專利名稱：當(dāng)用引線接合器接合時(shí)確定最優(yōu)接合參數(shù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于當(dāng)用引線接合器接合時(shí)確定最優(yōu)接合參數(shù)的方法。
背景技術(shù)：
引線接合器是一種在把半導(dǎo)體芯片安裝在基片上后使引線和這些半導(dǎo)體芯片相連接的機(jī)構(gòu)。引線接合器具有一個(gè)固定在一個(gè)角狀物的梢上的毛細(xì)管。該毛細(xì)管起把引線固定在半導(dǎo)體芯片上的連接點(diǎn)上以及基片上的連接點(diǎn)上并且在這二個(gè)連接點(diǎn)之間導(dǎo)引引線的作用。為了實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體芯片上的連接點(diǎn)和基片上的連接點(diǎn)之間的引線連接，從該毛細(xì)管伸出的引線端頭首先熔成一個(gè)球體。然后，通過(guò)壓力和超聲波使該引線球固定到半導(dǎo)體芯片上的連接點(diǎn)上。為此，超聲波從一個(gè)超聲換能器作用到角狀物上。這種處理稱為球形接合。接著按所需長(zhǎng)度牽引該引線、形成一個(gè)線環(huán)并且焊接到基片上的連接點(diǎn)上。該后一個(gè)處理稱為楔形接合。當(dāng)把該線固定到基片上的連接點(diǎn)上后，撕開(kāi)該條引線并且開(kāi)始下一個(gè)接合過(guò)程。
球形接合受到許多因素的影響。為了達(dá)到預(yù)定質(zhì)量的接合連接，必須對(duì)每一次具體處理確定數(shù)個(gè)物理和/或技術(shù)參數(shù)的適當(dāng)值。這些參數(shù)的例子是-接合力，它是在接合處理過(guò)程中毛細(xì)管施加給球形接點(diǎn)或半導(dǎo)體芯片的連接點(diǎn)的額定力，-一個(gè)本文中稱為超聲波變量P的參數(shù)，它控制對(duì)超聲換能器施加的超聲波，該超聲波變量例如是流過(guò)該角狀物的超聲換能器的交流電流的振幅或者是施加到該超聲換能器的交流電壓的振幅或者是其功率或者是別的變量。
-一個(gè)本文中稱為超聲波時(shí)間T的持續(xù)時(shí)間，其指示把該超聲波變量P施加到該超聲換能器的時(shí)間長(zhǎng)度，-毛細(xì)管對(duì)連接點(diǎn)的碰撞速度，-一個(gè)指示在毛細(xì)管碰撞連接點(diǎn)之前是否已對(duì)超聲換能器施加超聲波變量的二進(jìn)制參數(shù)。
從美國(guó)3,458,921專利已知一種確定各最優(yōu)接合參數(shù)的方法。利用該方法，進(jìn)行數(shù)次接合操作，從而每次按離散的步長(zhǎng)在預(yù)定范圍內(nèi)改變這些要優(yōu)化的接合參數(shù)。然后，使這些連接受到剪切或拉伸試驗(yàn)并且確定給出最好的試驗(yàn)結(jié)果的接合操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是得到一種容易確定最優(yōu)接合參數(shù)的方法。
本發(fā)明由權(quán)利要求1中的各特征構(gòu)成。有益的設(shè)計(jì)由從屬的權(quán)利要求書得出。
通過(guò)一種帶有下述步驟的方法本發(fā)明可以確定接合力FB和超聲波變量P的并且還可任選地至少另一個(gè)引線接合器的接合參數(shù)的最優(yōu)接合參數(shù)a)進(jìn)行數(shù)次接合操作，以把形成球形的引線末端接合到一個(gè)連接點(diǎn)上，其中每次按離散步長(zhǎng)在預(yù)定范圍內(nèi)改變接合力FB和超聲波變量P和如果需要的至少另一個(gè)接合參數(shù)，其中在接合過(guò)程期間，對(duì)每次接合操作利用一個(gè)傳感器產(chǎn)生一個(gè)和施到相應(yīng)連接點(diǎn)上的剪切力成比例的電信號(hào)，b)對(duì)每次接合操作，從該由傳感器在接合操作期間傳送的電信號(hào)確定一個(gè)量G，c)確定量G的最大值以及接合力FB、超聲波變量P和若需要該至少另一個(gè)的接合參數(shù)的對(duì)應(yīng)值，或者確定量G的全局最大值并確定接合力FB、超聲波變量P和若需要該至少另一個(gè)的接合參數(shù)的對(duì)應(yīng)值，或者為量G確定一個(gè)其中量G滿足預(yù)定準(zhǔn)則的范圍H并且確定接合力FB、超聲波變量P和若需要該至少另一個(gè)的接合參數(shù)處于該范圍H內(nèi)的一個(gè)值。
量G的例子是各種取決于該剪切力的物理變量，例如，接合操作期間輸出的摩擦能或接合操作期間傳到半導(dǎo)體芯片上的熱能或接合操作期間按在金線和接觸區(qū)之間形成金屬間連接提供的能量或摩擦系數(shù)的相應(yīng)變化、最大可能出現(xiàn)的剪切力等等。其中術(shù)語(yǔ)剪切力指的是平行于連接點(diǎn)表面作為引線球在該連接點(diǎn)上的摩擦力而施加在該連接點(diǎn)上的力。該力分量還稱為切向力。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于在外部設(shè)備上進(jìn)行的質(zhì)量檢查例如常規(guī)拉伸和剪切實(shí)驗(yàn)變成是多余的。


以下，根據(jù)各附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明的各實(shí)施例。
附圖中圖1、2示出一個(gè)壓阻傳感器，圖3是該傳感器的電路圖，圖4示出引線接合器的各部分，圖5是接合處理期間壓阻傳感器的信號(hào)波形，圖6是從壓阻傳感器信號(hào)導(dǎo)出的信號(hào)，以及圖7是把一個(gè)振動(dòng)計(jì)作為傳感器的測(cè)量方案。
具體實(shí)施例方式
圖1和圖2示出一個(gè)集成到一塊半導(dǎo)體芯片中的傳感器1的平面圖和剖面圖，該傳感器包括四個(gè)電氣上連接成一個(gè)惠斯登電橋的壓阻元件2至5。傳感器1的輸出信號(hào)和該惠斯登電橋的輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)。傳感器1最好由一個(gè)表面7的其中嵌有由P型雜質(zhì)硅做成的方波形電阻路徑式的壓阻元件2至5的N型雜質(zhì)硅6構(gòu)成。傳感器1的表面7由一個(gè)絕緣層8覆蓋。壓阻元件2至5排列在一個(gè)大致方形的金屬接觸區(qū)9的外面，在該接觸區(qū)內(nèi)引線接合器的毛細(xì)管11的梢端把熔化成球形的引線壓到該半導(dǎo)體芯片上。理想地把球形接頭10壓到傳感器1上的區(qū)域用虛線環(huán)10’表示。在圖1中直角坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)軸用x和y表示。X方向最好與硅晶的一個(gè)[110]軸平行。壓阻元件2至5的方形路徑沿著x方向并且在x方向上排列在接觸區(qū)9的左側(cè)和右側(cè)。它們用于獲取施加超聲波時(shí)在x方向上球形接頭10在傳感器1產(chǎn)生的剪切力Fx。在測(cè)量時(shí)，應(yīng)相對(duì)于引線接合器定位傳感器1以使毛細(xì)管11的振蕩方向盡可能地和x方向平行。
圖3示出由四個(gè)壓阻元件2至5構(gòu)成的惠斯登電橋的電路圖。通過(guò)鋁制的常規(guī)導(dǎo)線對(duì)四個(gè)壓阻元件2至5接線。最好用電壓為U的恒壓源對(duì)該惠斯登電橋供電。從而該惠斯登電橋的輸出電壓Uout＝V1-V2為UOut=R2R4-R3R5(R3+R4)*(R2+R5)U-----(1),]]>其中R2至R5代表壓阻元件2至5的歐姆律電阻。
圖4示意示出引線接合器的各個(gè)部分，即，在其稍部固定毛細(xì)管11的角狀物12，由壓電元件組成的超聲換能器13以及對(duì)超聲換能器13供電的電源14。
下面，詳細(xì)解釋依據(jù)本發(fā)明的用于對(duì)接合力FB、超聲波變量P以及，任選地，至少另一個(gè)接合參數(shù)確定最佳接合參數(shù)的方法。該方法的第一個(gè)步驟包括進(jìn)行預(yù)定量的接合操作，其中在預(yù)定范圍按離散步長(zhǎng)改變接合力FB和超聲波變量P以及，若需要，其它接合參數(shù)。通過(guò)至少一個(gè)的傳感器監(jiān)視每次接合操作。存儲(chǔ)并且評(píng)定傳感器傳送的信號(hào)。這樣做時(shí)，從傳感器信號(hào)中確定一個(gè)表征接合操作的量G。下面的例子示出如何可以確定接合操作期間輸出的摩擦能、接合操作期間傳到半導(dǎo)體芯片的熱能以及摩擦系數(shù)的相對(duì)變化。
為了簡(jiǎn)單，在下面的該例中，僅在n＝1…h(huán)步長(zhǎng)下改變接合力FB并且在m＝1…k步長(zhǎng)下改變超聲波變量P。從而對(duì)每次接合操作指定一個(gè)接合力Fn和一個(gè)超聲波變量Pm，以及還有一個(gè)要確定的量Gn，m。超聲波變量P的一個(gè)例子是流過(guò)超聲換能器的交變電流的振幅，即每個(gè)值Pm和一個(gè)振幅Im對(duì)應(yīng)。對(duì)于每次接合操作，把毛細(xì)管11放在一個(gè)新的接觸區(qū)9上并且接合一個(gè)球形接點(diǎn)。這通常按如下進(jìn)行1.把毛細(xì)管11放在一個(gè)新接觸區(qū)9上。
2.對(duì)該毛細(xì)管施加預(yù)定的接合力Fn。
3.一旦達(dá)到該接合力Fn，向超聲換能器施加振幅Im和頻率f給定的固定交變電流Pm＝I(t)＝Imcos(2πft)。獲取并且評(píng)定接合操作期間由一個(gè)指定給接觸區(qū)9中之一的傳感器傳送的信號(hào)，即，為每次接合操作從傳感器傳送的信號(hào)確定出一個(gè)表征量Gn，m。
下面更詳細(xì)地解釋來(lái)自傳感器傳送的信號(hào)的表征量Gn，m和它的計(jì)算的各種不同的例子。例1該例子下量Gn，m是接合操作期間輸出的摩擦能Wn，m或者一個(gè)和它成比例的變量。為了確定Gn，m，使用一個(gè)含有多個(gè)接觸區(qū)9的并且每個(gè)接觸區(qū)9帶有一個(gè)指定的按照?qǐng)D1的傳感器的半導(dǎo)體芯片。每個(gè)不同的接觸區(qū)9用于h*k次接合操作中的一次。在各次接合操作期間，獲取并且評(píng)定由指定給其接觸區(qū)9的傳感器傳送的信號(hào)Uout(t)。
圖5示出接合處理期間不同時(shí)間點(diǎn)下的信號(hào)Uout(t)的波形。水平軸代表時(shí)間軸t。接合處理開(kāi)始時(shí)和結(jié)束時(shí)，波形幾乎是正弦的(曲線A和D)。另一方面在中間階段中，出現(xiàn)波形的壓扁。這是出現(xiàn)諧波的同義語(yǔ)?？梢詮摹癆ctive test chips for in situ wire bonding processcharacterisation”一文中得到這種情況的物理模型，該文提交并且發(fā)表在“Advanced Packaging Technologies Seminar I”的Semicon Singapore2001的會(huì)議報(bào)告中。該物理模型的另一篇文獻(xiàn)是J.Schwizer，M.Mayer，D.Bolliger，O.Paul和H.Baltes的“熱聲波球形接點(diǎn)基于集成式微傳感器測(cè)量的摩擦模型”，24thIEEE/CPMT Intl.ElectronicManugacturingTechnologySymposiumIEMT’99inAustin，Texas，Oct.18-19，1999，pp.108-114。
各個(gè)傳感器傳送的信號(hào)Uout(t)按流過(guò)超聲換能器13的交流電流的頻率振蕩。圖6示意地示出信號(hào)Uout(t)的包絡(luò)線S(t)(虛線)，信號(hào)Uout(t)的第一諧波A1(t)的包絡(luò)線以及第三諧波A3(t)的包絡(luò)線。信號(hào)A3(t)是在放大五倍下顯示的。在to＝0時(shí)接通超聲波換能器，接著信號(hào)S(t)增大，在時(shí)刻t1處經(jīng)過(guò)局部最大值M1，在時(shí)刻t2達(dá)到局部最小值M2，并且在于時(shí)刻t3達(dá)到全局最大值M3之前繼續(xù)增大。局部最大值M1表示現(xiàn)在開(kāi)始接合線和接觸區(qū)之間的摩擦。由于這個(gè)原因，現(xiàn)在出現(xiàn)第三諧波，它的包絡(luò)線A3(t)開(kāi)始增大，在時(shí)刻t4達(dá)到最大值M4，接著再次下降并最終幾乎保持在幾乎不變的電平下。達(dá)到不變電平表示可以結(jié)束該接合操作。從信號(hào)S(t)、A1(t)和A3(t)的時(shí)間特征曲線，可以把接合操作期間輸出的摩擦能Wn，m確定為Wn,m=∫tatbQ(t)dt,-----(1)]]>其中時(shí)刻ta代表摩擦的開(kāi)始，時(shí)刻tb代表摩擦的結(jié)束，而Q(t)代表摩擦能。
把上面提到的文獻(xiàn)中所說(shuō)明的蠕動(dòng)模型做為基礎(chǔ)，可以導(dǎo)出摩擦能Q(t)和信號(hào)S(t)、A1(t)、A3(t)之間的關(guān)系。摩擦能Q(t)可粗略地表示為Q(t)＝k*[S2(t)*(h-1(t)-1)] (2)其中變量h(t)代表一個(gè)依賴于關(guān)系式a3(t)＝A3(t)/A1(t)的變量并且k是一個(gè)常數(shù)。對(duì)于h(t)已找到關(guān)系式h(t)=b1*a33(t)+b2*a32(t)+b3*a3(t)+b0------(3)]]>其中b1＝1.4587、b2＝-2.1090、b3＝-2.4655以及b0＝1.0006。
為了按照式(1)計(jì)算摩擦能Wn，m，現(xiàn)在必須確定時(shí)間點(diǎn)ta和tb。如已提到那樣，從物理觀點(diǎn)來(lái)看當(dāng)傳感器的信號(hào)在時(shí)刻t2達(dá)到局部極小值M2時(shí)出現(xiàn)連接發(fā)展過(guò)程。從而可以把時(shí)刻t2選為時(shí)間點(diǎn)ta。出于類似原因，信號(hào)A3(t)幾乎為不變的時(shí)刻被選為時(shí)間點(diǎn)tb。在圖6的例子中，該時(shí)間點(diǎn)和時(shí)刻t3重點(diǎn)。或者，可以把其上信號(hào)A3(t)小于預(yù)定數(shù)量的A3(t)的最大值A(chǔ)3max，例如，在A3(t)＜0.5*A3max或在A3(t)＜0.25*A3max，的時(shí)間點(diǎn)用作為時(shí)間點(diǎn)tb。
可能發(fā)生不出現(xiàn)局部極大值M1和局部極小值M2，而是只存在信號(hào)S(t)的增加上的改變。但是這些改變是足夠顯著的，從而在這種情況下，代替在另外的情況下會(huì)出現(xiàn)局部最大值M1的時(shí)間點(diǎn)t1可以確定一個(gè)其處相當(dāng)陡變?cè)黾拥男盘?hào)S(t)變成較平直的等效時(shí)間點(diǎn)t10，同樣可以確定一個(gè)其處相當(dāng)陡變?cè)黾拥男盘?hào)S(t)變成更陡的等效時(shí)間點(diǎn)t20來(lái)代替在另外的情況下會(huì)出現(xiàn)局部最小值M2的時(shí)間點(diǎn)t2。接著可以把時(shí)間點(diǎn)t10選為時(shí)間點(diǎn)ta。
在這種方式下，從式(1)、(2)和(3)，可以為每次接合操作確定一個(gè)用下標(biāo)n和m表征的量Gn，m，該量Gn，m通過(guò)式(2)中出現(xiàn)的仍然未知的常數(shù)k和摩擦能Wn，m耦合Gn，m＝Wn，m/k (4)從h*k個(gè)摩擦能Wn，m現(xiàn)在可以確定出整數(shù)下標(biāo)n1和m1，其中和這二個(gè)下標(biāo)對(duì)應(yīng)的接合操作的量Gn1，m1為最大。從而下標(biāo)n1和m1表示在哪些接合參數(shù)下達(dá)到最大的摩擦能。備擇地，還可以利用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)方法以便確定覆蓋量Gn，m的多項(xiàng)式函數(shù)的全局最大值來(lái)進(jìn)行評(píng)定，其中下標(biāo)n1和m1可以會(huì)是非整數(shù)的數(shù)。在這種情況下可以隨后通過(guò)內(nèi)插確定接合力FB以及超聲換能器的參數(shù)P的對(duì)應(yīng)最優(yōu)值。
但是，最好以這樣的方式確定這些最優(yōu)的接合參數(shù)，即，即使由于不可避免的容限實(shí)際的接合參數(shù)偏離它們的設(shè)定值時(shí)仍可以在生產(chǎn)中產(chǎn)生具有所需質(zhì)量的接合連接。從而，對(duì)于接合參數(shù)，首先確定其中的各個(gè)值Gn，m大于預(yù)先確定的最小值Go的范圍B。然后，在該范圍B內(nèi)，把那些對(duì)和容限相關(guān)的偏差給出最大可能的魯棒性的值選為最優(yōu)接合參數(shù)組。
現(xiàn)在便利從這些值Gn，m確定對(duì)應(yīng)的剪切力，或者若需要確定剪切強(qiáng)度，剪切強(qiáng)度是按每單位接觸面積上的剪切力定義的。剪切力和剪切強(qiáng)度是通常為球形接頭連接采納的品質(zhì)參數(shù)。在假定相應(yīng)的接觸面9上剪切掉其上所接合的球形接頭所需的剪切力Fs正比于接合處理期間輸出的摩擦能的假定下，即在假定Fs＝α*W為正確下，其中變量α是一個(gè)常數(shù)并且變量W代表和剪切力Fs對(duì)應(yīng)的摩擦能，利用這個(gè)方法從而可以得到那些得到最大剪切力的接合參數(shù)。
在已經(jīng)確定各個(gè)最優(yōu)接合參數(shù)后，接著可以通過(guò)剪切試驗(yàn)檢查按這些最優(yōu)接合參數(shù)接合的接頭球是否真地達(dá)到對(duì)應(yīng)的接合工藝所需要的剪切強(qiáng)度。另外，可以通過(guò)剪切試驗(yàn)確定常數(shù)α。一旦知道該常數(shù)α，則可以通過(guò)以后的優(yōu)化處理不僅確定那些產(chǎn)生最大剪切力的接合參數(shù)并且還可以為接合參數(shù)組確定一個(gè)其中可達(dá)到預(yù)定剪切力的參數(shù)范圍。從而，還可以為量G以及對(duì)應(yīng)的接合力FB、超聲波變量和若需要該至少另一個(gè)的接合參數(shù)的值確定一個(gè)其中量G滿足預(yù)定準(zhǔn)則的范圍。
當(dāng)確定了這些最優(yōu)接合參數(shù)后，還可以從該傳感器傳送的信號(hào)推導(dǎo)出接合操作所需的施加超聲波的時(shí)間長(zhǎng)度。一旦達(dá)到時(shí)刻tb就可立即停止提供超聲波。其中可按上面所述確定tb。
區(qū)間[t2，t3]中的摩擦能Q(t)的另一種表達(dá)式是Q(t)＝4*f*Fx(t)*[Ao-kS*Fx(t)] (5)其中f代表超聲波的頻率，Ao為球形接頭(球)下面的自由振蕩的振幅，F(xiàn)x為施加在相應(yīng)接觸點(diǎn)上的剪切力，而kS為一個(gè)表示該“毛細(xì)管-金球-接觸區(qū)”系統(tǒng)的剛性的常數(shù)，其中該系統(tǒng)的剛性和ks成反比。
在假定傳感器信號(hào)S(t)正比于剪切力Fx(t)下，即S(t)＝Fx(t)/so(6)其中變量So是一個(gè)常數(shù)，式(1)中給出的摩擦能Q(t)可表達(dá)成Q(t)＝q1*S(t)+q2*S2(t) (7)其中q1和q2是常數(shù)并且為q1＝4*f*Ao*so(8)q2＝-4*f*kS*so2(9)可以通過(guò)利用一個(gè)剪切試驗(yàn)設(shè)備的標(biāo)定，即把該剪切試驗(yàn)設(shè)備測(cè)到的剪切力和同時(shí)由該傳感器傳送的信號(hào)進(jìn)行比較，在剪切下一個(gè)接合在該傳感器的接觸區(qū)上的球形接頭下確定常數(shù)So。例如可以利用一個(gè)測(cè)量毛細(xì)管的自由振蕩未梢的振幅的振動(dòng)計(jì)粗略地確定球形接頭下方的自由振蕩的振幅Ao。
從測(cè)到的信號(hào)S(t)的形狀確定常數(shù)ks。剪切力Fx(t)和接合力Fn是按下式耦合的
Fx(t)＝μ(t)*Fn(10)其中μ(t)代表摩擦系數(shù)。隨著球形接頭和接觸區(qū)之間的連接強(qiáng)度的增加，摩擦系數(shù)μ(t)加大。在通過(guò)局部最小值M2之后連接的發(fā)展速度，即摩擦系數(shù)μ(t)的變化率，正比于摩擦能的似乎合理的假定下dμ(t)/dt＝kB*Q(t)(11)，其中變量kB代表比例常數(shù)，從式(6)到(11)可以得到傳感器信號(hào)S(t)的一個(gè)微分方程，該微分方程具有解析解Sc(t)=c1*ec1tc1S(t2)-c2*ec1t------(12),]]>其中常數(shù)C1和C2為c1＝4*f*Ao*Fn*kB(13)c2＝-4*f*kS*so*Fn*kB(14).
通過(guò)在區(qū)間[t2，t3]或一個(gè)較小的區(qū)間[t2，t3-r*(t3-t2)]，其中r為0和1之間的一個(gè)系數(shù)，用式(12)給出的函數(shù)Sc(t)擬合傳感器信號(hào)S(t)，可以得到常數(shù)kB和kS。以這種方式，根據(jù)式(1)和(7)-(9)可以從傳感器信號(hào)S(t)確定出作為一個(gè)絕對(duì)值變量的摩擦能。
即使當(dāng)利用該第二個(gè)方案為了確定摩擦能Wn，m只需要傳感器信號(hào)Uout(t)的包絡(luò)線S(t)時(shí)，但對(duì)于確定標(biāo)志式(1)的積分終點(diǎn)的時(shí)間tb利用第一諧波的包絡(luò)線A1(t)和/或第三諧波的包絡(luò)線A3(t)仍是有好處的。例2在這個(gè)例子中，把球形接頭和接觸區(qū)之間的摩擦系數(shù)μ(t)上的相對(duì)改變?chǔ)う逃米鳛樘卣髁縂n，m。和第一個(gè)例子中相同的傳感器充當(dāng)傳感器。摩擦系數(shù)μ(t)通過(guò)下面的關(guān)系式和傳感器的輸出信號(hào)Uout(t)的包絡(luò)線S(t)耦合S(t)＝μ(t)*Fn/so(15)其中So代表一個(gè)常數(shù)而Fn為實(shí)際接合力。從包絡(luò)線S(t)按如下計(jì)算量Gn，mGn,m=Δμn,m=2M3M1+M2----(16)]]>其中M1代表包絡(luò)線S(t)的第一局部最大值，M2代表S(t)的第一局部最小值，而M3代表S(t)的全局最大值(參見(jiàn)圖6)，如果不出現(xiàn)局部最大值M1和局部最小值M2，則用每次曲線S(t)的斜率急劇改變處的那些值來(lái)替代它們，如在第一例中已對(duì)此作出解釋那樣。
替代地，還可以利用下面的關(guān)系式描述摩擦系數(shù)μ(t)的相對(duì)改變?chǔ)う蘂n,m=Δμn,m=M3M1-----(17)]]>Gn,m=Δμn,m=M3M2---(18)]]>Gn，m＝Δn，m＝(M3-M1)*so/Fn(19)例3在接合操作期間傳感器信號(hào)S(t)達(dá)到的最大值M3也適用于用來(lái)確定這些最優(yōu)接合參數(shù)Gn，m＝max(Sn，m(t))＝M3(1)根據(jù)式(10)和(16)，值M3和最大剪切力相對(duì)應(yīng)。
為了按照第一例確定摩擦能Wn，m，還可以用一個(gè)外部傳感器，尤其是一個(gè)根據(jù)激光多普勒振動(dòng)學(xué)進(jìn)行表面振蕩的不接觸測(cè)量的振動(dòng)計(jì)16，代替依據(jù)圖1的傳感器。一種適用的振動(dòng)計(jì)例如是由Polytec公司出售的。圖8示意地示出這種振動(dòng)計(jì)的使用。振動(dòng)計(jì)16的測(cè)量頭17發(fā)射激光束18，該激光束最好按直角照射到基片20上所安裝的半導(dǎo)體芯片21的側(cè)表面19上，在該側(cè)表面上激光束反射并且再次照射到振動(dòng)計(jì)16的測(cè)量頭17上。激光束18最好照射在側(cè)表面19的上緣附近。其上發(fā)生接合的接觸區(qū)安排在側(cè)面19附近，從而從毛細(xì)管傳到半導(dǎo)體芯片的振動(dòng)使側(cè)面19振動(dòng)。振動(dòng)計(jì)16和根據(jù)圖1的傳感器一樣傳送一個(gè)品質(zhì)相同的信號(hào)，從而可以按和例1相同的方式進(jìn)行評(píng)定。
振動(dòng)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于可以為任何半導(dǎo)體芯片，尤其是不帶有集成式傳感器的芯片，確定最優(yōu)接合參數(shù)。振動(dòng)計(jì)因此還可以用于生產(chǎn)過(guò)程中的連續(xù)監(jiān)視并且引線接合器可以設(shè)置成當(dāng)測(cè)到的量G低于預(yù)定的最小值時(shí)報(bào)警。
另外，有可能把壓電傳感器安裝在該角狀物上，尤其在利用其把該角狀物固定到引線接合器的接合頭上的安裝凸緣區(qū)中，其中必須把該傳感器設(shè)計(jì)成傳送和切向力Fx相關(guān)的信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種用于確定接合處理中使用的引線接合器的接合力FB、超聲波變量P和任選的至少另一個(gè)的接合參數(shù)的最優(yōu)接合參數(shù)的方法，其特征在于以下步驟a)進(jìn)行數(shù)次接合操作，以把形成為球形的引線頭接合到一個(gè)連接點(diǎn)上，其中每次在預(yù)定范圍內(nèi)按離散步長(zhǎng)改變接合力FB和超聲波變量P并且如果需要改變?cè)撝辽倭硪粋€(gè)的接合參數(shù)，其中在接合過(guò)程期間，對(duì)每次接合操作利用一個(gè)傳感器產(chǎn)生一個(gè)和施加到相應(yīng)連接點(diǎn)上的剪切力成比例的電信號(hào)，b)對(duì)每次接合操作，從該由傳感器在接合操作期間傳送的電信號(hào)確定一個(gè)量G，c)確定量G的最大值以及接合力FB、超聲波變量P并且若需要該至少另一個(gè)的接合參數(shù)的對(duì)應(yīng)值，或者確定量G的全局最大值并確定接合力FB、超聲波變量P和若需要該至少另一個(gè)的接合參數(shù)的對(duì)應(yīng)值，或者對(duì)量G確定一個(gè)其中量G滿足預(yù)定準(zhǔn)則的范圍H并且確定接合力FB、超聲波變量P和若需要該至少另一個(gè)的接合參數(shù)處于該范圍H內(nèi)的一個(gè)值。
2.依據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，對(duì)于每次接合操作，在半導(dǎo)體芯片(21)的一個(gè)接觸區(qū)(9)中發(fā)生接合，并且該傳感器是一個(gè)集成在該半導(dǎo)體芯片(21)中的壓阻傳感器。
3.依據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，從該傳感器傳送的信號(hào)中得出摩擦能Q(t)，并且該量G對(duì)應(yīng)于接合操作期間輸出的摩擦能。
4.依據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，從該傳感器傳送的信號(hào)中得出摩擦能Q(t)，并且該量G對(duì)應(yīng)于接合操作期間輸出的摩擦能。
5.依據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，對(duì)于每次接合操作，在半導(dǎo)體芯片(21)的一個(gè)接觸區(qū)(9)中發(fā)生接合，并且該量G對(duì)應(yīng)于接合操作期間產(chǎn)生的電信號(hào)的最大值。
6.依據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，對(duì)于每次接合操作，把球形接頭接合到半導(dǎo)體芯片(21)的接觸區(qū)(9)上并且量G對(duì)應(yīng)于球形接點(diǎn)和接觸區(qū)之間的接合操作期間出現(xiàn)的摩擦系數(shù)改變。
7.依據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，向半導(dǎo)體芯片(21)的側(cè)面(19)發(fā)送激光束(18)的振動(dòng)計(jì)(16)充當(dāng)該傳感器。
8.依據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，向半導(dǎo)體芯片(21)的側(cè)面(19)發(fā)送激光束(18)的振動(dòng)計(jì)(16)充當(dāng)該傳感器。
9.依據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，向半導(dǎo)體芯片(21)的側(cè)面(19)發(fā)送激光束(18)的振動(dòng)計(jì)(16)充當(dāng)該傳感器。
10.依據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于，向半導(dǎo)體芯片(21)的側(cè)面(19)發(fā)送激光束(18)的振動(dòng)計(jì)(16)充當(dāng)該傳感器。
全文摘要
通過(guò)一種帶有以下步驟的方法確定引線接合器的接合力F
文檔編號(hào)H01L21/607GK1435871SQ0310353
公開(kāi)日2003年8月13日 申請(qǐng)日期2003年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月1日
發(fā)明者邁克爾·梅爾, 朱格·施維澤 申請(qǐng)人:Esec貿(mào)易公司