一种键合设备用的质量监测控制器及其集总控制方法技术

本发明专利技术涉及焊线机技术领域，旨在提供一种键合设备用的质量监测控制器及其集总控制方法，其技术方案要点是包括第三方从站模块，第三方从站模块与运控规划器进行双向通讯，第三方从站模块包括，FS力传感器接口，用于获取键合设备焊接时的实时接触力信息；Z编码器接口，用于获取键合设备的Z轴的位置信息、速度信息以及加速度信息；USG超声接口，用于获取超声的状态信息和把超声的实时规划信息传送至超声波发生器；EFO高压打火接口，用于获取打火的状态信息和把点火的实时指令发送至EFO控制器；WCL线夹接口，用于把线夹开合的实时指令发送至线夹驱动单元；LED光源接口，用于把光源与相机实时指令发送至LED光源驱动单元。本发明专利技术适用于键合设备的质量监测与集总控制。

A quality monitoring controller for bonding equipment and its lumped control method

【技术实现步骤摘要】
一种键合设备用的质量监测控制器及其集总控制方法
本专利技术涉及键合设备
，更具体地说，它涉及一种键合设备用的质量监测控制器及其集总控制方法。
技术介绍
全自动键合设备集成了软件控制、运动控制、图像算法、高精度工作台的光机电一体化自动设备，设备内置了高频振动的超声系统和高压打火系统、快速灵敏的夹线装置等等，主要用于生产发光二极管、SMD表面贴装器件、大功率发光二极管、LED数码管、半导体三极管和某些特殊半导体传感器进行引线键合。键合设备在进行键合时，首先将劈刀接触到芯片表面，接着施加合适的压力，最后将超声波从换能器经由劈刀进行能量耦合传输，以对金线与芯片中的焊盘立即进行共晶。第一焊点完成后，劈刀经由Z轴电机驱动脱离芯片表面，再经由XY工作台的带动移到第二焊点的上方。线夹在第二焊点完成后关闭，将金线夹紧并扯断，留出一定长度的线尾，以提供形成金球所需的金线量。电子打火装置产生瞬间高压击穿空气后续流把线尾形成一颗金球用于下一个第一焊点的焊接。整个过程需由XY工作台、Ｚ轴键合头、高频换能器、高压打火、线夹装置等紧密配合而完成。键合设备在焊线过程中，焊头从悬空中下降到芯片表面，与芯片表面发生接触，存在相互作用力，焊头与芯片接触碰撞时间越短，碰撞速度越大，瞬间冲击力就越大。而封装芯片的尺寸一般在几十微米级别，且很薄易碎。当焊头与芯片表面的接触力过大时，易导致芯片焊盘龟裂；当焊头与芯片表面的接触力过小时，会焊接不牢，引起芯片封装失效。因而，焊接芯片时对接触力有一定的要求。早期的键合设备键合头一般采用位移闭环，接触焊接阶段的力控采用开环控制，通过控制接触速度和最终变形量来获得所需的接触力。然而，芯片的高度存在不一致的情况，单纯通过提高位移控制精度，没有对接触力进行闭环控制，难以满足高速焊线的要求。而目前国内的全自动键合设备，是采用通用运动控制卡为核心搭建的，接触力进行开环控制，整体方案在运控性能上本身就存在一定的差距，且各种需要实时配合的工艺模块之间通常采用IO的方式进行交互，交互速度较慢，又加剧了整机工艺系统的性能差距，无法满足精密高速的键合要求。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种键合设备用的工艺质量监测控制器，其使各工艺模块之间达到紧密有序的配合，实时性高，以使焊接阶段接各种工艺因素实时可控，满足高速键合的要求。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种键合设备用的工艺质量监测控制器，包括用于各种工艺模块之间高速配合的第三方从站模块，所述第三方从站模块与用于规划焊线过程各种工艺模块广义运动的运控规划器进行双向通讯，所述第三方从站模块包括，FS力传感器接口，用于获取键合设备焊接时的实时接触力信息；Z编码器接口，用于获取键合设备的Z轴的位置信息、速度信息以及加速度信息；USG超声接口，用于获取超声的状态信息和把超声的实时规划信息传送至超声波发生器；EFO高压打火接口，用于获取打火的状态信息和把点火的实时指令发送至EFO控制器；WCL线夹接口，用于把线夹开合的实时指令发送至线夹驱动单元；LED光源接口，用于把光源与相机实时指令发送至LED光源驱动单元；所述FS力传感器接口、所述Z编码器接口、所述USG超声接口、所述EFO高压打火接口、所述WCL线夹接口和所述LED光源接口内置于所述第三方从站模块内。通过采用上述技术方案，FS力传感器接口用于获取键合设备焊接时的实时接触力信息，Z编码器接口用于获取键合设备的Z轴的位置信息、速度信息以及加速度信息，USG超声接口用于获取超声的状态信息和把超声的实时规划信息传送至超声波发生器，EFO高压打火接口用于获取打火的状态信息和把点火的实时指令发送至EFO控制器，WCL线夹接口用于把线夹开合的实时指令发送至线夹驱动单元，LED光源接口用于把光源与相机实时指令发送至LED光源驱动单元，进而第三方从站模块对焊线质量进行实时监测，并使各种工艺模块之间高速配合，把已采集的各种工艺模块的参数实时高速传送到运控规划器内，作为规划焊线过程各种工艺模块广义运动的数据基础；运控规划器接收第三方从站模块的数据并规划焊线过程各种工艺模块广义运动；规划的结果传送至伺服控制器内，伺服控制器按规划控制驱动各种工艺模块实现精确运动；进而键合设备用的质量监测控制器能使各工艺模块之间达到紧密有序的配合，实时性高，同时能够高速传输一个键合周期中大量的数据，以用于后期的工艺质量检测与分析。优选的，所述第三方从站模块内置有实时通讯接口，以用于集中采集每个工艺模块的过程数据。通过采用上述技术方案，实时通讯接口用于集中采集每个工艺模块的过程数据，实现将所有工艺模块的信息汇集到第三方从站模块，以供上位机应用程序调用和用于问题的诊断，使得第三方从站模块的数据采集方式灵活。优选的，所述实时通讯接口包括CAN接口和BISS接口。通过采用上述技术方案，CAN接口属于现场总线，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，网络各节点之间的数据通信实时性强、在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能以使总线上其他节点的操作不受影响、系统开发难度低、缩短开发周期等优点，通信速率高、容易实现、性价比高且可靠；BISS接口是专用实时传感器和执行器的开放数字接口，提供双向快速串行同步通信，适合实时数据采集，而且带安全功能保护数据传送，高速可靠。本专利技术的第二个目的是提供一种键合设备用的质量监测控制器的集总控制方法，其能够高速传输一个键合周期中大量的数据，使各工艺模块之间达到紧密有序的配合，实时性高，以保证整个焊线工艺中的运动跟随误差小、焊接阶段接焊头与芯片表面的接触力精确可控，各种工艺参数稳定可控，满足高速键合的要求。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种键合设备用的质量监测控制器的集总控制方法，包括一种键合设备用的质量监测控制器，所述第三方从站模块经所述FS力传感器接口、所述Z编码器接口、所述USG超声接口、所述EFO高压打火接口、所述WCL线夹接口和所述LED光源接口获取各个工艺模块的过程数据，再通过COE协议把采集的每个工艺模块的过程数据转换为实时控制参量并映射到运控规划器内，实时更新运控规划器内的数据。通过采用上述技术方案，第三方从站模块经FS力传感器接口、Z编码器接口、USG超声接口、EFO高压打火接口、WCL线夹接口和LED光源接口获取各个工艺模块的过程数据，再通过COE协议把采集的每个工艺模块的过程数据转换为实时控制参量并映射到运控规划器内，实时更新运控规划器内的数据，传输速度快、实时性高、控制更精确可控，满足高速键合的要求。优选的，所述第三方从站模块的实时更新频率范围在200us-100us之间。通过采用上述技术方案，设置第三方从站模块的实时总线更新频率范围在200us-100us之间，以更加实时高速传送数据，满足高速键合的要求。优选的，所述第三方从站模块将所述Z编码器接口获取的键合设备的Z轴实时的位置信息、速度信息以及加速度信息映射到运控规划器内，运控规划器将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种键合设备用的质量监测控制器，其特征是：包括用于各种工艺模块之间高速配合的第三方从站模块，所述第三方从站模块与用于规划焊线过程各种工艺模块广义运动的运控规划器进行双向通讯，所述第三方从站模块包括，/nFS力传感器接口，用于获取键合设备焊接时的实时接触力信息；/nZ编码器接口，用于获取键合设备的Z轴的位置信息、速度信息以及加速度信息；/nUSG超声接口，用于获取超声的状态信息和把超声的实时规划信息传送至超声波发生器；/nEFO高压打火接口，用于获取打火的状态信息和把点火的实时指令发送至EFO控制器；/nWCL线夹接口，用于把线夹开合的实时指令发送至线夹驱动单元；/nLED光源接口，用于把光源与相机实时指令发送至LED光源驱动单元；/n所述FS力传感器接口、所述Z编码器接口、所述USG超声接口、所述EFO高压打火接口、所述线夹接口和所述LED光源接口内置于所述第三方从站模块内。/n

【技术特征摘要】
1.一种键合设备用的质量监测控制器，其特征是：包括用于各种工艺模块之间高速配合的第三方从站模块，所述第三方从站模块与用于规划焊线过程各种工艺模块广义运动的运控规划器进行双向通讯，所述第三方从站模块包括，
FS力传感器接口，用于获取键合设备焊接时的实时接触力信息；
Z编码器接口，用于获取键合设备的Z轴的位置信息、速度信息以及加速度信息；
USG超声接口，用于获取超声的状态信息和把超声的实时规划信息传送至超声波发生器；
EFO高压打火接口，用于获取打火的状态信息和把点火的实时指令发送至EFO控制器；
WCL线夹接口，用于把线夹开合的实时指令发送至线夹驱动单元；
LED光源接口，用于把光源与相机实时指令发送至LED光源驱动单元；
所述FS力传感器接口、所述Z编码器接口、所述USG超声接口、所述EFO高压打火接口、所述线夹接口和所述LED光源接口内置于所述第三方从站模块内。


2.根据权利要求1所述的一种键合设备用的质量监测控制器，其特征是：所述第三方从站模块内置有实时通讯接口，以用于集中采集每个工艺模块的过程数据。


3.根据权利要求2所述的一种键合设备用的质量监测控制器，其特征是：所述实时通讯接口包括CAN接口和BISS接口。


4.一种键合设备用的质量监测控制器的集总控制方法，其特征是：包括权利要求1-3所述的一种键合设备用的质量监测控制器，所述第三方从站模块经所述FS力传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎明森，程炜，沈宣佐，班华志，
申请(专利权)人：深圳市德沃先进自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44