引线键合尾丝控制分析及解决方法

引线键合技术是微电子元器件封装工艺流程中的关键工序,是后道封装工艺中电气互连的主要工艺手段。针对高密度精密键合工艺要求,通过全自动引线键合机的送丝机构、键合劈刀结构、焊接参数和断丝工艺参数等四个方面进行尾丝的形成分析,并在全自动引线键合机上进行楔形键合,最终得到形貌良好的键合焊点。

全自动金丝球焊机的CAD/CAE设计研究

全自动金丝球焊机是微电子封装设备中的核心设备 ,它是集精密机械、自动控制、图像识别、计算机应用、光学、超声波焊接等多领域技术于一体的现代高技术微电子生产设备。工作原理是通过X_Y工作台和焊头的三维运动控制 ,定位并拉出设定的金丝线型 ,采用超声波热压球焊方法焊接芯片管脚。技术路线是应用光机电一体化技术和采用CAD/CAE技术手段进行研制与开发。超声球焊和高速高精度运动定位技术是关键技术。为使球焊机达到高速高精度焊接的要求 ,应用CAD/CAE技术对球焊机关键部件 X_Y 工作台及焊头进行CAD建模的概念设计、有限元力学分析和结构优化设计。

图像识别系统在IC封装设备中的应用

把图像识别系统应用于IC封装设备中,成功将手动式金丝球焊机改造为全自动金丝球焊机; 根据金丝球焊机的高速度、高精度要求,系统采取了梯形分层搜索的序贯相关判决图像识别算法,采用了步进电机细分驱动凸轮、凸轮直接驱动V型导轨平台的控制方法,获得了低成本、高效率的效果。

基于模板抽样的快速图像匹配算法

为了提高图像匹配速度,满足某些领域的实时性要求,提出了一种快速图像匹配算法。该算法利用Sobel边缘算子得到模板的灰度边缘图像,并对该边缘图像进行抽样以提取匹配点,从而显著减少匹配过程的计算量。利用遗传算法的非遍历搜索机制,迅速收敛到全局近似最优解,进一步减少了匹配过程的计算量。在此基础上引入精确匹配环节,找出了目标子图像的精确位移及旋转角度。将该算法应用于全自动金丝球焊机的图像识别系统,在主频为1GHz的工控机上实现该算法,匹配时间平均约为37ms,小于系统在60ms内进行匹配的要求,连续多次实验算法均能精确匹配目标的概率为93.8%,满足该系统的实时性与精度要求,取得了理想的效果。

晶片焊线机视觉检测算法研究

全自动晶片焊线机是晶片生产的关键设备之一,其视觉检测系统是设备的核心技术所在。视觉检测技术直接影响晶片检测定位精度和焊接机的工作效率。分析了晶片检测原理和方法,研究了基于图像处理技术的晶片检测和定位算法,着重讨论了灰度模板匹配和二值模板匹配的方法。实验表明,系统在速度和精度上都可满足焊线生产的需求。

全自动金丝球焊机X-Y工作台的误差分析

全自动金丝球焊机是微电子封装设备中的核心设备,它是集精密机械、自动控制、图像识别、计算机应用、光学、超声波焊接等多领域于一体的现代高技术微电子生产设备.工作原理是通过X-Y高精度工作台和焊头的三维运动控制,采用超声波压焊方法,牵引直径只有20～50 μm的金丝,实现从芯片表面焊点到引脚框架的电气联接.X-Y工作台要求实现精度达5 μm,以便保证各焊点的精确位置.文章针对工作台的高精度要求,通过对其结构的具体分析,系统并详尽地对所设计的二维工作台的各种误差源进行了分析计算,得出了二维工作台定位精度的工程计算公式,同时介绍了二维工作台定位精度的测量方法,对理论结果与实测结果进行了分析比较,验证了误差分析结果的正确性,为高精度二维工作台的设计提供参考.

新图像匹配算法在金丝球引线键合机中的应用

随着当今社会对金丝球引线键合机的工作速度、定位精度要求的不断提高,对图像控制系统也提出了更高的要求。针对单纯使用MIL图像处理库提供的模板匹配算法会出现误判现象,提出了一种"二次梯形分层搜索的序贯相关判决算法"作为MIL匹配算法的补充,即对一幅图像实施一主一辅进行两次模板匹配运算的方法,使图像的匹配既能实现快速准确又不出现芯片误判的情况。目前该算法已在VC++中编程实现,并在工业上得到应用,结果表明此算法是高效可靠的。

键合机精密工作台仿真分析与实验研究

面对芯片封装领域对高速、高精度平台的需求,设计了一种高速键合机精密工作台。工作台X,Y,Z向采用直线音圈电机直接驱动。运用有限元分析与机械系统动态仿真相结合的方法,建立工作台的仿真模型,运用虚拟样机技术对工作台弹性解耦机构中的关键部件—弹簧进行动态优化设计,分析了弹簧刚度与预载的匹配关系,探讨了铰链弹性对键合机工作台动态性能的影响作用。对工作台的工作过程进行了仿真分析。在此基础上制作了样机。实验结果表明:该精密工作台性能指标达到设计要求,验证了设计方法的正确性。

引线键合机高速定位平台系统的模态特性有限元分析

高加速度高精度定位平台是引线键合机的核心部件,决定键合的速度和质量,进而影响芯片的成本与可靠性。采用ABAQUS有限元分析软件对高加速度高精度定位平台系统的模态特性进行了仿真分析,发现在不同的共振模态下,具有不同的振动特性,同时还存在模态密集、振型复杂等特点。

引线键合机换能器计算机数据采集系统

换能器是引线键合机的核心部件之一,采集和分析换能器的驱动信号对于研究键合机理有着重要的意义。提出了一种基于数字存储示波器和计算机的引线键合机换能器数据采集系统,讨论了它的硬件组成和软件设计的基本原理,通过计算机编程来控制、读写数字存储示波器,扩展数字存储示波器功能,实现了换能器驱动信号的计算机采集。实测结果表明:该方法稳定可靠,能大大提高数据采集的效率,为进一步的键合机理研究提供了方便有效的数据采集手段。

超声波铝线邦定机压力信号采集系统的抗干扰设计

描述了超声波铝线邦定过程 ,针对压力信号微弱的特点 ,设计了数据采集系统 ,详细分析了干扰产生的原因 ,从系统的各个部件上采取了抗干扰设计和措施 ,取得了预期的效果 。

LED焊线设备研究

LED焊线设备作为典型的光机电一体化产品,是电子元器件封装过程中的关键设备之一。介绍了LED焊线原理、LED焊线设备的主要供应商、焊线机的结构,并分析了LED焊线机的关键技术及应用情况。

LED键合机上下料机构设计

主要介绍了键合机的上下料系统在生产线实践中的调试,应用,并基于生产线实践进行了新型键合机上下料机构的创新设计。

键合机中超声波的基本控制原理及方法

简要阐述了超声波基本原理,针对超声波在金丝球引线键合机应用中面临的一些主要问题提出了基本控制思想及实现方法。

全自动LED引线键合机焊点快速定位方法的研究

提出了一种定位全自动LED引线键合机焊点位置的新方法。该方法先用图形处理器(graphic processing unit,GPU)对获取的LED微芯片图像进行基于均值查找的自适应窗口大小的中值滤波处理,再通过自适应阈值的图像分割算法确定微芯片的潜在区域,然后将所有潜在区域以位置关系分组存储,利用灰度基本对称特征筛选出每组中的最佳潜在区域,再对选定区域进行加权处理,最后计算质心以精确定位LED微芯片焊点位置。实验结果表明,该检测方法速度快、定位准,而且对LED微芯片形状的一致性无要求,更适合自动化操作,从而提高生产效率。

全自动晶片焊线机视觉检测系统的研究

全自动晶片焊线机是晶片生产的关键设备之一,其视觉系统是设备的核心技术所在。视觉系统决定了晶片的检测和定位精度。介绍了基于机器视觉的全自动晶片焊线机的专用芯片视觉检测系统的工作原理和设计结构,着重阐述了视觉系统的软件和硬件设计过程,以及用于晶片检测定位的图像处理算法。实验表明,系统在速度和精度上都可满足焊线生产的需求,对于自动晶片焊接设备的自动化、智能化和产业化有一定的参考意义。

基于Vx Works的自动引线键合机实时控制系统

引线键合机是IC封装的重要设备 ,其结构精密复杂 ,对运行速度和控制精度要求极高。文章首先通过对VxWorks和引线键合机控制系统的特点进行分析 ,说明选用VxWorks为开发平台的原因 ,然后通过对系统功能和组成结构进行分析 ,制定出了任务划分方案 ,并提出了关于控制界面和实时显示的解决方法。

基于PLC的焊线机焊接压力控制研究

介绍了IC芯片金丝焊线机的基本焊接工艺。设计了焊线机的焊接压力控制系统的硬件组成,以及PLC下位机软件,讨论了初始焊接和终止焊接时的焊接压力,针对焊接过程中焊接劈刀对芯片施加的焊接压力对芯片焊点质量的关键性作用,设计了基于焊接压力反馈的模糊PID闭环同步控制系统,并通过仿真验证了模糊PID控制器的优越性。

RBFN优化算法在键合机标定中的应用

键合位置精度是衡量键合机性能的关键指标之一。为提高键合工具的键合位置精度,针对键合位置误差的非线性特点,提出一种径向基神经网络误差修正方法。以键合角度与键合点图像坐标为学习样本,以生成最小映射误差为原则调节网络权因子、基函数中心和宽度,建立具有良好泛化能力的误差逼近模型。并根据算法特点提出了一种工程优化方法,在保证算法补偿精度的基础上使得其运算时间也满足工作需要。实际工作表明:采用此种方法可将键合精度提高一个数量级,有效地改善键合位置精度并且很好地解决非线性误差对系统的影响。

自动金丝球引线键合机图像识别系统

自动金丝球焊机是半导体制造后端工序的关键设备之一,图像识别系统是其核心技术。通过直方图均衡、中值滤波实现图像的增强、去噪,采用MPSA算法减少计算量,同时结合计算机并行处理技术,利用MMX指令对图像处理部分进行代码优化。该图像识别系统已成功应用于手动金丝球焊机中,将其改造为自动金丝球焊机。