[发明专利]焊接装置及焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接装置的结构以及在该焊接装置中使用的焊接方法。

背景技术

在半导体装置的制造工序中，用作为金属细线的引线连接作为半导体芯片的电极的焊接点(pad)和作为引脚框的电极的引脚之间的引线焊接装置得到广泛使用。在引线焊接装置中，将引线插入通过毛细管，由焊枪等将从毛细管前端延伸出来的引线成形为初始球，使得毛细管朝着焊接点下降，由毛细管前端将初始球压焊在焊接点上，成为压焊球，使得毛细管上升，一边从毛细管前端输出引线，一边将毛细管从压焊球成环到引脚，使得毛细管朝着引脚下降，由毛细管前端将引线压焊到引脚后，使得毛细管上升，切断引线后，移动到下一焊接点位置，用引线顺序焊接焊接点及引脚，使用上述这种焊接方法很多。

用这种方法进行焊接场合，需要使得毛细管的前端位置与焊接的焊接点或引脚一致。位置一致大多使用以下方法：使用照相机等，对半导体芯片或引脚框的图像进行摄影，通过对该图像上的焊接点或引脚的位置和作为视野中心的照相机的光轴之间的像素数进行计数等，测定其距离，取得焊接点或引脚的位置。

使用该方法场合，若照相机光轴与毛细管的中心轴配置为同轴，则照相机光轴和焊接点或引脚的距离直接成为毛细管中心轴和焊接点或引脚的位置之间的距离，因此，若使得毛细管前端移动该距离，则能使得毛细管前端与焊接点或引脚的位置一致，进行焊接。但是，若照相机光轴与毛细管的中心轴配置为同轴，则视野被毛细管及焊接臂遮挡，不能看到欲焊接的焊接点或引脚，因此，照相机光轴配置为从毛细管中心轴偏离。因此，为了根据照相机取得的图像使得毛细管前端与焊接点或引脚的位置一致，需要使得毛细管前端移动照相机光轴和焊接点或引脚之间的距离，再加上偏移量。

在引线焊接装置中，设有X轴电机，Y轴电机，Z轴电机，以及加热块等的热源，所述X轴电机、Y轴电机安装在XY台上，驱动安装毛细管及照相机的焊接头沿着X、Y方向移动，所述Z轴电机驱动在前端安装毛细管的焊接臂沿着Z方向移动，所述加热块用于加热引脚框，这种热源引起引线焊接装置的温度变化，有时毛细管中心轴和照相机光轴的相对位置发生变化。并且，该变化引起的误差部分表现为焊接位置偏移，或压焊球相对焊接点的位置偏移。

为此，例如专利文献1所记载那样，提出以下修正方法：使得照相机光轴移动到焊接后被焊接的压焊球中心位置上，根据这时的移动量以及偏移量，进行偏移量的修正。又，例如专利文献2所记载那样，提出以下修正方法：焊接时指示引线焊接部，预先得到焊接点中心，连接该焊接点中心和焊接点内压焊球外的点，从三个方向检测压焊球的边缘，根据该三个压焊球的边缘，计算压焊球的中心位置，根据焊接点的中心位置和压焊球的中心位置的偏移量，进行偏移量的修正。又，在专利文献2中，还提出另一种方法：作为压焊球的中心座标的检测方法，设定临时的球中心，以该临时的球中心为基准，对于X方向、Y方向、以及从X、Y方向倾斜45度的倾斜方向的正侧及负侧合计8个方向进行压焊球边缘检索，将其分为四组，从各自的中心座标引垂直线，从其交点座标取得压焊球的中心位置。

又，压焊球的大小因加热块的加热温度等发生变化。压焊球的大小比设计值小场合，有时会发生接合不良，压焊球的大小比设计值大场合，有时会发生压焊球从焊接点膨出。因此，在焊接中需要检测压焊球大小，确认压焊球是否按设计的大小焊接。于是，在专利文献2中提出以下方法：当取得压焊球的中心位置时，通过同样方法取得压焊球的大小。

[专利文献1]特开平7-297220号公报

[专利文献2]特开平8-31863号公报

因近年的精细间距化，焊接点大小变小，从焊接点延伸的引线直径和压焊球的直径成为大致相同大小，制造这样的半导体装置。用照相机取得压焊在这种半导体芯片的焊接点的压焊球的图像场合，压焊球外形的大致半周隐藏在从压焊球延伸的引线下，不能通过图像处理检测其边缘。在专利文献2记载的另一种方法中，当被引线遮盖不能检测的压焊球的边缘有多条场合，压焊球的中心位置取得很困难。又，同样，压焊球大小取得也很困难。

在专利文献2中提出的根据焊接点的中心位置及三个压焊球的边缘，计算压焊球的中心位置及大小的方法中，因焊接点位置及压焊球位置不同，有时通过焊接点中心的X轴、Y轴和压焊球的边缘的交点成为被引线遮隐的位置，不能检测边缘座标。因此，存在以下问题：记载在专利文献1或专利文献2的进行偏移量修正的方法以及检测压焊球大小的方法不能适用于压焊球直径和引线直径大致相等那样的向精细间距的半导体芯片进行焊接的场合。

发明内容