[发明专利]用于超声波键合的方法和设备

说明书

本申请是申请日为2008年11月7日、申请号为200880122327.9的发明专利申请“用于超声波键合的方法和设备”的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于超声波键合的建立和质量控制的方法，特别是通过超声波进行接线键合连接的方法，以及涉及适合于执行此方法的部件以及装配有所述部件的键合设备，特别是接线键合机。本发明在此方面也特别地涉及楔形-楔形键合。本发明总得来说特别地针对相对于传统技术改进的生产率和质量控制的可靠性。

背景技术

楔形-楔形键合是用于芯片和基板的接触的普遍已知和可靠的技术。楔形-楔形键既被用于功率电子设备又被用于微电子设备中。为监测键合过程的质量，使连续产品中一定百分比的产品接受破坏测试，并且通过统计方法推断全部生产批次的质量。

特别地，在可靠性相关领域中进一步质量控制的希望导致近年来开发了多种方法，这些方法实现了作为以上所述破坏测试的补充的在线监测。应提及的是基本上两种方法，一个方法是键合连接的非破坏的机械检测，其中小的力(拉力或剪力)作用在连接上以检测强度，另一个方法是基于信号测量的方法，所述信号可直接从超声波发生器或转换器的位置指示器获取。

第二个方法将转换器内流过的电流、超声波发生器输出上的电压或接线的变形或这些量的组合用作测量量。

将键合力、超声波功率以及键合时间用作确定过程窗的控制量。在专利US 4,606,490、EP 0 368 533 B1、EP 0 540 189 B1中描述了这些方法。这些方法的基本特征是使被测量的量相对于由使用者预定的特征线演变。这些方法的重点在于，此类变形历程和电流历程也能够指示出差的键合连接。因此，给定的规则总是必要的，即为充分确定键合质量，因此总是将不合适的、质量差的键合可靠地识别出。

在专利文献EP 1 023 139 B1和EP 1 342 201中有为弥补此缺点的一个尝试。在旧的方法中，仅考虑测量量并且将其作为质量判据。在新的方法中尝试将所述量联合并且由此推导出质量标准。作为电流的替代，在此将转换器的电导纳用作与超声波功率最大程度上独立的量。尝试从导纳历程和接线变形的组合及其相关性得到关于连接质量的可靠描述。

该方法不能到达目的，因为所使用的测量量不足以与在连接区内发生的物理过程相关联。因此，例如电谐振(电流和电压之间的相位角为零)不对应于机械谐振(刀具尖端的速度和电压之间的相位角为零)，使得仅使用电学量的系统不在机械谐振中运行。使用前述方法检测不到刀具尖端(Werkzeugspitze)的速度以及连接对之间的摩擦、即直接对于连接形成具有关键意义的物理量。

在本发明申请人的EP 1 789 226 A1以及WO 2006/032316 A1中描述了使用安装在膜内的传感器。

所述的迄今已知的方法因此不适合于检测并且相应地处理用于判断连接质量的关键数据。特别地，这些方法不能满足对全自动键合机的质量监测的要求。

发明内容

根据第一方面，本发明涉及用于超声波键合特别是超声波接线键合时的质量控制的方法，其中，使用转换器键合刀具单元和超声波发生器，并且其中，在键合期间通过一个或多个传感器检测一个或多个在键合期间变化的参数的测量信号来判断键合质量和/或影响键合，特别地通过控制或调节键合过程来影响键合。

针对前述过于现有技术所解释的问题，本发明要解决的技术问题在于，提供质量控制的改进的可能性，特别地进一步，将对于连接形成关键的或有说服力的物理量包括在其内。

该技术问题的根据本发明的解决方案基于现在发现的如下认知，即，楔形尖端的速度和连接对之间的摩擦特别地是对于连接形成关键的以及就此而言是对于判断键合过程有说服力的键合过程的物理量或参数，并且因此将其从传感器信号提取并供判断单元使用。然后，该判断单元可基于合适的模型作为参考，在此基础上实现对过程数据的判断。