專利名稱：絲焊方法及采用該方法的絲焊機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及絲焊方法及采用該方法的絲焊機(jī)，更確切地說，涉及改進(jìn)絲焊過程中生產(chǎn)率和工作中便利性的絲焊方法及采用該方法的絲焊機(jī)。
背景技術(shù)：
在絲焊過程中，在半導(dǎo)體芯片的上表面提供了壓料墊，并且使用導(dǎo)電焊絲連接引線框架的引線，使得在所述半導(dǎo)體芯片中形成的內(nèi)部電路與外部芯片相互連接。確切地說，使所述導(dǎo)電焊絲壓向所述壓料墊并加熱，而且施加超聲波，以便順序地焊接所述導(dǎo)電焊絲和所述壓料墊。


圖1A至1J一步一步地顯示了典型的絲焊過程。參考圖1A，在高壓發(fā)電機(jī)施加的放電電壓使焊絲150的尖端熔化時(shí)，就形成了無空氣球(FAB)155。在焊絲夾具104打開時(shí)，焊頭110向下移動(dòng)到第一焊面501，例如壓料墊(未顯示)。所述焊頭110把所述焊絲150的所述尖端壓向所述第一焊面501，并且施加熱量和超聲波，以便形成第一焊點(diǎn)(圖1B)。如果所述焊絲150沒有焊接在所述第一焊面501上，如圖1C所示，由于空氣張力器(未顯示)提供的張力，所述焊絲150就從毛細(xì)管108完全分離，或者抽回所述毛細(xì)管108的內(nèi)部，所以所述焊絲150需要重新安裝。由于所述焊絲150的所述重新安裝由手工進(jìn)行，就降低了所述焊接過程的效率。在本說明書中，如圖1C所示，在所述焊絲150從所述第一焊面501分離時(shí)發(fā)生的不粘現(xiàn)象被定義為不粘墊(NSOP)。
所述第一焊接完成時(shí)，如圖1D和圖1E所示，所述焊頭110從所述第一焊面501上升并移向第二焊面。在所述移動(dòng)步驟中，所述焊絲夾具104打開，使得所述焊絲150從所述毛細(xì)管108脫離，形成焊絲環(huán)。如圖1F所示，當(dāng)所述焊頭110到達(dá)第二焊面502時(shí)，所述焊頭110通過使所述焊絲150密切接觸所述第二焊面502，例如引線，使用熱量、超聲波和適當(dāng)?shù)暮附恿M(jìn)行第二焊接。參考圖1G，所述第二焊接之后，所述焊頭110從所述第二焊面502上升并形成預(yù)定長度L的絲尾152。如果在所述絲尾152的所述長度L形成所需長度之前，所述絲尾152就從所述第二焊面502分離了，那么由于所述絲尾152的所述長度L短，以后的電火焰熄滅(elector flame off)(EFO)放電中的放電間隙增大了，使得放電難以發(fā)生。即使發(fā)生了所述放電，也難以產(chǎn)生足夠大的FAB 155。在本說明書中，當(dāng)所述絲尾152從所述第二焊面502分離時(shí)發(fā)生的所述不粘現(xiàn)象被定義為短尾。
如果在所述焊頭110上升時(shí)沒有產(chǎn)生所述短尾，所述絲尾152就暴露在所述毛細(xì)管108之下，達(dá)到所述預(yù)定長度L。如圖1H所示，通過上提所述焊頭110同時(shí)閉合所述焊絲夾具104，使所述絲尾152從所述第二焊面502分離。如果進(jìn)行所述第二焊接時(shí)有缺陷，在所述焊頭110上升至預(yù)定高度進(jìn)行EFO放電時(shí)，如圖1I所示，由于所述焊絲150的上升操作，焊接部位153從所述第二焊面502分離，雖然所述焊絲150的一端焊接在所述第一焊面501上，但是其另一端隨著所述焊頭110而上升。在本說明書中，上述形式的不粘現(xiàn)象被定義為不粘引線(NSOL)。
如果所述焊頭110在沒有所述NSOL時(shí)上升至放電高度，如圖1J所示，在所述焊絲夾具104和鄰近所述焊絲150之所述尖端的放電電極(未顯示)之間施加高電壓，以便通過放電形成所述FAB 155，然后所述焊頭110移至下一個(gè)第一焊面。
作為監(jiān)視所述焊絲和所述焊面之間所述不粘現(xiàn)象以及解決上述問題的常規(guī)技術(shù)，日本專利申請公開號1999-233551公開了圖2所示的絲焊裝置。參考圖2，所述絲焊裝置包括釋放焊絲50的線軸13、直接向下傳遞所述焊絲50的焊絲導(dǎo)桿11、通過不時(shí)閉合而固定所述焊絲50的焊絲夾具4、安裝在所述焊絲夾具4之下并引導(dǎo)所述焊絲50的毛細(xì)管8、支撐所述毛細(xì)管8和向所述毛細(xì)管8施加超聲波振動(dòng)的超聲波號角5、與所述焊絲50的尖端進(jìn)行放電的炬桿7以及向所述焊絲夾具4和所述炬桿7施加高電壓的電焊槍9。所述絲焊裝置進(jìn)一步包括安裝在所述焊絲夾具4和所述焊絲導(dǎo)桿11之間的空氣張力部件2以及控制所述空氣張力部件2的空氣方向/流量控制裝置3。
如果所述不粘現(xiàn)象使形成的絲尾52的長度短于預(yù)定長度，由于所述炬桿7和所述絲尾52之間的放電間隙增大了，通過所述放電間隙無法進(jìn)行所述EFO放電。同樣，即使進(jìn)行了所述放電，在所述絲尾52熔化時(shí)形成的所述FAB也沒有足夠的尺寸以保證穩(wěn)定的焊接。因此，根據(jù)所述絲焊裝置，因?yàn)樗龊附z50脫離而使所述絲尾52的所述長度縮短時(shí)，所述空氣方向/流量控制裝置3就操作所述空氣張力部件2吸入適量的空氣，在所述焊絲50的長度方向引入壓差，由所述氣壓強(qiáng)制所述焊絲50下降。不過，根據(jù)所述常規(guī)絲焊裝置，在強(qiáng)制所述焊絲50下降的過程中，所述空氣張力部件2和所述毛細(xì)管8之間的距離遠(yuǎn)，其間沒有對所述焊絲50足夠支持。因此，所述氣壓使所述焊絲50彎曲或者說成為曲線，所以實(shí)際上難以獲得所述絲尾52的足夠長度。這是因?yàn)槭┘拥剿龊附z50的張力僅僅作用在所述焊絲50鄰近所述空氣張力部件2的部分，而不是所述焊絲50的整個(gè)長度。所以，在獲得所述絲尾8的長度時(shí)存在著結(jié)構(gòu)問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述和/或其他問題，本發(fā)明提供了一種絲焊方法以及采用該方法的絲焊機(jī)，通過監(jiān)視所述焊絲的不粘現(xiàn)象防止焊絲脫離。
本發(fā)明提供了一種絲焊方法以及采用該方法的絲焊機(jī)，通過優(yōu)化絲尾的長度，在適宜狀態(tài)下自動(dòng)形成用于焊接的無空氣球。
本發(fā)明提供了一種絲焊方法以及采用該方法的絲焊機(jī)，檢測在所述絲焊過程的每個(gè)步驟中發(fā)生的、所有類型的焊絲不粘現(xiàn)象，并且自動(dòng)地和適當(dāng)?shù)貞?yīng)對每種類型的所述現(xiàn)象。
本發(fā)明提供了一種絲焊方法以及采用該方法的絲焊機(jī)，它改進(jìn)了所述絲焊過程中的生產(chǎn)率和工作便利特性。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，電連接半導(dǎo)體芯片和引線的絲焊方法包括第一焊接步驟，帶有焊絲的焊頭向第一焊面下降并進(jìn)行焊接；第二焊接步驟，所述焊頭移至第二焊面并進(jìn)行第二焊接；以及成球步驟，通過在所述焊絲的尖端放電而形成球，其中，在所述第一焊接開始后進(jìn)行自動(dòng)成球步驟，所述自動(dòng)成球步驟包括當(dāng)使用電信號判定所述焊絲沒有粘在所述第一焊面時(shí)產(chǎn)生不粘信號，響應(yīng)所述不粘信號固定所述焊絲以防止焊絲脫離，從所述焊頭抽取絲尾至預(yù)定長度，以及進(jìn)行放電以便在所述焊絲的尖端形成球。
在產(chǎn)生所述不粘信號時(shí)，測量所述焊絲和所述第一焊面之間的電阻值，當(dāng)所述測量出的電阻值大于訓(xùn)練的電阻值時(shí)，就產(chǎn)生所述不粘信號。
所述抽取絲尾包括從底面分離所述焊頭至預(yù)定高度，強(qiáng)制所述絲尾下降以接觸所述底面，判斷所述絲尾是否對于所述底面處于粘連狀態(tài)，以及移動(dòng)所述焊頭至放電高度。
在強(qiáng)制所述絲尾下降時(shí)，向所述焊頭施加超聲波振動(dòng)，向所述焊絲吹送壓縮空氣。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，電連接半導(dǎo)體芯片和引線的絲焊方法包括第一焊接步驟，帶有焊絲的焊頭向第一焊面下降并進(jìn)行焊接；第二焊接步驟，所述焊頭移至第二焊面并進(jìn)行第二焊接；以及成球步驟，通過在所述焊絲的尖端放電而形成球，其中，在所述第二焊接開始后進(jìn)行自動(dòng)成球步驟，所述自動(dòng)成球步驟包括當(dāng)使用電信號判定所述焊絲沒有粘在所述第二焊面時(shí)產(chǎn)生不粘信號，響應(yīng)所述不粘信號固定所述焊絲以防止焊絲脫離，以及進(jìn)行放電以便在所述焊絲的尖端形成球。
在產(chǎn)生所述不粘信號時(shí)，測量所述焊絲和所述第二焊面之間的電阻值，當(dāng)所述測量出的電阻值大于訓(xùn)練的電阻值時(shí)，就產(chǎn)生所述不粘信號。
在所述固定所述焊絲之后，所述絲焊方法進(jìn)一步包括計(jì)算絲尾的長度，判斷所述絲尾的所述長度是否足以成球，以及如果判定所述絲尾的所述長度不足，就把所述絲尾抽取至預(yù)定長度。
所述抽取絲尾包括從底面分離所述焊頭至預(yù)定高度，強(qiáng)制所述絲尾下降以接觸所述底面，判斷所述絲尾是否對于所述底面處于粘連狀態(tài)，以及移動(dòng)所述焊頭至放電高度。
在強(qiáng)制所述絲尾下降時(shí)，向所述焊頭施加超聲波振動(dòng)。在強(qiáng)制所述絲尾下降時(shí)，向所述焊絲吹送壓縮空氣。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，電連接半導(dǎo)體芯片和引線的絲焊方法包括第一焊接步驟，帶有焊絲的焊頭向第一焊面下降并進(jìn)行焊接；第二焊接步驟，所述焊頭移至第二焊面并進(jìn)行第二焊接；以及成球步驟，在所述焊頭上升后通過在所述焊絲的尖端放電而形成球，其中，在所述焊頭上升后進(jìn)行自動(dòng)成球步驟，所述自動(dòng)成球步驟包括當(dāng)使用電信號判定所述焊絲沒有粘在所述第二焊面時(shí)產(chǎn)生不粘信號，響應(yīng)所述不粘信號由操作員把所述焊頭移至預(yù)置位置，形成從所述焊頭暴露預(yù)定長度的絲尾，以及進(jìn)行放電以便在所述焊絲的尖端形成球。
在產(chǎn)生所述不粘信號時(shí)，測量所述焊絲和所述第一焊面之間的電阻值，當(dāng)所述測量出的電阻值小于訓(xùn)練的電阻值時(shí)，就產(chǎn)生所述不粘信號。
所述形成所述絲尾包括通過使所述焊頭下降對于底面進(jìn)行焊接，以及使所述焊頭上升至放電高度。
所述焊頭包括引導(dǎo)所述焊絲的毛細(xì)管，以及安裝在所述毛細(xì)管之上、通過開和閉以夾住/釋放所述焊絲的焊絲夾具，其中，所述空氣噴具向暴露在所述毛細(xì)管和所述焊絲夾具之間的所述焊絲吹送壓縮空氣。
所述空氣噴具安裝在支撐著引線框架的絲焊機(jī)基座的一側(cè)上并能夠圍繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
附圖簡要說明通過參考附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明的若干優(yōu)選實(shí)施例，其以上和其他的特性和優(yōu)點(diǎn)將會更加顯而易見，其中圖1A至圖1J是示意圖，一步一步地展示了普通的絲焊過程；圖2是一幅示意圖，展示了常規(guī)的絲焊裝置；圖3是一幅外觀圖，展示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例之絲焊機(jī)的一部分；圖4是一幅示意圖，展示了圖3中所述絲焊機(jī)的配置；圖5是一幅流程圖，用于講解根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的絲焊方法；圖6是一幅流程圖，用于講解在圖5中產(chǎn)生NSOP信號時(shí)執(zhí)行的步驟；圖7是一幅時(shí)序圖，展示了在產(chǎn)生所述NSOP信號時(shí)所述絲焊機(jī)的內(nèi)部信號，根據(jù)所述焊頭的Z方向位置；圖8A至圖8C是示意圖，用于講解圖6所示的步驟；圖9是一幅示意圖，展示了空氣噴具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；圖10A和圖10B是示意圖，展示了所述空氣噴具的操作；圖11是一幅流程圖，用于講解在圖5中產(chǎn)生短尾信號時(shí)執(zhí)行的步驟；圖12是一幅時(shí)序圖，展示了在產(chǎn)生所述短尾信號時(shí)所述絲焊機(jī)的內(nèi)部信號，根據(jù)所述焊頭的Z方向位置；圖13是一幅流程圖，用于講解在圖5中產(chǎn)生所述NSOP信號時(shí)執(zhí)行的步驟；圖14A和圖14B是示意圖，用于講解圖13所示的步驟。
具體實(shí)施例方式
圖3和圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的絲焊機(jī)。圖3是外觀圖，展示了所述絲焊機(jī)的一部分，圖4是示意圖，展示了圖3中所述絲焊機(jī)的配置。參考圖4，所述絲焊機(jī)包括焊絲張力器102，對焊絲150通過張力使所述焊絲150保持處于張緊狀態(tài)；以及焊頭110，包括焊絲夾具104，用于在執(zhí)行開/閉操作時(shí)夾住/釋放所述焊絲150，以及直接在所述焊絲夾具104之下的、引導(dǎo)所述焊絲150的毛細(xì)管108。確切地說，在本發(fā)明中，空氣噴具106安裝在所述焊絲夾具104和所述毛細(xì)管108之間。
所述絲焊機(jī)包括平臺和Z軸控制部件210，用于控制所述焊頭110相對于焊面在X和Y軸上的移動(dòng)以及在Z軸上的高度，以便在所述焊面上設(shè)定準(zhǔn)確的位置；焊絲張力器控制部件202，用于控制所述焊絲張力器102的通/斷；焊絲夾具控制部件204，用于控制所述焊絲夾具104的所述開/閉；焊接監(jiān)視部件205，用于監(jiān)視和判斷所述絲焊狀態(tài)是處于粘連狀態(tài)還是處于不粘狀態(tài)；空氣噴具控制部件206，用于控制所述空氣噴具106；超聲波發(fā)生器214；高壓發(fā)電機(jī)216；以及主機(jī)，通過VME(versa modulo euto)總線控制上述組件。同時(shí)，所述絲焊機(jī)的所述操作由所述焊接監(jiān)視部件205控制。所述絲焊機(jī)包括計(jì)數(shù)器212，對所述焊絲夾具控制部件204收發(fā)數(shù)據(jù)和信號。
圖5是一幅流程圖，用于講解根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的絲焊方法。圖6是一幅流程圖，用于講解在圖5中產(chǎn)生NSOP信號時(shí)執(zhí)行的步驟。根據(jù)本發(fā)明的所述絲焊方法，所述焊頭110移至所述第一焊面501(P10)并進(jìn)行焊接(P12)。由電信號檢測所述焊絲150是否粘連在所述焊面上(P14)。從所述檢測出的信號獲得的測量出的電阻值與訓(xùn)練的電阻值進(jìn)行對比(P16)。如果所述測量出的電阻值大于所述訓(xùn)練的電阻值，就產(chǎn)生NSOP信號(P18)。所以，執(zhí)行圖6所示步驟，下面將要詳細(xì)介紹。
圖7是一幅時(shí)序圖，展示了根據(jù)所述焊頭的Z方向位置，在產(chǎn)生所述NSOP信號時(shí)所述絲焊機(jī)的內(nèi)部信號。參考圖7，所述主機(jī)250從時(shí)間點(diǎn)t1開始產(chǎn)生防止焊絲脫離信號，此時(shí)所述焊頭110下降使所述焊絲的尖端壓向第一焊點(diǎn)。對其響應(yīng)，所述焊接監(jiān)視部件205向所述焊絲150施加預(yù)定的電壓或電流，以便判斷所述焊絲150是處于粘連在所述第一焊面501上的狀態(tài)還是處于不粘狀態(tài)。例如，所述焊接監(jiān)視部件205在所述焊絲150和所述第一焊面501之間施加預(yù)定的電壓，例如+5V或-5V，并且檢測反饋或者說檢測電流中的變化。為了引用，上述施加的電壓和電流具有正極性(+)或負(fù)極性(-)。在最初的訓(xùn)練中，在所述焊絲150粘連在所述第一焊面501上的狀態(tài)下測量電阻值。選擇有限值的極性(正或負(fù)極性)，并且施加具有相同極性的電壓或電流。極性的差異源自所述第一焊面501例如壓料墊的材料性質(zhì)。
所述焊接監(jiān)視部件205測量所述焊絲150和所述第一焊面501之間的電阻值，如果所述測量出的電阻值高于在所述訓(xùn)練時(shí)測出的參考電阻值，就判定所述焊絲150沒有焊接在所述第一焊面501上，即處于不粘狀態(tài)，并且產(chǎn)生所述NSOP信號(P18)。在圖7中，所述NSOP信號產(chǎn)生在時(shí)間點(diǎn)t2，此時(shí)正在進(jìn)行所述第一焊接。所述焊絲夾具控制部件204響應(yīng)所述NSOP信號，輸出閉合信號。所以，所述焊絲150由所述焊絲夾具104固定，防止脫離(S10)。同時(shí)，向所述焊絲150通過張力的所述焊絲張力器控制部件202由于所述NSOP信號停止所述焊絲張力器102的所述操作(S12)。所述防止焊絲脫離信號由所述NSOP信號清除。
下一步，如圖8A所示，所述焊頭110在Z方向上升，移至所述第一焊面501之上，然后在X-Y方向移至與所述第一焊面501不同的另一個(gè)特定位置(S14)。所述焊頭110的所述移動(dòng)是由所述平臺和Z軸控制部件210的所述操作進(jìn)行。所述焊頭110移至過去輸入之固定坐標(biāo)定義的特定位置，例如加熱塊上的預(yù)定位置，或者向所述第一焊接坐標(biāo)增加預(yù)定偏離坐標(biāo)而獲得的坐標(biāo)定義的特定位置。在所述第一焊接不粘的情況下，由操作員的選擇可以略去上述步驟S14。在這種情況下，在所述焊頭110置于所述第一焊面501之上的狀態(tài)下執(zhí)行以下步驟。
下一步，如圖8B所示，所述焊頭110在Z方向下降并停止在預(yù)定高度L。為了設(shè)定所述焊頭110的停止位置，事先向系統(tǒng)輸入在粘連狀態(tài)下所述絲尾下降時(shí)，所述絲尾的所述長度變?yōu)樽顑?yōu)例如600μm時(shí)的Z軸坐標(biāo)。
下一步，如圖8C所示，在所述焊絲夾具104打開時(shí)，所述焊絲150從夾住狀態(tài)釋放(S18)。所述超聲波發(fā)生器214使用超聲波對所述焊絲150產(chǎn)生振動(dòng)(S20)。由于所述焊絲150沒有被所述焊絲夾具104固定，所述焊絲150自然地在下降方向滑動(dòng)。在這個(gè)步驟中，所述焊絲150的端部暴露在所述毛細(xì)管108的出口之外。
結(jié)合上述超聲波或者單獨(dú)通過操作所述空氣噴具106向所述焊絲150施加氣壓，能夠強(qiáng)制降低所述焊絲150(S20)。如圖9所示，在所述空氣噴具106的端部形成了貫通凹槽106’(所述焊絲150從其通過)，在所述通孔106’的兩側(cè)都形成了氣流路徑107，以便供應(yīng)壓縮空氣。所述氣流路徑107連接到所述空氣噴具106中的空氣供應(yīng)線路109。強(qiáng)制流經(jīng)所述空氣供應(yīng)線路109的所述壓縮空氣分到兩側(cè)的所述氣流路徑107，吹向通過所述貫通凹槽106’的所述焊絲150。吹向所述焊絲150的所述壓縮空氣流經(jīng)所述毛細(xì)管108，以便降低所述焊絲150和所述毛細(xì)管108之間的摩擦力。尤其是當(dāng)所述焊絲150的熔化的尖端粘附在所述毛細(xì)管108的端部或其內(nèi)表面時(shí)，所述壓縮空氣用于使它們分離。
如圖10A和圖10B所示，所述空氣噴具106以鉸鏈連接到支撐著加熱塊402的絲焊機(jī)基座404的一側(cè)。如圖10A所示，所述空氣噴具106不操作時(shí)折疊保存，不影響所示焊頭110的移動(dòng)。如圖10B所示，所述空氣噴具106由驅(qū)動(dòng)信號操作時(shí)，由液壓缸406移至所述焊絲夾具104和所述毛細(xì)管108之間。本實(shí)施例的所述空氣噴具106不像圖2所示的常規(guī)技術(shù)，直接在所述毛細(xì)管之上吹送所述壓縮空氣，所以能夠降低所述焊絲150和所述毛細(xì)管108之間由于熔化而產(chǎn)生的摩擦力。因此，便于使所述焊絲150下降。尤其是因?yàn)橹苯釉谥沃龊附z150的所述毛細(xì)管之上吹送所述壓縮空氣，減少了所述焊絲150的部分彎曲，所以進(jìn)一步便利了所述焊絲150的所述下降。
此外，如圖8C所示，在鄰近所述毛細(xì)管108的位置形成了沖擊結(jié)構(gòu)505，而且對所述毛細(xì)管108施加特定的振動(dòng)以便撞向所述沖擊結(jié)構(gòu)505。因此，所述焊絲150脫離所述焊絲150和所述毛細(xì)管108之間的所述摩擦力，下降至所述毛細(xì)管108之外。
通過監(jiān)視所述絲尾152是否粘連在底面503上(S22)，強(qiáng)制所述焊絲下降的所述步驟S20重復(fù)進(jìn)行，直至所述絲尾152粘連在所述底面503上。
當(dāng)所述絲尾152接觸所述底面503，因此保證了預(yù)定的絲尾長度L時(shí)，所述焊絲夾具104固定所述焊絲150(S24)。所述平臺和Z軸控制部件210移動(dòng)所述焊頭110。當(dāng)所述焊頭110到達(dá)進(jìn)行所述EFP放電的預(yù)定高度時(shí)，就停止上升(S26)。通過從所述高壓發(fā)電機(jī)216施加電壓在所述焊絲150的所述尖端和其鄰近的所述放電電極之間進(jìn)行放電(S28)。結(jié)果隨著所述焊絲150的所述尖端熔化就形成了圓球(FAB)。對所述焊絲夾具104和所述放電電極之間的放電電壓進(jìn)行檢測。如果沒有檢測到放電電壓中的變化，所述主機(jī)250就判斷所述放電是否沒有進(jìn)行(S30)。所以，重復(fù)上述步驟S16-S30。即使在根據(jù)所述放電在所述焊絲150的所述尖端形成了所述球，為了完全消除由于產(chǎn)生NSOP對所述下一焊接的任何不利影響，根據(jù)操作員的判斷可以進(jìn)一步執(zhí)行所謂的半周期S32。在所述半周期中，所述焊頭110下降至預(yù)定高度，使得所述焊絲150處于粘連狀態(tài)，以便優(yōu)化所述絲尾152的所述長度，然后所述焊頭110上升至所述放電高度并進(jìn)行所述放電，所以在所述焊絲150的所述尖端形成球(FAB)。通過所述半周期可以在所述焊絲150的所述尖端形成優(yōu)良形態(tài)的球(FAB)。
如圖5所示，如果在所述焊絲150和所述第一焊面之間測出的電阻值小于所述訓(xùn)練電阻值，就判定所述焊絲150處于粘連狀態(tài)，即所述焊絲150已經(jīng)焊接在所述第一焊面上，然后移動(dòng)所述焊頭110(P20)并進(jìn)行第二焊接(P22)。在進(jìn)行所述第二焊接的所述步驟中，檢測所述焊絲150和所述第二焊面之間焊接是否存在(P24)。如果所述測量出的電阻值大于所述訓(xùn)練電阻值，就判定所述焊絲150從所述焊面分離(P26)并產(chǎn)生短尾信號(P28)。然后，執(zhí)行圖11所示的一系列自動(dòng)成球步驟。
圖12是一幅時(shí)序圖，展示了根據(jù)所述焊頭的Z方向位置在產(chǎn)生所述短尾信號時(shí)所述絲焊機(jī)的內(nèi)部信號。參考圖12，所述主機(jī)250在所述第二焊接開始時(shí)的時(shí)間點(diǎn)t3產(chǎn)生防止焊絲脫離信號，所述焊接監(jiān)視部件205對其響應(yīng)監(jiān)視所述焊絲150的焊接狀態(tài)。換言之，測量所述第二焊面和所述焊絲150之間的電阻值。如果測出的所述電阻值高于在所述初始訓(xùn)練時(shí)測出的所述電阻值，所述焊接監(jiān)視部件205就判定所述焊絲150處于不粘狀態(tài)并產(chǎn)生短尾信號。在圖12中，在所述焊頭110開始上升的時(shí)間點(diǎn)t4產(chǎn)生短尾。所述計(jì)數(shù)器212由開始信號啟用，由所述短尾信號禁用，以便從所述開始點(diǎn)t4至短尾信號產(chǎn)生點(diǎn)t5進(jìn)行計(jì)數(shù)操作。
所述焊絲夾具控制部件204響應(yīng)所述短尾信號，輸出焊絲閉合信號。所以所述焊絲150由所述焊絲夾具104固定(F10)，防止從所述毛細(xì)管108脫離。同時(shí)，所述短尾信號停止所述焊絲張力器102的所述操作(F12)。
產(chǎn)生所述短尾信號時(shí)，所述焊絲夾具控制部件204從所述計(jì)數(shù)器212讀出計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)。所述焊絲夾具控制部件204使用所述讀取的計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)按照所述焊頭110的上升速度計(jì)算絲尾長度(F14)。所述絲尾的所述長度算出之后，判斷所述絲尾的所述長度是否足以成球(FAB)(F16)。在進(jìn)行所述焊接過程之前，向系統(tǒng)輸入成球所需的所述絲尾的所述長度。如果盡管產(chǎn)生了所述短尾，仍然判定所述絲尾的所述長度足以成球，就把所述焊頭110提升至所述放電高度(F30)。通過驅(qū)動(dòng)所述高壓發(fā)電機(jī)216進(jìn)行放電(F32)。如果判定所述絲尾的所述長度不足以成球，所述焊頭110就在所述Z方向提升或者在提升后在XY方向移至與所述第二焊面不同的特定位置(F18)。所述焊頭110移至所述特定位置后，在所述Z方向降低以到達(dá)預(yù)定高度(F20)。打開所述焊絲夾具104使所述焊絲150下降(F22)，使得所述絲尾粘連在所述底面上?？梢酝ㄟ^向所述絲尾施加超聲波或者通過操作所述空氣噴具106注入壓縮空氣，強(qiáng)制所述焊絲150下降(F24)。通過定期監(jiān)視所述絲尾是否粘連在所述底面(F26)，重復(fù)上述步驟，直至所述絲尾處于粘連在所述底面的狀態(tài)。下一步，閉合所述焊絲夾具104(F28)并把所述焊頭110提升至預(yù)定高度(F30)以便進(jìn)行放電(F32)，確認(rèn)所述放電(F34)，執(zhí)行所述半周期(F36)。
這時(shí)，如果所述焊絲150和所述第二焊面之間測出的所述電阻值小于所述訓(xùn)練電阻值，如圖5所示，就判定所述焊絲150處于粘連狀態(tài)，換言之，所述焊絲150和所述第二焊面被焊接在一起。然后，閉合所述焊絲夾具104以固定所述焊絲150并把所述焊頭110提升至所述放電高度(F30)。
當(dāng)所述焊頭110到達(dá)要進(jìn)行放電的預(yù)定高度時(shí)，所述焊接監(jiān)視部件205測量所述焊絲150和所述焊面之間的電阻值(P32)。所述焊面尤為強(qiáng)調(diào)所述第一焊面。不過，在實(shí)際系統(tǒng)的實(shí)施例中，由于更方便的是使所述第一焊面和所述第二焊面共同接地，所以在所述第一焊面和所述第二焊面之間沒有顯著的差異。如果所述測出的電阻值小于所述訓(xùn)練電阻值，就判定所述焊絲150從所述第二焊面分離(P34)。所述焊接監(jiān)視部件205產(chǎn)生NSOL信號(P36)，所述絲焊機(jī)對其響應(yīng)，依次執(zhí)行圖13所示的所述自動(dòng)成球步驟。換言之，所述焊頭110在所述Z方向提升所述焊頭110，并且在所述XY方向移至所述第二焊面以外，移至另一位置，例如所述引線框架或所述加熱塊之上(G10)。如圖14A所示，在所述焊頭110移動(dòng)的步驟期間，所述焊絲150由于張力處于剪切狀態(tài)，在其所述尖端處形成了折疊的端部158。然后，所述焊頭在所述Z軸方向下降(G12)并對于所述第二焊面以外的所述底面503進(jìn)行焊接(G14)。通過提升所述焊頭110使所述焊絲150從所述底面503分離。所述折疊的端部158和熔化部位159留在所述底面503上，并在所述毛細(xì)管108以外形成了預(yù)定長度L的所述絲尾152，如圖14B所示。下一步，沿著所述Z軸提升所述焊頭110(G16)，當(dāng)所述焊頭110到達(dá)所述放電高度時(shí)，通過放電在所述焊絲150的所述尖端形成所述球(FAB)(G18)。檢測所述放電電壓中的變化(G20)。如果沒有進(jìn)行放電，就執(zhí)行延伸所述絲尾152至預(yù)定長度的步驟。換言之，所述焊頭110下降至預(yù)定高度(G22)，打開所述焊絲夾具104(G24)，操作超聲波振動(dòng)器和/或空氣噴具(G26)，所以在所述焊頭110之下形成具有預(yù)定長度的所述絲尾。為了優(yōu)化所述絲尾的所述長度，重復(fù)上述步驟，直至所述絲尾粘連在所述底面上(G28)。如果保證了預(yù)定長度的所述絲尾，就閉合所述焊絲夾具104(G30)并提升所述焊頭110(G16)以便進(jìn)行所述放電(G18)。這時(shí)，進(jìn)行所述放電之后，為了消除對下一步焊接過程的不利影響，可以再次進(jìn)行放電(半周期，G32)。
在圖5中如果所述焊絲150和所述第二焊面之間測出的所述電阻值大于所述訓(xùn)練電阻值，就判定所述焊絲150粘連在所述第二焊面上。如果輸入了終止信號(P38)，就終止所述焊接過程(P42)。否則，進(jìn)行放電以成球(P40)，所述焊頭110移至下一個(gè)第一焊面。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的所述絲焊方法及采用該方法的絲焊機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)。
首先，防止了所述焊絲從所述焊面分離而產(chǎn)生的所述焊絲的脫離。換言之，根據(jù)所述常規(guī)技術(shù)，當(dāng)所述焊絲從所述焊面分離時(shí)，所述焊絲從所述毛細(xì)管脫離或者被拉進(jìn)所述毛細(xì)管，所以需要所述焊絲的重新安裝。反之，根據(jù)本發(fā)明，由于監(jiān)視所述焊絲和所述焊面之間的所述粘附狀態(tài)以檢測所述焊絲的分離并同時(shí)固定所述焊絲，所以能夠改進(jìn)所述焊接過程中的生產(chǎn)率和設(shè)備的所述運(yùn)行率。
其次，在所述焊絲的尖端能夠形成優(yōu)良形態(tài)的球(FAB)。根據(jù)本發(fā)明，使所述絲尾的所述長度最優(yōu)并進(jìn)行所述放電，所以在所述焊絲的尖端能夠形成優(yōu)良形態(tài)的球。
第三，由于無須操作員的干預(yù)而能夠自動(dòng)進(jìn)行所述自動(dòng)成球過程，改進(jìn)了所述絲焊過程的所述生產(chǎn)率和工作便利性。
第四，按照根據(jù)本發(fā)明的所述絲焊過程，監(jiān)視在每個(gè)步驟中可能產(chǎn)生的所有類型的不粘現(xiàn)象，比如所述第一焊接步驟、所述第二焊接步驟和所述焊頭上升步驟，并且自動(dòng)進(jìn)行對所述各個(gè)步驟適當(dāng)?shù)奶幚怼?br> 第五，采用了多種方法強(qiáng)化所述焊絲從所述毛細(xì)管下降，所以容易進(jìn)行所述絲尾長度的所述優(yōu)化。同時(shí)，通過采用所述空氣噴具向所述焊絲吹送壓縮空氣，減少了所述焊絲和所述毛細(xì)管之間的所述摩擦力，便利了所述焊絲的下降。尤其是所述空氣噴具在所述毛細(xì)管和所述焊絲夾具之間操作，所以防止了所述焊絲的部分彎曲。
雖然已經(jīng)參考其優(yōu)選實(shí)施例，具體地顯示和介紹了這項(xiàng)發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解，在不脫離由附帶的權(quán)利要求書定義的本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍的情況下，在形式和細(xì)節(jié)上可以對其作出多種改變。
權(quán)利要求
1.一種電連接半導(dǎo)體芯片和引線的絲焊方法，包括第一焊接步驟，帶有焊絲的焊頭向第一焊面下降并進(jìn)行焊接；第二焊接步驟，所述焊頭移至第二焊面并進(jìn)行第二焊接；以及成球步驟，通過在所述焊絲的尖端放電而形成球，其中，在所述第一焊接開始后進(jìn)行自動(dòng)成球步驟，所述自動(dòng)成球步驟包括當(dāng)使用電信號判定所述焊絲沒有粘在所述第一焊面時(shí)產(chǎn)生不粘信號；響應(yīng)所述不粘信號固定所述焊絲以防止焊絲脫離；從所述焊頭抽取絲尾至預(yù)定長度，以及進(jìn)行放電以便在所述焊絲的尖端形成球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的絲焊方法，其中，在產(chǎn)生所述不粘信號時(shí)，測量所述焊絲和所述第一焊面之間的電阻值，當(dāng)所述測量出的電阻值大于訓(xùn)練的電阻值時(shí)，就產(chǎn)生所述不粘信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的絲焊方法，其中，所述抽取絲尾的步驟包括從底面分離所述焊頭至預(yù)定高度；強(qiáng)制所述絲尾下降以接觸所述底面；判斷所述絲尾是否對于所述底面處于粘連狀態(tài)；以及移動(dòng)所述焊頭至放電高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的絲焊方法，其中，在強(qiáng)制所述絲尾下降時(shí)，向所述焊頭施加超聲波振動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的絲焊方法，其中，在強(qiáng)制所述絲尾下降時(shí)，向所述焊絲吹送壓縮空氣。
6.一種電連接半導(dǎo)體芯片和引線的絲焊方法，包括第一焊接步驟，帶有焊絲的焊頭向第一焊面下降并進(jìn)行焊接；第二焊接步驟，所述焊頭移至第二焊面并進(jìn)行第二焊接；以及成球步驟，通過在所述焊絲的尖端放電而形成球，其中，在所述第二焊接開始后進(jìn)行自動(dòng)成球步驟，所述自動(dòng)成球步驟包括當(dāng)使用電信號判定所述焊絲沒有粘在所述第二焊面時(shí)產(chǎn)生不粘信號；響應(yīng)所述不粘信號固定所述焊絲以防止焊絲脫離；以及進(jìn)行放電以便在所述焊絲的尖端形成球。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的絲焊方法，其中，在產(chǎn)生所述不粘信號時(shí)，測量所述焊絲和所述第二焊面之間的電阻值，當(dāng)所述測量出的電阻值大于訓(xùn)練的電阻值時(shí)，就產(chǎn)生所述不粘信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的絲焊方法，在所述固定所述焊絲之后，進(jìn)一步包括計(jì)算絲尾的長度；判斷所述絲尾的所述長度是否足以成球；以及如果判定所述絲尾的所述長度不足，就把所述絲尾抽取至預(yù)定長度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的絲焊方法，其中，所述抽取絲尾的步驟包括從底面分離所述焊頭至預(yù)定高度；強(qiáng)制所述絲尾下降以接觸所述底面；判斷所述絲尾是否對于所述底面處于粘連狀態(tài)；以及移動(dòng)所述焊頭至放電高度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的絲焊方法，其中，在強(qiáng)制所述絲尾下降時(shí)，向所述焊頭施加超聲波振動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的絲焊方法，其中，在強(qiáng)制所述絲尾下降時(shí)，向所述焊絲吹送壓縮空氣。
12.一種電連接半導(dǎo)體芯片和引線的絲焊方法，包括第一焊接步驟，帶有焊絲的焊頭向第一焊面下降并進(jìn)行焊接；第二焊接步驟，所述焊頭移至第二焊面并進(jìn)行第二焊接；以及成球步驟，在所述焊頭上升后通過在所述焊絲的尖端放電而形成球，其中，在所述焊頭上升后進(jìn)行自動(dòng)成球步驟，所述自動(dòng)成球步驟包括當(dāng)使用電信號判定所述焊絲沒有粘在所述第二焊面時(shí)產(chǎn)生不粘信號；響應(yīng)所述不粘信號由操作員把所述焊頭移至預(yù)置位置；形成從所述焊頭暴露預(yù)定長度的絲尾；以及進(jìn)行放電以便在所述焊絲的尖端形成球。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的絲焊方法，其中，在產(chǎn)生所述不粘信號時(shí)，測量所述焊絲和所述第一焊面之間的電阻值，當(dāng)所述測量出的電阻值小于訓(xùn)練的電阻值時(shí)，就產(chǎn)生所述不粘信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的絲焊方法，其中，所述形成所述絲尾包括通過使所述焊頭下降對于底面進(jìn)行焊接；以及使所述焊頭上升至放電高度。
15.一種絲焊機(jī)，包括電連接半導(dǎo)體芯片和引線的焊頭，其中安裝著焊絲；以及空氣噴具，對所述焊絲吹送壓縮空氣，使得通過所述焊頭并向下暴露的絲尾的長度增大。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的絲焊機(jī)，其中，所述焊頭包括引導(dǎo)所述焊絲的毛細(xì)管；以及安裝在所述毛細(xì)管之上、通過開和閉以夾住/釋放所述焊絲的焊絲夾具，其中，所述空氣噴具向暴露在所述毛細(xì)管和所述焊絲夾具之間的所述焊絲吹送壓縮空氣。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的絲焊機(jī)，其中，所述空氣噴具安裝在支撐著引線框架的絲焊機(jī)基座的一側(cè)上并能夠圍繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了電連接半導(dǎo)體芯片和引線的絲焊方法，包括第一焊接步驟，帶有焊絲的焊頭向第一焊面下降并進(jìn)行焊接；第二焊接步驟，所述焊頭移至第二焊面并進(jìn)行第二焊接；以及成球步驟，通過在所述焊絲的尖端放電而形成球。在所述第一焊接開始后進(jìn)行自動(dòng)成球步驟。所述自動(dòng)成球步驟包括當(dāng)使用電信號判定所述焊絲沒有粘在所述第一焊面時(shí)產(chǎn)生不粘信號，響應(yīng)所述不粘信號固定所述焊絲以防止焊絲脫離，從所述焊頭抽取絲尾至預(yù)定長度，以及進(jìn)行放電以便在所述焊絲的尖端形成球。
文檔編號H01L21/60GK1700433SQ20051006517
公開日2005年11月23日 申請日期2005年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月20日
發(fā)明者姜炅完, 金己冬, 鄭容福, 金國煥, 安根植 申請人:三星Techwin株式會社