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论文--焊线机的维护(2)

2.3 8028型焊线机的故障诊断原理

  设备诊断是利用被诊断的对象(焊线机)提供的一切有用信息,经过分析处理以获得最能识别设备状态的特征参数,以便做出正确的诊断结论。焊线机设备运行时产生多种信息,当其功能逐渐劣化时,就出现相应的异常信息,如机器的状态变化而产生的异常振动、噪声、温度、超声功率等信号;焊线机劣化过程产生的磨损微粒、油液及气体成分变化的化学信号等。利用检测仪器对最敏感的故障特征信号进行状态监测,做出正确的分析和诊断,可以及时预测机器设备可能发生的故障。

传感器安装在诊断对象(焊线机设备)上,以传递温度、压力、振动、变形等信号,这些信号进一步转化为电信号,输入到信号处理装置,在信号处理装置中将输入的诊断信号与预先储存在系统内的标准信号进行比较,标准信号是根据事先积累的大量数据资料和实际经验分析归纳而制定出来的判定标准,是设备各种参数的允许值。通过比较做出判断,确定故障的部位和原因,预测可能发生的故障。

 

3 8028型焊线机的常见的故障及诊断排除

 

焊线机在工作过程中最常出现的故障有引线短路、铝柱状突起、一焊点不粘、二焊点脱落、各种误测报警、断线、球规等等。由于线弧异常、颈部靠等因素造成的引线短路是最常见的故障;另外,由于温度的原因造成在铝晶粒的边界,应力释放,形成铝的柱状突起缺陷也是常见的故障之一。因此,本章第一节主要介绍了封装中的引线短路现象及诊断排除,第二节主要介绍了高温厚铝溅射时柱状突起缺陷现象及诊断排除。

3.1采用交叉引线技术维修焊线中的引线短路

在焊线机工作过程最常出现的故障中,由于线弧异常、颈部靠等因素造成的引线短路是最常见的异常之一。下面主要介绍设备人员在解决引线短路所采用的方法。

引线键合工艺中常见的缺陷之一就是引线短路的问题。单个芯片中的两根导线上会产生这种现象,多个芯片应用中更为复杂的精细引线上也会出现这种现象。考虑到引线键合工艺的复杂性,我们认为芯片密封工艺期间成型复合材料的反向流动是影响引线短路的重要因素,因此分析起来就更加复杂。根据工艺、封装、工艺环境、材料和应用领域的不同,所采取的解决方法也会有所不同。失效机理不同解决方法也就不同,所采用的解决办法可从改变环路参数到改变芯片位置,方法很多,也各不相同。本文着重介绍了设备人员采用交叉引线技术与优化成型转移参数分布相结合的方法解决引线短路问题。我们将引线交叉技术作为当前解决间断性电短路问题的最佳手段。此外为了控制引线短路,我们还对成型工艺做了一些相应的变化和调整。

金(Au)、铝(Al)和铜(Cu)都是引线键合工艺中最常用的引线材料。引线的作用是充当半导体芯片与引线框架或基板之间的一级互连。图3.1给出了芯片与引线框架(多芯片与单芯片应用)之间一级互连变化情况的典型实例。

图3.1采用金引线键合技术时的一级互连变化情况

引线的直径一般在0.8至20mils之间,分为细引线和粗引线两种类型。直径小于2mils的引线称为细引线,而直径大于2mils的引线称为粗引线。如果不考虑引线材料的影响,引线键合缺陷表现有几种常见的失效模式。其中最为常见的失效模式就是引线与引线之间的短路,一般称为“短路”。图3.2示出了引线短路的实例。

图3.2引线与引线之间的短路,即通常所称的“短路”现象

3.1.1引线与引线间的短路现象

不同的短路现象具有不同类型的失效机理。最令用户担心的失效类型是某些电短路失效已经产生,但在单元测试工艺期间由于读数时断时续或模糊不清而造成漏测。图3.3示出了可能使测试过程中读数不连续的典型的短路现象。在这种失效模式中,造成短路测试读数不连续的罪魁祸首就是薄薄的塑封成型复合材料。


图3.3由于接触面上覆盖着一层极薄的塑封成型复合材料,因而导致了单元测试读数的时断时续

3.1.2造成引线短路的因素

考虑到器件或封装的类型会有所不同,要确定键合焊盘的结构和引线的粗细程度就必须对引线的性能进行全面的了解。完成引线键合工艺需要考虑的一个重要因素就是环路的高度。尤其是当键合焊盘的节距非常紧凑或当键合焊盘的设计不同时(如图3.4所示),对环路高度的优化设置就显得更加重要。


图3.4通过本环路高度模拟结果可看到,引线拉细有可能导致引线折断和引线松垂等问题

因此,通过对环路类型的选择、优化环路高度、键合焊盘节距间隔等因素进行综合考虑就可以找到一种较为合理的技术选择。图3.5示出了环路高度、键合节距间隔的调节与引线拉细以及引线松垂之间的相互关系。一旦获得最佳的结构,即可将这一方案应用于下一步成型密封研究中,从而揭开导致引线短路现象产生的真正原因。


图3.5对环路高度和键合节距间隔进行调整时的典型引线特性

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