引线键合中引线运动学构型数据获取实验
一 序言：
1. 引线键合：引线键合技术是微电子封装中的一项重要技术之一。
由于上世纪90年代，器件封装尺寸的小型化，使得新型封装开始通过引线键合，载带自动键合，合金自动键合等键合技术来实现高密度高可靠性的封装。
1.1微电子封装的流程中引线键合的位置
2.引线键合的过程是晶片上的焊垫(pad)作为第一焊点（the first bond）基板的内引脚（inter lead）作为第二焊点（the second bond）在外部能量（超声或者热能）作用下，通过引线（金线、铜线、铝线）把第一焊点第二焊点连接起来。
1.2 自动焊线机批量焊接 1.3 引线键合
引线键合技术是实现集成电路芯片与封装外壳多种电连接中最通用最简单有效的一种方式，又因为引线键合生产成本低、精度高、互连焊点可靠性高，且产量大的优点使其占键合工艺的80%以上，在IC 制造业得到了广泛的应用，一直是国际上关注的热点。
对于引线键合中引线成型的引线及键合头的研究也备受关注。
以较为普遍的超声金丝键合为例介绍介绍引线成型的过程。
一个完整的引线键合过程包括两种不同的运动状态。
一种是自由运动，该阶段的任务是拉出键合弧线，键合头运动按照已经设定好的运动轨迹。
此状态执行工具尖端与芯片失去接触，不产生力的反馈信号。
另一种约束运动，当执行工具尖端与芯片接触时，在超声和高温的作用下，稳定的键合力保证了金线被充分的焊接在芯片和引脚上，力传感器产生力反馈信号，这个阶段的任务是实现结合力的整定控制。
•1.线夹关闭，电子
打火形成金球，
引线夹将金线上
提金属熔球在劈
刀顶端的圆锥孔
内定位
•2.线夹打开键合头
等速下降到第一
键合点搜索高度
（1st bond search
height)位置•3.劈刀在金属熔球（最高180℃）上施加一定的键合力同时超声波发生系统（USG)作用振动幅度经变幅杆放大后
作用在劈刀顶端完成第一键合点
•6.劈刀下降接
触引线框架焊
盘调用第二键
合点参数在热
量和超声键合
的能量下完成
锲键合
•5.键合头运动
到第二键合点
位置，形成弧
线•4.键合头上升运动到“top of loop”位置然后进行短线检测，判断第一焊点是否成功
•7.松开线夹键
合头上升到
“tail height
position”形
成预留尾丝长
度
•8.线夹关闭，键
合头上升将金线
从第二键合点尾
端压痕处拉断。
至此一个键合过
程完成
1.5引线成型的过程
以上对引线键合运动阶段和状态的划分，主要是为了对引线键合运动进行定性的分析，本实验用高速视频采集键合运动中引线成型的运动学构型是为了对其运动进行定量的分析，这种深入，细节的研究是不可或缺的。
目前在国内很少有对键合运动进行定量的分析，对于工艺技术而言这种分析是很有研究意义的。
二实验过程
1.实验设备及其装置
本实验主要分为三大板块，自动焊线装置，视频拍摄装置，视频采集装置。
自动焊线装置为KS 8028PPS/Maxum金球自动焊线机；
视频拍摄装置为CCD智能高速球一体化摄像机，视频采集装置是与摄像机配套的视频采集软件。
2.1采集视频流程图
实验采用的是Kulicke & Soffa的8028PPS/Maxum金球自动焊线机，Kulicke & Soffa公司在半导体业界封装组装和测试设备供货商中位居前列。
Kulicke & Soffa这个名字一直是优异焊线焊接技术的同义语。
KS8028金丝自动焊线机其硬件部分主要由Lower Console 、XY工作台（X Y Table）、焊线头（Bond Head）、光学器（Optics）、送线系统（Wire Feed System）、进料系统（Matreical Handling System）、磁盘系统（Dick Derives）、辨识系统（Pattern Recognition System）、温度控制器(Temperature Controllers)、
操作系统（Software）。
2.1表操作系统
2.2 KS8028机台外观GUI图像界面
进料系统
操作界面控制系统
输出系统
2.2 焊线系统示意图 2.3 焊线配料
Lead
Frame Mazagi
ne
Capillary
2.实验过程
2.3实验过程流程图 2.1实验调试
实验调试是实验最关键的部分，是保证实验成功完成的关键。
其中包括焊线机调试、CCD 摄像调试、光源调试三部分。
焊线机调试：实验采集的线型是STANDARD LOOP ，它是焊线机最基本的线型。
调试过程如下：
实验过程
调试焊线调试
CCD 摄像调试
光源调试拍摄采集
视频采集
参数数值定义作用
REVERSE MOTION 8 MIL 在进行反向位移时的向量角度以
及移动的距离提供了强化张力的作用以便支撑整个线弧不至塌陷
REVERSE ANGLE 90 以垂直方向为基准依据, 以逆时
针方向来定义角度的大小控制在第一焊点上方的弧形的角度
BLEED VOLTAGE 0 MIL 控制线弧成型过程当中, 金线在
释放动作时的超音波输出能量降低在线弧成型过程中, 金线释放时焊针与金线之间的拖曳现象
LOOP FACTOR -4 MIL 在线夹关闭前, 焊针到达整个线
弧最高点位置之前的金线释放量使线弧的最高点能再靠近第一焊粘点的上方出现
LOOP BALANCE 100% 此一参数是被用来针对长短不一
的线长之弧高
控制弧线的弧高
X BALANCE 100% 是针对产品在左右两侧的弧高进
行相对的等化调整
有助于弧高的稳定性
Y BALANCE 100% 是针对产品在前后两侧的弧高进
行相对的等化调整.有助于弧高的稳定性
LF2 0 MIL 在进行第二焊粘点接触之前, 焊
线头相对焊粘平面所做平移动作对靠近第二焊点的线弧产生向上的反冲力, 使接地导角的线弧产生一个折角高度,
LF3 0 MIL 焊针从放线的最高点, 在线夹关
闭往第二点下降之前的一个平移
距离对于应用于低弧高的标准线弧有提供较佳的弧高一致性
LF4 100% 控制弧度由放线的最高点开始往
第二焊点位置下降的速度, 其控
制单位为全速下降的百分比.
是用来作为线弧问题的排除检测.
IMPACT TIME 0 藉由Z轴以定速度的方式下降之
动作较X与Y轴移动的动作为早
的特性,使得焊针在接触的焊粘表
面时产生一个拖拉的力量
用来修正第二焊点的冲击特性
CONTACT ANGLE 0 MIL 设定焊针在到达第二焊点的搜寻
速度高度, 开始向第二焊点进行
接触的行径角度.
用来修正第二焊点的冲击特性.
CONTACT OFFSET 0 MIL 在焊针接触到第二焊点后, X-Y
工作平台以朝向第一焊点方向为
参考依据进行移动
此工作平台的移动作用是将焊针在接触第二焊点之后,在其接触表面进行拖曳,用来修正第二焊点的冲击特性
CCD摄像机调试：CCD摄像机在实验中的工作原理是焊线机在每完成一个焊线过程中超声波一直处于同步发生状态，CCD摄像机被焊线机
的超声信号进行触发，达到拍摄焊线过程的同步完成。
调试过程如下：首先让焊线机打完一个焊线过程，把CCD摄像机设为50帧的频率拍摄，在CCD摄像机镜头中观察，初步调整CCD摄像机的位置和方向，确保劈刀的位置及运行轨迹都在CCD摄像机能拍摄的范围内。
确定CCD摄像机与焊线机的合适拍摄距离为8-10cm左右。
然后再调试与匹配的高清晰摄像镜头，旋转镜头调整焦距，保证劈刀的像完整清晰。
在调试CCD摄像机过程中特别注意的也是实验的难点就是，焊线的过程是处于槽内，这个拍摄带来很大的不便，其槽的景深为＜1mm，所以在调节时要反复调节CCD摄像机距离使拍摄过程清晰完整。
2.4 CCD摄像机调试
光源的调试：采用100W的LED照明灯作为光源，把CCD摄像机设为200帧的频率拍摄，然后再摄像机中观察劈刀的像，并调节光源，使其更加清晰。
经过反复调试，确定光源为距焊线机18-20CM的位置。
2.2拍摄采集
在各设备调试好的基础上，重新设定好焊线机的程序，把手动焊线设为自动焊线，并根据数据采集的需求，更改好参数，就可以清晰完整的拍摄到焊线的过程。
运用配套的。