专利名称：用于检查楔形接合的质量的方法
技术领域：
本发明关于检查楔形接合的质量的方法。
背景技术：
引线接合器是这样的设备，通过其将引线连接安装在衬底上之后将它们连接到半导体芯片上的设备。引线接合器具有夹紧到操纵杆的尖端的毛细管。毛细管用来保证引线连接在半导体芯片和衬底上的连接点上，并且引导在两个连接点之间的引线。在半导体芯片上的连接点之间和衬底上的连接点之间做出引线连接的情况下，首先将从毛细管突出出来的引线的末端焊接在焊球上。之后，利用压力和超声波将引线焊球固定到半导体芯片上的连接点上。在这个过程中，将来自超声传感器的超声波应用到操纵杆上。已知这个过程为焊球接合。之后将引线拉到所需长度，形成引线环，并且焊接到衬底上的连接点。已知这个最后的过程为楔形接合。在将引线固定到衬底上的连接点之后，将引线撕掉并且开始下一个接合周期。
球形接合以及楔形接合受多种因素的影响。为了实现预定质量的接合连接，对于特定过程必须确定足够的一些物理和/或技术参数的值。这种参数的实例是-接合力，是在接合过程中，毛细管在球形接合或半导体芯片的连接点上施加的正常的力，-参数，在这里被指定为超声波变量P，其控制超声波传感器的超声波的应用。例如，超声波变量可以是流过操纵杆的超声波传感器的交流电的幅度，或应用到超声波传感器的交流电的幅度，或者功率，或另一参数，-持续时间，在这里被指定为超声波时间T，其指示超声波变量P应用到超声波传感器的时间的长度，-毛细管在连接点上的碰撞速率，-二进制参数，指示在毛细管碰撞连接点之前，超声波变量是否已经应用到超声波传感器。
现在，为了说明在指令控制中的接合质量的特征以及确定最优化的接合参数，主要使用两种方法，即a)所谓的牵拉测试，当在关于半导体芯片或衬底的表面的垂直方向上牵拉接合时，测量将接合从半导体芯片或衬底拉掉的力，以及b)所谓的切断测试，当利用工具平行于半导体芯片或衬底的表面将接合推开时，测量将接合从半导体芯片或衬底拉掉的力。
这些测试通常由为这个应用特别开发的装置执行。但是，从专利US 5,894,981中，已知一被设立来执行牵拉测试的引线接合器。这个引线接合器涉及形成引线环的特殊方法，通过该引线环，引线不由毛细管供给。对于牵拉测试，在形成楔形接合之后，沿着垂直表面的方向将引线拉开。这个测试的缺点是在接合周期完成之前，即楔形接合仍旧和引线供给装置连接之前，就会发生检测。
从专利US 5,591,920中，已知一被设立来执行牵拉测试的引线接合器，通过该牵拉测试测量流过升高和降低毛细管的马达的电流的最大值。可以为焊球接合以及楔形接合执行这个测试。当为楔形接合执行这个牵拉测试时，在测试中存在一个重要的缺点，在建立的牵拉测试中，负载不在楔形上，而是在接合周期的最后阶段中的被撕掉的那片引线上，也就是所谓的尾状物上。
发明内容
本发明的目的是开发用于检测楔形接合质量的更为合适的测试。
根据本发明，利用权利要求1的特征解决上述问题。
根据本发明，使用引线接合器的毛细管在和引线环的纵向方向成直角的方向上，推开在半导体芯片上的第一连接点和在衬底上的第二连接点之间形成的引线环，直到撕开楔形接合或引线断裂，从而进行楔形接合的质量检查，其中毛细管在第二连接点的附近应用。本测试的方法的特征在于具有下面的步骤-将毛细管放在引线环的一侧并且挨着楔形接合，由此毛细管的尖端位于引线环的高度以下。
-平行于衬底的表面并且垂直于引线环移动毛细管，直到将楔形接合从连接点撕掉或引线断裂，并且同时测量一信号，其中该信号是毛细管施加在引线环上的力的量度，以及-确定测量的信号的最大值。
可在生产出引线环之后立即执行测试。现在详细解释各个步骤1.对于正常的接合周期，在半导体芯片上的第一连接点和衬底上的第二连接点之间形成引线环。在第一连接点上的接合连接通常是所谓的“焊球”接合，在第二连接点上的接合连接是所谓的“楔形”接合。在形成楔形接合之后，像往常一样将引线撕掉，并且在毛细管上形成新的引线焊球。
2.在形成的引线环的一侧放置引线接合器的毛细管，同时不接触引线环。毛细管的尖端位于引线环的高度以下。
3.平行于衬底的表面并且垂直于，也就是，以引线环的直角方向移动毛细管。在这个过程中，它和引线接触，牵拉并伸展引线直到最终将楔形接合撕掉或引线断裂。在移动的过程中，持续测量传感器的信号并且之后确定这个信号的最大值，该信号是毛细管施加在引线环上的力的量度。这个最大值是将引线撕掉所需的力的量度。
例如，传感器可以是集成进接合头的力传感器。力传感器测量操纵杆施加的力，其中在操纵杆的尖端将毛细管夹紧在接合头上。
接合头具有两个驱动器，使得毛细管可以平行于衬底的表面移动。两个驱动器中的一个可以用作传感器，其中传感器信号是流过驱动器的电流。毛细管的移动方向必须垂直于引线环的纵向方向。将引线环的纵向方向和接合头的移动轴对准是有益的，这样仅需要两个驱动器中的一个用于垂直于引线环的纵向方向移动毛细管。在这个情况中，仅测量和分析流过这个驱动器的电流。
如果没有特别对准引线环的纵向方向和接合头的移动轴，并且如果因此需要两个驱动器来垂直于引线环的纵向方向移动毛细管，那么要么将流过两个驱动器中一个的电流用作传感器信号，要么测量流过两个驱动器的电流，并从中形成单一的传感器信号。
下面基于
步骤2中毛细管的放置和步骤3中毛细管的移动。
图1，2示出了引线接合器的引线环和毛细管的平面和侧视图，其中引线接合器形成引线环并且根据本发明用来检查引线环的质量，而且图3示意性的示出了引线接合器的接合头和用于在平面内移动接合头的两个驱动器的平面图。
具体实施例方式
图1示意性的示出了具有若干连接点2的半导体芯片1以及具有若干连接销(finger)4的衬底3的平面图。在半导体芯片1的第一连接点2’和连接销4的一个上的第二连接点4’之间形成引线环5。将引线环5连接到具有焊球接合6的连接点2’以及具有楔形接合7的连接点4’。利用毛细管8形成引线环5，这里毛细管8是安装在没有示出的引线接合器的接合头上。毛细管8位于引线环5的一侧，位于的高度使其尖端低于引线环5上的毛细管8的应用点的高度。在图2中示出了这个情况，它对应于执行上述过程的步骤2之后的情况。图1还示出了在上述过程中的步骤3期间毛细管8的移动方向9。
通过这个测试，可以确定楔形接合的质量。为了这个原因，在过程的步骤2中，放置毛细管8挨着楔形接合7，使得将毛细管8在引线环5上施加的力从引线传送到楔形接合7，从而撕掉在引线和连接销4’之间的楔形接合7，并且引线本身不会被撕成两半。
图3以平面图示意性的示出了引线接合器的接合头10以及用于在平面13中接合头的移动的两个驱动器11和12。在这个实例中，两个驱动器11和12是具有彼此垂直的两个移动轴x和y的线性马达，其中线性马达还允许接合头垂直于它们的各自移动轴移动。每一线性马达包括和接合头连接的定子和线圈。例如，从US 5,114,302中可以知道这种接合头。有益的选择引线环5的方向(图1)，使得毛细管8的移动方向9要么平行于x轴，要么平行于y轴。如果毛细管8的移动方向9平行于x轴，那么电流流过驱动器11，也就是，在这个实例中流过线圈的电流可以用作传感器信号。本发明还可以实施在其它类型的引线接合器上，例如具有根据CN 1302713的转动接合头的引线接合器。
已经利用广为所知的标准过程描述了本发明，其中在第一连接点上的连接是所谓的焊球接合，并且在第二连接点上的连接是所谓的楔形接合。因为它意在确定在第二连接点上的楔形接合的质量，所以在第一连接点上的接合连接可以是任意接合连接，例如也是楔形接合。但是在这个情况下，本发明可以用来测试在第一连接点上的楔形连接的质量或在第二连接点上的楔形连接的质量。在第一情况中，必须将毛细管8放置在第一连接点旁边，并且在第二情况中，如上面通过实例所述的，毛细管8应该在引线环5的侧部挨着第二连接点。
本申请给出了衬底。如果半导体芯片直接安装在彼此之上的话(所谓的交错芯片(stagged-die)应用)，那么衬底可以是例如具有印刷电路的导线架或带或箔，或者甚至是半导体芯片。
虽然示出并描述了本发明的实施例和应用，对从本公开中获益的本领域普通技术人员来说，很明显在不脱离在这里的本发明的概念的情况下，可以在上述之外做出很多修改。因此，除了附加的权利要求的精神和它的等效物，本发明不受其它限制。
权利要求
1.一种用于检查在引线环(5)和衬底(3)上的连接点(4’)之间形成的楔形接合(7)的质量的方法，其中利用引线接合器的毛细管(8)形成引线环(5)，特征在于具有下面的步骤-将引线接合器的毛细管(8)放置在引线环(5)的一侧，并且挨着楔形接合(7)，其中毛细管(8)的尖端位于引线环(5)的高度以下，-平行于衬底(3)的表面并垂直于引线环(5)移动毛细管(8)直到将楔形接合(7)从连接点(4’)撕掉或引线断裂，并且同时测量一信号，此信号是毛细管(8)施加在引线环(5)上的力的量度，以及-确定测量的信号的最大值。
2.如权利要求1所述的方法，其中信号是流过移动毛细管(8)的驱动器(11，12)的电流的强度。
全文摘要
一种用于检查在引线环(5)和衬底(3)上的连接点(4’)之间的楔形接合的质量的方法，其中利用引线接合器的毛细管(8)形成引线环(5)，其特征在于具有下面的步骤将毛细管放置在引线环(5)的一侧，并且挨着楔形接合(7)，其中毛细管(8)的尖端位于引线环(5)的高度以下。平行于衬底(3)的表面并垂直于引线环(5)移动毛细管(8)直到将楔形接合(7)从连接点(4’)撕掉或引线断裂，并且同时测量一信号，此信号是毛细管(8)施加在引线环(5)上的力的量度，并且确定测量的信号的最大值。
文档编号H01L21/66GK1573313SQ20041004910
公开日2005年2月2日 申请日期2004年6月17日 优先权日2003年6月18日
发明者乔纳森·梅丁 申请人:Esec贸易公司