检测焊线机的焊线工具与超声换能器之间连接问题的方法技术

提供了一种检测与焊线机的焊线工具和超声换能器之间的接合有关的潜在问题的方法。所述方法包括以下步骤：(a)以多个电功率水平中的每个电功率水平向超声换能器提供电功率；(b)检测超声换能器在多个电功率水平中的每个电功率水平处的电特性；以及(c)确定所述超声换能器在多个电功率水平中的每个电功率水平处的电特性是否可接受。处的电特性是否可接受。处的电特性是否可接受。

【技术实现步骤摘要】
检测焊线机的焊线工具与超声换能器之间连接问题的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年12月16日提交的美国临时专利申请号63/126,328的权益，该美国临时专利申请的内容通过引用并入本文。


[0003]本专利技术涉及焊线系统，且更具体地说，涉及对焊线机上的焊线工具和超声换能器之间的连接问题进行检测的改进方法。

技术介绍

[0004]在半导体装置的组装中，打线/焊线(wire bonding)仍然是在两个位置(例如，在半导体管芯的管芯焊盘与引线框的引线之间)提供电互连的主要方法。为了形成线环以提供这种互连，使用了焊线工具。
[0005]与焊线工艺有关，焊线工具被联接到焊线机的超声换能器(或以其他方式与之接合)。例如，使用螺丝将焊线工具(例如毛细管)在超声换能器的孔中固定就位(即接合)。
[0006]如果焊线工具和超声换能器之间的抓持力退化，或以其他方式改变，则可能导致不期望的焊线结果(例如，不一致的焊线品质等)。
[0007]因此，期望提供对焊线机上焊线工具和超声换能器之间的连接问题进行检测的改进方法。

技术实现思路

[0008]根据本专利技术的示例性实施例，提供了一种方法，所述方法用于检测与焊线机的焊线工具和超声换能器之间的接合有关的潜在问题。所述方法包括以下步骤：(a)以多个电功率水平中的每个电功率水平向超声换能器提供电功率；(b)检测超声换能器在多个电功率水平中的每个电功率水平处的电特性；以及(c)确定超声换能器在多个电功率水平中的每个电功率水平处的电特性是否可接受。
[0009]根据本专利技术的另一个示例性实施例，提供了一种方法，所述方法用于检测与焊线机的焊线工具和超声换能器之间的接合有关的潜在问题。所述方法包括以下步骤：(a)以多个电流水平中的每个电流水平向超声换能器提供电流；(b)检测超声换能器在多个电流水平中的每个电流水平处的阻抗特性；以及(c)确定超声换能器在多个电流水平中的每个电流水平处的阻抗特性是否可接受。
[0010]根据本专利技术的又一个示例性实施例，提供了一种方法，所述方法用于检测与焊线机的焊线工具和超声换能器之间的接合有关的潜在问题。所述方法包括以下步骤：(a)确定针对超声换能器的电特性的可接受标准；(b)向超声换能器施加电流；以及(c)确定在步骤(b)之后超声换能器的电特性是否可接受。
[0011]根据本专利技术的又一个示例性实施例，提供了一种方法，所述方法用于检测与焊线机的焊线工具和超声换能器之间的接合有关的潜在问题。所述方法包括以下步骤：(a)确定
针对超声换能器的阻抗特性的可接受标准；(b)向超声换能器施加电流；以及(c)确定在步骤(b)之后超声换能器的阻抗特性是否可接受。
附图说明
[0012]当结合附图阅读时，从下面的详细描述中可以最好地理解本专利技术。需要强调的是，根据通常的做法，附图中的各种特征不是按比例绘制。相反，为了清楚起见，各种特征的尺寸被任意扩大或缩小。附图中包含以下图式：
[0013]图1A至图1D是一系列框图，所述框图图示了根据本专利技术的示例性实施例，从超声换能器拆除焊线工具，将新的焊线工具与超声换能器安装在一起，以及对与新的焊线工具和超声换能器之间的接合有关的潜在问题进行检测；
[0014]图2是根据本专利技术的示例性实施例的换能器电流与换能器阻抗的关系图，其有助于检测与焊线机的焊线工具和超声换能器之间的接合有关的潜在问题；以及
[0015]图3至图6是根据本专利技术的各种示例性实施例的流程图，所述流程图图示了对与焊线机的焊线工具和超声换能器之间的接合有关的潜在问题进行检测的方法。
具体实施方式
[0016]根据本专利技术的特定示例性实施例，提供了一种针对将超声换能器抓持(即与其连接)的焊线工具的稳健性的“健康检查”。
[0017]更具体地说，根据本专利技术的特定示例性实施例，提供了新方法来检查(a)焊线工具与(b)超声换能器之间的夹持稳健性，所述新方法使用(i)超声换能器的电特性(例如，换能器的阻抗)比对(ii)施加到换能器的电功率信号(例如，电流)。此类方法可用于例如检测细微的异常情况，诸如不适当的螺丝扭矩、磨损的焊线工具螺丝、磨损的换能器夹孔、磨损的换能器夹紧螺纹、焊线工具(如毛细管)不合规、或使用未经授权的第三方焊线工具螺丝，这些都表现为焊线工具(如毛细管)的抓持力下降(或不理想)。例如，这样的方法可以每次在更换焊线工具时(或以一些预定的时间间隔)实施，因为这时往往会发生抓持力的变化。
[0018]本专利技术的各方面可减少键合半导体封装的产量损失，该损失可能在例如可能导致焊线工具(例如毛细管)的抓持力退化的焊线工具更换后产生。根据本专利技术的各方面，这种抓持力的损失可能自身表现为工艺参数的变化(例如，更高的μm/mA增益)，所述变化导致工艺窗口的去中心化。
[0019]本专利技术的示例性方面将超声换能器在许多不同的电流操作点(例如，从超声换能器的最低规格范围到最高规格范围)的阻抗数据(或其他电特性数据)汇总，以测量阻抗(或其他电特性)的瞬时变化。例如，当夹持力被超声驱动频率下的高毛细作用加速所克服时，可能会发生抓持力的损失并可能导致随着电流增加而逐渐更高的阻抗(换句话说，是一种更明显检测的“抛物型响应”)。
[0020]在本专利技术的具体示例性实施例中，超声换能器阻抗与施加到换能器的电流的比对被用于检测夹持力退化(即，固定在换能器孔内的焊线工具的夹持力的退化)。
[0021]现在参考图1A至图1D，图1A图示了在超声换能器100的孔100a中接合的磨损的焊线工具102a(例如毛细管工具)，其中磨损的焊线工具102a需要被替换。孔100a(例如，夹孔)由超声换能器100限定，并由接合机构108(例如，螺丝或其他接合机构)上紧。图1A图示了接
合机构108的松动(即通过逆时针旋转)，以及焊线工具102a的下降。图1B图示了磨损的焊线工具102a已从孔100a中拆除。图1C图示了新的焊线工具102b已被安装在超声换能器100的孔100a中。更具体地说，图1C图示了新的焊线工具102b与孔100a的接合，以及接合机构108的上紧(即通过顺时针旋转)。通过这种新的焊线工具102b的安装，可以采用对与新的焊线工具102b和超声换能器100之间的接合有关的潜在问题进行检测的创造性方法之一。图1D图示了由可变电功率源106施加电信号104(例如，电功率、电流等)以检测潜在的连接问题(例如，确定超声换能器100在共振时的电流响应以计算阻抗，确定在多个电功率/电流水平中的每个水平处的电特性/阻抗特性，等等)。
[0022]图2是(i)施加到换能器的电流与(ii)换能器的阻抗比对的示例性关系图，用于检测与各种焊线工具(即接合机构1至8)和超声换能器之间的接合有关的潜在问题。在该图示中，创造性方法之一已被应用于调查各种接合机构的性能。例如，“接合机构”可以是：第一次安装的全新螺丝；过去已经使用过一段时间的现有螺丝；由OEM(原厂)为换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测与焊线机的焊线工具和超声换能器之间的接合有关的潜在问题的方法，所述方法包括以下步骤：(a)以多个电功率水平中的每个电功率水平向超声换能器提供电功率；(b)检测超声换能器在多个电功率水平中的每个电功率处的电特性；以及(c)确定所述超声换能器在多个电功率水平中的每个电功率水平处的电特性是否可接受。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(a)、(b)和(c)中的每个步骤每次是在(i)更换焊线机上的焊线工具和(ii)预定时间间隔中的至少之一后执行。3.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤(d)，如果超声换能器的电特性对于多个电功率水平中的至少一个电功率水平是不可接受的，则提供指示。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述指示是焊线机上的警报。5.根据权利要求3所述的方法，其中所述指示是提供给焊线机操作者的信息。6.根据权利要求3所述的方法，其中所述指示提供检查以下至少之一的指令：(i)将焊线工具保持与超声换能器连接就位的螺丝的螺丝扭矩；(ii)螺丝磨损或螺丝的其他损伤；(iii)与超声换能器的夹孔相关的磨损；(iv)与超声换能器的夹紧螺纹相关的磨损；(v)焊线工具的不合规；以及(vi)使用将焊线工具保持与超声换能器连接就位的未经授权的螺丝。7.根据权利要求1所述的方法，其中提供给超声换能器的电功率是以多个不同的电流水平提供的电功率。8.根据权利要求1所述的方法，其中超声换能器的电特性与超声换能器的阻抗相关。9.一种检测与焊线机的焊线工具和超声换能器之间的接合有关的潜在问题的方法，所述方法包括以下步骤：(a)以多个电流水平中的每个电流水平向超声换能器提供电流；(b)检测超声换能器在多个电流水平中的每个电流水平处的阻抗特性；以及(c)确定所述超声换能器在多个电流水平中的每个电流水平处的阻抗特性是否可接受。10.根据权利要求9所述的方法，其中步骤(a)、(b)和(c)中的每个步骤每次是在(i)更换焊线机上的焊线工具和(ii)预定时间间隔中的至少之一后执行。11.根据权利要求9所述的方法，还包括步骤(d)，如果超声换能器的阻抗特性对于多个电流水平中的至少一个电流水平是不可接受的，则提供指示。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述指示是焊线机上的警报。13.根据权利要求11所述的方法，其中所述指示是提供给焊线机操作者的信息。14.根据权利要求11所述的方法，其中所述指示提供检查以下至少之一的指令：(i)将焊线工具保持与超声换能器连接就位的螺丝的螺丝扭矩；(ii)螺丝磨损或螺丝的损伤；(iii)与超声换能器的夹孔相关的磨损；(iv...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：库利克和索夫工业公司，
类型：发明
国别省市：