焊接装置的压焊球检测装置及焊接部的压焊球检测方法

摘要

本发明涉及引线接合部的压焊球检测方法及压焊球检测装置。本发明的课题在于，能补正毛细管和检测照相机的偏移量，与压焊球被引线隐藏的部分无关，使得压焊球形成在焊接点的所定范围内。设有毛细管以及与该毛细管具有一定偏移量而配设的检测照相机，用于检测引线接合后的引线接合部的压焊球(20)。在焊接点(10A)中，与邻接两边(11，12)相对的压焊球(20)的边缘(21，22)是明确的。设定该焊接点(10A)场合，分别检测从两边(11，12)到对应边缘(21，22)的宽度(Gx1，Gy1)，比较所述检测值(Gx1，Gy1)是否处于预先设定的容许范围(Qx，Qy)，处于容许范围外场合，补正偏移量，使得压焊球(20)成为容许范围(Qx，Qy)。

说明书

技术领域

本发明涉及焊接装置的压焊球检测装置及焊接部的压焊球检测方法。

背景技术

在引线接合方法中，在插入贯穿毛细管的引线前端形成球，使得该球焊接在试样的第一接合点上，作为压焊球。接着，送出引线，使得引线焊接在第二接合点上。

实行这样的引线接合的引线接合装置设有用于加热引脚框的加热块，用于保持毛细管的焊接臂位于加热块上方。引线接合装置除了作为热源的所述加热块之外，还设有超声波振源，用于驱动XY台的X轴电机及Y轴电机，使得焊接臂摆动或上下移动的Z轴电机等。

因上述这种热源引起周围温度变化，以及因动作发热等，焊接臂的热膨胀和用于保持检测照相机的检测照相机保持臂的热膨胀产生差异，检测照相机的中心轴和毛细管的中心轴的偏移(量及方向)变化。因该变化引起的误差份表现为焊接位置偏移。

更具体地说，如图6所示，表示引线接合装置100。符号101表示引脚框，102表示半导体芯片，103表示试样。在所述引线接合方法中，一般，先由照相机111检测半导体芯片102上至少二个定点，以及引脚框101上至少二个定点相对正规位置的偏移，根据该检测值，在运算部修正预先存储的接合座标。由该照相机111进行检测场合，驱动X轴电机112及Y轴电机113，使得照相机111的中心轴111a位于测定点的正上方。如上所述，修正接合座标后，使得毛细管115沿XY轴方向及Z轴方向移动，使得插入穿通毛细管115的引线接合在半导体芯片102的焊接点和引脚框101的引脚部上。

这种场合，照相机111的中心轴111a和毛细管115的中心轴115a距离偏移为W，因此，通过照相机111检测定点偏移，修正接合座标后，通过X轴电机112及Y轴电机113，使得XY台116移动偏移量W，使得毛细管115位于试样103的第一接合点上方。此后，通过X轴电机112及Y轴电机113使得XY台116沿X轴、Y轴方向移动，通过Z轴电机114使得毛细管臂117上下动作或摆动，使得毛细管115沿Z轴方向移动，引线被接合到上述经修正的接合座标。毛细管臂117摆动自如地设在焊接头上，照相机111通过照相机保持臂固定在焊接头上。Xw表示偏移量W的X轴成份，Yw表示偏移量W的Y轴成份。

如上所述，照相机111的中心轴111a和毛细管115的中心轴115a具有机械决定的一定的偏移量W。因此，如上所述，通过照相机111检测试样103的偏移量，修正接合座标，移动上述偏移量W，按照预先设定的程序使得毛细管115顺序移动到上述修正的接合座标，能正确地在焊接点接合。

但是，引线接合装置100设有用于加热引脚框101的加热块，保持毛细管115的毛细管臂117位于加热块上方。引线接合装置100除了设有作为发热源的加热块之外，还设有用于驱动XY台116沿XY轴方向移动的X轴电机112及Y轴电机113，内藏在毛细管臂117中的超声波振源，使得毛细管臂117摆动或上下移动的Z轴电机114等。

由于这种发热源引起的周围温度变化或动作发热等，毛细管臂117的热膨胀和保持照相机111的照相机保持臂的热膨胀产生差别，照相机111的中心轴111a和毛细管115的中心轴115a的偏移(量及方向)变化。该变化引起的误差份作为焊接位置偏移表示。

检测该焊接位置偏移一般通过检测照相机检测焊接在焊接点(pad)的压焊球的中心位置进行。

以往，作为焊接在焊接点的压焊球的检测方法，可以列举例如专利文献1。教导点是在引线接合时指示引线接合部的预先教导的焊接点中心，所述专利文献1方法从连接所述教导点和焊接点内压焊球外的点的至少三个方向检测压焊球的边缘，从该至少三个压焊球边缘计算压焊球的中心位置。并且，根据所述教导点和压焊球中心位置的差，计算压焊球位置偏移。将该压焊球位置偏移作为毛细管和检测照相机的偏移量变化，进行偏移量校正。作为与专利文献1关联的压焊球位置偏移检测装置，存在专利文献2。

[专利文献1]日本特开平8-31863号(专利第3235008号)公报

[专利文献2]日本特开平7-297220号(专利第3101854号)公报

处于引线与压焊球连接状态，因此，若用检测照相机从上方摄像，则压焊球径的缘部隐藏在引线背后，求取正确的压焊球中心很困难。近年，压焊球径接近引线径，压焊球径的缘部被隐藏部分增加，正确求取中心变得更困难。

发明内容

本发明就是为解决上述先有技术所存在的问题而提出来的，本发明的目的在于，提供焊接装置的压焊球检测装置及焊接部的压焊球检测方法，能补正毛细管和检测照相机的偏移量，与压焊球被引线隐藏的部分无关，使得压焊球形成在焊接点的所定范围内。

为了达到上述目的，本发明提出以下技术方案。

(1)一种焊接部的压焊球检测方法，设有与试样进行接合的毛细管以及与该毛细管具有一定偏移量而配设的检测照相机，用于检测接合后的接合部的压焊球，其特征在于，包括：

设定与焊接点的沿X轴方向的边相对的压焊球边缘明确的焊接点，以及与焊接点的沿Y轴方向的边相对的压焊球边缘明确的焊接点；

分别检测从所述焊接点的上述两边到对应边缘的宽度；

比较所述检测值是否处于预先设定的容许范围；

处于容许范围外场合，补正上述偏移量，使得压焊球成为容许范围。

(2)在上述(1)所述的焊接部的压焊球检测方法中，其特征在于：

所述焊接点的两边是一个焊接点的邻接两边。

(3)在上述(1)所述的焊接部的压焊球检测方法中，其特征在于：

所述焊接点的两边是分别不同的焊接点的边。

(4)一种焊接部的压焊球检测方法，设有与试样进行接合的毛细管以及与该毛细管具有一定偏移量而配设的检测照相机，用于检测接合后的接合部的压焊球，其特征在于，包括：

设定与焊接点的邻接两边相对的压焊球边缘明确的第一焊接点；

分别检测从所述第一焊接点的上述两边到对应边缘的宽度；

比较所述检测值是否处于预先设定的容许范围；

处于容许范围外场合，补正上述偏移量，使得压焊球成为容许范围，同时，设定与上述邻接两边以外的其他邻接两边相对的压焊球边缘明确的第二焊接点；

分别检测从所述第二焊接点的上述两边到对应边缘的宽度；

根据所述第一焊接点和第二焊接点的检测值，计算压焊球径及压焊球的位置偏移。

(5)一种焊接部的压焊球检测方法，设有与试样进行接合的毛细管以及与该毛细管具有一定偏移量而配设的检测照相机，用于检测接合后的接合部的压焊球，其特征在于，包括：

设定与焊接点的沿X轴方向的边相对的压焊球边缘明确的第一焊接点，以及与沿Y轴方向的边相对的压焊球边缘明确的第二焊接点；

分别检测从所述第一焊接点及第二焊接点的上述两边到对应边缘的宽度；

比较所述检测值是否处于预先设定的容许范围；

处于容许范围外场合，补正上述偏移量，使得压焊球成为容许范围，同时，设定与上述两边以外的其他两边对应的其他焊接点的沿X轴方向及Y轴方向的边相对的压焊球边缘明确的第三焊接点及第四焊接点；

分别检测从所述第三焊接点及第四焊接点的两边到对应边缘的宽度；

根据所述第一焊接点及第二焊接点和第三焊接点及第四焊接点的检测值，计算压焊球径及压焊球的位置偏移。

(6)在上述(1)-(5)任一个所述的焊接部的压焊球检测方法中，其特征在于：所述焊接为引线焊接。

(7)在上述(1)-(5)任一个所述的焊接部的压焊球检测方法中，其特征在于：所述焊接为隆起焊接。

(8)一种焊接装置的压焊球检测装置，设有与试样进行接合的毛细管以及与该毛细管具有一定偏移量而配设的检测照相机，用检测照相机对接合后的接合部进行摄像，检测压焊球，其特征在于，包括：

焊接点宽度存储器，存储焊接点的沿X轴方向及Y轴方向的宽度；

容许存储器，存储从X轴方向及Y轴方向的焊接点的边到压焊球的边缘的容许范围；

上述检测照相机，检测从与焊接点的沿X轴方向的边相对的压焊球的边缘明确的焊接点以及与沿Y轴方向的边相对的压焊球的边缘明确的焊接点的上述两边到对应的边缘的宽度；

比较电路，比较所述检测照相机的检测值和存储在上述容许存储器中的容许范围；

运算控制部，根据所述比较电路的比较，检测值处于容许范围外场合，补正存储在偏移存储器中的偏移量。

(9)在上述(8)所述的焊接装置的压焊球检测装置中，其特征在于：

所述焊接点的两边是一个焊接点的邻接两边。

(10)在上述(8)所述的焊接装置的压焊球检测装置中，其特征在于：

所述焊接点的两边是分别不同的焊接点的边。

(11)在上述(8)-(10)任一个所述的焊接装置的压焊球检测装置中，其特征在于：所述焊接为引线焊接。

(12)在上述(8)-(10)任一个所述的焊接装置的压焊球检测装置中，其特征在于：所述焊接为隆起焊接。

下面说明本发明效果。

按照本发明的焊接装置的压焊球检测装置及焊接部的压焊球检测方法，检测从焊接点的沿X轴方向的边以及沿Y轴方向的边到与该两边对应的明确的边缘的宽度，比较该检测值是否处于容许范围内，补正偏移量，因此，能正确地修正偏移量。

附图说明

图1是表示本发明的引线接合部的压焊球检测装置的一实施形态的方框图。

图2是表示本发明的引线接合部的压焊球检测方法的一实施形态的说明图。

图3是表示本发明的求取压焊球径及中心偏移方法的一实施形态的说明图。

图4是表示本发明的引线接合部的压焊球检测方法的另一实施形态的说明图。

图5是表示本发明的求取压焊球径及中心偏移方法的另一实施形态的说明图。

图6是表示引线接合装置一例的立体图。

符号说明如下：

1-检测照相机、2-偏移存储器、3-运算控制部、6-焊接点宽度存储器、7-容许存储器、8-比较电路、10A，10B，10C，10D-焊接点、11～18-边、20-压焊球、21～28-缘部、30-引线、100-引线接合装置、101-引脚框、102-半导体芯片、103-试样、111-照相机、111a-照相机中心轴、112-X轴电机、113-Y轴电机、114-Z轴电机、115-毛细管、115a-毛细管中心轴、116-XY台、117-毛细管臂。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的较佳实施形态。在以下实施形态中，虽然对构成要素，种类，组合，形状，相对配置等作了各种限定，但是，这些仅仅是例举，本发明并不局限于此。

例如，在以下实施例中以引线焊接(wire bonding)场合为例作了说明，但本发明并不局限于此，本发明对例如隆起焊接(bump bonding)也适用。

参照图1和图2说明本发明的焊接装置的压焊球检测装置及焊接部的压焊球检测方法的一实施形态。图2表示接合在焊接点10A，10B，10C，10D的焊接部。向该焊接部的焊接按如下方法进行。在插入贯穿毛细管的引线前端形成球，使得该球焊接在作为第一接合点的焊接点10A上，作为压焊球20。接着，送出引线30，使得引线30接合在第二接合点上。焊接点10B，10C，10D也同样接合。

图1仅仅图示本实施形态的控制电路部的主要部分。检测照相机1与以往相同，与毛细管之间以偏移量W偏移，该偏移量W的X轴成份Wx，Y轴成份Wy存储在偏移量存储器2中。于是，修正偏移量W时，向焊接点10A，10B，10C，10D焊接后，运算控制部3是在焊接点10A，10B，10C，10D内的任意焊接点例如焊接点10A的座标上加上偏移量W，得到新的座标，按该新座标控制X轴电机驱动部4X及Y轴电机驱动部4Y。这样，驱动X轴电机5X及Y轴电机5Y，检测照相机1移动到被引线接合的焊接点10A上方。接着，由检测照相机1对焊接点10A摄像。

本实施形态通过检测照相机1对焊接点10A，10B，10C，10D的摄像方法与以往不同。在图2(a)中，压焊球20的与焊接点10A的邻接两边11，12对应的边缘21，22是明确的。于是，选择焊接点10A场合，检测照相机1在X轴方向检测从焊接点10A的边11到压焊球20的边缘21的宽度f(Gx)＝Gx₁，在Y轴方向检测从焊接点10A的边12到压焊球20的边缘22的宽度f(Gy)＝Gy₁。在图2(b)中，同样，检测边缘23，24相对邻接两边13，14的宽度f(Gx)＝Gx₂，f(Gy)＝Gy₂。同样，在图2(c)中，检测边缘25，26相对邻接两边15，16的宽度f(Gx)＝Gx₃，f(Gy)＝Gy₃，在图2(d)中，检测边缘27，28相对邻接两边17，18的宽度f(Gx)＝Gx₄，f(Gy)＝Gy₄。

本实施形态除了在专利文献2所示控制电路部构成之外，如图1所示，还设有焊接点宽度存储器6，容许存储器7及比较电路8。检测照相机1对焊接点10A，10B，10C，10D的摄像方法与以往不同。因此，运算控制部3也具有与以往不同的新功能。在焊接点宽度存储器6存储焊接点10A，10B，10C，10D的沿X轴方向的宽度Px，沿Y轴方向的宽度Py。在容许存储器7存储焊接点10A，10B，10C，10D的X轴方向及Y轴方向的边11～18和压焊球20的边缘21～28的容许范围Qx和Qy。若将X轴方向的最小容许范围设为Qx·min，最大容许范围设为Qx·max，则容许范围Qx成为“数式1”。若将Y轴方向的最小容许范围设为Qy·min，最大容许范围设为Qy·max，则容许范围Qy成为“数式2”。比较电路8比较检测照相机1的检测值f(Gx)，f(Gy)和存储在容许存储器7的容许范围Qx及Qy，当检测值f(Gx)，f(Gy)处于容许范围外场合，将该信息输出到运算控制部3。根据该输出信号，修正存储在偏移存储器2的偏移量W(Wx，Wy)，使得压焊球20的边21～28成为容许范围内的大致中央。

“数式1”

Qx＝Qx·min～Qx·max

“数式2”

Qy＝Qy·min～Qy·max

下面，说明作用。引线向试样焊接结束后，运算控制部3与以往相同，通过没有图示的偏移修正用控制存储器读出存储在焊接座标存储器中的例如图2(a)所示的焊接点10A的座标以及存储在偏移存储器2中的偏移量W。接着，运算控制部3在焊接点10A的座标上加上偏移量W，得到新的座标，按该新座标控制X轴电机驱动部4X及Y轴电机驱动部4Y。这样，驱动X轴电机5X及Y轴电机5Y，检测照相机1的中心移动到焊接点10A中心的上方。接着，对焊接点10A及压焊球20摄像。至今为止与以往相同。

本实施形态在焊接点10A，压焊球20的与边11，12对应的边缘21，22是明确的，检测照相机检测边11和边缘21的宽度f(Gx)＝Gx₁，以及边12和边缘22的宽度f(Gy)＝Gy₁。比较电路8比较检测照相机1的检测值Gx₁，Gy₁和存储在容许存储器7的容许范围Qx及Qy，若检测值Gx₁，Gy₁处于“数式1”及“数式2”的容许范围Qx及Qy内，输出不需要修正偏移量W的信号。若检测值Gx₁，Gy₁处于容许范围Qx及Qy外，输出偏移量W修正信号。运算控制部3进行补正，使得检测值Gx₁，Gy₁成为容许范围Qx及Qy的中央。通过“数式3”，“数式4”计算压焊球20的偏差量或误差，即偏移量的偏差量Δx，Δy，根据该偏差量Δx，Δy，补正存储在偏移量存储器2中的偏移量W。

“数式3”

Δx＝(Qx·min+Qx·max)/2-Gx₁

“数式4”

Δy＝(Qy·min+Qy·max)/2-Gy₁

选择如图2(b)所示的焊接点10B场合，检测Gx₂，Gy₂，选择如图2(c)所示的焊接点10C场合，检测Gx₃，Gy₃，选择如图2(d)所示的焊接点10D场合，检测Gx₄，Gy₄。于是，不管检测哪个焊接点10A，10B，10C，10D，存在偏移量Δx，Δy场合，修正偏移量W。

这样，选择焊接点10A场合，检测从邻接两边11，12到与该两边11，12对应的明确的边缘21，22的宽度Gx₁，Gy₁，比较该检测值是否在容许范围Qx及Qy内，判断是否补正偏移量W，因此，能正确修正偏移量。

图4表示本发明的引线接合部的压焊球检测方法另一实施形态，表示在图3的焊接点10A，10B，10C，10D中检测到的宽度f(Gx)，f(Gy)一例。上述实施形态检测从任意一个焊接点例如焊接点10A的邻接两边11，12到与该两边11，12对应的明确的边缘21，22的宽度Gx₁，Gy₁。但本发明并不局限于该检测方法。重要的是，只要检测从X轴方向的明确边缘和Y轴方向的明确边缘的对应边的宽度就行。即，也可以不是一个焊接点的邻接两边，而是设定不同焊接点。例如，X轴方向如图4(a)所示焊接点10A的边缘21是明确的，因此，选择焊接点10A，Y轴方向如图4(b)所示焊接点10B的边缘24是明确的，因此，选择焊接点10B。接着，检测从焊接点10A的边11到边缘21的宽度Gx₁，从焊接点10B的边14到边缘24的宽度Gy₂。于是，与上述实施形态相同，比较检测值Gx₁，Gy₂是否在容许范围Qx及Qy内，判断是否补正偏移量。这样，检测的宽度可以是Gx₁，Gx₂，Gx₃，Gx₄中某一个，以及Gy₁，Gy₂，Gy₃，Gy₄中某一个。

在最近的接合技术中，压焊球20的球径偏差小，需要求取压焊球20球径及中心场合，可以通过以下方法求得。选择如图2(a)所示的焊接点10A场合，选择相对所述邻接两边11，12以外的其他邻接两边的压焊球边缘明确的焊接点，即图2(d)所示的焊接点10D，检测Gx₁，Gx₄及Gy₁，Gy₄。由此，如图3(a)所示，检测压焊球20的四个宽度Gx₁，Gx₄，Gy₁，Gy₄。因此，压焊球20的球径D可以按“数式5”由运算控制部3计算。压焊球20的偏移量及偏移方向由运算控制部3通过比较Gx₁，Gx₄和Gy₁，Gy₄大小，很容易得到。

“数式5”

D＝[(Px+Py)-(Gx₁+Gx₄+Gy₁+Gy₄)]/2

选择如图2(b)所示的焊接点10B场合，选择该焊接点10B及图2(c)所示的焊接点10C，检测Gx₂，Gx₃及Gy₂，Gy₃。由此，如图3(b)所示，检测压焊球20的四个宽度Gx₂，Gx₃，Gy₂，Gy₃。因此，压焊球20的球径D可以按“数式6”由运算控制部3计算。压焊球20的偏移量及偏移方向由运算控制部3通过比较Gx₂，Gx₃及Gy₂，Gy₃大小，很容易得到。

“数式6”

D＝[(Px+Py)-(Gx₂+Gx₃+Gy₂+Gy₃)]/2

图4及图5表示求取压焊球20球径及中心的另一实施形态。上述实施形态检测与邻接边相对的压焊球边缘明确的焊接点，与上述以外的其他邻接两边相对的压焊球边缘明确的焊接点，即，在两个焊接点相对四边的四个边缘，求取压焊球球径及中心。重要的是，只要检测从与明确的边缘对应的边的宽度就行，因此，也可以选择例如四个焊接点。

在X轴方向，检测例如图4(a)所示的从焊接点10A的边11到边缘21的宽度Gx₁，图4(d)所示的从焊接点10D的边17到边缘27的宽度Gx₄。在Y轴方向，检测例如图4(b)所示的从焊接点10B的边14到边缘24的宽度Gy₂，图4(c)所示的从焊接点10C的边16到边缘26的宽度Gy₃。由此，如图5所示，检测压焊球20的四个宽度Gx₁，Gx₄，Gy₂，Gy₃。因此，压焊球20的球径D可以按“数式7”由运算控制部3计算。压焊球20的偏移量及偏移方向由运算控制部3通过比较Gx₁，Gx₄及Gy₂，Gy₃大小，很容易得到。

“数式7”

D＝[(Px+Py)-(Gx₁+Gx₄+Gy₂+Gy₃)]/2

上面参照附图说明了本发明的实施例，但本发明并不局限于上述实施形态。在本发明技术思想范围内可以作种种变更，它们都属于本发明的保护范围。