專利名稱：微小直徑引線接合的合格與否判定方法及判定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金材料等的微小直徑引線接合的合格與否判定方法及判定裝置，更詳細(xì)而言，涉及在半導(dǎo)體器件、LED器件那樣的電子部件的制造時(shí)進(jìn)行的用于對(duì)連接元件和引線框(lead frame)間的微小直徑引線接合的合格與否根據(jù)其接合面積測(cè)定來(lái)進(jìn)行判定的方法及裝置。
背景技術(shù)：
通常，金屬間的接合方法分為將接合材料彼此熔融來(lái)進(jìn)行接合的熔焊、將接合材料在固體的狀態(tài)下利用金屬原子的擴(kuò)散進(jìn)行接合的壓焊、將接合材料在固體的狀態(tài)下經(jīng)由其它釬料進(jìn)行接合的釬焊、以及經(jīng)由粘接劑進(jìn)行接合的粘接。當(dāng)考慮在電子部件制造時(shí)的微小直徑引線接合時(shí)，伴隨著電子設(shè)備的高性能小型化，電子部件的小型化和高密度安裝不斷發(fā)展，與此伴隨地，要求可靠性高的高級(jí)的接合技術(shù)，但是在該電子部件這樣的小型部件的接合中，主要使用軟釬焊(屬于釬焊)、超聲波焊接乃至電阻焊接(均屬于壓焊)、或粘接。以往，作為在接合后通過(guò)試驗(yàn)來(lái)對(duì)這樣的微小的金屬接合部位的合格、不合格進(jìn)行判斷的方法，已知有利用目視(日本特開(kāi)平7 — 190992號(hào)公報(bào)等)、圖像處理(日本特開(kāi)2001 - 60605號(hào)公報(bào)等)、X射線透射等進(jìn)行評(píng)價(jià)的外觀觀察的方法(日本特開(kāi)平9 一 80000號(hào)公報(bào)等)、利用通電試驗(yàn)(日本特開(kāi)2006 - 35237號(hào)公報(bào)等)、拉伸試驗(yàn)(日本特開(kāi)平7 —235576號(hào)公報(bào)等)、熱分布等進(jìn)行評(píng)價(jià)的非外觀觀察的方法(日本特開(kāi)2001 — 215187號(hào)公報(bào)等)等?？墒?，上述利用目視的評(píng)價(jià)法是利用顯微鏡觀察的方法，因此，能期待由熟練者進(jìn)行的技術(shù)上的檢查，但是個(gè)人差異較大，在品質(zhì)的穩(wěn)定度、人員確保方面存在問(wèn)題，此外，利用圖像處理的評(píng)價(jià)法是利用計(jì)算機(jī)圖像處理根據(jù)位置、外觀形狀來(lái)判斷合格與否的方法，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化，但存在通過(guò)外觀來(lái)評(píng)價(jià)接合狀態(tài)的合格與否相當(dāng)困難的問(wèn)題。進(jìn)而，利用X射線透射的評(píng)價(jià)法是利用X射線透射來(lái)判斷接合狀態(tài)的合格與否的方法，雖然能夠直接觀察接合部位，但為了評(píng)價(jià)接合部位的合格與否，存在需要更高的分辨率等的問(wèn)題，此外，利用通電試驗(yàn)的評(píng)價(jià)法實(shí)際上是進(jìn)行通電動(dòng)作試驗(yàn)的方法，雖然可靠性高，但對(duì)于判斷接合狀態(tài)的合格與否，在原理上當(dāng)未流過(guò)大電流時(shí)不能進(jìn)行評(píng)價(jià)，因此，不能說(shuō)是實(shí)際的方法。此外進(jìn)而，利用拉伸試驗(yàn)的評(píng)價(jià)法是試驗(yàn)拉伸強(qiáng)度的方法，雖然可靠性高，但由于進(jìn)行破壞檢查，所以存在不能進(jìn)行全數(shù)檢查的問(wèn)題，利用熱分布的評(píng)價(jià)法雖然能夠非破壞地進(jìn)行檢查，但存在針對(duì)熱分布和接合狀態(tài)的相關(guān)性的問(wèn)題、實(shí)用的二維熱傳感器成本高等諸多問(wèn)題。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)平7 - 190992號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)2001 - 60605號(hào)公報(bào)；
專利文獻(xiàn)3 :日本特開(kāi)平9 - 80000號(hào)公報(bào)；
專利文獻(xiàn)4 :日本特開(kāi)2006 - 35237號(hào)公報(bào)；
專利文獻(xiàn)5 :日本特開(kāi)平7 - 235576號(hào)公報(bào)；
專利文獻(xiàn)6 :日本特開(kāi)2001 — 215187號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題
如上所述，在上述以往的被接合的微小的金屬接合部的合格與否判定用的各種方法中，存在缺乏品質(zhì)穩(wěn)定性、可靠性、難以進(jìn)行評(píng)價(jià)、難以進(jìn)行全數(shù)檢查、成本容易變高等的問(wèn)題。因此，本發(fā)明的課題在于，提供一種沒(méi)有這樣的問(wèn)題的、即能夠以評(píng)價(jià)可靠性高且成本比較低的方式進(jìn)行提供并且能夠進(jìn)行用以往的圖像檢查方法等不能進(jìn)行評(píng)價(jià)的微小直徑引線的接合狀態(tài)的合格與否判定的微小直徑引線接合的合格與否判定方法及判定裝置。用于解決課題的方案
本發(fā)明者基于如下見(jiàn)解完成本發(fā)明由于導(dǎo)熱量與接合構(gòu)件間的接合密度、接合面積成比例，所以，在接合部位測(cè)定從一個(gè)接合構(gòu)件向另一個(gè)接合構(gòu)件移動(dòng)的導(dǎo)熱量，如果分析該測(cè)定結(jié)果，則得到微小直徑引線接合的接合面積，根據(jù)該接合面積的情形，能夠進(jìn)行該接合狀態(tài)的合格與否判定。即，用于解決上述課題的本發(fā)明的微小直徑引線接合的合格與否判定方法是根據(jù)接合面積對(duì)微小直徑引線接合的合格與否進(jìn)行判定的方法，其中，包括加熱工序，用微小光點(diǎn)直徑(spot diameter)的激光加熱微小直徑引線的接合部；溫度測(cè)定工序,根據(jù)從所述微小直徑引線的接合部中的被加熱部輻射的微少量的紅外線校正輻射率并高速地進(jìn)行溫度測(cè)定；校正工序，將所述溫度測(cè)定工序中的測(cè)定結(jié)果關(guān)于激光的吸收率進(jìn)行校正；以及 合格與否判定工序，基于在所述校正工序中校正了的測(cè)定溫度，運(yùn)算與該校正后的溫度變動(dòng)或根據(jù)該溫度變動(dòng)得到的接合面積存在相關(guān)的數(shù)值，將其與預(yù)先通過(guò)同樣的工序得到并存儲(chǔ)的合格品的溫度變動(dòng)或數(shù)值進(jìn)行比較，由此判定所述微小直徑引線接合合格與否。而且，所述溫度測(cè)定工序中的溫度測(cè)定對(duì)所述被加熱部測(cè)定在達(dá)到觀察不出較大的溫度變化的飽和溫度之前的溫度變動(dòng)，所述校正工序中的校正將在所述溫度測(cè)定工序中測(cè)定出的溫度變動(dòng)校正成關(guān)于激光的吸收率進(jìn)行校正的目的的在成為基準(zhǔn)的加熱功率下的溫度變動(dòng)，所述合格與否判定工序中的合格與否判定通過(guò)以下這樣進(jìn)行對(duì)與所述校正工序中的校正后的溫度變動(dòng)或根據(jù)該溫度變動(dòng)得到的接合面積存在相關(guān)的數(shù)值和與預(yù)先通過(guò)同樣的工序得到并存儲(chǔ)的校正成在成為基準(zhǔn)的加熱功率下的溫度變動(dòng)的成為基準(zhǔn)的合格品所示出的溫度變動(dòng)或根據(jù)該溫度變動(dòng)得到的接合面積存在相關(guān)的數(shù)值進(jìn)行比較。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述加熱工序中的加熱由引線直徑以下的例如Φ20μπι光點(diǎn)直徑的加熱用激光進(jìn)行，此外，所述溫度測(cè)定工序中的溫度變動(dòng)的測(cè)定由能校正輻射率并進(jìn)行微小區(qū)域的溫度測(cè)定的2波長(zhǎng)輻射溫度計(jì)進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施方式中，并用利用圖像處理進(jìn)行的外觀檢查。此外，用于解決上述課題的本發(fā)明的微小直徑引線接合的合格與否判定裝置是根據(jù)接合面積對(duì)微小直徑引線接合的合格與否進(jìn)行判定的裝置，其中，具備以下部分而成力口熱用激光器，點(diǎn)狀地對(duì)所述微小直徑引線的接合部進(jìn)行加熱；2波長(zhǎng)紅外輻射溫度計(jì)，根據(jù)從所述微小直徑引線的被加熱部輻射的微少量的紅外線校正輻射率并高速地進(jìn)行溫度測(cè)定；以及合格與否判定單元，在將利用所述2波長(zhǎng)紅外輻射溫度計(jì)得到的測(cè)定結(jié)果關(guān)于激光的吸收率進(jìn)行校正后，對(duì)與該校正后的溫度變動(dòng)或根據(jù)該溫度變動(dòng)得到的接合面積存在相關(guān)的數(shù)值和與預(yù)先通過(guò)同樣的工序得到并存儲(chǔ)的校正成在成為基準(zhǔn)的加熱功率下的溫度變動(dòng)的成為基準(zhǔn)的合格品所示出的溫度變動(dòng)或根據(jù)該溫度變動(dòng)得到的接合面積存在相關(guān)的數(shù)值進(jìn)行比較，由此判定微小直徑引線接合合格與否。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述加熱用激光的光點(diǎn)直徑為引線直徑以下，將所述2波長(zhǎng)紅外福射溫度計(jì)擔(dān)載于具有用于測(cè)定所述微小直徑引線的楔焊(wedge bound)部及球焊(ball bound)部的擺頭功能的測(cè)定頭部。進(jìn)而，有時(shí)構(gòu)成為包含將所述微小直徑引線的接合部定位于測(cè)定位置的移動(dòng)單元，此外，有時(shí)還包含通過(guò)圖像處理來(lái)進(jìn)行外觀檢查的圖像處理裝置。
發(fā)明效果
本發(fā)明的微小直徑引線接合的合格與否判定方法及判定裝置如上所述，該方法容易以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理并能忽視在激光加熱時(shí)的吸收率的影響、在紅外線輻射量測(cè)定時(shí)的輻射率的影響，因此，能不受到接合部位的表面狀態(tài)的影響地高精度地進(jìn)行微小直徑引線的接合部的接合狀態(tài)的合格與否判定，并且，有助于半導(dǎo)體、LED等微小直徑引線的接合部的接合評(píng)價(jià)及可靠性的大幅度的提高。


圖I是本發(fā)明的微小直徑引線接合的合格與否判定裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示本發(fā)明的微小直徑引線接合的合格與否判定裝置的一部分結(jié)構(gòu)的圖。圖3是表示紅外線的波長(zhǎng)和強(qiáng)度的關(guān)系的圖表。圖4是表示接合部的被加熱部的時(shí)間和溫度的關(guān)系的圖表。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的微小直徑引線接合的合格與否判定方法是根據(jù)微小直徑引線的接合部的接合面積來(lái)判定其合格與否的方法，包括加熱工序，用微小光點(diǎn)直徑的激光加熱微小直徑引線的接合部；溫度測(cè)定工序，根據(jù)從上述微小直徑引線的接合部的被加熱部輻射的微少量的紅外線校正輻射率并高速地進(jìn)行溫度測(cè)定；校正工序，將上述溫度測(cè)定工序中的測(cè)定結(jié)果關(guān)于激光的吸收率進(jìn)行校正；以及合格與否判定工序，基于在上述校正工序中校正了的測(cè)定溫度，對(duì)與該校正后的溫度變動(dòng)或根據(jù)該溫度變動(dòng)得到的接合面積存在相關(guān)的數(shù)值和與校正成在成為基準(zhǔn)的加熱功率下的溫度變動(dòng)的成為基準(zhǔn)的合格品所示出的溫度變動(dòng)或根據(jù)該溫度變動(dòng)得到的接合面積存在相關(guān)的數(shù)值進(jìn)行比較，由此判定接合合格與否。此外，本發(fā)明的微小直徑弓I線接合的合格與否判定裝置是用于實(shí)施上述方法的裝置，并且是對(duì)微小直徑引線接合的合格與否根據(jù)其接合部的接合面積進(jìn)行判定的裝置，其特征在于，包括加熱用激光器，點(diǎn)狀地對(duì)上述微小直徑引線的接合部進(jìn)行加熱；2波長(zhǎng)紅外輻射溫度計(jì)，根據(jù)從上述微小直徑引線的接合部的被加熱部輻射的微少量的紅外線校正輻射率并高速地進(jìn)行溫度測(cè)定；以及校正運(yùn)算判定單元，在將利用上述2波長(zhǎng)紅外輻射溫度計(jì)得到的測(cè)定結(jié)果關(guān)于激光的吸收率進(jìn)行校正后，基于該校正后的測(cè)定溫度，將與該校正后的溫度變動(dòng)或根據(jù)該溫度變動(dòng)得到的接合面積存在相關(guān)的數(shù)值和與校正成在成為基準(zhǔn)的加熱功率下的溫度變動(dòng)的成為基準(zhǔn)的合格品所示出的溫度變動(dòng)或根據(jù)該溫度變動(dòng)得到的接合面積存在相關(guān)的數(shù)值進(jìn)行比較，由此判定接合的合格與否。下面，針對(duì)本發(fā)明的 微小直徑引線接合的合格與否判定方法及裝置，參照附圖并詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。圖I是表示本發(fā)明的微小直徑引線接合的合格與否判定裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖，該裝置包括加熱用激光器I ;2波長(zhǎng)紅外輻射溫度計(jì)2 ;優(yōu)選具有擺頭功能并包含光學(xué)系統(tǒng)的測(cè)定頭部3 ;以及判定接合狀態(tài)合格與否的校正運(yùn)算判定單元4。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，還具備未圖示的工作臺(tái)移動(dòng)單元，該工作臺(tái)移動(dòng)單元為了將載置在工作臺(tái)5上的半導(dǎo)體、LED等器件30的微小直徑引線31中的被檢查部即接合部32正確地定位于測(cè)定頭部3之下而使工作臺(tái)5在X — Y — Z軸方向進(jìn)行移動(dòng)。加熱用激光器I用于點(diǎn)狀地加熱半導(dǎo)體、LED等器件30中的微小直徑引線31的接合部32，推薦使用能非接觸地高速地進(jìn)行功率可變和開(kāi)關(guān)控制的半導(dǎo)體激光器。將來(lái)自該加熱用激光器I的激光經(jīng)由后面敘述的測(cè)定頭部3的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行聚光，例如，以形成Φ20 μ m的光點(diǎn)直徑的方式進(jìn)行聚光。加熱用激光器I將微小直徑引線31的接合部32以同一功率連續(xù)加熱至達(dá)到觀察不出溫度變化的飽和溫度。作為溫度變動(dòng)測(cè)定單元，優(yōu)選使用2波長(zhǎng)紅外輻射溫度計(jì)2，2波長(zhǎng)紅外輻射溫度計(jì)2根據(jù)從利用加熱用激光器I得到的接合部32上的光點(diǎn)直徑部分、即被加熱部輻射的微少量的紅外線來(lái)非接觸地高速地進(jìn)行溫度測(cè)定，對(duì)該接合部32中的被加熱部分測(cè)定在達(dá)到觀察不出溫度變化的飽和溫度之前的溫度變動(dòng)。該2波長(zhǎng)紅外輻射溫度計(jì)2以實(shí)質(zhì)上能忽視起因于接合部32的輻射溫度測(cè)定時(shí)的輻射率的影響的溫度測(cè)定誤差的方法來(lái)測(cè)定伴隨著激光照射的接合部32的被加熱部的溫度變動(dòng)。當(dāng)對(duì)該方面詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明時(shí)，如圖3所示，可知描繪從規(guī)定溫度發(fā)出的紅外線的各波長(zhǎng)和其強(qiáng)度的拋物線狀的曲線隨著其溫度上升，產(chǎn)生其最高強(qiáng)度的點(diǎn)向短波長(zhǎng)側(cè)偏離?？墒?，在現(xiàn)有技術(shù)中使用的輻射溫度計(jì)的測(cè)定以全波長(zhǎng)或特定的單波長(zhǎng)為對(duì)象，將該拋物線描繪的強(qiáng)度作為紅外線的量，因此，顯著地受到輻射率的影響，其結(jié)果是，不能進(jìn)行正確的溫度測(cè)定，不能進(jìn)行正確的合格與否判定。因此，在本發(fā)明中，使用與以往的輻射溫度計(jì)不同的2波長(zhǎng)輻射溫度計(jì)2。該2波長(zhǎng)輻射溫度計(jì)2僅檢測(cè)針對(duì)特定的2個(gè)波長(zhǎng)(圖3中的λ I和λ 2)的紅外線量并求取它們的比率，將與該比率對(duì)應(yīng)的溫度作為檢查部即接合部32的表面的溫度進(jìn)行輸出。因此，在該2波長(zhǎng)輻射溫度計(jì)2的情況下，雖然受到接合部32的輻射率的影響，但在2個(gè)波長(zhǎng)比率中其被抵消，因此，能忽視該接合部32的輻射率的影響，并且能進(jìn)行正確的溫度測(cè)定。測(cè)定頭部3位于從加熱用激光器I照射的激光的光軸上，并包含光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)例如包括將該激光在接合部32的表面呈規(guī)定直徑地進(jìn)行聚光的聚光透鏡11 ;使從照射了該激光的接合部32發(fā)出的紅外線朝向2波長(zhǎng)紅外輻射溫度計(jì)2的二向性濾光器(dichroic filter) 12 ;以及對(duì)該紅外線進(jìn)行聚光的聚光透鏡13。此外,在測(cè)定頭部3中，為了能夠進(jìn)行球焊部(參照?qǐng)D2 (A))和楔焊部(參照?qǐng)D2 (B))雙方的測(cè)定而加入適當(dāng)結(jié)構(gòu)的擺頭功能。再有，通常，將加熱用激光器I和2波長(zhǎng)輻射溫度計(jì)2裝載于該測(cè)定頭部3。
作為控制計(jì)算機(jī)的校正運(yùn)算判定單元4根據(jù)測(cè)定頭部3的測(cè)定結(jié)果來(lái)校正激光的吸收率，將與該校正后的溫度變動(dòng)或根據(jù)該溫度變動(dòng)得到的接合面積存在相關(guān)的數(shù)值和與校正成在成為基準(zhǔn)的加熱功率下的溫度變動(dòng)的成為基準(zhǔn)的合格品所示出的溫度變動(dòng)或根據(jù)該溫度變動(dòng)得到的接合面積存在相關(guān)的數(shù)值進(jìn)行比較，由此判定接合合格與否。該校正運(yùn)算判定單元4具備溫度變動(dòng)校正單元14，將在接合部32的被加熱部中測(cè)定出的溫度變動(dòng)校正成在成為基準(zhǔn)的加熱功率下的溫度變動(dòng)；存儲(chǔ)器15，存儲(chǔ)有與吸收了成為基準(zhǔn)的加熱功率的合格品所示出的溫度變動(dòng)或根據(jù)該溫度變動(dòng)得到的接合面積存在相關(guān)的數(shù)值；以及合格與否判定單元16，通過(guò)將與校正后的溫度變動(dòng)和成為基準(zhǔn)的合格品所示出的溫度變動(dòng)或接合面積存在相關(guān)的數(shù)值進(jìn)行比較篩選，從而判斷接合部32的接合狀態(tài)合格與否。在該校正運(yùn)算判定單元4中，對(duì)由2波長(zhǎng)輻射溫度計(jì)2得到的溫度變動(dòng)根據(jù)熱容的關(guān)系式進(jìn)行校正。S卩，在校正運(yùn)算判定單元4中，進(jìn)行基于在對(duì)相同構(gòu)造相同材質(zhì)的接合部32施加了相同熱量的情況下變?yōu)橄嗤瑴囟鹊臒崛莸年P(guān)系式的校正。而且，得到在與作為比較對(duì)象的合格品的成為基準(zhǔn)的加熱功率等量的激光的加熱功率被接合部32吸收了的情況下的溫度變動(dòng)。由此，接合部32和作為比較對(duì)象的合格品的溫度變動(dòng)的基準(zhǔn)一致，得到激光加熱時(shí)的吸收率的影響被除去的接合部32的溫度變動(dòng)。 而且，合格與否判定單元16根據(jù)溫度變動(dòng)的差異與接合部32的接合面積的差異存在強(qiáng)相關(guān)的觀點(diǎn)，對(duì)校正后的溫度變動(dòng)和同樣校正成在成為基準(zhǔn)的加熱功率下的溫度變動(dòng)的成為基準(zhǔn)的合格品所示出的溫度變動(dòng)進(jìn)行比較篩選，基于該比較篩選結(jié)果來(lái)判定接合部32的接合狀態(tài)合格與否。接著，對(duì)本發(fā)明的微小直徑引線接合的合格與否判定方法按其工序順序更詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。如上所述，本發(fā)明的微小直徑引線接合的合格與否判定方法優(yōu)選包括加熱工序，用光點(diǎn)直徑為引線直徑以下的例如Φ 20 μ m的微小光點(diǎn)直徑的激光加熱微小直徑引線的接合部；溫度測(cè)定工序，根據(jù)從該被加熱部輻射的微少量的紅外線校正輻射率并高速地進(jìn)行溫度測(cè)定；校正工序，將溫度測(cè)定工序中的測(cè)定結(jié)果關(guān)于激光的吸收率進(jìn)行校正；以及合格與否判定工序，基于該校正后的測(cè)定溫度，對(duì)與該校正后的溫度變動(dòng)或根據(jù)該溫度變動(dòng)得到的接合面積存在相關(guān)的數(shù)值和與校正成在成為基準(zhǔn)的加熱功率下的溫度變動(dòng)的成為基準(zhǔn)的合格品所示出的溫度變動(dòng)或根據(jù)該溫度變動(dòng)得到的接合面積存在相關(guān)的數(shù)值進(jìn)行比較，由此判定接合合格與否。〈加熱工序〉該工序是將接合部32以同一功率連續(xù)加熱至達(dá)到觀察不出溫度變化的飽和溫度的工序。本實(shí)施方式中的接合部32的加熱是基于來(lái)自校正運(yùn)算判定單元4的指令、通過(guò)加熱用激光器I的激光照射來(lái)進(jìn)行的。將照射的規(guī)定波長(zhǎng)的激光利用聚光透鏡11以光點(diǎn)直徑為引線直徑以下的例如Φ 20 μ m的方式進(jìn)行聚光，照射到接合部32的表面。照射的激光在接合部32的表面被吸收，變換為熱，由此接合部32的表面溫度上升。當(dāng)接合部32的表面溫度上升時(shí)，該熱通過(guò)背面?zhèn)鹊慕雍厦?2a導(dǎo)熱至接合該微小直徑引線31的引線框33、電路圖案等。此時(shí)，接合部32的溫度隨時(shí)間上升，但在利用激光的加熱量與導(dǎo)熱量相同的時(shí)間點(diǎn)，接合部32的溫度上升停止。加熱用激光器I的加熱像這樣在達(dá)到觀察不出溫度變化的飽和溫度之前以同一功率連續(xù)地進(jìn)行。〈溫度測(cè)定工序〉該工序是利用2波長(zhǎng)輻射溫度計(jì)2對(duì)接合部32的被加熱部測(cè)定在達(dá)到觀察不出溫度變化的飽和溫度之前的溫度變動(dòng)的工序。如上所述，該2波長(zhǎng)輻射溫度計(jì)2僅對(duì)特定的2個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行從接合部32輻射的紅外線的測(cè)定，求取針對(duì)該特定的2個(gè)波長(zhǎng)的紅外線量的比率，將與該比率對(duì)應(yīng)的溫度作為接合部32表面的被加熱部的溫度進(jìn)行輸出。在紅外線量的測(cè)定時(shí)，雖然未避免輻射該紅外線的部位的輻射率的影響，但是該輻射率在某個(gè)溫度的物體發(fā)出紅外線時(shí)以與溫度和該物體相同的黑體輻射之比來(lái)進(jìn)行表示。因此，在以往的測(cè)定紅外線量并求取其溫度的紅外線輻射溫度計(jì)中，如果不考慮該輻射率，那么難以測(cè)定出測(cè)定對(duì)象的正確的溫度。與此相對(duì)地，在使用2波長(zhǎng)輻射溫度計(jì)2的本發(fā)明中，由于測(cè)定特定的2個(gè)波長(zhǎng)的紅外線量，并根據(jù)其比率求取接合部32的表面的溫度，所以能抵消該被激光加熱的部位的輻射率，并且能測(cè)定該被加熱部的正確的溫度。〈校正工序〉在該工序中，將在接合部32的被加熱部中測(cè)定出的溫度變動(dòng)校正成在成為基準(zhǔn)的加熱功率下的溫度變動(dòng)。即，基于熱容的關(guān)系式將利用2波長(zhǎng)輻射溫度計(jì)2得 到的溫度變動(dòng)校正成在成為基準(zhǔn)的加熱功率下的溫度變動(dòng)。通過(guò)像這樣進(jìn)行校正，從而能忽視起因于接合部32的在激光加熱時(shí)的吸收率的影響的加熱功率之差。由于本發(fā)明的方法是判定接合部32的接合狀態(tài)合格與否的方法，所以，作為其前提，需要存在接合部，金屬彼此不接合而離開(kāi)并且不存在接合部的所謂斷線的情況不在范圍內(nèi)。關(guān)于具有該接合部或者斷線的判斷，能基于2波長(zhǎng)輻射溫度計(jì)2測(cè)定的溫度來(lái)進(jìn)行判斷，在該測(cè)定出的溫度為利用熱容的關(guān)系式估計(jì)的規(guī)定溫度以上的情況下判定為是斷線，結(jié)束測(cè)定。該是否斷線的判定在照射激光的期間進(jìn)行，在判定為斷線的情況下，設(shè)定成在該時(shí)間點(diǎn)停止激光照射。伴隨著利用激光的照射而使接合部32發(fā)熱，從微小直徑引線31側(cè)向該接合面32a側(cè)的例如引線框33傳導(dǎo)大量的熱，因此，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行接合的被加熱點(diǎn)的溫度變得略低。與此相對(duì)地，在該接合不充分、例如微小直徑引線31和引線框33離開(kāi)而成為斷線狀態(tài)的那樣的情況下，沒(méi)有從微小直徑引線31側(cè)向引線框33側(cè)的熱的傳導(dǎo)，因此，接合部32的溫度急劇地變高。當(dāng)像這樣接合部32的溫度急劇地變高時(shí)，從其表面輻射的紅外線的量也急劇地上升。因此，在由2波長(zhǎng)輻射溫度計(jì)2測(cè)定出的溫度為規(guī)定值以上的情況下，能從熱容的關(guān)系式判斷為是斷線。另一方面，在由2波長(zhǎng)輻射溫度計(jì)2測(cè)定出的溫度不足規(guī)定值的情況下，視為微小直徑引線31和引線框33未離開(kāi)，至少兩者被接合，基于熱容的關(guān)系式來(lái)校正利用該2波長(zhǎng)輻射溫度計(jì)2得到的溫度變動(dòng)。該校正是為了改正在作為照射了激光的結(jié)果而產(chǎn)生的溫度變動(dòng)中接合部32的吸收率的影響大這樣的缺點(diǎn)而進(jìn)行的。即，該吸收率當(dāng)接合部32的表面狀態(tài)平坦時(shí)變小、粗糙時(shí)變大，較大程度上被其表面狀態(tài)、形狀影響。因此，需要進(jìn)行該校正。在該校正工序中，就該飽和溫度而言，根據(jù)在對(duì)相同構(gòu)造相同材質(zhì)的被檢查部施加了相同熱量的情況下變?yōu)橄嗤瑴囟鹊臒崛莸年P(guān)系式，在接合部32和成為比較對(duì)象的合格品中，使其基準(zhǔn)相同。即，通過(guò)求取在吸收了與成為比較對(duì)象的合格品的成為基準(zhǔn)的加熱功率相同的加熱功率的情況下的校正后的溫度變動(dòng)，從而得到校正了激光加熱時(shí)的吸收率的影響的溫度變動(dòng)。作為該校正順序，考慮各種順序。例如，考慮在利用激光的全部加熱功率為成為基準(zhǔn)的加熱功率的情況下，在求取了接合部32的吸收率之后，用溫度變動(dòng)除以該吸收率。具體而言，在該情況下的校正分為2個(gè)階段來(lái)進(jìn)行，在第一階段，根據(jù)熱容的關(guān)系式求取接合部32的吸收率α。能根據(jù)用加熱量Q和吸收率α的積除以接合部32的飽和溫度T所得到的值與熱容C相等的熱容的關(guān)系式(C = aQ / Τ)來(lái)求取該吸收率α。S卩，飽和溫度T通過(guò)2波長(zhǎng)輻射溫度計(jì)2而得到，加熱量Q也為激光的照射量，因此能為已知的值。熱容C是接合部32的固有的值，由微小直徑引線31和其接合部構(gòu)成的被檢查部的熱容C的值也能通過(guò)預(yù)先測(cè)定合格品等來(lái)求取。通過(guò)將它們代入到上述式(C =aQ / T)中，從而能求取接合部32的吸收率α。而且，在第二階段，用由2波長(zhǎng)輻射溫度計(jì)2得到的溫度變動(dòng)除以該求取出的吸收率α。通過(guò)這樣做，從而與合格品同樣地，能求取在吸收了與合格品相同的利用激光的成為基準(zhǔn)的全部加熱功率的情況下的校正后的溫度 變動(dòng)。此外，從在對(duì)相同構(gòu)造相同材質(zhì)的被檢查部施加了相同熱量的情況下其飽和溫度相同的熱容的關(guān)系式來(lái)看，成為比較對(duì)象的合格品和接合部32為同一構(gòu)造，因此，在成為比較對(duì)象的合格品的吸收率與接合部32的吸收率不一致的情況下，接合部32的飽和溫度與合格品的飽和溫度不同。因此，通過(guò)求取接合部32的飽和溫度和合格品的飽和溫度之比并對(duì)被加熱部的溫度變動(dòng)乘以該比，從而也可以求取產(chǎn)生與合格品相同的飽和溫度的接合部32的校正后的溫度變動(dòng)。即，將合格品的飽和溫度設(shè)為1，以使由2波長(zhǎng)輻射溫度計(jì)2測(cè)定出的飽和溫度成為該I的方式校正溫度變動(dòng)。由2波長(zhǎng)輻射溫度計(jì)2得到的溫度可以說(shuō)是對(duì)通過(guò)激光照射的全部加熱功率Q乘以吸收率α后的一部分能量被吸收了的結(jié)果產(chǎn)生的變化。此外，從熱容的關(guān)系式來(lái)看，在對(duì)同一熱容的被檢查部施加了同一熱量的情況下為同一溫度，因此，通過(guò)使接合部32的飽和溫度與比較對(duì)象的合格品的飽和溫度相同，從而將由2波長(zhǎng)輻射溫度計(jì)2得到的飽和溫度縮放(scaling)成與比較對(duì)象的合格品相同。這能夠認(rèn)為是通過(guò)使兩者的吸收率相同，從而校正成在成為基準(zhǔn)的加熱功率下的溫度變動(dòng)。通過(guò)進(jìn)行這樣的校正的校正工序，使比較對(duì)象的合格品所示出的溫度變動(dòng)和其基準(zhǔn)相同，能夠得到?jīng)]有在激光加熱時(shí)的吸收率和在紅外線輻射溫度測(cè)定時(shí)的輻射率的影響的校正后的溫度變動(dòng)。而且，該校正后的溫度變動(dòng)例如如圖4所示，隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)而溫度上升，在利用激光的加熱量與導(dǎo)熱量相同的時(shí)間點(diǎn)，接合部32的溫度上升飽和，變?yōu)橛^察不出其變化的狀態(tài)?！春细衽c否判定工序〉在該工序中，比較篩選校正后的溫度變動(dòng)與同樣校正成在成為基準(zhǔn)的加熱功率下的溫度變動(dòng)的成為基準(zhǔn)的合格品所示出的溫度變動(dòng)，根據(jù)該比較篩選結(jié)果，判定接合部32的接合狀態(tài)合格與否。該合格與否的判定是基于接合部32的溫度變動(dòng)的差異與接合部32的接合面積的差異存在強(qiáng)相關(guān)的見(jiàn)解來(lái)進(jìn)行的。關(guān)于該方面，參照?qǐng)DI中的放大部分進(jìn)行說(shuō)明，激光僅加熱構(gòu)成接合部32的微小直徑引線31，在該被加熱的微小直徑引線31和未被加熱的接合面32a側(cè)之間產(chǎn)生溫度梯度，如虛線箭頭所示，產(chǎn)生從微小直徑弓丨線31經(jīng)由接合面32a朝向引線框33的熱流。像這樣，在具有溫度差的物體間流過(guò)的熱量與導(dǎo)熱路徑的截面積即接合部32的接合面積和溫度梯度之積成比例。
S卩，從微小直徑引線31經(jīng)由接合面32a流到引線框33的熱量q與該接合面32a的面積S和微小直徑引線31與引線框33的溫度梯度gradT之積成比例。另外，將此時(shí)的比例常數(shù)稱為所謂導(dǎo)熱率K，其是由物質(zhì)的種類和其狀態(tài)決定的物性值。既然如此，那么明白了接合面32a的面積對(duì)從微小直徑引線31朝向引線框33的熱量造成影響，如果該熱量不同，那么加熱部位的溫度變動(dòng)也不同。因此，通過(guò)基于校正成利用激光被接合部32吸收的加熱功率Q與比較對(duì)象即合格品的成為基準(zhǔn)的加熱功率相同的校正后的溫度變動(dòng)來(lái)判定其合格與否，從而能夠?qū)⒔雍厦?2a的面積未達(dá)到既定值的接合部32、或接合面32a的面積超過(guò)規(guī)定值的接合部32作為接合狀態(tài)不合格來(lái)進(jìn)行區(qū)分。在此，在本發(fā)明中，采用將接合部32的接合面積在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)的接合部作為合格品的想法，這是因?yàn)椋墙雍喜?2的面積直接表現(xiàn)微小直徑引線31和引線框33的接合強(qiáng)度、優(yōu)質(zhì)的導(dǎo)電路徑。S卩，無(wú)論是軟釬焊那樣的焊接、或者是引線接合那樣的擴(kuò)散接合，當(dāng)成為導(dǎo)熱性良好、即在金屬離子間自由電子往來(lái)的一體化的狀態(tài)(當(dāng)然電阻也小)時(shí)，均得到高的接合強(qiáng) 度、優(yōu)質(zhì)的導(dǎo)電路徑。可是，在接合面32a的一部分存在空隙(void)或異物混入等那樣的未進(jìn)行一體化的部分的情況下，相應(yīng)地接合強(qiáng)度、導(dǎo)電路徑減弱。因此，通過(guò)比較進(jìn)行一體化的接合部32的接合面積，從而能檢查接合強(qiáng)度、電阻的大小。再有，在校正運(yùn)算判定單元4的存儲(chǔ)器15中預(yù)先存儲(chǔ)吸收了成為基準(zhǔn)的加熱功率的合格品所示出的溫度變動(dòng)。即，對(duì)多個(gè)正常的樣本的接合部32照射規(guī)定輸出的激光，將該作為合格品的樣本的溫度變動(dòng)同樣校正成在成為基準(zhǔn)的加熱功率下的溫度變動(dòng)，將得到的溫度變動(dòng)作為在成為基準(zhǔn)的加熱功率下的合格品所示出的溫度變動(dòng)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器15中。在此，成為基準(zhǔn)的加熱功率作為在全部工序中的溫度變動(dòng)校正工序中的成為比較對(duì)象的合格品的加熱功率，也在校正接合部32的溫度變動(dòng)時(shí)被利用。而且，在該工序中，將校正后的溫度變動(dòng)與同樣校正成在成為基準(zhǔn)的加熱功率下的溫度變動(dòng)的成為基準(zhǔn)的合格品所示出的溫度變動(dòng)進(jìn)行比較。關(guān)于該溫度變動(dòng)的比較，將在成為基準(zhǔn)的加熱功率下的合格品所示出的溫度變動(dòng)的上限和下限存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器15中，并根據(jù)接合部32的校正后的溫度變動(dòng)是否存在于該上限和下限之間來(lái)進(jìn)行，將作為校正后的溫度變動(dòng)存在于其間而篩選出的接合部作為合格品，將作為不存在于其間而篩選出的接合部作為不合格品來(lái)判定接合部32合格與否。接著，對(duì)該判定方法的具體的順序進(jìn)行說(shuō)明，首先，對(duì)具有接合部32所需要的最小限度的接合面積的樣本的接合部32實(shí)施上述加熱工序、溫度測(cè)定工序和校正工序，如圖4所示，將該溫度變動(dòng)作為一個(gè)極限曲線存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器15中。同樣地，對(duì)具有接合部32所需要的最大限度的接合面積的樣本的接合部32實(shí)施上述加熱工序、溫度測(cè)定工序和校正工序，將該溫度變動(dòng)作為另一個(gè)極限曲線存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器15中。在之后的檢查中，對(duì)各檢測(cè)體的接合部32與上述同樣地實(shí)施上述加熱工序、溫度測(cè)定工序和校正工序，得到校正后的溫度變動(dòng)。而且，對(duì)這些溫度變動(dòng)量的規(guī)定時(shí)間的積進(jìn)行比較篩選，在校正后的溫度變動(dòng)量的規(guī)定時(shí)間的積存在于圖4中的上側(cè)的極限曲線所示出的溫度變動(dòng)量的規(guī)定時(shí)間的積和下限的極限曲線所示出的溫度變動(dòng)量的規(guī)定時(shí)間的積之間的情況下，判定為合格品，在從該范圍偏離的情況下判定為不合格品。即，在校正后的溫度變動(dòng)通過(guò)圖4所示的極限曲線之間的情況下，判定為合格品，將未通過(guò)的情況判定為不合格品。在此，求取積的規(guī)定時(shí)間是從開(kāi)始加熱的時(shí)間點(diǎn)到接合部32達(dá)到飽和溫度的時(shí)間的全部或一部分，但是在所有的情況下都將基準(zhǔn)設(shè)為相同，因此，是相同的時(shí)間范圍。而且，關(guān)于該規(guī)定時(shí)間，優(yōu)選達(dá)到溫度變動(dòng)的差變得明確的飽和溫度，包含圖4的全部斜線。此外，優(yōu)選溫度范圍為飽和溫度的一半以上。這是因?yàn)?，通過(guò)除去背景溫度噪聲多的加熱最初的溫度測(cè)定值，從而能提高合格與否的判定精度。如以上說(shuō)明的那樣，在本發(fā)明的方法中，將從接合部32的被加熱的部分測(cè)定出的溫度變動(dòng)校正成在成為基準(zhǔn)的加熱功率下的溫度變動(dòng)，因此，能消除在被檢查部和成為比較對(duì)象的合格品之間產(chǎn)生的起因于吸收率的差異的溫度變動(dòng)的差異。而且，通過(guò)比較篩選該校正后的溫度變動(dòng)和合格品所示出的溫度變動(dòng)，從而能夠以比較高的精度判定被檢查部合格與否。此外，通過(guò)照射激光來(lái)加熱接合部32，并利用2波長(zhǎng)輻射溫度計(jì)2測(cè)定該激光照射部分的溫度變動(dòng)，從而能與接合部32的表面狀態(tài)、形狀無(wú)關(guān)地測(cè)定該激光照射部分的正確的溫度。此外進(jìn)而，通過(guò)將該正確地測(cè)定出的溫度變動(dòng)校正成在成為基準(zhǔn)的加熱功率下的溫度變動(dòng)，從而得到未被在激光加熱時(shí)的吸收率和在紅外線輻射溫度測(cè)定時(shí)的輻射率影響的校正后的溫度變動(dòng)，并且，通過(guò)比較篩選該校正后的溫度變動(dòng)和合格品所示出的溫度變動(dòng)，從而能期待接合部32的合格與否判定精度的進(jìn)一步提高。·
雖然上述的本發(fā)明的微小直徑引線接合的合格與否判定方法能單獨(dú)實(shí)施，但也可以將該方法與利用圖像處理進(jìn)行的外觀檢查組合在一起來(lái)實(shí)施。在該情況下，本發(fā)明的方法可以在利用圖像處理進(jìn)行的外觀檢查之前實(shí)施，也可以在利用圖像處理進(jìn)行的外觀檢查之后實(shí)施。如果像這樣并用兩種檢查方法，那么能提供更具有可靠性的半導(dǎo)體、LED等產(chǎn)品。雖然在某種程度上詳細(xì)地對(duì)本發(fā)明針對(duì)其最優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但是，在不違背本發(fā)明的精神和范圍的情況下能夠構(gòu)成大幅不同的實(shí)施方式是明確的，因此，除了在附上的權(quán)利要求書(shū)中限定了以外，本發(fā)明不被其特定的實(shí)施方式制約。
權(quán)利要求
1.一種微小直徑引線接合的合格與否判定方法，對(duì)微小直徑引線接合的合格與否根據(jù)其接合部的接合面積來(lái)進(jìn)行判定，其特征在于，包括加熱工序，用微小光點(diǎn)直徑的激光加熱微小直徑引線；溫度測(cè)定工序，根據(jù)從所述微小直徑引線的接合部中的被加熱部輻射的微少量的紅外線校正輻射率并高速地進(jìn)行溫度變動(dòng)測(cè)定；校正工序，將所述溫度測(cè)定工序中的測(cè)定結(jié)果關(guān)于激光的吸收率進(jìn)行校正；以及合格與否判定工序，基于在所述校正工序中校正了的測(cè)定溫度，對(duì)與該校正后的溫度變動(dòng)或根據(jù)該溫度變動(dòng)得到的接合面積存在相關(guān)的數(shù)值和與關(guān)于激光的吸收率進(jìn)行了校正的成為基準(zhǔn)的合格品所示出的溫度變動(dòng)或根據(jù)該溫度變動(dòng)得到的接合面積存在相關(guān)的數(shù)值進(jìn)行比較篩選，由此判定接合合格與否，所述溫度測(cè)定工序中的溫度測(cè)定對(duì)所述被加熱部測(cè)定在達(dá)到觀察不出溫度變化的飽和溫度之前的溫度變動(dòng)，所述校正工序中的校正將在所述溫度測(cè)定工序中測(cè)定出的溫度變動(dòng)校正成關(guān)于激光的吸收率進(jìn)行校正的目的的在成為基準(zhǔn)的加熱功率下的溫度變動(dòng)，所述合格與否判定工序中的合格與否判定通過(guò)以下這樣進(jìn)行對(duì)與所述校正工序中的校正后的溫度變動(dòng)或根據(jù)該溫度變動(dòng)得到的接合面積存在相關(guān)的數(shù)值和與校正成在成為基準(zhǔn)的加熱功率下的溫度變動(dòng)的成為基準(zhǔn)的合格品所示出的溫度變動(dòng)或根據(jù)該溫度變動(dòng)得到的接合面積存在相關(guān)的數(shù)值進(jìn)行比較篩選。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微小直徑引線接合的合格與否判定方法，其中，所述加熱工序中的加熱由光點(diǎn)直徑為引線直徑以下的加熱用激光進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微小直徑引線接合的合格與否判定方法，其中，所述溫度測(cè)定工序中的溫度變動(dòng)的測(cè)定由2波長(zhǎng)輻射溫度計(jì)進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3的任一項(xiàng)所述的微小直徑引線接合的合格與否判定方法，其中，并用利用圖像處理進(jìn)行的外觀檢查。
5.一種微小直徑引線接合的合格與否判定裝置，對(duì)微小直徑引線接合的合格與否根據(jù)其接合部的接合面積來(lái)進(jìn)行判定，其特征在于，包括加熱用激光器，點(diǎn)狀地對(duì)所述微小直徑引線的接合部進(jìn)行加熱；2波長(zhǎng)紅外輻射溫度計(jì)，根據(jù)從所述微小直徑引線的被加熱部輻射的微少量的紅外線校正輻射率并高速地進(jìn)行溫度測(cè)定；以及校正運(yùn)算判定單元，在將利用所述2波長(zhǎng)紅外輻射溫度計(jì)得到的測(cè)定結(jié)果校正成在成為基準(zhǔn)的加熱功率下的溫度變動(dòng)后，將與所述校正后的溫度變動(dòng)或根據(jù)該溫度變動(dòng)得到的接合面積存在相關(guān)的數(shù)值和與校正成在成為基準(zhǔn)的加熱功率下的溫度變動(dòng)的成為基準(zhǔn)的合格品所示出的溫度變動(dòng)或根據(jù)該溫度變動(dòng)得到的接合面積存在相關(guān)的數(shù)值進(jìn)行比較，由此判定所進(jìn)行的接合合格與否。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微小直徑引線接合的合格與否判定裝置，其中，所述加熱用激光的光點(diǎn)直徑為引線直徑以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的微小直徑引線接合的合格與否判定裝置，其中，將所述加熱激光器、所述2波長(zhǎng)紅外輻射溫度計(jì)擔(dān)載于具有用于測(cè)定所述微小直徑引線的楔焊部及球焊部的擺頭功能的測(cè)定頭部。
8.根據(jù)權(quán)利要求5 7的任一項(xiàng)所述的微小直徑引線接合的合格與否判定裝置，其中，還包含將所述微小直徑引線的接合部定位于測(cè)定位置的移動(dòng)單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求5 8的任一項(xiàng)所述的微小直徑引線接合的合格與否判定裝置，其中，還包含通過(guò)圖像處理來(lái)進(jìn)行外觀檢查的圖像處理裝置。
全文摘要
本發(fā)明的課題在于，提供一種能夠非接觸地高精度地進(jìn)行用以往的圖像檢查方法等不能判定的半導(dǎo)體器件、LED器件等的微小直徑引線接合的合格與否判定的方法及裝置。包括加熱用激光器(1)，點(diǎn)狀地加熱微小直徑引線的接合部；2波長(zhǎng)紅外輻射溫度計(jì)(2)，根據(jù)從微小直徑引線的被加熱部輻射的微少量的紅外線校正輻射率并高速地進(jìn)行溫度測(cè)定；以及校正運(yùn)算判定單元(4)，在將利用2波長(zhǎng)紅外輻射溫度計(jì)(2)得到的測(cè)定結(jié)果校正成在成為基準(zhǔn)的加熱功率下的溫度變動(dòng)后，將與校正后的溫度變動(dòng)或根據(jù)該溫度變動(dòng)得到的接合面積存在相關(guān)的數(shù)值和與校正成在成為基準(zhǔn)的加熱功率下的溫度變動(dòng)的成為基準(zhǔn)的合格品所示出的溫度變動(dòng)或根據(jù)該溫度變動(dòng)得到的接合面積存在相關(guān)的數(shù)值進(jìn)行比較，由此判定所進(jìn)行的接合合格與否。
文檔編號(hào)B23K1/00GK102918384SQ201180013960
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2011年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者松本順 申請(qǐng)人:株式會(huì)社捷太格特