线圈高度测量装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于确定线圈上某点高度的方法与装置。高度规器件被放置在将被测量线圈上某点的上方。入射光从高度规器件中被投射以照明该点。高度规器件接收由入射光产生的反射光，同时被耦接到高度规器件中的处理器根据反射光的特性确定上述点相对于参考面的高度。本发明专利技术还提供了进一步用于寻找线圈上最高点位置和高度的方法及装置。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于确定半导体制造工艺，如引线焊接(wirebonding)工艺中形成的线圈(wire loop)上各个点之间高度的装置和方法。其具体但不局限于，用于确定包含焊接引线的线圈的最高点。背景及现有技术引线焊接被用于微电子工业中作为制作电学半导体芯片与衬底(如引线框承载器(1eadframe carriers)与印刷电路或线路板)之间电气互连的方法。引线通常由金，铝和铜制成。引线互连工艺是自动化的，并且对于开发低成本、高成品率，又具有足够满足终端用户需求的长期可靠性的工艺是重要的。随着后端半导体技术与工艺的提高，焊接引线的半径与焊点(bond pitch)都变得越来越小，同时封装密度也在增加。因此，需要更高的精确度和稳定性来形成良好控制的线圈。这些线圈需要被检查以确保它们在一定预先定义的参数以内被正确的排列。通过进行高度测量，焊接机的稳定性和可靠性可能被维持。为了进行检查与测量，光学方法通常是比较可取的，因为它们是非破坏性的以及非侵入性(non-intrusive)的。在现有技术中，多种方法被用来测量线圈的高度。一个例子是美国专利号4,942,618，其名称为“确定引线或类似物品形状的方法与装置”。这种方法使用多个共轴CCD相机，其焦平面(focal planes)位置彼此不同以观察线圈。线圈通过CCD相机被观察，并且通过多个相机收集到的引线图像被处理以确定图像的对比度与尺寸，同时其结果被用来确定引线的形貌。但是，这样的装置体积庞大并且难于控制。不仅如此，更多的相机必须被用来提高测量分辨率与精确度。另一个例子是美国专利号5,576,828，其名称为“焊接引线检测方法”。在该资料公布的信息中，焊接在半导体芯片和引线框之间的引线的高度通过使用来自安装在一个低角度照明器件上沿圆周排列的LED的照明来确定。照明的角度被设置在一定的范围内，并且光学器件的景深(focal depth)被设置成比较浅(shallow)。位于该光学系统的焦点处的引线的中央部分会出现一个暗区。光学器件被上下移动以获得暗区的聚焦图像，从而可以确定相对于光学系统高度而言引线的高度。这种装置的问题是成像系统较为庞大。因此，抬升与降低质量相对较大的光学系统的需求导致了整体移动速度的下降。还有一个关于用于测量线圈高度的光学系统使用的例子在美国专利号5,583,641中被公开。引线高度和引线宽度之间的相互关系通过调节光学系统的聚焦程度来勘测。检测标准基于一个上限标准和一个下限标准被设置。这些标准将作为对应于将要被检测引线的可接受高度的参考标准。引线的图像宽度与上下限标准对比以确定引线的高度是否位于可接受的范围之内。该系统的问题同样是光学系统或其一部分必须上下移动以测量引线上的不同点，并且这样一个相对较大质量的移动降低了装置的速度。图像系统也是笨重的，而且光学设计也相对较为复杂。专利技术概要因此，本专利技术的目的在于提供一种改进的装置和方法以用来精确测量线圈上某点的高度，并且避免前述现有技术存在的一些缺点。如此，线圈一部分的高度或形貌可使用本专利技术来获得。本专利技术一方面提供一种确定线圈上某点的高度的方法，其包含有以下步骤在线圈上该点的上方设置高度规器件(height gaugedevice)；从高度规器件投射入射光以照明该点；使用高度规器件接收由入射光产生的反射光；以及根据反射光的特性确定所述点相对于参考面的高度。本专利技术另一方面在于提供一种用于确定线圈上某点高度的装置，其包含有高度规器件，其设置于线圈上该点上方，用于投射入射光以照明该点以及接收由入射光产生的反射光；以及处理器，其和该高度规器件相耦接，用于根据反射光的特性确定所述点相对于参考面的高度。参阅后附的描述本专利技术实施例的附图，随后来详细描述本专利技术是很方便的。附图和相关的描述不能理解成是对本专利技术的限制，本专利技术的特点限定在权利要求书中。附图说明根据本专利技术所述的方法和装置的实施例将参考附图加以描述，其中图1所示为装配了叠层晶片的衬底部分以及在图示的衬底与晶片之间制作的双层弯曲引线的等比例视图；图2所示为一种使用三角形型传感器确定物体高度的方法的侧视示意图；图3所示为另一种使用共焦型传感器确定物体高度的方法的侧视示意图；图4a所示为根据本专利技术第一较佳实施例，从照明光源系统投射的光被晶片和衬底之间形成的线圈反射情形的侧视图；图4b所示为晶片和衬底之间形成的线圈以及指示线圈最高点位置的线圈上亮点的正视图；图5所示为根据本专利技术的另一个较佳实施例，为确定多个线圈中选定部分形貌而得到的扫描路径的正视图；图6所示为根据图5所示较佳实施例，一系列相邻线圈的正视图以及线圈上与示例扫描路径相交的各点高度的图示；图7所示为在沿着线圈选定部分不同点得到的线圈高度的图示，以及如何可能从数学上估计线圈最高点的示意图；图8所示为用于耦合高度规器件的耦合支架的正视图，根据本专利技术实施例，该耦合支架将本专利技术原理应用到引线焊接机构； 图9所示为图8中耦合支架和高度规器件的侧视图；图10所示为图8中耦合支架上标注为“B”的部分的放大图；图11所示为图8中高度规器件沿分隔线A-A的截面图。具体实施例方式图1所示为其上装配有叠层晶片12，14的衬底10部分的立体视图。晶片12，14和衬底10之间制作的双层弯曲引线焊接16也在图中表示了。存在与可能感兴趣物体相关的多个参考高度，如衬底10的基座上的基面，衬底10顶面的衬底高度，第一晶片12顶面的高度，第二晶片14顶面的高度，以及线圈16上多个点的高度。线圈16有独特的形貌18，并且在引线焊接工艺中人们会特别关注引线最高点，因为其允许用户判断线圈在进行进一步处理之前是否被正确的形成了。在本专利技术的较佳实施例中，重点是确定线圈16的形貌18特别是最高点的位置和/或高度。图2所示为使用三角形型传感器确定物体高度方法的侧视示意图。照明光源20，如带有光学系统的激光二极管，发射一束较细的入射光以在参考物体表面22上形成一个光点。光点的反射或散射光被成像系统26聚焦，同时其位置被可能是位置敏感器件(position sensitivedevice，PSD)28或传感器形式的接收器接收和记录下来。需要说明的是，此处使用的术语“反射”包括光的散射或其他非正常反射。与接收器相连的处理器评测接收光的特性，在本例中该特性是反射光接收处的位置变化，因为探测器上的光点位置随着测量高度的变化而变化。如果测量表面24处于参考物体表面22上方Δ高度处，光点的反射(在图2中用点划线表示)发生变化，并且光点在PSD 28上的图像也变化了δ。由于Δ和δ之间的关系是可以从系统参数、结构和/或校准中预先得到的，因此高度值Δ能够被确定。图3所示为另一种使用共焦(confocal)型传感器来确定物体高度方法的侧视示意图。诸如被光源小孔31限制的点光源30的照明光源被使用，并且其发出的光线被聚焦棱镜36聚焦到参考面或深度32上的一个光点。该光点从参考面或深度32上的物体上被反射或散射，同时反射光通过分束器(beam splitter)40向如点探测器38或传感器之类的接收器进一步偏斜。针孔37位于点探测器38的前方。针孔31，37和针孔31的像点最好是相互共轭(conjugated)的。当光从参考深度32处被反射时，参考本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定线圈上某点高度的方法，其包含有以下步骤：在线圈上该点的上方定位高度规器件；从高度规器件投射入射光以照明该点；使用高度规器件接收由入射光产生的反射光；以及从反射光的特性确定所述点相对于参考面的高度。

【技术特征摘要】
US 2003-10-31 10/698,7671.一种用于确定线圈上某点高度的方法，其包含有以下步骤在线圈上该点的上方定位高度规器件；从高度规器件投射入射光以照明该点；使用高度规器件接收由入射光产生的反射光；以及从反射光的特性确定所述点相对于参考面的高度。2.如权利要求1所述的方法，其中该高度规器件包含三角形型传感器。3.如权利要求1所述的方法，其中该高度规器件包含共焦型传感器。4.如权利要求1所述的方法，其在形成线圈后包含如下步骤将照明光投射到线圈的预定部分并基于从最高点位置反射的光线特性大致确定线圈上的该位置，然后将高度规器件定位在该位置的上方，以确定该位置内点的高度。5.如权利要求4所述的方法，其中该位置的照明光入射角完全垂直于线圈在该位置的形貌。6.如权利要求4所述的方法，其包括有确定该位置内多个点的高度。7.如权利要求1所述的方法，其包括有相对于线圈移动高度规器件以确定线圈上多个点的高度。8.如权利要求7所述的方法，其中该高度规相对于线圈移动，而线圈是保持完全静止的。9.如权利要求7所述的方法，其包括有沿扫描路径相对于线圈移动高度规器件，这样，从高度规器件投射的入射光和线圈的一段长度相交。10.如权利要求9所述的方法，其中该扫描路径和多个线圈的多段长度相交。11.如权利要求9所述的方法，其中扫描路径在多个位置和线圈的一段长度相交。12.如权利要求11所述的方法，其包括记录扫描路径与线圈相交的每个位置处线圈上的点的高度。13.如权利要求12所述的方法，其包括如下的步骤基于记录的扫描路径与线圈相交的多个位置处的线圈高度值，来估计线圈最高点处贴近点的高度。14.如权利要求12所述的方法，其包括如下的步骤基于记录的扫描路径与线圈相交的多个位置处的线圈高度值，来估计线圈最高点的位置。15.如权利要求1所述的方法，其包括如下的步骤改变高度规器件的高度以确定另一个线圈上某点的高度。16.一种用于确定线圈上某点高度的装置，其包含有高度规器件，其设置于线圈上该点上方，用于投射入射光以照明该点以及接收由入射...

【专利技术属性】
技术研发人员：程晓辉，梁永康，
申请(专利权)人：先进自动器材有限公司，
类型：发明
国别省市：HK[中国|香港]