專利名稱：半導體器件內引線焊接設備的自動操作系統的制作方法
技術領域：
本發明半導體器件內引線焊接設備的自動操作系統，屬于微電子封裝設備 由手動到自動的改進。是將半導體器件內引線焊接設備的手動操作改造成為自 動焊接的設備。
背景技術：
在我國，微電子封裝設備目前都由美國、韓國、日本引進，盡快開發我國的 微電子封裝設備是促進我國現代高科技的要務。目前我國引進的內引線焊接設 備大多是金絲球焊機，金絲成本很高，為降低生產成本，國內相繼開發出超聲 波鋁絲壓焊機，但是只能手動操作，焊接靠人眼睛對位，對于微電子行業，手 動操作耗費的人力資源和勞動強度大，手動操作的不一致性也給產品的性能造 成不穩定性且工作效率低。發明內容為了解決這些問題，我公司在原手動半導體器件內引線悍接設備基礎上運用 了圖像識別技術、自動控制技術及計算機控制技術，使其改進成為能自動進行 焊接設備，大大的提高了焊接效率及質量。原手動半導體器件內引線焊接設備包含機臺、夾具座、夾具、焊頭、送絲 機構、顯微鏡，見圖1。改造后的自動半導體器件內弓I線焊接設備在原手動機臺基礎上去掉了卡具座、顯微鏡，新設計加上了X — Y兩維電控平臺、鏡頭、CCD、主機箱、警 示燈、顯示器等構造成為自動設備，見圖2和圖3。由X — Y兩維電控平臺與主機箱內的步進運動控制卡實現夾具或焊頭的自動位移，焊頭上方固定CCD和鏡頭與主機箱內的圖像采集卡實現芯片的自動識別，由主機箱內的主控計算機實現焊接自動控制，使原來的手動操作設備改造成為自動焊接的設備。改進機型去除了原焊機上的顯微鏡，取而代之的是由鏡頭、CCD、及主機箱內的圖像采集卡共同實現芯片的圖像采集，通過軟件處理自動識別芯片的位置。改進機型在原手動超聲波鋁絲壓焊機夾具或焊頭下固定X—Y兩維電控平 臺和轉臺，兩維平臺的固定方式可以有兩種方式， 一種是X軸平臺在Y軸平臺 上， 一種是X軸平臺在Y軸平臺下。由計算機根據采集得到的芯片焊點位置控 制X — Y兩維電控平臺實現夾具或焊頭的自動位移，從而實現自動焊接。焊點 定位精確，焊線一致性好，提高了產品的質量。在夾具底圓盤上刻出兩道圓弧槽，可手動調節夾具角度。當需要焊接內引 線焊線很斜的情況，把夾具轉一定角度后用螺絲固定，這樣焊線的走線就成為 直線或接近直線，這種方案經濟實用，達到了很好的效果。另一種方法是采用 電控或手動轉臺。本發明的有益效果，填補了國內沒有內引線自動焊線機的空白，改造后的 自動焊線機，提高了產品生產效率和質量，特別是保證了焊線的一致性和穩定 性，提高了產品的合格率，而且節約了人力資源，大大降低了勞動強度。特別 是對于原手動焊機很難做的芯片，自動機以它自動控制的優越性很容易完成。 大大提高了焊線機的應用范圍和使用價值，為半導體器件的生產發揮更大的作 用。是集精密機械、自動控制、圖像識別、計算機應用、光學、力學、超聲波 焊接等多領域技術的現代高技術微電子生產設備。
圖1是原手動半導體器件內引線焊接設備構圖。圖中包含機臺1、夾具座2 、夾具3 、焊頭4 、送絲機構5 、顯微鏡6 。圖2是改造后的自動半導體器件內弓I線焊接設備構造主視圖。改造后的自動半導體器件內引線焊接設備在原手動機臺基礎上去掉了卡具座 2，顯微鏡6，新設計加上了X — Y兩維電控平臺8、鏡頭9、 CCDIO、主機箱7、警示燈ll、顯示器12等構造成為自動設備。 圖3是改造后的自動粗鋁絲壓焊機構造右視圖。圖中包含機臺l、夾具3、焊頭4、送絲機構5、主機箱7、 X — Y兩維 電控平臺8、鏡頭9、 CCDIO、警示燈ll。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作詳細說明，以手動超聲波鋁絲壓焊機為例，原手動超聲波鋁絲壓焊機焊點對位是利用顯微鏡靠人眼睛觀察，操作工人 一刻不停的盯著焊區，對人眼睛的損傷很大，由于人在疲勞或精力不集中時存 在誤操作，從而造成產品廢品率高，產品質量下降。改進機型去除了原焊機上 的顯微鏡6，取而代之的是由鏡頭9、 CCDIO、及主機箱7內的圖像采集卡共同實現芯片的圖像采集，通過軟件處理自動識別芯片的位置。解放了人力， 提高了產品質量。原手動超聲波鋁絲壓焊機上的夾具位移是靠人手動操作夾具座2來實現，操作 工人兩手一刻不停的操作，勞動強度大，由于人在疲勞或精力不集中時存在誤 操作，從而造成產品廢品率高，產品質量下降。改進機型在原手動超聲波鋁絲 壓焊機夾具3或焊頭4下固定X — Y兩維電控平臺8和轉臺，兩維平臺的固定 方式可以有兩種方式， 一種是X軸平臺在Y軸平臺上， 一種是X軸平臺在Y軸 平臺下。由計算機根據采集得到的芯片焊點位置控制X —Y兩維電控平臺8實 現夾具或焊頭的自動位移，從而實現自動焊接。焊點定位精確，焊線一致性好，提高了產品的質量。平臺采用滾珠絲杠和v型交叉滾珠形導軌或線型滑塊導軌，平臺電機采用步進或伺服電機，還可以根據生產要求在X — Y兩維電控平臺上 或下加上手動或自動轉臺。由于焊頭只有Y、 Z兩維運動，平臺也是X、 Y兩維運動，所以對于焊接 半導體器件內引焊線很斜的線，光靠平臺運動容易把鋁絲拉出劈刀槽，造成框 架引腳上焊點虛焊或焊不上。我們的解決方案是，在夾具3底圓盤上刻出兩道 圓弧槽，可手動調節夾具3角度。當需要焊接內引線焊線很斜的情況，把夾具 轉一定角度后用螺絲固定，這樣焊線的走線就成為直線或接近直線，這種方案 經濟實用，達到了很好的效果。另一種方法是采用電控或手動轉臺。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是
1. 采用鏡頭9、 CCDIO、及主機箱7內的圖像采集卡實現芯片的圖像采集。
2. 采用X — Y兩維電控平臺8與主機箱7內的步進運動控制卡實現夾具或焊頭的自動位移。
3. 采用主機箱7內的主控計算機實現圖像數據的分析計算，其運算結果傳送至步進運動控制卡，從而控制X — Y兩維電控平臺8實現焊點的自動對位。
4. 由主控計算機內編寫的軟件程序執行自動焊接，實現了由原來手動操作的設備改造成為自動化的焊接設備，通過設置參數進行不同芯片的生產要求。
5. 由顯示器1 2可觀察芯片和焊線的情況，根據不同情況由鍵盤進行參數的設置或操作。
6. 對于焊線角度很斜的線，采用兩種方案解決3) 在X — Y兩維電控平臺8上或下加手動或自動轉臺。4) 在夾具3固定底盤上刻出兩道圓弧槽，夾具還可以手動調節角度。
權利要求
1半導體器件內引線焊接設備的自動操作系統，其特征是在原手動超聲波粗鋁絲壓焊機基礎上，與圖像識別系統、計算機控制系統、自動控制系統相結合，使其成為自動焊接設備，在原手動機臺基礎上去掉了夾具座(2)、顯微鏡(6)，新增加了X-Y兩維電控平臺(8)、鏡頭(9)、CCD(10)、主機箱(7)、警示燈(11)、顯示器(12)組成自動焊接設備；采用鏡頭(9)、CCD(10)及主機箱(7)內的圖像采集卡實現芯片的圖像采集；采用X-Y兩維電控平臺(8)與主機箱(7)內的步進運動控制卡實現夾具或焊頭的自動位移；采用主機箱(7)內的主控計算機實現圖像數據的分析計算，其運算結果傳送至步進運動控制卡，控制X-Y兩維電控平臺(8)實現焊點的自動對位；由主控計算機內編寫的軟件程序執行自動焊接，通過設置參數滿足不同芯片的生產要求；由顯示器(12)可觀察芯片和焊線的情況，根據不同情況由鍵盤進行參數的設置或操作。
2根據權利要求1所述的半導體器件內引線焊接設備的自動操作系統，其 特征在于對于焊線角度很斜的線，采用兩種方案1) 在X — Y兩維電控平臺(8)上或下加手動或自動轉臺，2) 在夾具(3)固定底盤上刻出兩道圓弧槽，實現夾具手動調節角度。
3、根據權利要求1所述的半導體器件內引線焊接設備的自動操作系統，其特征 在于X — Y兩維電控平臺固定位置有兩種在夾具(3)或焊頭(4)下；固定方 式也有兩種， 一種是X軸平臺在Y軸平臺上， 一種是X軸平臺在Y軸平臺下。
全文摘要
半導體器件內引線焊接設備的自動操作系統，屬于微電子封裝設備由手動到自動的改進。是在原手動機臺基礎上去掉了卡具座、顯微鏡，新增加了X-Y兩維電控平臺、鏡頭、CCD、主機箱、警示燈、顯示器，由X-Y兩維電控平臺與主機箱內的步進運動控制卡實現夾具或焊頭的自動位移，焊頭上方固定CCD和鏡頭與主機箱內的圖像采集卡實現芯片的自動識別，由主機箱內的主控計算機實現焊接自動控制，成為自動焊接的設備。提高了產品質量和生產效率，保證了焊線的一致性和穩定性，而且節約了人力資源，降低了勞動強度。大大提高了焊線機的應用范圍和使用價值。是集精密機械、自動控制、圖像識別、計算機應用、超聲波焊接等多領域高技術微電子生產設備。
文檔編號H01L21/02GK101217125SQ20071030035
公開日2008年7月9日 申請日期2007年12月29日 優先權日2007年12月29日
發明者志 宋, 鄭福志, 高躍紅 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所;長春光華微電子設備工程中心有限公司