提高wire bonding中焊点的定位精度的一种有效方法
wirebond工艺术语介绍
wirebond工艺术语介绍Wirebond工艺术语是指在集成电路封装过程中使用的一种连接技术，通过金属线将芯片与封装基座之间进行电气连接。
本文将介绍一些常见的Wirebond工艺术语。
1. Wirebond：Wirebond是指通过焊线将芯片与封装基座之间进行电气连接的过程。
这种连接方式可以实现高密度的连接，并且具有可靠性高、成本低等优点。
2. Ball bond：Ball bond是Wirebond过程中的一种常见连接方式。
它通过在芯片金属引脚和基座之间形成一个小球状焊点来实现连接。
3. Wedge bond：Wedge bond是Wirebond过程中的另一种常见连接方式。
它通过将金属线压紧在芯片金属引脚和基座之间的焊脚上来实现连接。
4. Bond pad：Bond pad是芯片上用于连接Wirebond的金属引脚的区域。
它通常是一个金属化的区域，具有良好的导电性。
5. Bonding tool：Bonding tool是用于执行Wirebond过程的工具。
它通常由超声波发生器、焊头和压力传感器等组成。
6. Loop height：Loop height是指Wirebond连接中金属线形成的弯曲部分的高度。
合适的Loop height可以保证连接的可靠性和稳定性。
7. Bonding force：Bonding force是指在Wirebond过程中施加在金属线上的力。
适当的Bonding force可以保证连接的牢固性。
8. Bonding time：Bonding time是指在Wirebond过程中施加在金属线上的时间。
适当的Bonding time可以保证焊点的质量。
9. Wire diameter：Wire diameter是指用于Wirebond连接的金属线的直径。
合适的Wire diameter可以保证连接的可靠性和稳定性。
10. Bonding temperature：Bonding temperature是指在Wirebond过程中施加在金属线上的温度。
Wire_bonding铝丝超声焊技术科普知识
Wire bonding铝丝超声焊技术科普知识一、什么是Wire bonding铝丝超声焊技术？铝丝超声焊是其实是使用铝作为金属丝的一种wire bonding技术。
而Wire bonding是一种初级内部互连方法，用作连到实际的裸片表面或器件逻辑电路的最初一级的内部互连方式，这种连接方式把逻辑信号或芯片的电讯号与外界连起来。
Wire bonding有两种形式：球焊和楔焊。
金丝球焊是最常用的方法，在这种制程中，一个熔化的金球黏在一段在线，压下后作为第一个焊点，然后从第一个焊点抽出弯曲的线再以新月形状将线(第二个楔形焊点)连上，然后又形成另一个新球用于下一个的第一个球焊点。
金丝球焊被归为热声制程，也就是说焊点是在热(一般为150)、超声波、压力以及时间的综合作用下形成的。
第二种压焊方法是楔形制程，这种制程主要使用铝线，但也可用金线，通常都在室温下进行。
楔焊将两个楔形焊点压下形成连接，在这种制程中没有球形成。
铝线焊接制程被归为超声波线焊，形成焊点只用到超声波能、压力以及时间等参数。
不同制程类型的采用取决于具体的应用场合。
比如金线压焊用于大批量生产的场合，因为这种制程速度较快。
铝线压焊则用于封装或PCB不能加热的场合。
另外，楔形压焊制程比金线压焊具有更精细的间距。
目前，金线压焊的间距极限为60μm；采用细铝线楔形压焊可以达到小于60μm的间距。
在此技术中所用金属线，即Bonding Wire是半导体器件和集成电路组装时，为使芯片内电路的输入/输出连接点与引线框架的内接触点之间实现电气连接的内引线。
Bonding Wire作为连接内引线，应具有电导率高，导电能力强，与导体材料的结合力强，化学性能稳定等性能优点。
Bonding Wire的直径，通常在25到75μm之间。
市场上主要有四种材料用作Bonding Wire，分别为金、银、铜和铝。
二、 Wire Bonding技术在电动汽车动力电池领域的应用Wire bonding自从1970年起一直广泛应用于微电子和电力电子领域。
Wire Bond 1ST point bond ability improve
PCB:金金共金 金金共金
High temperature(125°c) °
Wire Bonding theory (cycle 6)
• Creation of the tail length
W/C Open 依照 EFO parameter CAP上升到 上升到tail height position 上升到
金球和铝垫相粘
Wire Bonding theory (cycle 4)
• Formation of the loop W/C close
依照 Loop parameter, CAP以机械动作折出弧形 以机械动作折出弧形
Die
PCB
Wire Bonding theory (cycle 5)
• Formation of the 2nd bond
Wire clamp close
High voltage Low Electricity
Wire floating cause investigation
Symptom NSOP (Non stick on pad ) and Ball Lift
Probability High High High Medium Low Possible cause Too big FAB Contaminated or damages bond pad Too low machine parameters (act on pad) Large probe mark Inappropriate Hole, CD, IC Capillary design optimization Recommended Action Optimized process parameters clean treatment Optimized process parameters
Bonding 技术介绍解析
22
3.2.2 平焊使用楔形头 楔形头一般用陶瓷，钨碳 金属线 目前，最常用的是金线( Au ,Cu)和铝线( Al , 1%Si/Mg)。 最常用的金属线的直径为： 25 – 30 μm 3.3.1 金线压焊用于大批量生产的场合，这种工艺速度较快，但目 前金线压焊的间距极限为 75μm，金线压焊需要光滑、洁净的焊 接表面。表面的干净程度会影响焊接的可靠性。 金线主要用在球焊和平焊工艺中。 由于金线在热压下更容易变形，在电弧放电下更容易成球形， 故在球焊中广泛使用。 同时，由于完成压焊之后，金的特性较稳定，特别适合密封 包装中，故在微波器件中，金线的平焊用处最广。 3.3.2 铝线压焊则用于封装或PCB不能加热的场合。有更精细的间 距。采用细铝线压焊可以达到小于60μm（50 μm）的间距。 铝线主要用于平焊工艺。费用较低。
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Wedge Bonding 焊点示意图
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2.3.2 两者所用压焊头 2.3.2.1 球焊选用毛细管头；焊点是在热(一般为100-500℃)、超声 波、压力以及时间的综合作用下形成的。 2.3.2.2 平焊选用楔形头；焊点是在超声波能、压力以及时间等参 数综合作用下形成的。 一般在室温下进行。 球焊用毛细管头示意图
Wire Bonding 的方式有两种：
Ball Bonding(球焊)和 Wedge Bonding (平焊/楔焊)
2.1 Ball Bonding ( 球焊）
金线通过空心夹具的毛细管穿出，然后经过电弧放电使伸出 部分熔化，并在表面张力作用下成球形，然后通过夹具将球压焊 到芯片的电极上，压下后作为第一个焊点，为球焊点，然后从第 一个焊点抽出弯曲的金线再压焊到相应的位置上，形成第二个焊 点，为平焊（楔形）焊点，然后又形成另一个新球用作于下一个 的第一个球焊点。
wire bond工艺技术
wire bond工艺技术Wire bond是一种常用的芯片封装工艺技术，它是将芯片与封装载体之间的信号线连接起来的方法。
Wire bond的优点是连接可靠性高、尺寸小、成本低，广泛应用于集成电路、传感器等领域。
Wire bond工艺技术的主要步骤包括准备和清洁芯片表面、铜线制备、焊接及后处理等环节。
首先是芯片准备和清洁。
在进行Wire bond之前，需要对芯片表面进行清洁和除尘处理，以便后续工艺操作的顺利进行。
清洁的方法主要包括化学溶液的浸泡和超声波清洗。
这一步骤能够有效去除芯片表面的污染物，确保后续连接的质量。
第二步是铜线制备。
铜线是连接芯片与封装载体的关键部分，它需要具备良好的导电性和可塑性。
在制备铜线时，首先需要选择合适的铜线直径。
铜线的直径选择会影响Wire bond连接的功耗和可靠性，一般根据具体芯片的要求来选择合适的直径。
然后，通过铜线切割机将铜线切割成合适的长度。
最终得到的铜线需要经过质量检测，确保铜线的质量符合要求。
接下来是焊接环节。
在Wire bond中，焊接是最关键的步骤之一。
通过焊接，将铜线与芯片上的金属焊盘连接起来。
焊接的方法有热压焊接和超声波焊接两种。
热压焊接是利用热压头和金属焊盘之间的力和温度来实现连接，而超声波焊接则是利用超声波的振动来产生热量，将铜线与金属焊盘焊接在一起。
焊接完成后，需对焊接质量进行检测，确保焊点的电气性能和可靠性。
最后是后处理。
后处理主要包括铜线修整和封装载体连接测试。
铜线修整是将焊接连接的铜线进行修整，确保连接的牢固和稳定。
封装载体连接测试是对整个Wire bond连接进行测试，检测连接的电气性能和可靠性。
总之，Wire bond工艺技术是一种常用的芯片封装工艺。
通过对芯片准备和清洁、铜线制备、焊接及后处理等步骤的操作，能够实现芯片与封装载体之间的可靠连接。
Wire bond具有连接可靠性高、尺寸小、成本低等优点，广泛应用于集成电路、传感器等领域。
wirebond资料
wirebond资料摘要：一、wirebond 简介1.定义2.应用场景二、wirebond 的种类1.压焊wirebond2.热压wirebond3.超声波wirebond4.激光wirebond三、wirebond 的制造过程1.预处理2.焊接3.固化四、wirebond 的优缺点1.优点a.连接可靠性高b.操作简单c.成本低2.缺点a.适用于小间距连接b.热敏元件不适用五、wirebond 的发展趋势1.高密度封装2.微间距技术3.无铅化正文：wirebond，也称为绑定或焊接，是一种将电子元件之间的导线连接起来的技术。
这种技术广泛应用于电子封装、微电子制造等领域。
根据不同的应用场景和需求，wirebond 有多种种类。
压焊wirebond 是通过压力将导线焊接在元件上的，这种方法操作简单，适用于大规模生产。
热压wirebond 是在高温下通过压力将导线焊接在元件上，这种方法可以获得更好的连接可靠性。
超声波wirebond 是利用超声波振动将导线焊接在元件上，这种方法适用于连接热敏元件。
激光wirebond 是利用激光束将导线焊接在元件上，这种方法可以实现高精度的微间距连接。
wirebond 的制造过程主要包括预处理、焊接和固化三个步骤。
预处理是为了清洁和活化焊接表面，以便于导线和元件之间的焊接。
焊接是将导线焊接在元件上的过程，这一步会根据具体的wirebond 种类选择合适的方法。
固化是为了使焊接点达到足够的强度和稳定性，通常是通过高温加热或紫外线固化等方式。
wirebond 技术有着高连接可靠性、操作简单和成本低等优点，但也存在一定的局限性，比如只适用于小间距连接，热敏元件不适用等。
Bonding 技术介绍
ANSYS TRAINING
Wedge Bonding 焊点示意图
ANSYS TRAINING
2.3.2 两者所用压焊头 2.3.2.1 球焊选用毛细管头；焊点是在热(一般为100-500℃)、超声
ANSYS TRAINING
7.2.2 “ 破裂 ” 现象
7.2.3 不一致的 ” 尾巴 “ 现象 7.2.4 ” 剥离 “ （ 焊接不牢 ）现象
ANSYS TRAINING
8 压焊技术的发展历史：
8.1 1957年，贝尔实验室首先展示了压焊技术。 8.2 随着微电子技术的不断发展，压焊技术也得到了全面发展，主
ANSYS TRAINING
Ball Bonding 图
ANSYS TRAINING
2.2 Wedge Bonding （平焊/楔焊） 将两个楔形焊点压下形成连接，在这种工艺中没有球形成。
Wedge Bonding 图
ANSYS TRAINING
ANSYS TRAINING
2.3 球焊和平焊的主要区别： 2.3.1 两者的焊点结构
41压焊机的设置超声波能量压力时间温度金属线的弯曲形状高度及焊接工艺根据压焊的几何学原理决定毛细管的形状尺寸材料直接影响压焊的最后形状压焊机的压焊速度产量的考虑42洁净要求及环境条件工作间的清洁100000级净化环境工具的清洁工作台的振动照明温湿度金线的储存条件n243焊接表面的清洁氩等离子微量的污染都会影响紫外线可靠性和焊接性溶剂清洁44压焊金属线的物理性质金属线的硬度金属线的拉伸强度合金成分27只有充分考虑以上因素才能有效控制压焊工序才能获得高精度高可靠性高强度和有竞争力价格的压焊产品
自动焊焊缝追踪精度提升方法论述
自动焊焊缝追踪精度提升方法论述摘要：焊接自动化具有提高生产效率，优化产品质量，改善劳动条件等优点而被企业广泛应用。
其核心技术就是通过激光焊缝追踪装置对焊接坡口进行追踪，建立闭环反馈系统。
在激光追踪装置识别坡口路径时，由于外界环境干扰导致焊接轨迹出现跑偏情况产生。
本文针对车间现场实际生产的情况，通过创新方法理论手段对该问题进行原因分析、求解并提出可行性意见，从合理化、经济化、适用性的角度来解决该问题的产生。
关键词：焊接自动化激光追踪装置焊接轨迹随着智能制造浪潮的兴起，老牌制造企业也逐渐开始从原始机械到智能机械进行过渡。
焊接自动化是焊接生产的“智能”体现，也是保证焊接质量、提高作业效率的重要手段。
焊接自动化主要装置就是利用焊缝追踪系统对焊缝路径进行实施规划，从而完成焊接工作，该系统一般有传感器、控制器和执行机构三大部分组成。
根据传感器进行分类可以分为接触式传感器焊缝追踪装置和非接触式传感器焊缝追踪装置。
接触式传感器结构简单，成本低，但其灵敏度不高，扫描范围小，与工件接触的接头容易受到磨损。
非接触式传感器焊缝追踪装置可分为电磁感应式传感器焊缝追踪装置、视觉传感器焊缝追踪装置、电弧传感器焊缝追踪装置等，它们具有自动化匹配程度高、灵敏度好等特点。
一个优秀的焊缝追踪装置，它应该具有以下特点：传感器灵敏，系统具有实时性；控制器功能强，成本低，能进行多自由度运动控制；执行机构结构简单，轻便运动灵活。
一、激光焊缝跟踪原理激光焊缝跟踪研究开始于20世界80年代初。
1985年保加利亚的kov提出了用模糊模型来描述弧焊过程的不确定性，同时利用激光传感器用模糊控制推理对示教机器人的运动进行预测和控制，进而实现焊缝追踪。
1989年日本的S.Mursaami利用电弧传感弧焊机器人焊缝跟踪的模糊控制，该控制系统根据焊枪的振幅位置同焊丝与工件的距离关系判断焊点的水平和垂直位移，并在强烈的弧光、高温、烟尘的条件下，利用模糊滤波器和模糊控制器来设计焊缝跟踪控制系统，取得了较好效果。
qfn封装wire bongding设计规则-概述说明以及解释
qfn封装wire bongding设计规则-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容将简要介绍本文所涉及的主题——qfn封装wire bongding设计规则，并对文章结构和目的进行概括说明。
概述:QFN封装是一种广泛应用于电子元件的封装形式，它具有小尺寸、低成本、良好的热传导性能等特点，已经成为现代电子设备中常见的封装选择之一。
在QFN封装中，wire bonding是一项非常关键的步骤，它涉及到在芯片和封装基座之间通过金属线进行连接。
而qfn封装wire bonding 设计规则则是指在进行wire bonding过程中，需要遵循的一系列设计准则和原则，以确保连接的可靠性和稳定性。
文章结构:本文将围绕qfn封装wire bongding设计规则展开讨论，分为三个主要部分：引言、正文和结论。
引言部分将对文章的背景和目的进行介绍，正文部分将详细阐述qfn封装wire bongding设计规则的重要性、基本原则和具体要点，结论部分将对文章进行总结，并展望未来qfn封装wire bongding设计规则的发展。
目的:本文的目的是探讨qfn封装wire bongding设计规则在电子封装领域的重要性，为相关领域的从业者和研究人员提供有关于qfn封装wire bongding设计规则的基本知识和具体要点。
通过对qfn封装wire bongding设计规则的讨论和总结，本文旨在提高电子封装领域从业者对该规则的认识和理解，以减少因设计不当而导致的不良连接和可靠性问题。
同时，本文也将展望未来qfn封装wire bongding设计规则的发展趋势，为该领域的进一步研究和应用提供参考和启示。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下信息:文章结构部分旨在为读者介绍本文的整体结构，使读者对文章的内容有一个清晰的了解。
本文分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分首先概述了文章的主题和重要性，然后介绍了文章的结构和目的。
Wire-Bonding工艺以及基本知识
A. 15(15XX)：直徑1/16 inch （約1.6mm)，標準氧化鋁陶瓷 B. XX51：capillary產品系列號 C. 18： Hole Size 直徑為0.0018 in.（約46μm ） D. 437：capillary 總長0.437 in.(約11.1mm） E. GM： capillary tip無拋光; (P： capillary tip有拋光） F. 50： capillary tip 直徑T值為0.0050 in. （約127μm） G. 4： IC為0.0004 in. （約10μm） H. 8D：端面角度face angle為 8° I. 10：外端半徑OR為0.0010 in.（約25μm） J. 20D：錐度角為20° K. CZ1：材質分類，分CZ1,CZ3,CZ8三種系列
1．Wire Bonding原理
IC封裝中電路連接的三種方式： a. 倒裝焊（Flip chip bonding) b. 載帶自動焊（TAB---tape automated bonding) c. 引線鍵合（wire bonding)
Wire Bonding------引線鍵合技術
Wire Bonding的作用
线夹 打开– Wire Clamp Open
在第一焊点搜索高度开始, 焊头使用固定的 速度搜索接触高度 At Search Height Position Bond Head Switch to Constant Speed(Search Speed) to Search For Contact
第一焊点搜索高度1st Search Height
Smaller CD – Smaller
MBD
Bigger CD – Bigger
MBD
提高电缆断芯故障定位精确度
提高电缆断芯故障定位精确度电缆断芯故障是指电缆导线发生断裂或接触不良，导致电流无法正常传输的故障。
对于电缆断芯故障的定位，精确度的提高可以提高故障的排除效率和故障定位的准确性。
以下是几种方法可以提高电缆断芯故障的定位精确度。
可以使用电缆故障定位仪器。
电缆故障定位仪器是专门用来检测和定位电缆故障的工具，包括高压局放测量仪、时间域反射仪和频域反射仪等。
这些仪器可以通过对电缆进行一系列的测量和分析，确定故障的位置。
可以利用红外热像仪进行故障定位。
电缆断芯故障通常会伴随着局部发热，可以通过红外热像仪对电缆进行拍摄，通过测量电缆表面的温度分布，确定故障的位置。
红外热像仪可以快速、非接触地获取电缆表面的温度信息，对于电缆断芯故障的定位非常有帮助。
可以利用声音检测技术进行故障定位。
电缆断芯故障通常会伴随着电火花放电，会产生一定的声音。
可以利用声音检测仪器对电缆进行检测，通过分析电缆产生的声音频谱，确定故障的位置。
声音检测技术是一种非常有效的故障定位方法，可以帮助快速准确地定位电缆断芯故障。
对于故障电缆的维护和管理也是提高故障定位精确度的重要一环。
定期进行电缆的巡检和维护，及时发现和处理电缆的潜在问题，可以减少故障的发生。
对于电缆的安装、接头和绝缘等关键部位进行加强，可以提高电缆的可靠性和故障定位的精确度。
提高电缆断芯故障定位精确度是在电缆故障排除过程中非常重要的一步。
通过使用专业的仪器设备，如电缆故障定位仪器和红外热像仪，可以对电缆进行准确的测量和分析，确定故障的位置。
利用声音检测技术和加强对电缆的维护与管理也是有效提高故障定位精确度的方法。
Wire bonding生产工艺标准
Wire bonding 生产工艺标准一、 目的：建立基本的wire bonding 标准，制定生产过程中产品合格／不合格的判断标准。
二、 范围：本标准只适用于金线球焊工艺。
三、 基本焊接条件：热压超声波焊接只用于金线键合，所需的温度、压力、超声波功率及时间视不同机型、不同衬底材料很大不同，具体应根据机型、衬底材料特性科学设定。
四、 品质判断标准：1） 球形标准，如图—1所示： ① 球的直径：以2.5φ-3.5φ为标准 ，低于2.5φ为球小，大于3.5φ为球大。
② 球的厚度：以0.5φ-1.5φ为标准，低于0.5φ为球扁，大于1.5φ为球厚。
③ 球畸形：焊线偏离焊球中心超过1/2φ为球畸形。
注：以上φ为金线直径，以下类同。
球的直径：2．5φ-3．5φ球的厚度：0．5φ-1．5φ2） 线形标准： ① 线形不良：线摆动以≤3φ、S 形≤2φ为标准，超过此标准为线形不良。
线形摆动如图—2所示：图—2：线形摆动标准② 线受损：以≤1/4φ为标准，超过1/4φ为线受损不可接受。
③ 弧形标准：晶粒边距金线垂直距离至少1.5φ，少于1.5φ为线低；晶粒面距线形最高不超过200um，如图—3所示：线形摆动：≤3φ晶粒边距金线垂直距离至少1.5φ200um④ 跪线：如图—4所示，圆圈处所指的金线贴在焊接表面上为跪线，不可接受。
标准线形为圆圈处所指的金线与焊接表面应有一定角度，如图—3所示。
图—4：跪线3） 焊口标准： ① 焊口：长为0.8φ—1.5φ，宽为1.5φ—2.5φ，且瓷咀印必须完整，超出此规格范围为不可接受，如图—5所示：图—5：焊口标准② 线尾：线尾长度必须≤1φ，大于1φ时为线尾长，不可接受。
跪线length：0.8φ—1.5φwidth：1.5φ—2.5φ瓷咀印③ 虚焊、脱焊：焊球与die 面接触，焊口与frame 表面接触，拉力测试为0时为虚焊；焊球或焊口中有一个不与焊接表面接触时为脱焊。
一种焊点的定位优化系统[发明专利]
![一种焊点的定位优化系统[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/ba9b811dfab069dc512201d9.png)
专利名称：一种焊点的定位优化系统专利类型：发明专利
发明人：徐振家
申请号：CN202110084783.6
申请日：20210122
公开号：CN112733384A
公开日：
20210430
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种焊点的定位优化系统，其特征在于，包括光电传感定位模块、仿真预演定位模块和偏差模块：所述光电传感定位模块，用于获取实时焊点定位位置；所述仿真预演定位模块，用于基于仿真预演定位系统，根据所述实时焊点定位位置，预演下一阶段焊点位置的预演定点位置；所述偏差模块，用于获取并计算所述实时焊点定位位置和预演定点位置的偏差，并根据所述偏差，确定偏差率；所述优化模块，用于获取历史存储结果，并根据当前存储结果，确定优化调整结果。
申请人：陕西帕源路桥建设有限公司
地址：712000 陕西省咸阳市礼泉县陕西再生资源产业园内
国籍：CN
代理机构：北京冠和权律师事务所
代理人：吴金水
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焊接接头精密定位与精度控制方法研究
焊接接头精密定位与精度控制方法研究焊接是一种常见的连接方法，广泛应用于各个领域。
在焊接过程中，接头的精密定位和精度控制是非常重要的，直接影响焊接质量和连接强度。
本文将探讨焊接接头精密定位与精度控制的方法研究。
一、焊接接头精密定位的方法在焊接接头精密定位中，常用的方法包括机械定位和光学定位。
机械定位是通过机械装置来实现接头的定位。
例如，使用夹具、定位销、定位块等来确保接头的准确位置。
机械定位的优点是简单可靠，适用于各种焊接接头。
然而，机械定位的精度受到机械装置的制造精度和磨损程度的限制，无法达到极高的精度要求。
光学定位是利用光学测量仪器来实现接头的定位。
例如，使用激光测距仪、视觉系统等来测量接头的位置并进行校准。
光学定位的优点是精度高、测量速度快，适用于对精度要求较高的焊接接头。
然而，光学定位的缺点是设备成本较高，对环境光线干扰敏感。
二、焊接接头精度控制的方法在焊接接头精度控制中，常用的方法包括参数控制和过程监测。
参数控制是通过调整焊接参数来控制焊接接头的精度。
例如，调整焊接电流、焊接速度、焊接压力等参数，以达到理想的焊接效果。
参数控制的优点是简单易操作，适用于各种焊接接头。
然而，参数控制的缺点是需要经验丰富的焊接工人进行调整，并且受到人为因素的影响。
过程监测是通过实时监测焊接过程中的各种参数来控制焊接接头的精度。
例如，使用传感器监测焊接温度、焊接压力、焊接速度等参数，并通过反馈控制系统进行调整。
过程监测的优点是精度高、实时性强，能够及时发现焊接问题并进行调整。
然而，过程监测的缺点是设备成本较高，对传感器的选型和布置有一定要求。
三、焊接接头精密定位与精度控制方法的研究进展随着科技的不断发展，焊接接头精密定位与精度控制方法也在不断改进和创新。
在焊接接头精密定位方面，近年来兴起了基于机器视觉的自动定位方法。
通过使用高分辨率相机和图像处理算法，实现对接头位置的实时测量和校准。
这种方法不仅提高了定位精度，还能够自动适应不同形状和尺寸的接头，大大提高了焊接效率。
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COB 邦定制程E-mail: cjjean@ ; jean@提高 Wire Bonding 中焊点的定位精度的一种有效方法摘要：根据 Wire Bonding 中加工的 Pad 的外形特点，应用模式识别原理和 测量技术，提出在 Wire Bonding 的视觉系统上智能找准精确焊点的方法，阐述 为实现该方法的测量技术以及与模式匹配相结合的动态实时处理方法和技术， 此 方法提高了 Wire Bonding 系统运行中执行精度的稳定性和可靠性。
1. 引言计算机视觉越来越多的应用于工业生产中。
在产业领域里，图像处理与模式 识别主要应用于外观检测和挑选、 表面缺损的自动检查、 装配和生产线的自动化、 工业材料的质量检查等。
而对于半导体封装来说，计算机视觉是一种新的发展方 向。
计算机视觉研究的主要目的是试图模拟人类的视觉感知功能，通过 CCD 摄 像机得到外部视觉的二维图像，经过图像处理、图像分析和计算机视觉方法等处 理后，得到对图像的理解，进而实现物体的识别、定位和物体的三维表达。
它是 提高半导体封装中 Wire Bonding 的精度以及智能化的一种有效途径。
随着半导 体工业的发展，芯片向着尺寸更加微小，电路更加复杂，功能更加强大的方向发 展。
芯片内部引脚的间距越来越小，精度要求越来越高，这样就给芯片内部的电 路连接、芯片的封装提出了更高的要求。
计算机视觉系统通过对芯片中的 Pad 外形的识别，控制 Bond 头找到焊点的准确位置，实现精确焊接。
芯片上也有一些特殊形状的 Pad，但是总的来说是方形和条形，外形变化比 较简单而且比较有规则。
通过对 Pad 外形特征的分析，根据图像的实时处理能 力和识别精度要求， 本文提出了图像测量技术以及与模式匹配相结合的模式识别 方法。
2. 运用测量技术给 Lead 上焊点定位的方法测量技术是将一个二维的测量范围映射为一维的直线并计算水平或者垂直 方向的象素总和。
这种计算依赖于测量范围的起始位置和被测量物的方向。
每一 个和数代表在这一栏的象素密度。
为了找到确切的边界，要应用边缘滤波器。
用 边缘滤波器找到每一个轮廓的边界值。
在一个轮廓值与另一个轮廓值之间，边界 值是不同的。
差别越大边界值就越大。
滤波器尽可能地除掉任何在边界阈值以下 的边界值。
滤波器通过评价任何可能的基于人为定义的几何约束的边界，给每个 特征一个指定的权值或者重要程度值。
我们认为拥有最高分值的边界即为我们所 要找的边界。
如图 1 所示：jean第 1 页2003-12-6COB 邦定制程E-mail: cjjean@ ; jean@一旦用户自己定义了边界阈值，则可以确定 Lead 的一条边界。
当 Lead 的两 条边界都分别确定下来，就可以找到其几何中点，即为此条 Lead 上 Pad 的焊点， 如图 2 所示。
在测量这项技术中，测量范围的确定是一个很重要的因素。
它显示了寻找目 标图像的测量区域。
测量范围的正确定位是查找成功的关键。
为了确保测量的成 功，一般测量范围限制在尽可能的小到包含 Lead 的两条边缘即可。
在芯片图像 比较复杂或者图像质量不是很好的情况下，这一点极为重要。
另外，限定测量范 围还可以加速测量运算。
在一般的芯片中，这两条边界的对比度的设置一般是相 同的。
同一块芯片上 Lead 条的宽度以及对比度一般是相同的。
所以我们可以先 通过学习，确定一个比较合适的适合该芯片中所有 Lead 的测量范围的大小。
然 后利用这个尺寸，在每一条需要测量的 Lead 上，在学习得到的范围尺寸内找到 Lead 的两条边界，继而求得其几何中心。
其精度可以达到亚象素精度。
jean第 2 页2003-12-6COB 邦定制程E-mail: cjjean@ ; jean@3. 运用结合测量技术的模式匹配给 Die 上焊点定位的方法模式匹配就是用储存在计算机中的模型去识别输入的未知视觉模式，并最终 建立对输入的解释。
这里解释是指计算机模型与外部世界的对应性。
模式匹配的 方法开始于一个学习过程，在此过程中，一幅物体的图像，在这里就是一个 Pad 的图像，作为模板被保存下来。
运行时，将此模板与一系列位置上的图像的形状 相似的子集进行比较。
最大匹配的位置作为 Pad 的位置。
标准化灰度相关性广泛的应用于工业中作为模式匹配之用。
相关性运算可以 被看作是一种形式的卷积，在这里用于匹配的模板类似于卷积核。
事实上，普通 （非标准化）的相关性与下面的卷积形式完全相同：换句话说，对于每一个结果，一个 N 象素的模板与基础图像中的 N 个象素相乘 然后求和。
当相关性函数求得目标图像中的每一个象素的值，计算结果最大的位 置就是最相似模板的地方。
查找算法继而定位这些相关性结果的峰值并返回他们 的位置。
但是， 应用普通的相关性算法， 如果图像亮度较大的话， 结果将会增加。
事实上，当图像全部为白色的时候会达到一个最大值，即使在该点不再与模板相 似。
解决方案就是用一个更复杂的，相关性函数的标准化向量：运用上面的表达式，结果将不会受图像或者模板中象素值的线性变化的影响。
当 图像和模板完全匹配时结果到达它的最大值 1， 当模板与图像不相关时结果为 0， 当相似性意外的低于所期望的值时结果为负。
在这里对负值不感兴趣，所以结果 消减到 0。
另外，用r2代替r避免了缓慢的开方运算。
最终，结果变为一个百分 数，这里 100％表示一种理想的匹配。
所以匹配分数确切的为：注意，在标准化相关性函数中的一些项仅仅依赖模板的定义。
在查找中唯一 需要被计算的项有：jean第 3 页2003-12-6COB 邦定制程,E-mail: cjjean@ ; jean@,这样对每一个模板象素要进行两次乘法运算和三次加法运算。
Pad 模板的选取是后续的模式匹配的关键。
如果模板选取得不合适，将会给 后面的模式匹配带来极大误差，甚至有匹配不到或者误匹配的情况发生。
所以选 取模板时要求它带有边界信息。
即是要求在每一个 Pad 的边界向外延伸四到五 个象素作为一个模板的边界。
因为如果 Pad 的边界就是模板的边界，那么有可 能将此 Pad 的图像中误认为是所要找的 Pad。
还要保证模板的中心就是所要找 的焊点。
将测量技术应用到模板的选取过程中，即是用前面介绍的测量技术找到 Pad 的每一个边界，然后向外延伸四到五个象素模板（如图 3），并保证模板的 参考点就是所要求的焊点。
其精度可以达到 0.2，0.1 甚至 0.05 个象素精度。
4 . 实验验证a) 运用测量技术对 Lead 上焊点的定位精度的影响的验证选取一条 Lead 作为实验对象，在确定其沿 Lead 方向是近似水平的情 况下对其进行了测量得到其水平方向的纵轴坐标如下：（选取 20 点）jean第 4 页2003-12-6COB 邦定制程 y1=305.994713 y4=305.844902 y5=305.835568 y8=305.801323 y9=305.806237 y12=305.817507 y13=305.891574 y16=305.852665 y17=305.877387 y20=305.977275E-mail: cjjean@ ; jean@ y2=305.910228 y6=305.860509 y10=305.876619 y14=305.918189 y18=305.882115 y3=305.868383 y7=305.798547 y11=305.961136 y15=305.987081 y19=305.878285最后计算得其精度为 0.264123 象素。
b) 运用于与测量技术相结合的模式匹配技术对 Die 上焊点定位精度的影响 的验证 选择一个合适的 Pad 作为模板，然后用该方法八个不同的 Pad 进行匹配 得到八个不同的焊点坐标如下表：（单位：象素） 匹配所得坐标 1 2 3 4 5 6 7 8 54.870106， 150.967865 55.023048， 240.129501 55.464912， 390.969055 150.080429， 499.512787 268.538547， 496.680389 420.269501， 496.501526 506.002991， 496.425507 655.710327， 496.681458 实测坐标 56.57， 153.60 56.61， 241.84 57.19， 393.01 150.74， 501.04 270.84， 498.81 422.09， 498.75 508.54， 498.20 658.13， 499.28 Pad 的尺寸 （宽， 坐标相对误差值 高） 53.79，55.54 3.16%，4.73％ 53.99，53.94 53.87，53.85 52.50，55.52 54.87，55.51 54.32，55.59 54.31，56.72 54.66，54.39 2.93％，3.17％ 3.20％，3.79％ 1.25％，2.75％ 4.19％，3.83％ 3.35％，4.04％ 4.67％，3.12％ 4.42％，4.78％5 . 结论jean第 5 页2003-12-6COB 邦定制程E-mail: cjjean@ ; jean@本文提出的测量技术以及与模式识别相结合的模式匹配技术在理论上和实 际应用上都是切实可行的。
a) 测量技术极大的提高了 Wire Bonding 中焊点位置的精度。
随着 芯片尺寸的越来越小，引脚焊线的精度问题就成为一个急待解决的问 题。
如果焊点位置的精度得到保证，那么芯片尺寸向着更小的方向发展 成为可能。
b) 与测量技术相结合的模式匹配技术解决了取模板时的精度问题。
一旦模板取得精确，那么在下面的模式匹配的过程中就能保证它的匹配 精度， 以及匹配的稳定性和可靠性。
Die 上的 Pad 相比较于 Lead 上的 更加微小，所以模板的精度更加重要。
将这些技术成功的应用于半导体 封装中，将给半导体工艺的快速发展给予有力的支持。
也可以应用于其 它工业生产的视觉定位系统中。
参 考 文 献 1 2 Mark Robin, Wire Bonding: the Incredible Interconnect, EP and P,2000. Kenneth Schroeder, The Future of Vision Technology in A Changing Semiconductor Industry, KLAC-Schroeder Vision Article, 1999. Silver.W.M, Normalized Correlation Search in Alignment, Gauging, and Inspection, Proceedings of SPIE, Volume 755, January 1987, pp.23-34. 章毓晋，图像理解与计算机视觉，清华大学出版社，2000。