用于校准超声键合机的方法技术

本公开涉及用于校准超声键合机的方法。第一键合机包括第一超声换能器。第二键合机包括第二超声换能器和电源。该方法包括：由第一机械阻尼抑制第一超声换能器；向第一超声换能器提供第一校准电力，第一校准电力引起第一超声换能器在被第一机械阻尼抑制时以第一校准幅度振荡；向第二超声换能器提供第二校准电力，其中第二校准电力被配置为引起第二超声换能器在被与第一机械阻尼相同的第二机械阻尼抑制时以与第一校准幅度相同的第二校准幅度振荡。第二键合机被适配为：基于第一校准电力的第一电参数和第二校准电力的第二电参数来修改第二控制信号以生成经修改的第二控制信号；将经修改的第二控制信号提供给电源以引起第二电源生成第二电力。

Method for calibration of ultrasonic bonding machine

【技术实现步骤摘要】
用于校准超声键合机的方法
本公开总体上涉及超声键合技术。
技术介绍
超声键合技术被广泛用于机械连结两个键合伙伴。因此，以超声频率振荡的键合工具利用压力将第二键合伙伴机械地压靠在第一键合伙伴上。例如，第一键合伙伴可以是半导体芯片或电子电路板，第二键合伙伴可以是键合线。然而，两个键合伙伴之间的连结质量可能取决于很多参数，例如键合伙伴的技术设计、键合工具的技术设计、键合工具的振荡频率、压力等。例如，将不同类型(例如，不同材料、不同直径/横截面)的键合线键合到特定类型的半导体芯片可能需要不同的生产参数(例如，振荡频率、压力)以便实现可靠的接合。因此，第一类型键合伙伴和第二类型键合伙伴的每个特定组合可能需要大量实验(例如，改变压力和振荡频率的测试序列)以便找到适当的生产参数。然而，使用被发现能够提供合适的键合结果以使用第一键合机连结第一类型键合伙伴和第二类型键合伙伴的特定组合的键合伙伴的一个或多个控制信号可能不合适于使用不同的键合机连结相同类型的键合伙伴。换言之，优化利用不同键合机生产的相同接头质量可能需要对每个所使用的键合机重复上述大量实验。因此，需要改进的解决方案。
技术实现思路
一方面涉及一种用于基于经校准的第一键合机来校准第二键合机的方法。第一键合机包括第一超声换能器，第二键合机包括第二超声换能器和电源。该方法包括：通过第一机械阻尼来抑制第一超声换能器；向第一超声换能器提供第一校准电力，第一校准电力引起第一超声换能器在被第一机械阻尼抑制时以第一校准幅度振荡；向第二超声换能器提供第二校准电力，其中第二校准电力被配置为在被与第一机械阻尼相同的第二机械阻尼抑制时以与第一校准幅度相同的第二校准幅度振荡。第二键合机被适配为基于第一校准电力的第一电参数和第二校准电力的第二电参数来修改第二控制信号，以便生成经修改的第二控制信号；将经修改的第二控制信号提供给电源以便引起电源生成第二电力(electricalsupply)；并且将第二电力提供给第二超声换能器。参考以下描述和附图可以更好地理解本专利技术。附图中的组件不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本专利技术的原理上。此外，在附图中，相同的附图标记表示对应的部件。在本说明书和权利要求书中，一些元素被指定为“第一元素”、“第二元素”、“第三元素”等。应当指出，诸如“第一”、“第二”、“第三”等名称并非旨在枚举，而是仅用于标识个体“元素”。也就是说，例如，“第三元素”的存在不需要“第一元素”和“第二元素”的存在。附图说明图1示出了第一键合机的正常操作；图2示出了由第一键合机的电源直接输出到第一键合机的超声换能器的第一换能器电压和第一换能器电流；图3示出了第二键合机的正常操作；图4示出了由第二键合机的电源直接输出到第二键合机的超声换能器的第二换能器电压和第二换能器电流；图5示出了图1的第一键合机的校准操作；图6示出了直接施加到图1的第一键合机的第一超声换能器的第一校准电压和所得到的第一交流电流；图7示出了图3的第二键合机的校准操作；图8示出了直接施加到图3的第二键合机的第二超声换能器的第二校准电压和所得到的第二交流电流；图9(a)示出了当经修改的第二控制信号被提供给第二键合机的超声换能器的电源的输入时图3的经校准的第二键合机的行为；图9(b)示出了当未修改的第二控制信号而不是经修改的第二控制信号被提供给第二键合机的超声换能器的电源的输入时图3的第二键合机的行为；图10示出了一个示例，其中使用夹住键合工具的工具尖端的夹具间接地抑制机械地耦合到键合工具的振荡的超声换能器；图11示出了一个示例，其中通过将键合工具的工具尖端浸入流体中来间接地抑制机械地耦合到键合工具的振荡的超声换能器；图12示出了一个示例，其中使用影响换能器的弹性垫来直接抑制机械地耦合到键合工具的振荡的超声换能器；图13示出了用于基于经校准的第一键合机来校准第二键合机的部分方法；以及图14示出了用于使用统计过程控制将第一类型键合伙伴键合到第二类型键合伙伴的方法。具体实施方式在以下详细描述中，参考附图。附图示出了可以实现本专利技术的具体示例。应当理解，除非另有特别说明，否则关于各种示例描述的特征和原理可以彼此组合。图1示意性地示出了第一键合机1。第一键合机1包括第一键合工具111、(例如，压电或磁致伸缩的)第一超声换能器113、第一按压装置114、第一支撑件119和第一驱动单元100。第一驱动单元100包括第一控制单元110、第一电源115、第一功率校正单元117和第一按压装置驱动器118。在第一控制单元110的控制下，第一电源115生成直接提供给第一超声换能器113的第一电源电力P1(t)。为了引起第一电源115生成第一电源电力(electricalsupplypower)P1(t)，第一控制单元110生成并且输出第一控制信号C1，并且第一电源115基于第一控制信号C1生成第一电源电力P1(t)。根据所示实施例，第一控制信号C1可以被提供给第一功率校正单元117，第一功率校正单元117基于第一控制信号C1生成提供给第一电源115作为第一电源输入信号的经修改的第一控制信号C1'。第一功率校正单元117是可选的并且可以实现第一键合机1的校准。第一电源115基于第一电源输入信号生成第一电源电力P1(t)，即，在所示实施例中，基于提供给第一电源115的输入的经修改的第一控制信号C1'。因此，第一电源115也基于第一控制信号C1生成第一电源电力P1(t)。也就是说，第一电源电力P1(t)可以根据第一控制信号C1而改变。如上所述，第一功率校正单元117是可选的。根据一个实施例(未示出)，可以省略第一功率校正单元117，并且可以将第一控制信号C1直接提供给第一电源115的输入作为第一电源输入信号。同样，在该实施例中，第一电源115基于第一控制信号C1生成第一电源电力P1(t)。第一电功率P1(t)引起第一超声换能器113在第一横向方向x1上以第一超声频率f1振荡。在图1中，双箭头示意性地示出了振荡的方向，并且虚线示意性地示出了振荡的第一超声换能器113的振荡区域。第一超声换能器113机械地耦合到第一键合工具111，使得第一键合工具111被迫以第一超声换能器113的振荡频率(即，第一超声频率f1)振荡。其中第一超声换能器113被描绘为处于其中性振荡位置的图1还示出了第一超声换能器113在第一横向方向x1上的第一振荡幅度A1。在第一键合机1的正常操作期间，即当第一键合机1在第一键合伙伴301与第二键合伙伴302之间形成键合连接时，第一键合伙伴301(直接或间接)置于第一支撑件119的第一表面119t上并且固定(例如，夹住、吸附、粘附等)到第一支撑件119的第一表面119t。第二键合伙伴302(即，第二键合伙伴302的至少一部分)例如随后放置在第一键合工具111的第一工具尖端112与第一键合伙伴301之间，并且通过第一工具尖端112利用第一压力F1压靠在第一键合伙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于基于经校准的第一键合机(1)来校准第二键合机(2)的方法，所述第一键合机(1)包括第一超声换能器(113)，所述第二键合机(2)包括第二超声换能器(213)和电源(215)，所述方法包括：/n通过第一机械阻尼抑制所述第一超声换能器(113)；/n向所述第一超声换能器(113)提供第一校准电力(P

【技术特征摘要】
20180731 EP 18186443.01.一种用于基于经校准的第一键合机(1)来校准第二键合机(2)的方法，所述第一键合机(1)包括第一超声换能器(113)，所述第二键合机(2)包括第二超声换能器(213)和电源(215)，所述方法包括：
通过第一机械阻尼抑制所述第一超声换能器(113)；
向所述第一超声换能器(113)提供第一校准电力(Pcal1(t)，Vcal1(t))，所述第一校准电力(Pcal1(t)，Vcal1(t))引起所述第一超声换能器(113)在被所述第一机械阻尼抑制时，以第一校准幅度(Acal1)振荡；
向所述第二超声换能器(213)提供第二校准电力(Pcal2(t)，Vcal2(t))，其中所述第二校准电力(Pcal2(t)，Vcal2(t))被配置为引起所述第二超声换能器(213)在被与所述第一机械阻尼相同的第二机械阻尼抑制时，以与所述第一校准幅度(Acal1)相同的第二校准幅度(Acal2)振荡；以及
将所述第二键合机(2)适配为：
基于所述第一校准电力(Pcal1(t)，Vcal1(t))的第一电参数和所述第二校准电力(Pcal2(t)，Vcal2(t))的第二电参数，修改第二控制信号(C2，C2X)以便生成经修改的第二控制信号(C2'，C2X')；
将所述经修改的第二控制信号(C2'，C2X')提供给所述电源(215)以便引起所述电源(215)生成第二电力(P2(t)，V2(t))；以及
将所述第二电力(P2(t)，V2(t))提供给所述第二超声换能器(213)。


2.根据权利要求1所述的方法，其中：
(a)所述第一电参数是所述第一校准电力(Pcal1(t)，Vcal1(t))的电功率(Pcal1(t))的平均值(<Pcal1(t)>)，并且所述第二电参数是所述第二校准电力(Pcal2(t)，Vcal1(t))的电功率(Pcal2(t))的平均值(<Pcal2(t)>)；或者
(b)所述第一电参数是所述第一校准电力(Pcal1(t)，Vcal1(t))的第一电压(Vcal1(t))的平均值(<Vcal1(t)>)，并且所述第二电参数是所述第二校准电力(Pcal2(t)，Vcal1(t))的第二电压(Vcal2(t))的平均值(<Vcal2(t)>)；或者
(c)所述第一电参数是所述第一校准电力(Pcal1(t)，Vcal1(t))的第一电压(Vcal1(t))的第一幅度(Vcal10)，并且所述第二电参数是所述第二校准电力(Pcal2(t)，Vcal2(t))的第二电压(Vcal2(t))的第二幅度(Vcal20)。


3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中基于所述第一校准电力(Pcal1(t)，Vcal1(t))的第一电参数和所述第二校准电力(Pcal2(t)，Vcal2(t))的第二电参数来修改所述第二控制信号(C2，C2X)以便生成所述经修改的第二控制信号(C2'，C2X')包括：基于所述第一校准电力(Pcal1(t)，Vcal1(t))的所述第一电参数与所述第二校准电力(Pcal2(t)，Vcal2(t))的所述第二电参数之间的差值来修改所述第二控制信号(C2，C2X)。


4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二键合机(2)被适配为生成所述经修改的第二控制信号(C2'，C2X')使得以下两项之间的差值等于所述第一校准电力(Pcal1(t)，Vcal1(t))的所述第一电参数与所述第二校准电力(Pcal2(t)，Vcal2(t))的所述第二电参数之间的差值：
-如果所述第二控制信号(C2，C2X)而不是所述经修改的第二控制信号(C2'，C2X')被提供给所述电源(215)，由所述电源(215)输出到所述第二超声换能器(213)的未修改的第二电功率(P2unmod(t)，P2unmodX(t))的电参数，和
-所述第二电力(P2(t)，V2(t))的电参数。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：
将所述第二键合机(2)适配为向所述第二超声换能器(213)提供所述第二电力(P2(t)，V2(t))包括：
将所述第二键合机(2)适配为向所述第二超声换能器(213)提供第二交流电压(V2(t))和第二交流电流(I2(t))，所述第二交流电流(I2(t))与所述第二交流电压(V2(t))同相。


6.根据权利要求5所述的方法，其中：
所述第二交流电压(V2(t))和所述第二交流电流(I2(t))在共同的时刻包括过零点。


7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·伊科克，M·查恩塔，S·托费恩科，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE