线弧形的设备工艺参数的量化确定方法；2)根据已确定的对弧形影响较大的设备工艺加工参数，设计相应的实验方案，根据实验数据，基于多元插值算法建立引线键合设备工艺控制参数和引线弧形几何参数之间的映射关系。
[0033]
具体的，提供引线键合工艺中影响引线弧形的设备工艺参数的量化确定过程为：
[0034]
首先确定引线的材料参数，以及描述弧形的代表参数，在本实施例中以以弧高参数作为弧形的代表参数为例进行后续说明；
[0035]
基于正交试验，以引线键合设备的可控工艺参数作为实验方案影响因素，以引线键合的弧高参数为实验目标，根据设备的加工能力选取各因素的正交试验的水平值，根据标准正交实验表建立引线键合工艺参数的实验方案；
[0036]
最后利用正交试验分析方法，在键合强度满足指标需求的前提下，以极差作为工艺控制参数重要度的量化指标，得到设备工艺控制参数对引线键合几何参数的影响度排名，而后参考实际工艺管控需求，根据重要度选取设备的主要可控工艺参数。
[0037]
进一步的，设备工艺控制参数和引线键合几何参数之间的控制方式采用基于实验数据的量化多元插值算法。以引线弧高的控制为例，其控制方法的构建过程为：
[0038]
假设设备可控工艺参数集合为其中xn代表某类设备可控工艺加工参数，其可调控范围为至根据设备加工能力以及控制颗粒度的需求设置工艺参数xn的实验样本数量为k个，用已确定的设备工艺加工参数的常用经验值作为基准参数方案，在本实施例中，以工艺参数x1对引线弧高参数h的影响系数计算为例进行相关算法的说明。
[0039]
根据实验设备加工能力以及控制颗粒度需求设置工艺参数x1的实验参数可选集合为其中单样本取值的表达式为：
[0040][0041]
上式中数值m的确定方式如下，存在唯一m，在集合中，其中中，其中使得取最小值。
[0042]
最终确定工艺参数x1样本数为k个的实验方案根据实验方案得到对应的进行弧高参数h的实际加工数值集合
[0043]
基于多项式插值算法，确定适当插值维度数建立工艺参数x1与弧高参数h之间的多项式映射函数f(δx1)，使得其中为设备加工工艺参数与该参数的样本基准参数之差。
[0044]
按照同样的流程分别建立起工艺参数x2,
…
,xn和弧高参数h之间的映射函数f(δx2),
…
,f(δxn)，按照参数影响度线性叠加的原则，得到对于任意可控工艺参数集合
和弧高参数h之间的映射关系为：
[0045][0046][0047]
具体的，可控工艺参数的量化确认主要是针对众多的工艺参数；在本实施例中以f&k6400g5丝焊机进行进一步说明。
[0048]
首先确定的控制优化目标为引线的弧高，在确定劈刀运动模式后其与引线键合引线弧高有关的可控工艺参数有z-presign、loopheight、revheight、revfactor、z-delay、turn height2.bond、ydistance等7个参数，劈刀走刀路径示意图如图2所示，和各参数含义如表1所示，本例每个参数在其经验取值范围内取3水平，通过正交试验表l
18
(37)获得实验方案并获得实验结果，针对实验结果以极差分析法确定对其引线弧高影响度的排位顺序，对于f&k丝焊机来说根据此实验方案得到的各因素影响度水平的排序为ydistance》loopheight》z-presign》revheight》revfactor》z-delay》turn height2.bond。根据实际需要选取ydistance、loopheight、z-presign、revheight、revfactor、z-delay作为主要的可控工艺参数，进行后续多工艺参数及其控制指标插值映射算法的建立。
[0049]
表1
[0050]
序号参数名称参数含义1z-presign竖直方向上提刀高度所占总弧高的比例。2loopheightfactor弧高占已经确定的焊点跨距ydistance的百分比。3reversheight(um)劈刀反向退刀时劈刀的竖直向高度，单位μm4reversfactor反向退刀距离所占焊点跨距ydistance的百分比5z-delay劈刀在最高点水平运动长度所占整体跨距ydistance的比例6turn height2.bond在准备焊第二焊点时候竖直向下运动时的劈刀高度，单位μm7ydistance两焊点之间的跨距长度，单位μm
[0051]
在可控工艺参数确定的基础上，建立多工艺参数及其控制指标插值映射算法，结合设备实际加工能力确定各参数的取值范围，以各参数的常用取值作为控制变量实验的基准测试用例，参考已排序的各参数的影响度大小制定各参数的取值颗粒度，最后以控制变量法分别设计各参数的实验方案，并根据实验方案结果选择适当次数的插值算法分别建立工艺参数和控制目标之间的映射函数，进而累加组合形成多工艺参数和控制指标弧高之间的插值算法，完成对引线键合弧高几何参数的量化控制，图3为基于此本发明提出的方案开发的引线键合金丝弧形控制系统。
[0052]
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。
[0053]
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0054]
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子
而已。