引線鍵合機壓力控制的研究和系統設計

秦彬

【摘要】本文研究了在引線鍵合過程中對焊接有重要影響的參數—壓力，運用STC12C2052AD單片機芯片，以PID為控制技術，對壓力控制系統進行設計。實驗測量結果表明，系統是有效的，合理的，改善了引線鍵合機的鍵合質量和鍵合穩定性。

【關鍵詞】引線鍵合；STC12C2052AD；PID

1.引言

引線鍵合（Wire Bonding）是半導體封裝中的工藝環節技術之一，目的是用金屬引線的兩端分別與芯片和管腳焊接而形成電氣連接。目前所有封裝管腳的90%以上采用引線鍵合連接[1]。無論是封裝行業多年的事實還是權威的預測都表明，引線鍵合在可預見的未來仍將是半導體封裝尤其是低端封裝內部連接的主流方式[2]。

本文針對引線鍵合的關鍵技術問題，研究了鍵合壓力控制系統的原理及控制方法，從硬件電路和軟件程序兩方面進行研究和設計，運用增量式數字PID算法，完成了增量式數字PID控制程序設計。并對其進行了實驗測試與分析，包括：壓力電磁鐵輸出與壓力參數設置之間的關系，焊點質量分析，確定最優焊接壓力參數范圍，驗證了焊接壓力控制系統的有效性和穩定性。

2.焊接壓力控制系統硬件設計

2.1 系統硬件設計方案及工作原理

控制系統硬件部分主要由上位機、焊接壓力系統控制器及通信模塊等組成。焊接壓力控制系統硬件框圖如圖2-1所示，壓力控制器為圖中虛線框所含模塊組成。中心控制模塊由STC12C2052[3]單片機及外圍電路組成。

5.總結

本文分析和設計了引線鍵合機中的關鍵技術參數——焊接壓力，根據引線鍵合動作特點以及技術參數要求進行了研究，完成了焊接壓力控制系統的輸入模塊等的設計，運用增量式數字PID控制算法完成對焊接壓力控制系統的算法設計。

并通過大量的實驗測試，針對一、二焊點的分析，確定了焊接參數最優的設置范圍，在實際運用中取得了良好的控制效果。

參考文獻

[1]何田.引線鍵合技術的現狀和發展趨勢[J].電子工業專用設備，2004（117）：12-15.

[2]2008年IC封裝測試行業競爭分析及市場預測研究告報鏈.

[3]深圳宏晶科技STC12C5410AD STC12C2052AD系列單片機器件手冊.

[4]石振華.PID的自整定控制及其研究[D].內蒙古科技大學碩士學位論文，2008：1-2.

[5]徐建民.PID控制器及其設計方法研究[D].浙江工業大學碩士學位論文，2002，12.

[6]吳智勇.基于ARM的數字PID在ALC環路中的控制實現[D].武漢理工大學碩士學位論文，2006，16：45-47.