本发明专利技术公开了一种超声引线键合失线检测装置，包括操作人员对键合的参数与失线检测的参数进行设置的上位机；实现与上位机的实时数据传输，检测到失线故障时及时将报警信号传输至上位机的通信接口；与通信接口相连接用于实现对上位机的解码、驱动信号的生成指令、采集信号的处理及失线检测判断方法的主控模块（STM32）；与所述主控模块（STM32）相连接的信号生成模块和信号采集模块：与所述信号生成模块和信号采集模块相连接的超声波换能器。本发明专利技术方法通过对超声引线键合过程中的阻抗信号进行检测，检测速度较已有的检测方法更快，可以实现实时检测的效果，且不影响正常键合工作的效率。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种超声引线键合失线检测装置，包括操作人员对键合的参数与失线检测的参数进行设置的上位机；实现与上位机的实时数据传输，检测到失线故障时及时将报警信号传输至上位机的通信接口；与通信接口相连接用于实现对上位机的解码、驱动信号的生成指令、采集信号的处理及失线检测判断方法的主控模块（STM32）；与所述主控模块（STM32）相连接的信号生成模块和信号采集模块：与所述信号生成模块和信号采集模块相连接的超声波换能器。本专利技术方法通过对超声引线键合过程中的阻抗信号进行检测，检测速度较已有的检测方法更快，可以实现实时检测的效果，且不影响正常键合工作的效率。【专利说明】
本专利技术涉及微电子封装质量检测技术，具体涉及一种超声引线键合质量失线检测 装置及检测方法。
技术介绍
超声引线键合是IC芯片互连中最重要的技术之一；提供芯片与基板间引脚的互 连；它是指在常温环境下，通过压电换能器产生的超声振动和键合工具压力的作用，将引线 (金丝或铝丝）键合到芯片底端焊盘上，从而将芯片与基板的电路连接在一起的技术。键合 点质量的好坏将直接影响IC芯片的性能，一个微小的键合点故障将可能导致整个IC芯片 失效。超声引线键合过程中由于扯线过猛、线夹故障等原因导致引线断折的检测。因此，为 保证键合点质量，必须对键合质量进行检测。键合质量检测主要通过离线和在线两个途径 进行。离线检测是键合完成以后，通过CCD系统获取键合点的图像，然后用计算机对获取的 图像进行处理，分析键合点形状、位置、根部变形等情况，从而实现对键合质量的检测。这种 离线检测不能及时地反馈有关键合系统的故障信息。通过高倍显微镜，以肉眼观察引线是 否断线，存在的问题是需要大量人力对工作过程进行检查，且只能固定时间间隔抽样检查， 发现故障不及时，且浪费大量人力，成本高。 通过旋转编码器测量引线进给量的方式，存在的问题是由于引线的进给量变化很 小，因此发现断线不及时，一般要断线后再键合40次左右才可检测到断线，检测速度慢。通 过计算机视觉对焊点批量识别的方法存在的问题是，首先需要满足键合一定数量后统一检 测，发现故障不及时，其次导致键合点失效的原因很多，分辨故障原因是否失线不准确。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术的上述缺陷，提供一种超声引线键合失线检测 装置，能够实时对键合状态进行检测，更适合应用于实际生产。 提供一种超声引线键合失线检测装置，包括操作人员对键合的参数与失线检测 的参数进行设置的上位机；实现与上位机的实时数据传输，检测到失线故障时及时将报警 信号传输至上位机的通信接口；与通信接口相连接用于实现对上位机的解码、驱动信号 的生成指令、采集信号的处理及失线检测判断方法的主控模块（STM32);与所述主控模块 (STM32)相连接的信号生成模块和信号采集模块：与所述信号生成模块和信号采集模块相 连接的超声波换能器。 在上述超声引线键合失线检测装置中，所述信号生成模块包括高频超声波正弦驱 动信号生成电路及高频正弦信号放大、滤波，输出的功率放大电路。 在上述超声引线键合失线检测装置中，所述信号采集模块包括对采集到的超声波 换能器两端的电信号进行滤波处理的信号处理电路以及对采集到的正弦信号进行有效值 处理的信号转换电路。 在上述超声引线键合失线检测装置中，所述超声波换能器工作在谐振并锁相状态 下，设有将正弦信号整形成为方波信号施密特比较器，所述施密特比较器将整形后的电压 方波信号与电流方波信号输入芯片D触发器，芯片D触发器将触发后的信号输出至主控模 块（STM32)。 本专利技术中的信号采集模块主要分为信号处理以及转换电路两部分，第一部分主要 功能是对采集到的超声波换能器两端的电信号进行滤波处理，去除噪声成分对采样数据 的干扰。第二部分为信号转换电路，其作用为对采集到的正弦信号进行有效值处理，方便 STM32的信号采集，这样对于SMT32的数据采集速度就可以适当降低，更容易实现，且更加 准确。 由于本专利技术中的检测方法主要检测的换能器工作在谐振点时的阻抗，因此工作中 使用锁相法对超声波换能器的工作状态进行锁定，锁定其相位为零点。具体方法是将采集 到电压与电流信号由正弦波转换为方波； 电路中的芯片连接为施密特比较器，其实现的功能为将正弦信号整形成为方波信号， 再将整形后的电压方波信号与电流方波信号输入芯片D触发器，以此达到判断电压信号相 位超前或电流信号相位超前的目的，将触发后的信号输出至STM32,根据电平高低即可实现 得到控制换能器是否谐振的信号。 电压与电流信号经比较器整形为方波，再经由D触发器对信号进行整理得到相位 信号，根据电压与电流滞后超前关系，可分析出不同状态下时序图。通过对比可发现，模块 的输出信号时序图中，当电压信号超前电流信号时，模块输出高电平，相反则输出低电平。 通过判断模块的输出，即可实现通过判断相位差的方式令换能器工作在谐振状态。通过以 上结构即可实现对超声引线键合过程中的阻抗信号信号实时采集的目的。 本专利技术通过对超声引线键合过程中的阻抗信号进行检测，检测速度较已有的检测 方法更快，可以实现实时检测的效果，且不影响正常键合工作的效率；本专利技术根据特征值实 际的分布特点进行训练，具有自动根据需求选择报警阈值的特点，用户操作简单，且从实际 情况出发，适应性更强；本专利技术从导致误报率的原因出发，通过卡尔曼滤波的方法使特征 值的分布更集中、更稳定，从而有效的降低了检测过程的误报率，使检测较已有的方法更准 确；本专利技术可通过调节其中遗忘因子的大小来调节系统的检测灵敏度，用户可根据实际情 况进行调节，能够满足更多用户的要求。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术装置结构方框图。 图2是图1所示装置中信号生成模块内部结构示意图。 图3是图1所示装置中信号采集模块内部结构示意图。 图4是图1所示装置中超声波换能器内部电路原理示意图。 图5是图1所示装置中超声波换能器电气原理接线原理示意图。 图6、图7是触发器在不同状态下时序图。 图8是正常键合与失线故障时的阻抗值变化图。 图9是常状态与断线状态特征值的概率变化图。 图10是图1所示装置进行检测时的流程图。 图11是概率密度分布对比图。 图12是系统模型图。 【具体实施方式】 参照图1所示：本专利技术装置主要由以上图1中所示6个模块组成：所检测的信号为 超声引线键合过程中的阻抗信号。因此，需以上硬件结构对工作过程中的阻抗信号进行实 时采集。其中各模块所完成的功能如下： 1.上位机：人机交互界面，操作人员对键合的参数与失线检测的参数进行设置。 2.通信接口：实现下位机与上位机的实时数据传输，检测到失线故障时及时将报 警信号传输至上位机。 3.主控模块：核心芯片为STM32,实现对上位机的解码、驱动信号的生成指令、采 集信号的处理及失线检测判断方法的实现。 4.信号生成模块：信号生成模块中主要分为两个重要部分，如图2所示，第一部分 为信号生成部分，其功能为生成高频超声波正弦驱动信号。第二部分为功率放大部分，其功 能为对产生的高频正弦信号放大、滤波，使输出的高频驱动信号本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超声引线键合失线检测装置，其特征在于：包括操作人员对键合的参数与失线检测的参数进行设置的上位机；实现与上位机的实时数据传输，检测到失线故障时及时将报警信号传输至上位机的通信接口；与通信接口相连接用于实现对上位机的解码、驱动信号的生成指令、采集信号的处理及失线检测判断方法的主控模块（STM32）；与所述主控模块（STM32）相连接的信号生成模块和信号采集模块：与所述信号生成模块和信号采集模块相连接的超声波换能器。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：隆志力，楼云江，袁文，郑元勋，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44
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