專利名稱：金屬線接合方法和接合力校準(zhǔn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬線環(huán)的形成，具體涉及在金屬線接合過程中施加 接合能量和/或接合力的改進(jìn)方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體裝置的處理和封裝中，金屬線接合一直是提供封裝內(nèi)兩 個(gè)位置之間電互連的主要方法(即半導(dǎo)體管芯的管芯焊盤(die pad) 和引線框的引線之間)。具體的，使用金屬線接合機(jī)在各個(gè)位置之間形 成金屬線環(huán)，從而電互連。
典型的普通金屬線接合順序包括(1)在從接合工具延伸的金屬 線的端部上形成無空氣球；(2)在半導(dǎo)體管芯的管芯焊盤上利用無空氣 球形成第一接合部；(3)在管芯焊盤和引線框的引線之間延伸適合形狀 的金屬線長度；(4)將金屬線自動(dòng)點(diǎn)焊到引線框的引線；和(5)切斷 金屬線。在(a)金屬線環(huán)的端部和(b)接合位置(例如管芯焊盤，引 線等)之間形成接合時(shí)，各種類型的接合能量可以使用，例如包括超聲 波能量，熱超聲(thermosonic)能量，熱壓能量等。
在普通的金屬線接合系統(tǒng)中，通常，在金屬線/接合工具和接觸件 之間建立一定程度的接觸之后，接合能量(例如超聲能量)被施加，將 與該接觸件形成接合。如果當(dāng)接觸件(例如引線框的引線)沒有被下壓 (pinned down)時(shí)施加接合能量，會(huì)形成不適當(dāng)?shù)慕雍稀＞唧w的，震 動(dòng)和相關(guān)的問題會(huì)導(dǎo)致第二接合之后的過度易碎的(squashed)接合、短的金屬線尾部長度等。
因此，需要提供一種接合能量施加、接合力施加的改進(jìn)方法以及 相關(guān)的引線接合方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例，提供一種施加接合能量的方法，從而利 用金屬線接合機(jī)在金屬線的一部分和接合位置的接觸件之間形成接合。 該方法包括(1)將接合工具朝著接觸件移動(dòng)；(2)檢測接觸件的一部 分何時(shí)被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面(例如加熱模塊)上；(3) 施加接合能量給接觸件的該部分，從而在接觸件和金屬線的該部分之間 形成接合(例如施加接合能量給金屬線以及接觸件的該部分處的接合表 面從而形成接合)。
根據(jù)另一個(gè)典型實(shí)施例，提供一種形成金屬線環(huán)的方法，從而利 用金屬線接合機(jī)提供半導(dǎo)體裝置的第一接合位置和第二接合位置之間 的互連。該方法包括(1)在第一接合位置處利用接合工具形成第一接 合，從而與接合工具相連的金屬線與第一接合連續(xù)；(2)將金屬線的長 度從第一接合位置朝著第二接合位置延伸；和(3)在第二接合位置處 形成第二接合，從而金屬線從第一接合部延伸到第二接合部。步驟(3) 包括(a)將接合工具朝著第二接合位置處的接觸件移動(dòng)，(b)檢測接 觸件的一部分何時(shí)壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上；和(c)施 加接合能量給接觸件的該部分，從而接合形成在接觸件和金屬線之間。 該方法還包括(4)切斷金屬線，從而連接在接合工具中的金屬線的長
度從步驟(1)、 (2)、 (3)中形成的金屬線環(huán)分開。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，提供一種確定接合力的方法，該接合力用于 利用金屬線接合機(jī)將金屬線的一部分接合到接合接觸件。該方法包括-(1)移動(dòng)工具以接觸將被接合的裝置的接合接觸件的一部分，該工具
施加初始力給接合接觸件；(2)增加通過工具施加給接合接觸件的該部 分的力，直到接合接觸件的該部分被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表 面；和(3)存儲施加給接合接觸件的該部分的力的值，接合接觸件通 過該力被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上。根據(jù)另一個(gè)典型實(shí)施例，提供一種利用金屬線接合機(jī)形成金屬線 環(huán)的方法，從而提供半導(dǎo)體裝置的第一接合位置和第二接合位置之間的 互連。該方法包括(l)在第一接合位置處利用接合工具形成第一接合， 從而與接合工具連接的金屬線與第一接合部連續(xù)；(2)將金屬線的長度 從第一接合位置朝著第二接合位置延伸；和(3)在第二接合位置處在 接觸件的一部分處形成第二接合，從而金屬線從第一接合部連續(xù)延伸到 第二接合部。步驟(3)包括(a)確定接合力的值，該接合力將接合 接觸件的該部分壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上，(b)施加總的 接合力給接合接觸件的該部分，總的接合力大于或等于步驟(a)中確 定的接合力值，(c)施加接合能量給接合接觸件，從而形成第二接合部。 該方法還包括(4)切斷金屬線，從而接合工具中連接的金屬線的長度 從步驟(1)、 (2)、 (3)中形成的金屬線環(huán)分開。
本發(fā)明的方法還可實(shí)現(xiàn)為一設(shè)備(例如作為金屬線接合機(jī)的智能 的一部分)，或者在計(jì)算機(jī)可讀載體上的計(jì)算機(jī)程序指令(例如計(jì)算機(jī) 可讀的載體，用于與金屬線接合機(jī)相連)。


結(jié)合附圖，通過下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明更容易理解。需要強(qiáng)調(diào)， 根據(jù)常識，附圖的各個(gè)特征不是成比例的。相反，各種特征的尺寸可以 任意擴(kuò)大或者縮小，從而更加清楚。附圖中包括-
圖1A是根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例在下降到第二接合部過程中金屬線
環(huán)的側(cè)面剖視圖1B是根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的圖1A的一部分的詳細(xì)視圖，示 出了接合工具，接合工具將接觸件壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面 上；
圖2A的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例施加接合能量的方 法，從而在金屬線的一部分和接合位置的接觸件之間形成接合；
圖2B的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例形成金屬線環(huán)的方
法，從而提供半導(dǎo)體裝置的第一接合位置和第二接合位置之間的互連；
圖3A的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例利用系統(tǒng)阻抗變化的
12方法，從而檢測接觸件的一部分何時(shí)被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐
表面上；
圖3B是根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例接合工具朝著接觸件的運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 圖，用于解釋圖3A的方法；
圖4A的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的另一方法，檢測接 觸件的一部分何時(shí)被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上；
圖4B是根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例朝著接觸件運(yùn)動(dòng)過程中接合工具的 速度和力的時(shí)間圖，用于解釋圖4A的方法，；
圖5A是根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例半導(dǎo)體裝置的三個(gè)相鄰接觸件、與 接觸件接觸的裝置夾具的一部分的部分俯視圖，；
圖5B的圖形示出了根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的對于圖5A所示的三 個(gè)相鄰接觸件的力相對于豎直位置的數(shù)據(jù)；
圖6是根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例半導(dǎo)體裝置的接觸件和裝置夾具的 一部分的部分側(cè)視圖7A的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的一方法，確定用于 將金屬線的一部分接合到接合接觸件的接合力；和
圖7B的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的形成金屬線環(huán)的方 法，以提供半導(dǎo)體裝置的第一接合位置和第二接合位置之間的互連。
具體實(shí)施例方式
在某些普通的金屬線接合應(yīng)用中，接合能量(例如超聲波能量等) 和接合力在"開環(huán)"過程中被施加。具體的，在(1)工具/金屬線和(2) 金屬線將接合到其處的接觸件之間檢測到物理接觸之后施加接合能量。
根據(jù)本發(fā)明某些典型實(shí)施例，給接合能量提供"閉環(huán)"方法(例 如超聲波能量，熱超聲能量，熱壓能量等)禾tV或接合力施加。例如， 在接觸件的一部分(金屬線接合將形成到其處的接觸件的部分)被壓靠 在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面(例如，加熱塊，或者其它表面，接觸 件應(yīng)當(dāng)被壓靠在其上)上之后，接合能量將被開啟。被壓靠在金屬線接 合機(jī)的裝置支撐表面上的接觸件的該部分的適合狀態(tài)可稱為"下壓 (pinned down)"或者"完全向下"位置。這種狀態(tài)(即接觸件的該部
13分被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上)可以利用多種技術(shù)中的任 一種來檢測。某些典型的技術(shù)在這里描述，但是本發(fā)明不限于這些典型 技術(shù)。
如下面詳細(xì)描述的，用于檢測接觸件的一部分何時(shí)被壓靠在金屬 線接合機(jī)的裝置支撐表面上的典型技術(shù)包括(l)檢測接合工具的豎直 位置何時(shí)處于預(yù)定位置；(2)檢測換能器(transducer)的阻抗特性何 時(shí)達(dá)到預(yù)定水平；(3)確定(a)接合力和(b)接合工具的速度中的至 少一個(gè)何時(shí)達(dá)到預(yù)定水平；(4)檢測換能器的共振何時(shí)達(dá)到預(yù)定水平； 和(5)檢測施加到接觸件的該部分的力何時(shí)達(dá)到閾值力。通過在確保 接觸件處于適當(dāng)位置之后施加接合能量(例如超聲能量)，共振問題趨 向于基本減輕，從而改善了穿過多個(gè)接合位置形成的接合的均勻性，改 善了形成的接合的質(zhì)量，改善了接合的裝置的生產(chǎn)效率，并且降低了金 屬線接合機(jī)的操作者提供的輔助比率。
如上所述，檢測接觸件的該部分何時(shí)被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝 置支撐表面上的典型方法是檢測施加到接觸件的該部分的力何時(shí)達(dá)到 閾值力。這種閾值力可以與用于將接觸件的該部分壓靠在裝置支撐表面 上的力(例如銷力)相關(guān)。因此，根據(jù)本發(fā)明的某些典型實(shí)施例，銷力 的校準(zhǔn)完成，從而，銷力(例如，用于將接觸件的該部分壓靠在裝置支 撐表面上的力)對于多個(gè)接觸件(例如，引線框的引線的各部分)中的 每個(gè)被測量。銷力校準(zhǔn)的結(jié)果可用于多種技術(shù)中的任一個(gè)，例如(1) 預(yù)測何時(shí)某些銷力測量(例如多個(gè)引線的銷力測量中過大的變化)會(huì)顯 示出裝置夾持問題(例如部件問題，安裝問題等)或者機(jī)器設(shè)置問題； 和(2)使用銷力測量連同設(shè)定接合參數(shù)(例如施加到每個(gè)接觸件的接 合力可以至少等于測量的銷力，施加到每個(gè)接觸件的接合力可以等于對 于該接觸件的測量的銷力加上一個(gè)偏移量，施加到每個(gè)接觸件的接合力 可以等于多個(gè)接觸件的最大測得的銷力加上偏移量(offset)等)。
圖1A是金屬線環(huán)100的部分側(cè)視圖，其提供(1)半導(dǎo)體管芯102 的管芯焊盤和(2)引線框100的引線100a之間的電互連。具體的，接 合工具106 (例如毛細(xì)管工具)用于將接合工具106中連接(engaged) 的金屬線108的長度在(1)半導(dǎo)體管芯102的管芯焊盤和(2)引線框100的引線100a之間延伸。如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，半導(dǎo)體管芯102 安裝到引線框100，其包括引線100a。引線框100定位在金屬線接合機(jī) 的裝置支撐表面112上(例如加熱塊112或者另一個(gè)裝置支撐表面)。 當(dāng)然，圖1A中僅示出了引線框100的一部分(以及引線框100的引線 100a的僅一部分)，半導(dǎo)體管芯102和裝置支撐表面112。引線100a利 用裝置夾持件104夾持(圖1A僅示出了裝置夾持件104的一小部分)。 如圖1A，金屬線環(huán)110的端部將接合到其處的引線100a的部分(圖1A 所示的實(shí)例中的第二接合)沒有被壓靠在裝置支撐表面112上。彎折遠(yuǎn) 離裝置支撐表面112的引線100a的該部分可以通過例如高裝置夾持力、 窗口夾持幾何輪廓的結(jié)果(window clamp geometry issues)、力口熱、 和/或毛邊(burr)或者其它污染物等其它可能的原因造成。在用于施 加接合能量的普通的"開環(huán)"系統(tǒng)中，可以在當(dāng)與引線100a的該部分 接觸時(shí)施加接合能量，與下面事實(shí)無關(guān)它沒有被壓靠在裝置支撐表面 112上。如上所述，將接合能量施加到引線例如圖1A所示的引線100a 會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)以及相關(guān)問題，從而導(dǎo)致過度易碎的接合、短的尾部等。
根據(jù)本發(fā)明某些典型實(shí)施例，直到接觸件(例如引線100a)被壓 靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上(例如裝置支撐表面112)，接合 能量才被施加以形成接合(例如第一接合部，第二接合部等)。因此， 圖1B示出了接合工具106下降，直到引線100a的相關(guān)部分(即圖1A 所示的第二接合將形成在其上的部分)被壓靠在圖1B所示的裝置支撐 表面112上。
圖2A-2B是根據(jù)本發(fā)明某些典型實(shí)施例的流程圖。本領(lǐng)域技術(shù)人 員容易理解，流程圖中包括的某些步驟可以省略；某些另外的步驟可以 增加；并且步驟的順序可以與所示的不同。
圖2A的流程圖示出了施加接合能量的方法，從而在金屬線的一部 分和接合位置的接觸件之間利用根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的金屬線接合 機(jī)形成接合。例如，參考圖1A，圖2A的方法可用于施加接合能量以在 (1)金屬線108的一部分和(2)引線框100的引線100a之間形成接 合部。在步驟200，接合工具(例如接合工具106)朝著接觸件(例如 引線100a)移動(dòng)。在步驟202,完成下列檢測過程檢測接觸件的一部分何時(shí)被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上(例如檢測引線100a 的所示部分何時(shí)被壓靠在圖IB的裝置支撐表面112上)。在步驟204， 接合能量(例如超聲波能量)施加到接觸件的該部分，從而接合(例如 圖1A-1B所示的第二接合部)形成在接觸件和金屬線的該部分之間。
步驟202可以利用多種技術(shù)中的任一種完成。例如，檢測步驟可 包括檢測接合工具的豎直位置何時(shí)處于預(yù)定位置。金屬線接合領(lǐng)域技術(shù) 人員知道，編碼器系統(tǒng)，視覺系統(tǒng)等可用于確定接合工具何時(shí)處于下面 的高度處，其中，接觸件(例如引線100a)處于"完全下部"或者"下 壓"位置，如圖1B所示。這個(gè)位置可被記錄從而在下降以形成接合的 過程中(例如圖1B所示的第二接合)，可以知道這個(gè)位置已經(jīng)達(dá)到，從 而檢測接觸件被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上。
可用于檢測接觸件何時(shí)壓靠在裝置支撐表面上的另一個(gè)技術(shù)是檢 測換能器(接合工具連接到其處)的阻抗特性何時(shí)達(dá)到了預(yù)定水平。例 如，這種阻抗特性可包括阻抗大小閾值，和阻抗大小變化(或者變化率)， 阻抗相位閾值或者變化(或者變化率)，鎖定頻率變化等。這種檢測策 略的最具體的實(shí)例將參考圖3A和3B解釋。
可用于檢測接觸件何時(shí)壓靠在裝置支撐表面上的另一種技術(shù)是確 定(a)接合力和(b)接合工具的速度中的至少一個(gè)何時(shí)達(dá)到預(yù)定水平。 這種檢測策略的更具體的實(shí)施例將參考圖4A-4B詳細(xì)描述。
可用于檢測接觸件何時(shí)壓靠在裝置支撐表面上的技術(shù)是檢測換能 器(接合工具連接到其處)的共振何時(shí)達(dá)到預(yù)定水平。
可用于檢測接觸件何時(shí)壓靠在裝置支撐表面上的另一種技術(shù)是 (1)確定將把接觸件的該部分壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上 的力值和(2)檢測施加到接觸件的該部分的力何時(shí)達(dá)到閾值力，閾值 力大于或等于步驟(1)確定的力值。這種技術(shù)可以對于半導(dǎo)體裝置的 多個(gè)接觸件(例如引線框的引線)中的每一個(gè)重復(fù)，從而閾值力可以被 選擇成對于每個(gè)接觸件都相同(從而選擇的閾值力大于或等于對于多個(gè) 接觸件中的任一個(gè)在步驟(1)中確定的最大力值)，或者閾值力可以對 于多個(gè)接觸件中的每一個(gè)單獨(dú)地選擇。閾值力對于多個(gè)接觸件中的每一 個(gè)都相同，或者對于多個(gè)接觸件中的每一個(gè)都單獨(dú)地選擇/確定，可以以多種方式選擇。例如，閾值力可以選擇成等于對于多個(gè)接觸件中的任 一個(gè)在步驟(1)中確定的最大力值，或者可以是對于多個(gè)接觸件中任 一個(gè)在步驟(1)確定的最大值加上預(yù)定力偏移值。另一個(gè)實(shí)例中，閾 值力對于多個(gè)接觸件中的每一個(gè)可以獨(dú)立選擇，從而對于多個(gè)接觸件中 的每一個(gè)選擇的閾值力大于或等于步驟(1)中對于多個(gè)接觸件中相應(yīng) 一個(gè)確定的力值，或者可以選擇成等于步驟(1)中對于多個(gè)接觸件中 的那一個(gè)確定的力值加上預(yù)定力偏移值。
另外，這里描述的方法可以用于接觸件(例如引線框的引線)，其 中多個(gè)接合(例如多個(gè)第二接合)形成在同一個(gè)接觸件的不同部分上。
參考圖2B，所提供的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的形成 金屬線環(huán)的方法，以提供半導(dǎo)體裝置的第一接合位置和第二接合位置之 間的互連。在步驟250，第一接合利用接合工具形成在第一接合位置處， 從而與接合工具相連的金屬線與第一接合連續(xù)。例如，這種第一接合在 圖1A中示為第一接合110a。在步驟252，金屬線的長度從第一接合位 置朝著第二接合位置延伸。例如，金屬線的這種長度在圖1A中示為長 度110b。在步驟254，第二接合形成在第二接合位置處，從而金屬線從 第一接合連續(xù)延伸到第二接合。例如，第二接合利用金屬線環(huán)110的部 分110c形成，其中金屬線部分110c接合到接觸件100a (例如引線 100a)。
步驟254包括多個(gè)步驟(或者子步驟)。在步驟254A，接合工具朝 著第二接合位置處的接觸件移動(dòng)(例如，這種移動(dòng)動(dòng)作在圖1B中示出， 示出了虛線的接合工具106，在接觸件100a上方，以及實(shí)線的接合工 具106，其已經(jīng)被向下朝著接觸件100a移動(dòng)(并且在這種情況中相接 觸)。在步驟254B，檢測接觸件的一部分何時(shí)壓靠在金屬線接合機(jī)的裝 置支撐表面上。在步驟254C，接合能量施加到接觸件的該部分，從而 接合形成在接觸件和金屬線之間。
在步驟256，金屬線被切斷，從而接合工具中連接的金屬線的長度 從在步驟250、 252、 254中形成的金屬線環(huán)分開。
當(dāng)然，步驟254 (包括步驟254A、 254B和254C)可以利用多個(gè)方 法中的任一種完成，包括本申請描述的那些，并且包括相對于圖2A方法描述過的那些。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，許多不同的方法可以使用，從而檢測接
觸件的一部分何時(shí)被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上。圖3A-3B 用于示出這種檢測技術(shù)的一種典型方法。
圖3A的流程圖示出了檢測接觸件的一部分何時(shí)被壓靠在金屬線接 合機(jī)的裝置支撐表面上的方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，圖3A中包 括的某些步驟可以省略，某些另外的步驟可以增加，并且步驟順序可以 與所示的不同。在步驟300，該方法(例如，算法在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行， 該系統(tǒng)與金屬線接合機(jī)相連)開始。在步驟302，確定接合工具是否處 于恒定/受控速度模式(即CV模式)。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，CV模式是 隨著它朝著接合位置降低、接合工具的運(yùn)動(dòng)循環(huán)的一部分。如果還沒有 進(jìn)入CV模式(在步驟302，"否")，那么步驟302重復(fù)。如果已經(jīng)進(jìn)入 了CV模式(在步驟302，"是")，那么方法繼續(xù)到步驟304。根據(jù)這個(gè) 具體的實(shí)例，直到CV模式已經(jīng)進(jìn)入，步驟304處的阻抗檢測才開始； 然而，這僅是一個(gè)實(shí)例。阻抗檢測可以是恒定啟動(dòng)，或者這種啟動(dòng)可以 被關(guān)聯(lián)到某些其它測量(例如，與接觸件的初始物理接觸)。
在步驟304，阻抗檢測開始，并且檢測啟動(dòng)計(jì)時(shí)器在t二O時(shí)開始。 本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，這種阻抗檢測可以利用低水平的超聲波能量(即 低USG電流)，其可以在CV模式過程中施加。當(dāng)施加這種低水平電流時(shí)，
換能器的阻抗(或者與阻抗相關(guān)的一些特征)被監(jiān)測，并且當(dāng)檢測到這 個(gè)阻抗的變化超過指定的閾值(It)時(shí)，宣告接觸，并且通常的接觸能 量(例如超聲波能量)可施加。如上所述，監(jiān)測的阻抗特性可以是多種 特征中的任一個(gè)，包括例如阻抗大小閾值，阻抗大小變化(或者變化率)， 阻抗相位閾值或者變化(或者變化率)，鎖定頻率變化等。
參考圖3A，在步驟306，確定是否已經(jīng)檢測到預(yù)定阻抗變化。如 果預(yù)定阻抗變化檢測到(在步驟306，"是")，接合能量(例如超聲能 量或者USG)在步驟310被開啟，從而可以形成接合。如果沒有檢測到 預(yù)定阻抗變化(在步驟306，"否")，在步驟308檢査時(shí)間是否終止(例 如，在1=0之后預(yù)定的時(shí)間段)。如果時(shí)間沒有終止(步驟308，"否" 的結(jié)果)，給定時(shí)器增加增量(t=t+l)，并且過程返回到步驟306，用
18于另一個(gè)檢査，即預(yù)定阻抗變化是否檢測到。如果時(shí)間終止(在步驟
308，"是"的答案)，然后接合能量(例如超聲能量或者USG)在步驟310被開啟，從而可以形成接合。這個(gè)典型實(shí)施例中，假設(shè)如果時(shí)間在步驟308終止，接觸件的相關(guān)部分已經(jīng)被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上.并且接合過程可以進(jìn)行(與不適當(dāng)?shù)刂袛嘟雍线^程相反，或者可以更好地看做繼續(xù)過程，在假設(shè)接觸件的相關(guān)部分已經(jīng)被壓靠在裝置支撐表面上的基礎(chǔ)上)。在步驟312，過程(例如在金屬線接合機(jī)上運(yùn)行的算法)已經(jīng)完成。當(dāng)然，圖3A的方法可以對于半導(dǎo)體裝置的多個(gè)接觸件重復(fù)，或者對于單個(gè)接觸件重復(fù)多次(其中這種單個(gè)接觸件可以構(gòu)造成接合多次)。
圖3B是接合工具朝著接觸件運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻圖，用于解釋圖3A的方法。具體的，y軸被標(biāo)為"Z檢測"，并且涉及到阻抗特性，阻抗特性被監(jiān)測用于閾值或者閾值變化。X軸是時(shí)間。在時(shí)間"T1"之前是預(yù)接觸期間，其中接合工具還沒有接觸所述接觸件(例如引線)。在時(shí)間Tl,接合工具已經(jīng)與接觸件(例如引線)物理接觸，并且在從T1到T2具有阻抗特性上的變化。在時(shí)間T2，接觸件已經(jīng)被壓靠到金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上(例如，引線被"壓下")，如阻抗檢測策略明顯可見的，其檢測預(yù)定阻抗閾值或者閾值變化已經(jīng)滿足。
圖4A的流程圖示出了檢測接觸件的一部分何時(shí)被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上的另一個(gè)典型方法。這個(gè)方法中，確定(a)接合力和(b)接合工具的速度中的至少一個(gè)是否達(dá)到預(yù)定水平。在圖4A-4B的實(shí)例中，相對于接合力和速度描述了所述判定；但是，應(yīng)當(dāng)理解，在檢測接觸件的一部分何時(shí)被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上時(shí)，其中一個(gè)特性可被檢測。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，圖4A中的某些步驟可省略，某些另外的步驟可以增加，步驟的順序可以與所示的有所變化。
在步驟400，該方法啟動(dòng)(即在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的算法，該計(jì)算機(jī)與金屬線接合機(jī)相關(guān)聯(lián))。在步驟402，接合工具朝著接合位置(例如接觸件，諸如引線框的引線)移動(dòng)。在步驟404，確定在接合工具和接觸件(例如引線)之間是否已經(jīng)檢測到接觸。如果接觸還沒有被檢測到(在步驟404 "否")，那么步驟404重復(fù)。如果接觸已經(jīng)檢測到(在
19步驟404 "是")，那么方法繼續(xù)到步驟406。
在歩驟406，定時(shí)器在tO啟動(dòng)。在步驟408，確定速度和/或力閾值是否已經(jīng)滿足。如果速度和/或力閾值已經(jīng)滿足(在步驟408"是")，接合能量(例如超聲能量或者USG)在步驟412被開啟，從而可以形成接合。如果速度和./或力閾值還沒滿足(在步驟408，"否"的回答)，那么在步驟410檢查看看時(shí)間是否終止(例如，t二0之后的預(yù)定時(shí)間段)。如果時(shí)間還沒有終止(在步驟410，"否"的回答)，增量被增加給定時(shí)器(t=t+l)，并且過程回到步驟408用于另一個(gè)檢查，檢查速度和/或力閾值是否已經(jīng)滿足。如果時(shí)間終止(在步驟410 "是"的回答)，那么接合能量(例如超聲能量或者USG)在步驟412開啟，從而可以形成接合。在這個(gè)典型實(shí)施例中，假設(shè)如果時(shí)間在步驟412終止，接觸件的相關(guān)部分已經(jīng)被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上，并且接合過程可以進(jìn)行(或者更好地可以看做是在下面的假設(shè)上繼續(xù)該過程，即接觸件的相關(guān)部分已經(jīng)被壓靠在裝置支撐表面上，與不適當(dāng)?shù)刂袛嘟雍线^程相反)。在步驟414，過程(例如在金屬線接合機(jī)上運(yùn)行的算法)已經(jīng)完成。當(dāng)然，圖4A的方法對于半導(dǎo)體裝置的多個(gè)接觸件可以重復(fù)，或者對于單個(gè)接觸件可以重復(fù)多次(其中，這種單個(gè)接觸件可以構(gòu)造成接合多次)。
圖4B是接合工具朝著接觸件運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻圖，用于解釋圖3A的方法。具體的，y軸被標(biāo)為"速度"和"力"，并且它們涉及接合工具的速度以及接合工具施加給接觸件的力。X軸線是時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例，為了確定接觸件的一部分(例如將與金屬線接合的接觸件的相關(guān)部分)何時(shí)被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上，速度應(yīng)當(dāng)基本為零(例如速度必須達(dá)到速度閾值，如圖4B所示)，并且施加的接合力應(yīng)當(dāng)達(dá)到預(yù)定閾值(例如圖4B所示的力閾值)。在時(shí)間T1之前，速度和力信號都處于相對恒定狀態(tài)(非常小的斜度)，之后是隨著時(shí)間接近Tl，斜度尖銳變化。在時(shí)間T1和T2之間，速度和力信號都發(fā)生變化，但是在時(shí)間T2，兩個(gè)閾值都已經(jīng)滿足。也就是，在時(shí)間T2之后，(1)速度信號高于速度閾值(例如，接合工具已經(jīng)停止移動(dòng) 并且已經(jīng)穩(wěn)定，并且(2)力信號高于力閾值。因此，在時(shí)間T2，接觸件已經(jīng)被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上(例如，引線被"下壓")，并且現(xiàn)在可以施加接合能量。
與圖4A-4B的方法結(jié)合使用的接合力閾值可以是使用者限定的閾值，或者可以結(jié)合力校準(zhǔn)測量而確定(即這樣的測量，其確定多少力用于將接觸件的該部分壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上)。這種接合力校準(zhǔn)技術(shù)參考圖5A-5B和圖7A-7B描述。
與圖1A-1B的引線100a的一部分和裝置夾持件104的側(cè)視圖相反，圖5A是三個(gè)相鄰引線(那些引線的部分)和裝置夾持件的一部分的俯視圖。具體的，圖5A示出了引線框的引線10、引線11和引線12。引線(以及未示出的裝置的其它的)被裝置夾持件504"夾持"(圖5A中，裝置夾持件504的僅一小部分以塊的形式示出)。同樣示出的是三個(gè)金屬線環(huán)506、 508、 510的端部。每個(gè)金屬線環(huán)506、 508和510己經(jīng)被針腳式接合在引線IO、 11、 12中相應(yīng)一個(gè)上作為第二接合，如所示。
圖5B的圖形示出了對于圖5A的三個(gè)相鄰引線的力相對于豎直位置的數(shù)據(jù)。具體的，隨著接觸每個(gè)引線10、 11、 12的接合工具豎直位置變化(隨著沿著y軸的Z位置減小)，施加給引線的力同樣變化(沿著x軸線的力增大)。換句話說，為了繼續(xù)降低工具的z位置(例如豎直位置)，另外的力被施加。圖5B所示的三個(gè)"曲線"均對應(yīng)于其中一個(gè)引線IO、 11、 12 (圖5B中的圖例更為清楚)。因此，與引線10對應(yīng)的曲線(圖5B中的底部的曲線)在點(diǎn)"X"具有顯著的斜度變化(即以大約20 grams的力，并且在Z位置大約0. 3 mils)。同樣，與引線11對應(yīng)的曲線(圖5B中的中間曲線)在點(diǎn)Y具有顯著的斜度變化(即大約60 grams的力，并且Z位置大約0. 21 mils)。同樣，與引線12對應(yīng)的曲線(圖5B中的頂部的曲線)在點(diǎn)Z具有顯著的斜度變化(即大約70 grasm的力，并且Z位置大約0. 20 mils)。這個(gè)斜度變化基本涉及到這樣的點(diǎn)，該點(diǎn)大致地從(2)需要克服某些系統(tǒng)部件的力(例如與接合頭和加熱塊相關(guān)的剛性等)描繪(delineate)出(1)引線的彈性力。具體的，每個(gè)曲線的左邊部分(即點(diǎn)X、 Y和Z左邊的部分)基本對應(yīng)于用于克服引線彈性力的力，也就是，克服彈性力用于將引線的該部分壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面(例如加熱塊)上(每個(gè)曲線的右邊部分對應(yīng)于將被克服的系統(tǒng)力，例如與接合頭和加熱塊相關(guān)的
剛性)。因此，為了克服引線10、 11和12的彈性力，可以分別施加20、60和70 grams的接合力。因此，通過施加不同的力給多個(gè)引線中的每一個(gè)，用于將引線的相關(guān)部分壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面(例如加熱塊)上的力可以確定，例如通過確定曲線在哪個(gè)點(diǎn)處改變斜度。因此，可以近似的是，引線IO將使用20 grams的力(見圖5B中點(diǎn)X)用于將引線10的相關(guān)部分壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面(例如加熱塊)上。當(dāng)然，這個(gè)過程可以利用計(jì)算機(jī)算法等自動(dòng)進(jìn)行，從而確定對于每個(gè)引線的大致的力值(例如，算法可構(gòu)造成通過增量增加施加的接合力，然后確定在每個(gè)增量處的Z位置，并且最后確定引線被壓靠在裝置支撐表面上的點(diǎn)，即斜度變化的點(diǎn))。另外，在實(shí)際執(zhí)行金屬線接合方法之前，這個(gè)過程可以對于單個(gè)過程中的每個(gè)引線重復(fù)。
與圖5A中的接觸件10、 11和12 (即引線10、 11和12)的俯視圖相反，圖6是類似的接觸件600a (即引線框的引線600a)的部分側(cè)視圖。圖6還示出了裝置夾持件604的一部分和金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面620 (例如加熱塊620)的一部分。圖6清楚所示，引線600a的一部分被抬高到裝置支撐表面620上方。由于上面的原因，在引線600a的這個(gè)部分上形成金屬線接合之前，適合的是將引線600a的這部分壓靠在裝置支撐表面600a上。這個(gè)實(shí)例中，多個(gè)金屬線接合可以形成在接觸件600a的這個(gè)部分上。具體的，多個(gè)金屬線接合(例如可以被針腳式接合的第二接合)可以形成在引線600a的每個(gè)區(qū)域Rl、 R2和R3中(即接合位置R1、 R2、 R3)。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，在同一個(gè)引線上形成多個(gè)金屬線接合的典型應(yīng)用包括堆疊管芯應(yīng)用、多分層應(yīng)用等。為了將接觸件600a的相關(guān)部分(即部分R1、 R2、 R3等)壓靠/下壓在裝置支撐表面620上，不同的力可以使用。也就是說，為了將部分R1壓靠在裝置支撐表面620上，與用于將部分R3壓靠在裝置支撐表面620上所使用的力相比，將可能使用較小的力。在某些接觸件中，例如圖6所示的引線600a，隨著越靠近裝置夾持件，用于將引線壓靠在裝置支撐表面上的力趨向增大。因此圖6中，將接觸件600a壓靠在裝置支撐表面620上容易在接合位置R1處使用較小的力，比接合位置R2處更小。同樣，將接觸件600a壓靠在裝置支撐表面620處容易在接合位置R2處使用較小的力，比接合位置R3處更小。記住這一點(diǎn)，當(dāng)檢測接觸件的一部分何時(shí)被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上時(shí)(例如圖2A的步驟202,圖2B的步驟254B等)，這種檢測對于接觸件的不同部分(例如接合位置R1、 R2和R3)可以重復(fù)。
圖7A-7B是根據(jù)本發(fā)明某些典型實(shí)施例的流程圖。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，流程圖中的某些步驟可以省略，某些另外的步驟可以增加，并且步驟的順序可以與所示的順序有所改變。
圖7A的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的方法，確定用于將金屬線的一部分接合到接合接觸件的接合力。這個(gè)方法可以與接合過程并行地進(jìn)行(即力可確定用于具體的接觸件，然后在確定之后連同所述接合過程被施加)，或者該方法可以在接合過程之前進(jìn)行(例如，可以確定對于多個(gè)接觸件的力，并且然后接合過程可以在進(jìn)行了確定之后完成)。在步驟700，工具被移動(dòng)以接觸待金屬線接合的裝置的接合接觸件的一部分。工具向接合接觸件施加初始的力。在步驟702，施加到接合接觸件的該部分的力被工具增大，直到接合接觸件的該部分被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上。例如，該力可以通過增量增大(例如利用預(yù)定的力增量)，直到接合接觸件的該部分被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上。
在步驟704，施加到接合接觸件的該部分的力的值被存儲在存儲器中(例如，存儲在金屬線接合機(jī)的計(jì)算機(jī)存儲器中)，通過它，接合接觸件被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上。在步驟706，步驟700、702和7(M對于接合接觸件的多個(gè)接合位置被重復(fù)(例如，圖6的接觸件/引線600a上的接合位置Rl、 R2和R3)。在步驟708，步驟700、 702和704對于將被金屬線接合的裝置的多個(gè)接合接觸件被重復(fù)(例如圖5A的接觸件/引線10、 11和12)。
如上所述，圖7A所示的方法可包括另外的步驟。例如，該方法可包括下面的另外步驟在以一定增量增大施加到接合接觸件的該部分的力的步驟過程中，記錄沿著基本豎直軸線的工具的多個(gè)位置中的每一個(gè)，從而多個(gè)位置中的每一個(gè)對應(yīng)于施加到接合接觸件的該部分的力。
23例如，在工具接觸所述接觸件之后(但是在接觸件被擠壓在金屬線接合
機(jī)的裝置支撐表面上之前)，工具沿著z軸線的多個(gè)位置中的每一個(gè)可
以連同被施加的相對應(yīng)的力而被記錄。這種類型的數(shù)據(jù)的實(shí)例在上述圖
5B中示出。參考圖5B的引線10，第一數(shù)據(jù)點(diǎn)包括在大約0.6 mils和大約6 grams力處記錄的豎直位置。圖5B中引線10的第二數(shù)據(jù)點(diǎn)包括在大約0.48 mils和大約ll grams力處記錄的豎直位置。例如，這個(gè)數(shù)據(jù)可用于確定曲線的斜度何時(shí)改變，如參考圖5B描述的。
圖7A的方法還可包括下面的步驟計(jì)算在接合操作過程中將施加到接合接觸件該部分的總的力的值。例如，總的力的值可以是對于每個(gè)單獨(dú)接觸件確定的力。另一個(gè)實(shí)例中，總的力的值可以是對于多個(gè)接觸件確定的最大的力的值。另一個(gè)實(shí)例中，計(jì)算總的力的值的步驟包括在步驟702增加(a)預(yù)定力偏移值給(b)施加到接合接觸件的該部分的接合力，該步驟使得接合接觸件的該部分被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上。再次，這個(gè)預(yù)定的力偏移值可以增加到對于每個(gè)接觸件確定的單獨(dú)的力(或者圖6的接觸件的部分)，或者這個(gè)力偏移值可以增加到對于多個(gè)接觸件確定的最大的力的值。
圖7B的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例形成金屬線環(huán)的方法，從而提供半導(dǎo)體裝置的第一接合位置和第二接合位置之間的互連。在步驟750，第一接合利用接合工具形成在第一接合位置，從而與接合工具相連的金屬線與第一接合相連續(xù)。在步驟752，金屬線的長度從第一接合位置朝著第二接合位置延伸。在步驟754，第二接合形成在第二接合位置處接觸件的一部分處，從而金屬線從第一接合連續(xù)到第二接合。
步驟754包括多個(gè)步驟(或子步驟)。在步驟754A，接合力值被確定，其將接合接觸件的該部分壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上。在步驟754B，總的接合力被施加到接合接觸件的該部分，總的接合力大于或等于在步驟754A確定的接合力。在步驟754C，接合能量施加到接合接觸件，從而第二接合形成。在步驟756，金屬線被切斷，從而接合工具中連接的金屬線的長度從步驟750、 752和754中形成的金屬線環(huán)分開。
24可以重復(fù)從而形成多個(gè)金屬線環(huán)，從而步驟754對于半導(dǎo)體裝置的多個(gè)接觸件中的每一個(gè)重復(fù)。
在與圖7B相關(guān)的本發(fā)明某些典型實(shí)施例中，步驟754B施加的總的接合力可以選擇成對于多個(gè)接觸件的每一個(gè)都相同，從而所選擇的總的接合力大于或等于對于多個(gè)接觸件中的任一個(gè)在步驟754A確定的最大接合力值。例如，如果接合力值對于三個(gè)引線被確定(例如，其中對于三個(gè)引線的力的值測量為25grams、 40grams和50grams)，那么所選擇的總的接合力對于每個(gè)引線將大于或等于50grams。另一個(gè)實(shí)例中，所選擇的總的接合力可以等于在步驟754A中對于多個(gè)接觸件中的任一個(gè)確定的最大接合力值加上預(yù)定力偏移值。因此，如果50grams是確定的最大接合力，并且預(yù)定偏移值為20grams，那么所選擇的總的接合力對于每個(gè)引線將為70grams。
在與圖7B的方法相關(guān)的本發(fā)明其它典型實(shí)施例中，在步驟754B施加給每個(gè)接觸件的總的接合力可以對于多個(gè)接觸件中的每一個(gè)獨(dú)立地選擇，從而對于多個(gè)接觸件中的每一個(gè)所選擇的總接合力大于或等于步驟754A中對于多個(gè)接觸件中相應(yīng)一個(gè)確定的力值。例如，如果接合力值對于三個(gè)引線被確定(例如，其中對于三個(gè)引線的力值測量為25grams、 40grams和50grams)，那么對于第一引線的選擇的總的接合力將大于或等于25grams，對于第二引線的所選擇的總的接合力將大于或等于40 grams，對于第三引線所選擇的總的接合力將大于或等于50granis。另一個(gè)實(shí)例中，所選擇的總接合力可以等于在步驟754A中對于多個(gè)接觸件中相應(yīng)一個(gè)確定的力值加上預(yù)定力偏移值。因此如果預(yù)定偏移值為20 grams,那么對于第一引線所選擇的總的接合力將為45 grams(即25 grains加上20 grams偏移)，對于第二引線所選擇的總的接合力將為60 grams (即40 grams加上20 grams偏移)，對于第三引線所選擇的總的接合力將為70 grams (即50 grams加上20 grams偏移)。
與上述本發(fā)明實(shí)施例一樣，圖7B方法的步驟可以重復(fù)從而形成多個(gè)金屬線環(huán)，其中，多個(gè)金屬線環(huán)中的每一個(gè)接合到單個(gè)接觸件的各個(gè)部分(即，多個(gè)金屬線環(huán)形成在相應(yīng)第一接合位置和單個(gè)接觸件的相應(yīng)部分之間，與圖6中的接觸件600a的部分Rl、 R2和R3—樣)。
雖然己經(jīng)主要相對于將金屬線的一部分接合到接觸件描述了本發(fā) 明，其中接觸件是引線框的引線，但本發(fā)明不限于此。這里公開的技術(shù) 可用于任何類型的接觸件，包括任何類型裝置(例如引線框，引線框之 外的基底，半導(dǎo)體管芯等)的引線、焊盤、跡線(trace)。本領(lǐng)域技術(shù) 人員知道，金屬線接合機(jī)的"裝置支撐表面"(如這里使用的術(shù)語)可 以不同，取決于應(yīng)用，并且還取決于被接合的接觸件。例如，在接觸件 是引線框的引線的情況中，裝置支撐表面例如可以是加熱塊(或者許多 其它可能的裝置支撐表面)。如果接觸件是管芯上的焊盤，裝置支撐表 面可以是管芯表面，焊盤必須被擠壓到其上。因此，清楚的是，裝置支 撐表面可以是任何表面，接觸件應(yīng)當(dāng)被壓靠到其上用于接合到接觸件。
同樣，這里的技術(shù)可用于任何類型的成環(huán)(looping)過程。例如， 該技術(shù)可用于在(1)第一接合位置、(2)第二接合位置、(3)第一和 第二接合位置等處形成金屬線接合。因此，在第一接合位置形成第一接 合之前(例如圖1A中的球壓焊100a)，在施加接合能量以形成第一接 合之前這里描述的技術(shù)可用于確保接觸件(例如圖1A中的半導(dǎo)體管芯 102的管芯焊盤)被壓靠在裝置支撐表面上。
本發(fā)明的技術(shù)可以以多種可替換的介質(zhì)實(shí)施。例如，該技術(shù)可安 裝在現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)/服務(wù)器上作為軟件(與金屬線接合機(jī)結(jié)合使用 或者集成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng))。另外，該技術(shù)可利用計(jì)算機(jī)可讀載體來操作 (例如，固態(tài)存儲器，光盤，磁盤，射頻載體介質(zhì)，音頻載體介質(zhì)等)， 其包括計(jì)算機(jī)指令(例如，計(jì)算機(jī)程序指令)，與該技術(shù)相關(guān)。
雖然這里參考具體實(shí)施例示出和描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限 于所示的細(xì)節(jié)。相反，在權(quán)利要求的范圍和等效物的范圍內(nèi)，不脫離本 發(fā)明，可以做出各種變化。
2權(quán)利要求
1.一種利用金屬線接合機(jī)施加接合能量以在金屬線的一部分和接合位置的接觸件之間形成接合的方法，該方法包括以下步驟(1)將接合工具朝著接觸件移動(dòng)；(2)檢測接觸件的一部分何時(shí)被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上；和(3)將接合能量施加到接觸件的該部分，從而在接觸件和金屬線的該部分之間形成接合。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)包括檢測接合工具的豎直位置何時(shí)處于預(yù)定位置。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，接合工具與金屬線接合機(jī)的換能器相連，并且其中步驟(2)包括檢測換能器的阻抗特性何時(shí)達(dá)到預(yù)定水平。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)包括確定(a)接合力和(b)接合工具的速度中的至少一個(gè)何時(shí)達(dá)到預(yù)定水平。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，接合工具與金屬線接合機(jī)的換能器相連，其中步驟(2)包括檢測換能器的共振何時(shí)達(dá)到預(yù)定水平。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，還包括步驟(4):確定將把接觸件的該部分壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上的力值，并且步驟(2)包括檢測施加到接觸件該部分的力何時(shí)達(dá)到閾值力，閾值力大于或等于在步驟(4)確定的力值。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，步驟(1)、 (2)、 (3)對于半導(dǎo)體裝置的多個(gè)接觸件中的每一個(gè)重復(fù)。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還包括步驟(4):確定將把接觸件的該部分壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上的力值，其中對于半導(dǎo)體裝置的多個(gè)接觸件中的每一個(gè)重復(fù)步驟(4)，其中步驟(2) 包括檢測施加到接觸件的力何時(shí)達(dá)到閾值力，閾值力大于或等于 在步驟(4)確定的力值。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，閾值力被選擇成對于 多個(gè)接觸件中的每一個(gè)都相同，從而選擇的閾值力大于或等于在步驟(4)中對于多個(gè)接觸件中任一個(gè)確定的最大力值。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所選擇的閾值力等 于在步驟(4)中對于多個(gè)接觸件中任一個(gè)確定的最大力值加上預(yù)定力 偏移值。
11. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，閾值力對于多個(gè)接 觸件中的每一個(gè)獨(dú)立地選擇，從而對于多個(gè)接觸件中每一個(gè)選擇的閾值 力大于或等于在步驟(4)中對于多個(gè)接觸件中相應(yīng)一個(gè)確定的力值。
12. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，對于多個(gè)接觸件中 每一個(gè)選擇的閾值力等于在步驟(4)中對于多個(gè)接觸件中的該接觸件 確定的力值加上預(yù)定力偏移值。
13. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)、 (2)和(3) 對于接觸件的多個(gè)部分中的每一個(gè)都重復(fù)，從而在接觸件的多個(gè) 部分的每一個(gè)和金屬線的相應(yīng)部分之間形成接合。
14. 一種計(jì)算機(jī)可讀載體，包括計(jì)算機(jī)程序指令，該計(jì)算機(jī)程序 指令使得計(jì)算機(jī)執(zhí)行一方法利用金屬線接合機(jī)施加接合能量以在金屬 線的一部分和接合位置的接觸件之間形成接合，該方法包括下列步驟(1) 將接合工具朝著接觸件移動(dòng)；(2) 檢測接觸件的一部分何時(shí)被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐 表面上；和(3) 將接合能量施加到接觸件的該部分，從而在接觸件和金屬線 的該部分之間形成接合。
15. —種利用金屬線接合機(jī)形成金屬線環(huán)的方法，提供半導(dǎo)體裝置的第一接合位置和第二接合位置之間的互連，該方法包括下列步驟(1) 在第一接合位置處利用接合工具形成第一接合，從而與接合 工具相連的金屬線與第一接合相連續(xù)；(2) 將金屬線的長度從第一接合位置朝著第二接合位置延伸；(3) 在第二接合位置處形成第二接合，從而金屬線從第一接合連 續(xù)延伸到第二接合，形成第二接合的步驟包括(a) 將接合工具朝著第二接合位置處的接觸件移動(dòng)；(b) 檢測接觸件的一部分何時(shí)被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置 支撐表面上；和(C)將接合能量施加到接觸件的該部分，從而在接觸件和金 屬線之間形成接合。(4) 切斷金屬線，從而接合工具中相連的金屬線的長度從步驟 (1)、 (2)和(3)中形成的金屬線環(huán)分開。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，步驟(b)包括檢 測接合工具的豎直位置何時(shí)處于預(yù)定位置。
17. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，接合工具與金屬線 接合機(jī)的換能器相連，其中，步驟(b)包括檢測換能器的阻抗特性何 時(shí)達(dá)到預(yù)定水平。
18. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，步驟(b)包括確 定(1)接合力和(2)接合工具的速度中的至少一個(gè)何時(shí)達(dá)到預(yù)定水平。
19. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，接合工具與金屬線 接合機(jī)的換能器相連，其中步驟(b)包括檢測換能器的共振何時(shí)達(dá)到 預(yù)定水平。
20. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，步驟(3)還包括 步驟(d):確定將把接觸件的該部分壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表 面上的力值，并且步驟(b)包括檢測施加到接觸件的該部分的力何時(shí) 達(dá)到閾值力，閾值力大于或等于在步驟(d)確定的力值。
21. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，步驟(l)、 (2)、 (3) 和(4)重復(fù)從而形成多個(gè)金屬線環(huán)，從而步驟(3)對于半導(dǎo)體裝置的 多個(gè)接觸件中的每一個(gè)重復(fù)。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，步驟(3)還包括 步驟(d):確定將把接觸件的該部分壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表 面上的力值，其中對于多個(gè)接觸件中的每一個(gè)重復(fù)步驟(d)，其中步驟(b)包括檢測施加到接觸件的力何時(shí)達(dá)到閾值力，閾值力大于或等于 在步驟(d)確定的力值。
23. 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，閾值力被選擇成對 于多個(gè)接觸件中的每一個(gè)都相同，從而選擇的閾值力大于或等于在步驟(d)中對于多個(gè)接觸件中任一個(gè)確定的最大力值。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所選擇的閾值力等 于在步驟(d)中對于多個(gè)接觸件中任一個(gè)確定的最大力值加上預(yù)定力 偏移值。
25. 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在，閾值力對于多個(gè)接觸 件中的每一個(gè)獨(dú)立地選擇，從而對于多個(gè)接觸件中每一個(gè)選擇的閾值力 大于或等于在步驟(d)中對于多個(gè)接觸件中相應(yīng)一個(gè)確定的力值。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，對于多個(gè)接觸件中 每一個(gè)選擇的閾值力等于在步驟(d)中對于多個(gè)接觸件中的該接觸件 確定的力值加上預(yù)定力偏移值。
27. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，步驟(l)、 (2)、 (3) 和(4)重復(fù)以形成多個(gè)金屬線環(huán)，從而步驟(3)對于接觸件的多個(gè)部 分中的每一個(gè)都重復(fù)，從而多個(gè)金屬線環(huán)形成在相應(yīng)第一接合位置和接 觸件的相應(yīng)部分之間。
28. —種計(jì)算機(jī)可讀載體，包括計(jì)算機(jī)程序指令，該計(jì)算機(jī)程序 指令使得計(jì)算機(jī)實(shí)施一方法利用金屬線接合機(jī)形成金屬線環(huán)從而提供 半導(dǎo)體裝置的第一接合位置和第二接合位置之間的互連，該方法包括下列步驟(1) 在第一接合位置處利用接合工具形成第一接合，從而與接合 工具相連的金屬線與第一接合相連續(xù)；(2) 將金屬線的長度從第一接合位置朝著第二接合位置延伸；(3) 在第二接合位置處形成第二接合，從而金屬線從第一接合連 續(xù)延伸到第二接合，形成第二接合的步驟包括(a) 將接合工具朝著第二接合位置處的接觸件移動(dòng)；(b) 檢測接觸件的一部分何時(shí)被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置 支撐表面上；和(c) 將接合能量施加到接觸件的該部分，從而接合形成在接 觸件和金屬線之間。(4) 切斷金屬線，從而接合工具中相連的金屬線的長度從步驟 (1)、 (2)和(3)中形成的金屬線環(huán)分開。
29. —種確定接合力的方法，所述接合力用于利用金屬線接合機(jī) 將金屬線的一部分接合到接合接觸件，該方法包括下列步驟(1) 移動(dòng)工具以接觸將被金屬線接合的裝置的接合接觸件的一部 分，該工具向接合接觸件施加初始的力；(2) 增加由工具施加給接合接觸件的該部分的力，直到接合接觸 件的該部分被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上；和(3) 將施加到接合接觸件的該部分的力值存儲起來，接合接觸件 通過該力被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上。
30. 如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，步驟(2)包括以 一定增量增大施加給接合接觸件的該部分的力，直到接合接觸件的該部 分被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上。
31. 如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟 在以一定增量增大施加給接合接觸件的該部分的力的步驟的過程中，記 錄工具沿著基本豎直軸線的多個(gè)位置中的每一個(gè)，從而多個(gè)位置中的每 一個(gè)對應(yīng)于施加給接合接觸件的該部分的力。
32. 如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟 計(jì)算在接合操作過程中將施加給接合接觸件的該部分的總的力值，計(jì)算 的步驟包括在步驟(2)中增加(a)預(yù)定力偏移值到(b)施加給接合 接觸件的該部分的接合力，其使得接合接觸件的該部分被壓靠在金屬線 接合機(jī)的裝置支撐表面上。
33. 如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，步驟(l)、 (2)、 (3) 對于接合接觸件的多個(gè)接合位置重復(fù)。
34. 如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，步驟(l)、 (2)、 (3) 對于將被金屬線接合的裝置的多個(gè)接合接觸件重復(fù)。
35. —種計(jì)算機(jī)可讀載體，包括計(jì)算機(jī)程序指令，該計(jì)算機(jī)程序 指令使得計(jì)算機(jī)實(shí)施確定接合力的方法該接合力用于利用金屬線接合 機(jī)將金屬線的一部分接合到接合接觸件，該方法包括下列步驟(1) 移動(dòng)工具以接觸將被金屬線接合的裝置的接合接觸件的一部 分，工具向接合接觸件施加一初始力；(2) 增加由工具施加給接合接觸件的該部分的力，直到接合接觸 件的該部分被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上；和(3) 存儲施加給接合接觸件的該部分的力的值，接合接觸件通過 該力值被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面上。
36. —種利用金屬線接合機(jī)形成金屬線環(huán)的方法，提供半導(dǎo)體裝 置的第一接合位置和第二接合位置之間的互連，該方法包括下列步驟(1) 在第一接合位置處利用接合工具形成第一接合，從而與接合工具相連的金屬線與第一接合相連續(xù)；(2) 將金屬線的長度從第一接合位置朝著第二接合位置延伸；(3) 在第二接合位置處的接觸件的一部分處形成第二接合，從而 金屬線從第一接合連續(xù)延伸到第二接合，形成第二接合的步驟包括(a) 確定將接合接觸件的該部分壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置 支撐表面上的接合力值；(b) 施加總的接合力給接合接觸件的該部分，總的接合力大于或等于在步驟(a)確定的接合力值；禾口(c)施加接合能量給接合接觸件，從而形成第二接合；和 (4)切斷金屬線，從而接合工具中相連的金屬線的長度從步驟 (1)、 (2)和(3)中形成的金屬線環(huán)分開。
37. 如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，步驟(1)、 (2)、 (3)、 (4)重復(fù)以形成多個(gè)金屬線環(huán)，從而步驟(3)對于半導(dǎo)體裝置的多個(gè)接觸件中的每一個(gè)重復(fù)。
38. 如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，步驟(b)包括施 加總的接合力給每個(gè)接觸件，從而總的接合力被選擇為對于多個(gè)接觸件 中的每一個(gè)都相等，從而所選擇的總的接合力大于或等于在步驟(a) 中對于多個(gè)接觸件中的每一個(gè)確定的最大接合力。
39. 如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，所選擇的總的接合 力等于在步驟(a)中對于多個(gè)接觸件中任一個(gè)確定的最大接合力值加 上預(yù)定力偏移值。
40. 如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，步驟(b)包括施 加總的接合力給每個(gè)接觸件，從而總的接合力對于多個(gè)接觸件中的每一 個(gè)獨(dú)立地選擇，從而對于多個(gè)接觸件中每一個(gè)選擇的總的接合力大于或 等于在步驟(a)中對于多個(gè)接觸件中相應(yīng)一個(gè)確定的力值。
41. 如權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，對于多個(gè)接觸件中 每一個(gè)選擇的總的接合力等于在步驟(a)中對于多個(gè)接觸件中的相應(yīng) 一個(gè)確定的力值加上預(yù)定力偏移值。
42. 如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，步驟(l)、 (2)、 (3) 和(4)重復(fù)以形成多個(gè)金屬線環(huán)，從而步驟(3)對于接觸件的多個(gè)部 分中的每一個(gè)都重復(fù)，從而多個(gè)金屬線環(huán)形成在相應(yīng)第一接合位置和接 觸件的相應(yīng)部分之間。
43. —種計(jì)算機(jī)可讀載體，包括計(jì)算機(jī)程序指令，該計(jì)算機(jī)程序 指令使得計(jì)算機(jī)實(shí)施一方法利用金屬線接合機(jī)形成金屬線環(huán)從而提供半導(dǎo)體裝置的第一接合位置和第二接合位置之間的互連，該方法包括下 列步驟(1) 在第一接合位置處利用接合工具形成第一接合，從而與接合 工具相連的金屬線與第一接合相連續(xù)；(2) 將金屬線的長度從第一接合位置朝著第二接合位置延伸；(3) 在第二接合位置處的接觸件的一部分處形成第二接合，從而 金屬線從第一接合連續(xù)延伸到第二接合，形成第二接合的步驟包括(a) 確定將接合接觸件的該部分壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置 支撐表面上的接合力值；(b) 向接合接觸件的該部分施加總的接合力，總的接合力等 于或大于在步驟(a)確定的接合力值；和(c) 將接合能量施加到接合接觸件，從而第二接合形成；和(4) 切斷金屬線，從而接合工具中相連的金屬線的長度從步驟 (1)、 (2)和(3)中形成的金屬線環(huán)分開。
全文摘要
提供一種施加接合能量的方法，以利用金屬線接合機(jī)在金屬線的一部分和接合位置的接觸件之間形成接合。該方法包括(1)將接合工具朝著接觸件移動(dòng)；(2)檢測接觸件(100a)的一部分何時(shí)被壓靠在金屬線接合機(jī)的裝置支撐表面(112)上；和(3)施加接合能量給接觸件的該部分，從而接合形成在接觸件和金屬線的該部分之間。
文檔編號H01L21/60GK101675510SQ200780052994
公開日2010年3月17日 申請日期2007年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月16日
發(fā)明者D·素德, E·W·弗拉施, J·D·莫爾納, Z·艾哈邁德, 巍 秦, 胡春龍 申請人:庫利克和索夫工業(yè)公司