一种功率半导体引线键合机精确标定压力的方法与流程

1.本发明涉及半导体封测技术领域，特别涉及一种功率半导体引线键合机精确标定压力的方法。


背景技术：

2.在功率半导体产品生产流程分为，设计、制造、封测三个流程，在封测生产环节主要加工工艺分为die bond(芯片焊接) 和wire bond(引线键合)，引线键合主要目的是使用超声波机构在外力的作用下将粗铝线(100um-500um)焊接到芯片与引线框架的焊接点，在引线键合的过程中，焊接头的劈刀需要以一定的压力压住铝线，然后劈刀传导超声波进行焊接，并且在焊接过程中还需要精确控制压住铝线的压力，才能保证焊接成品的焊接可靠性。
3.传统的超声波铝线键合设备，是通过弹簧机构加上位移机构完成压力的设置，全部控制是以基础为主，不具备可调整性，压力与下压位移直接关联，但是在汉街的过程中压力不足会导致虚焊，压力过大会导致破坏晶圆表面，为了解决上述问题，我们提出了一种功率半导体引线键合机精确标定压力的方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种功率半导体引线键合机精确标定压力的方法，可以通过压力传感器获取电流与压力的直接关系，在控制中通过改变电流精确的控制压力，在焊接过程中可精准的配合超声波完成压力步进输出，提高焊接质量。
5.本发明的实施例是这样实现的：
6.本发明实施例提供一种功率半导体引线键合机精确标定压力的方法，包含以下步骤：
7.s1：前期准备
8.将压力传感器放置在焊接头e劈刀的正下方，控制焊接头下降至固定位置；
9.s2：记录
10.记录当前压力传感器数值，此时数值为焊接头自重值；
11.s3：调整电流
12.将下压力发生器的线圈中的电流调整为反向电流；
13.s4：增大电流
14.从小到大逐渐增加电流，同时观察压力传感器的数值，此时压力传感器数值会逐渐减小；
15.s5：调零
16.当压力传感器的数值为0时，记录此时电流值；
17.s6：减小电流
18.以s5中压力传感器的数值为0使得电流值为基础值，逐渐减小电流，每到压力传感
器上升0.5n压力，记录对应电流值，直到20n时为止；
19.s7：标定完毕
20.拟合数据，将其记录成表并存入控制器中，完成标定。
21.可选的，所述焊接头包括位移传感器，下压力发生器、超声波换能器、铝线送线管、劈刀、切刀，其中位移传感器、下压力发生器为一个整体与驱动臂硬连接，超声波换能器、铝线送线管、劈刀、切刀为一个整体与驱动臂软连接，且能够相对位移传感器、下压力发生器进行小幅度上下移动。
22.可选的，所述位移传感器能够检测超声波换能器、铝线送线管、劈刀、切刀整体相对位移传感器、下压力发生器的相对位置。
23.可选的，所述切刀靠近劈刀安装但不接触，铝线送线管靠近劈刀另一侧安装但不接触，铝线由铝线送线管中穿过并置于劈刀的端头正下方。
24.可选的，所述超声波换能器和劈刀紧密固定连接，所述劈刀贯穿超声波换能器的一端，所述超声波换能器适配有相匹配的超声波发生器。
25.可选的，所述下压力发生器的中部设置有线圈，所述下压力发生器中部的线圈电性连接有控制电路。
26.可选的，所述步骤s1中焊接头要到达固定位置首先使焊接头的劈刀的底部端头接触到压力传感器正上方，然后继续下行，并通过位移传感器测定距离。
27.可选的，所述步骤s5中当压力传感器的数值为0时，此时的下压力发生器在反向电流的作用下抵消了焊接头自重。
28.可选的，所述步骤s6中每当压力传感器上升0.5n压力，记录对电流值，直到20n时为止。
29.可选的，所述位移传感器标定的距离为两毫米。
30.本发明实施例的有益效果包括：本发明实施例提供一种功率半导体引线键合机精确标定压力的方法，通过将下压力发生器的线圈电流设置为反向电流，并从小到大逐渐增加电流，同时观察压力传感器的数值，此时压力传感器数值会逐渐减小，当压力传感器的数值为0时，此时的压力传感器在反向电流的作用下抵消了焊头自重，以此使得电流值为基础值，逐渐减小电流，并记录压力传感器与电流数值，再拟合数据，通过压力传感器获取电流与压力的直接关系，在控制中通过改变电流精确的控制压力，在焊接过程中可精准的配合超声波完成压力步进输出，提高焊接质量。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
32.图1为本发明一种功率半导体引线键合机精确标定压力的方法的焊接头结构示意图。
33.图标：1、位移传感器；2、下压力发生器；3、超声波换能器；4、铝线送线管；5、劈刀；6、切刀。
具体实施方式
34.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
37.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.如图1所示，本发明实施例提供一种功率半导体引线键合机精确标定压力的方法，包含以下步骤：
39.s1：前期准备
40.将压力传感器放置在焊接头e劈刀5的正下方，控制焊接头下降至固定位置；
41.s2：记录
42.记录当前压力传感器数值，此时数值为焊接头自重值；
43.s3：调整电流
44.将下压力发生器2的线圈中的电流调整为反向电流；
45.s4：增大电流
46.从小到大逐渐增加电流，同时观察压力传感器的数值，此时压力传感器数值会逐渐减小；
47.s5：调零
48.当压力传感器的数值为0时，记录此时电流值；
49.s6：减小电流
50.以s5中压力传感器的数值为0使得电流值为基础值，逐渐减小电流，每到压力传感器上升0.5n压力，记录对应电流值，直到20n时为止；
51.s7：标定完毕
52.拟合数据，将其记录成表并存入控制器中，完成标定。
53.作为本发明的一种实施方式，当焊接头包括位移传感器1，下压力发生器2、超声波换能器3、铝线送线管4、劈刀5、切刀 6，其中位移传感器1、下压力发生器2为一个整体与驱
动臂硬连接，超声波换能器3、铝线送线管4、劈刀5、切刀6为一个整体与驱动臂软连接，且能够相对位移传感器1、下压力发生器 2进行小幅度上下移动。
54.作为本发明的一种实施方式，当位移传感器1能够检测超声波换能器3、铝线送线管4、劈刀5、切刀6整体相对位移传感器1、下压力发生器2的相对位置。
55.作为本发明的一种实施方式，当切刀6靠近劈刀5安装但不接触，铝线送线管4靠近劈刀5另一侧安装但不接触，铝线由铝线送线管4中穿过并置于劈刀5的端头正下方。
56.作为本发明的一种实施方式，当超声波换能器3和劈刀5 紧密固定连接，当劈刀5贯穿超声波换能器3的一端，当超声波换能器3适配有相匹配的超声波发生器。
57.作为本发明的一种实施方式，当下压力发生器2的中部设置有线圈，当下压力发生器2中部的线圈电性连接有控制电路。
58.作为本发明的一种实施方式，当步骤s1中焊接头要到达固定位置首先使焊接头的劈刀5的底部端头接触到压力传感器正上方，然后继续下行，并通过位移传感器1测定距离。
59.作为本发明的一种实施方式，当步骤s5中当压力传感器的数值为0时，此时的下压力发生器2在反向电流的作用下抵消了焊接头自重。
60.作为本发明的一种实施方式，当步骤s6中每当压力传感器上升0.5n压力，记录对电流值，直到20n时为止。
61.作为本发明的一种实施方式，当位移传感器1标定的距离为两毫米。
62.需要说明的是，本发明为一种功率半导体引线键合机精确标定压力的方法，通过将下压力发生器2的线圈电流设置为反向电流，并从小到大逐渐增加电流，同时观察压力传感器的数值，此时压力传感器数值会逐渐减小，当压力传感器的数值为0 时，此时的压力传感器在反向电流的作用下抵消了焊头自重，以此使得电流值为基础值，逐渐减小电流，并记录压力传感器与电流数值，再拟合数据，通过压力传感器获取电流与压力的直接关系，在控制中通过改变电流精确的控制压力，在焊接过程中可精准的配合超声波完成压力步进输出，提高焊接质量。
63.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。