一种偏置漂移主动纠正系统、方法及引线键合机技术方案

本发明专利技术提供了一种偏置漂移主动纠正系统、方法及引线键合机，通过将准直镜、分光镜、同轴光发射器以及回反射器的合理设置，并将不同时间点上，劈刀刀尖在工作时所形成的金球在成像系统探测器靶面上的不同位置间的差值，确定为劈刀和成像系统之间距离的偏置漂移量；根据该偏置漂移量纠正劈刀和成像系统之间的距离参数。从而可以实时精确测量劈刀和成像系统之间距离的偏置漂移量并对所述距离参数进行纠正，确保引线键合机的焊接精度，提供芯片的成品率，且结构简单，成本低，便于实现模块化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件生产工艺
，具体涉及一种偏置漂移主动纠正系统、方法及引线键合机。
技术介绍
半导体器件，诸如集成电路芯片，其电气性能一般是将芯片与引线框架粘接，然后通过引线键合或倒装焊工艺(将芯片焊点与料架引脚进行连接)实现的。引线键合的过程即首先放置金线到芯片上的焊点，然后连接该焊点与引线框架的引脚。当所有的焊点和引脚键合到一起后进行封装，形成集成电路芯片。通常封装为陶瓷封装或塑料封装。常见芯片一般有成百甚至上千焊点需要连接。引线键合设备的种类很多，有些通过热键合，有些通过超声键合，有些兼用这两种方式。在引线键合机中，视觉系统通过捕获、传输器件图像并使用计算机进行图像分析，来指导引线键合，以保证焊点正确定位及连接。现有用于半导体后封装设备-引线键合机(Wire bonder),通常是用劈刀(capillary)的刀尖在芯片上打点，然后利用xy工作台的移动找到该点。并记录该点所在位置，此后，键合头将直接移动至该点所在位置进行焊线。如附图I所示。在引线键合机初始化中，劈刀尖I在芯片(图中未画出)上打点。然后移动xy工作台中X方向移动板3、y方向移动板4，带动成像系统2运动，将该点移到成像系统2的视场中，通过该点在成像系统2中探测器(detector)靶面上的位置计算出劈刀和成像系统2之间的距离(具体可以为劈刀的中心轴和成像系统2的光轴之间的距离)，并将该距离记录到内存中。于是，在此后的工作中，成像系统2每次观察到芯片，劈刀尖I则通过xy工作台移动相应固定的劈刀和成像系统2之间的距离进行焊线。然而，由于温度变化所导致的热膨胀以及系统的其它随机误差使得劈刀和成像系统2之间的距离随时在发生变化，产生偏置漂移，即劈刀和成像系统2之间的距离并非定值。而固定以引线键合机初始化中测量获取的劈刀和成像系统2之间的距离进行焊线会降低焊线精度，影响整机性能。显然对于质量要求较高的芯片并不能满足要求，导致废品率升高。因此，在焊线初始化阶段和一定的焊线间隔后对劈刀和成像系统2之间距离的偏置漂移进行纠正是非常必要的。而现有测量及纠正劈刀和成像系统2之间距离偏置漂移的技术方案在具体应用时，测量精度以及灵敏度较低，且系统结构复杂、安装困难、成本高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种偏置漂移主动纠正系统、方法及引线键合机，从而实时纠正引线键合机中劈刀和成像系统之间距离的偏置漂移，确保半导体器件的生产质量。为解决上述技术问题，本专利技术提供方案如下本专利技术实施例提供了一种偏置漂移主动纠正系统，所述系统设置于一引线键合机中，并设置于引线键合头的下方；所述引线键合机包括劈刀；以及设置有探测器的成像系统；所述劈刀下端刀尖在工作时形成金球；所述偏置漂移主动纠正系统包括第一准直镜、第二准直镜、分光镜、同轴光发射器以及回反射器；所述同轴光发射器所发射的 同轴光依次经过所述分光镜、第一准直镜，照亮所述金球；所述金球反射的光线依次经过所述第一准直镜、分光镜、回反射器、第二准直镜，将所述金球的像成像于所述成像系统中所述探测器的靶面上；所述偏置漂移主动纠正系统还包括偏置漂移量获取模块，用于在第一时间获取所述金球的像在所述探测器靶面上的第一位置信息，以及在第二时间获取所述金球的像在所述探测器靶面上的第二位置信息，将所述第一位置信息与第二位置信息的差值确定为所述劈刀与成像系统之间距离的偏置漂移量；纠正模块，用于根据所述偏置漂移量获取模块获取的偏置漂移量，纠正引线键合机在焊接时所使用的劈刀与成像系统之间距离参数。优选的，所述的偏置漂移主动纠正系统中，所述第一准直镜与所述第二准直镜分别设置于所述回反射器锥点两侧，且所述第一准直镜与所述第二准直镜光轴平行；所述第一准直镜设置于所述劈刀与回反射器之间，且与所述劈刀同轴设置，所述劈刀尖在工作时形成的金球球心处于所述第一准直镜的焦平面上；所述第二准直镜设置于所述成像系统与回反射器之间，且与所述成像系统同轴设置，所述第二准直镜的焦平面位于所述成像系统的工作面上；所述分光镜设置于所述第一准直镜与回反射器之间，且所述分光镜的光轴与所述第一准直镜光轴成45°角；所述同轴光发射器设置于所述第一准直镜与回反射器之间，所述同轴光发射器所发射的同轴光光轴与所述分光镜轴心同心；所述回反射器的透射面与所述第一准直镜和第二准直镜的光轴垂直，所述回反射器的锥点设置于所述回反射器的入射光束和出射光束光轴连线中心点的延长线上。优选的，所述的偏置漂移主动纠正系统中，所述第一准直镜和第二准直镜为单透镜或者为透镜组。优选的，所述的偏置漂移主动纠正系统中，所述分光镜为分光棱镜或分光平片。优选的，所述的偏置漂移主动纠正系统中，所述同轴光发射器所采用的光源为发光二极管或光纤光源；所述同轴光发射器所发射的同轴光为可见光，或紫外光，或红外光。优选的，所述的偏置漂移主动纠正系统中，所述回反射器为中空回反射器或者玻璃回反射器。优选的，所述的偏置漂移主动纠正系统中，所述回反射器的内表面镀有反射膜。优选的，所述的偏置漂移主动纠正系统中，所述探测器为位置传感器；或者所述探测器为电荷耦合器件CXD相机；或者所述探测器为互补金属氧化物半导体存储器CMOS相机。本专利技术实施例还提供了一种引线键合机，该引线键合机包括上述本专利技术实施例提供的偏置漂移主动纠正系统。本专利技术实施例还提供一种偏置漂移主动纠正方法，所述方法应用上述本专利技术实施例提供的偏置漂移主动纠正系统中，或者所述方法应用于上述本专利技术实施例提供的引线键合机中； 所述偏置漂移主动纠正方法包括在第一时间获取所述金球的像在所述探测器靶面上的第一位置信息，以及在第二时间获取所述金球的像在所述探测器靶面上的第二位置信息，将所述第一位置信息与第二位置信息的差值确定为所述劈刀与成像系统之间距离的偏置漂移量；根据所述偏置漂移量，纠正引线键合机在焊接时所使用的劈刀与成像系统之间距离参数。从以上所述可以看出，本专利技术实施例提供的偏置漂移主动纠正系统、方法及引线键合机，通过将准直镜、分光镜、同轴光发射器以及回反射器的合理设置，并将不同时间点上，劈刀刀尖在工作时所形成的金球在成像系统探测器靶面上的不同位置间的差值，确定为劈刀和成像系统之间距离的偏置漂移量；根据该偏置漂移量纠正劈刀和成像系统之间的距离参数。从而可以实时精确测量劈刀和成像系统之间距离的偏置漂移量并对所述距离参数进行纠正，确保引线键合机的焊接精度，提供芯片的成品率，且结构简单，成本低，便于实现模块化。附图说明图I为现有技术中引线键合机中劈刀和光学系统示意简图；图2为本专利技术实施例提供的偏置漂移纠正系统光学结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的回反射器光学走向示意图；图4为本专利技术实施例提供的回反射器偏置漂移测量俯视图；图5为本专利技术实施例提供的偏置漂移纠正系统结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的偏置漂移纠正方法流程示意图。具体实施例方式本专利技术实施例提供了一种偏置漂移主动纠正系统，该系统安装在半导体后封装设备——引线键合机(Wire bonder)上，是用于测量键合头由于温度以及系统的其它随机误差所引起引线键合机中劈刀与成像系统(即光学系统)之间距离(可用附图2中的D表示)的偏置漂移，并纠正劈刀与成像系统之间距离参数，以便引线键合机采用当前正确的劈刀与成像系统之间的距离参数进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏置漂移主动纠正系统，其特征在于，所述系统设置于一引线键合机中，并设置于引线键合头的下方；所述引线键合机包括：劈刀；以及设置有探测器的成像系统；所述劈刀刀尖在工作时形成金球；所述偏置漂移主动纠正系统包括：第一准直镜、第二准直镜、分光镜、同轴光发射器以及回反射器；所述同轴光发射器所发射的同轴光依次经过所述分光镜、第一准直镜，照亮所述金球；所述金球反射的光线依次经过所述第一准直镜、分光镜、回反射器、第二准直镜，将所述金球的像成像于所述成像系统中所述探测器的靶面上；所述偏置漂移主动纠正系统还包括：偏置漂移量获取模块，用于在第一时间获取所述金球的像在所述探测器靶面上的第一位置信息，以及在第二时间获取所述金球的像在所述探测器靶面上的第二位置信息，将所述第一位置信息与第二位置信息的差值确定为所述劈刀与成像系统之间距离的偏置漂移量；纠正模块，用于根据所述偏置漂移量获取模块获取的偏置漂移量，纠正引线键合机在焊接时所使用的劈刀与成像系统之间距离参数。

【技术特征摘要】
1.一种偏置漂移主动纠正系统，其特征在于，所述系统设置于一引线键合机中，并设置于引线键合头的下方； 所述引线键合机包括劈刀；以及设置有探测器的成像系统；所述劈刀刀尖在工作时形成金球； 所述偏置漂移主动纠正系统包括第一准直镜、第二准直镜、分光镜、同轴光发射器以及回反射器； 所述同轴光发射器所发射的同轴光依次经过所述分光镜、第一准直镜，照亮所述金球； 所述金球反射的光线依次经过所述第一准直镜、分光镜、回反射器、第二准直镜，将所述金球的像成像于所述成像系统中所述探测器的靶面上； 所述偏置漂移主动纠正系统还包括 偏置漂移量获取模块，用于在第一时间获取所述金球的像在所述探测器靶面上的第一位置信息，以及在第二时间获取所述金球的像在所述探测器靶面上的第二位置信息，将所述第一位置信息与第二位置信息的差值确定为所述劈刀与成像系统之间距离的偏置漂移量; 纠正模块，用于根据所述偏置漂移量获取模块获取的偏置漂移量，纠正引线键合机在焊接时所使用的劈刀与成像系统之间距离参数。2.根据权利要求I所述的偏置漂移主动纠正系统，其特征在于， 所述第一准直镜与所述第二准直镜分别设置于所述回反射器锥点两侧，且所述第一准直镜与所述第二准直镜光轴平行； 所述第一准直镜设置于所述劈刀与回反射器之间，且与所述劈刀同轴设置，所述劈刀尖在工作时形成的金球球心处于所述第一准直镜的焦平面上； 所述第二准直镜设置于所述成像系统与回反射器之间，且与所述成像系统同轴设置，所述第二准直镜的焦平面位于所述成像系统的工作面上； 所述分光镜设置于所述第一准直镜与回反射器之间，且所述分光镜的光轴与所述第一准直镜光轴成45°角； 所述同轴光发射器设置于所述第一准直镜与回反射器之间，所述同轴光发射器所发射的同轴光光轴与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：于丽娜，王双全，
申请(专利权)人：北京中电科电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：