ef的焊头组件的参考点)。此测量的膨胀(和收缩)将接近将发生在具有相同工艺参数(例如，相同的温度循环)的实际/后续焊接工序中的膨胀(和收缩)。
[0025]根据另一个示例性的模拟焊接工序，焊头组件沿z轴的膨胀(和收缩)可以通过保持焊头组件参考点(例如z轴编码器参考点)的z轴位置为大致恒定值，“在空气中”(例如，不是抵靠一个表面，诸如上面提及的虚设器件)测量。因为焊头组件的下表面(例如焊接工具的下表面)不靠着一个表面(例如，焊接位置区的“虚设”器件、校准站的表面等)，而是在空气中，所以焊头组件的下表面自由膨胀(和收缩)。在焊头组件的下表面在空气中的状态下，施加当前焊接工序程序的实际温度循环(或另一个期望的温度循环)。然后可以例如利用位移传感器(例如电容位移传感器、干涉位移传感器，基于三角测量的位移传感器、共焦位移传感器、光学位移传感器等)来检测/测量所述下表面的Z轴膨胀(或收缩)。在图3中示出了这样的示例性位移传感器274。该测量的膨胀(和收缩)将接近将发生在具有相同的工艺参数(例如，相同的温度循环)的实际/后续焊接工序中的膨胀(和收缩)。
[0026]当然，也考虑附加的模拟焊接工序(除了本文所述的那些)以开发根据本发明的用来确定合适的Z轴位置调整量所使用的数据。
[0027]现在参照附图，图1A示出焊头组件10a和用于移动焊头组件10a的电机102。焊头组件10a包括上焊头104、下焊头106、加热器108和焊接工具110。本领域技术人员将理解的是，加热器108和焊接工具110可以作为单个的元件(即被加热的焊接工具)提供。z轴位置Zkef例如位于上焊头104上，并反映由焊头z轴位置检测器(例如z轴编码器，未示出)所监视的z轴位置。当然，图1A仅示出一个示例性的焊头配置，可考虑许多可替代的配置。图1B示出一个这样的替代性配置。图1B示出焊头组件10b和用于移动焊头组件10b的电机102。焊头组件10b包括上焊头104(标有位置Zkef)、下焊头“I”_106a、负载单元112、下焊头“2”-106b、加热器108和焊接工具110。负载单元112例如可以是力传感器，用于测量由焊头组件10b施加的向下的力或向上的力(例如压缩或拉伸)(例如由电机102施加的向下的力)。
[0028]图2A示出包括焊接台252 (例如传送装置、加热的传送装置、加热块、砧座等)和由焊接台252所支撑的支撑结构254 (此处支撑结构254和焊接台252可以集成为单个的元件)的焊接机250 (例如热压倒装芯片焊接机)的一部分。衬底256由支撑结构254支撑，并包括多个焊接位置256a。在衬底256上设置下导电结构258a、258b (例如导电迹线、导电垫等)。焊接机250还包括承载半导体元件260的焊接工具110 (例如由焊头组件100a、10b承载，参见图1A-1B)。在半导体元件260上设置上导电结构262a、262b (例如导电柱，诸如铜柱，示出为包括柱部264a、264b和焊料接触部266a、266b)。焊接工具110下降成使得上导电结构262a、262b接触下导电结构258a、258b (例如参见图2B)。如图2B所示，通过焊接工序(例如热压焊接工序)熔化焊料接触部266a、266b，然后再固化为焊料界面266al、266bl-提供上导电结构262a、262b与下导电结构258a、258b之间永久的导电接合。虽然图2A-2B仅示出两对导电结构(对264a、258a和对264b、258b)，但这当然是为了便于说明的简化例子。在实践中可以提供任何数量的成对的导电结构(例如，数几十个导电结构对、数百个导电结构对等)。
[0029]图2B还不出半导体兀件260的下表面与衬底256的上表面之间的间隙GDESIKED。将要理解的是，间隙Gdesiked在可接受的公差范围内是很重要的；也就是，如果间隙太小或太大，焊料接触部266a、266b中的焊料材料将不会起到提供希望的导电互连的作用。在图2B中示出了 Gdesiked在可接受的公差范围内(因此其是“期望的”)，从而产生焊料界面266al、266bl中固化的焊料材料的令人满意的间隙。固化的焊料材料的间隙示为GS(MEK1。
[0030]可能发生的一个问题是，在焊接工序已经开始(当焊头组件沿Z轴位于期望的焊接位置时)之后-如果焊头组件100a、10b膨胀，则焊接工具110可能下降到使得半导体元件260的下表面与衬底256的上表面之间的间隙不在可接受的公差内的程度上。这种情况在图2C中示出，其中由于焊头组件100a、100b的元件的膨胀(在图2C中，因为间隙Gsquiek2太小，所以示出每一个焊料界面266a2、266b2处于不期望的变形状态)，间隙标记为Gsmp根据本发明，在焊接工序中可以根据需要移动焊头组件10aUOOb以补偿焊头组件100a、10b的元件的膨胀/收缩。
[0031]在图2D中，示出焊头组件100a、10b被提升，以在焊接循环中焊头组件100a、10b
的膨胀和收缩之后，将间隙(即Gdesiked)保持在期望的公差内。在这个实施例中，示出了按照时间的快照，其中焊头组件100a、10b正被提升(例如见箭头)等于Gsmiieki减去G S0LDEE2的量，因为这个差值应该大致等于焊头组件10aUOOb沿z轴向下膨胀的量。形成的焊料界面266a3、266b3限定了基本上等于图2B中示出的GSQU)EK1的间隙G SQ_3。虽然图2D示出了焊头组件100a、10b在某个时刻被提升，但是应该理解的是，调整焊头组件100a、10b位置的过程可以涉及焊接工序整个过程中的很多个移动。
[0032]图3是焊接机250的俯视框图。如图2A-2D中那样，图3示出焊头组件100a、10b和由支撑结构254所支撑的衬底256。如图3所示，示例性焊头组件100a、10b沿y轴移动路径、z轴移动路径(图2A-2D中示出的路径)和绕着Θ轴移动。示例性的支撑结构254示出为可沿z轴移动路径移动(例如通过焊接台252的移动，图3中未示出)。图3还示出位于支撑结构254左侧和右侧的另外的衬底256,其旨在代表输入和输出导引系统(未不出)。这些系统被配置为:从衬底提供设备(例如输入盒)获取衬底；将衬底从衬底提供设备移动到支撑结构；然后在完成了半导体兀件向衬底上的焊接之后，将刚焊接完的衬底移动到输出提供设备(例如输出盒)。图3还示出计算机系统270和校准站268。还示出了位移传感器274。如上所提供的，在本发明的某些示例性实施方式中，用位移传感器来测量焊头的z轴膨胀，例如在空气中的。本领域技术人员将理解的是，校准站268可以包括焊头组件100a、10b的下表面(例如焊接工具的下表面)靠着其的表面。然而，在本发明的“在空气中”测量焊头组件的z轴高度测量特性的实施方式中，校准站268(或另一个校准站)可以包括位移传感器(例如位移传感器274)。当然并且如本文所述，任何这种校准站可以位于或远离支撑结构(例如焊头组件可以到达的机器上的任何位置)。
[0033]根据本发明，为了补偿焊接工序中焊头组件的加热和冷却所引起的膨胀/收缩，在焊接工序中调整(例如用z轴电机，诸如上述电机102)焊头组件的z轴位置。根据本发明的某些实施方式，为了确定在实际的焊接工序(例如参见图5)中如何调整焊头的z轴位置，要进行模拟焊接工序。可以在实际的焊接位置(例如，诸如焊接工具110的焊头组件10aUOOb的元件接触衬底256、支撑结构254、焊接台252、或位于焊接位置的某些其他元件的位置处)上进行模拟焊接工序。可替换地，可能期望提供单独的校准站(例如校准站268)。在图3中，示出校准站268在邻近(以及实际上直接或间接耦合至)支撑结构254和/或焊接台252的位置上(不可见，但是如图2A-2D所示位于支撑结构254下面)，使得当支撑结构254移动时校准站268也移动。当然，校准站268不需要位于这个位置上(并且不需要随着支撑结构254移动)，并且可以根据需要位于焊接机250