專利名稱：用于測(cè)量振動(dòng)細(xì)管末端的振幅的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如權(quán)利要求1的前序部分所述的用于測(cè)量引線接合器(Wire Bonder)的自由振動(dòng)細(xì)管末端的振幅的裝置。
背景技術(shù)：
引線接合器是一種在半導(dǎo)體芯片安裝到基片之后利用其布線的設(shè)備。引線接合器具有一個(gè)細(xì)管，它夾在電極臂(horn)的末端。細(xì)管用于將電線固定到半導(dǎo)體芯片上的接點(diǎn)和基片上的接點(diǎn)并且引導(dǎo)這兩個(gè)接點(diǎn)之間的電線。在形成半導(dǎo)體芯片上的接點(diǎn)和基片上的接點(diǎn)之間的電線連接時(shí)，首先將從細(xì)管突出的電線的端部熔制成線球。隨后，利用壓力和超聲波將線球固定到半導(dǎo)體芯片上的接點(diǎn)。為此目的，超聲波從超聲換能器施加于電極臂。這種處理過(guò)程稱為球焊。然后電線被拉至需要的長(zhǎng)度，形成電線圈并焊接于基片上的接點(diǎn)。該處理過(guò)程的最后部分稱為楔焊。在將電線固定到基片上的接點(diǎn)之后，扯斷電線可以開始下一個(gè)接合。
用于測(cè)量自由振動(dòng)細(xì)管的振幅的方法和裝置從歐洲專利EP 498936 B1可獲知。所測(cè)量的值用于校準(zhǔn)超聲換能器。利用光柵來(lái)進(jìn)行細(xì)管振幅的測(cè)量。
從日本專利10-209 19 9可獲知一種用于測(cè)量自由振動(dòng)細(xì)管的振幅的方法和裝置，其中這種方法和裝置的光柵使用了激光束。
實(shí)驗(yàn)表明利用已知技術(shù)進(jìn)行測(cè)量當(dāng)測(cè)量自由振動(dòng)細(xì)管末端的振幅時(shí)不能提供可再現(xiàn)結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種用于測(cè)量自由振動(dòng)細(xì)管末端的振幅的簡(jiǎn)單裝置。
根據(jù)本發(fā)明，所述目的利用權(quán)利要求1的特征得以解決。
本發(fā)明基于由本申請(qǐng)人提交的歐洲專利申請(qǐng)EP 1340582的用于測(cè)量自由振動(dòng)細(xì)管末端的振幅的方法和裝置。該專利申請(qǐng)中所述的方法基于細(xì)管對(duì)光束的蔭蔽從而細(xì)管的振動(dòng)調(diào)節(jié)通過(guò)光束的強(qiáng)度。通過(guò)光束的強(qiáng)度由光接收器測(cè)量。通常，細(xì)管在平面內(nèi)的振動(dòng)方向是未知的。但是，通常情況下細(xì)管的振動(dòng)主要沿電極臂的縱軸方向。利用光束蔭蔽的測(cè)量原理，僅僅測(cè)量細(xì)管振幅的垂直于光束方向的分量。測(cè)量裝置包括一個(gè)用于產(chǎn)生光束的光源，光束具有限定在裝置的工作范圍內(nèi)的直徑。測(cè)量平面內(nèi)光束的有效直徑小于現(xiàn)場(chǎng)將被測(cè)量的細(xì)管的直徑。
然而不幸的是存在許多不希望的效果，例如細(xì)管的污染、細(xì)管上的衍射、細(xì)管的逐漸表面偏差、光束的不對(duì)稱、等等，這樣如果不采取一定的措施的話將會(huì)妨礙可再現(xiàn)測(cè)量。根據(jù)以上引用的專利申請(qǐng)所述的方法，進(jìn)行多次測(cè)量并且對(duì)所獲得的測(cè)量值進(jìn)行平均。首先，相對(duì)于光束調(diào)整細(xì)管。隨后，根據(jù)以下步驟確定細(xì)管振幅的垂直于光束方向的分量Aya)將細(xì)管放置在光束的一側(cè)，使得它不蔭蔽光束并且向電極臂施加超聲波；b)沿預(yù)定方向w移動(dòng)細(xì)管給定數(shù)目n的步長(zhǎng)進(jìn)入光束或者完全經(jīng)過(guò)光束，直到它位于光束的另一側(cè)，從而對(duì)于i＝1到n的每一個(gè)步長(zhǎng)，確定光接收器的輸出信號(hào)Up(yi)的直流電壓部分UDC(yi)和交流電壓部分UAC(yi)以及坐標(biāo)yi，其中坐標(biāo)yi表明細(xì)管相對(duì)于垂直于光束的坐標(biāo)軸y的位置，并且其中將被測(cè)量的分量Ay沿著坐標(biāo)軸y的方向；
c)根據(jù)Si(yi)=dUDC(yi)dy]]>計(jì)算作為直流電壓部分UDC(yi)對(duì)坐標(biāo)軸y的微分的靈敏度Si(yi)；d)選擇至少四個(gè)測(cè)量點(diǎn)，并且對(duì)于這至少四個(gè)測(cè)量點(diǎn)中的每一個(gè)根據(jù)Ay,i=UAC(yi)Si(yi)]]>計(jì)算Ay，i值；e)計(jì)算作為Ay，i值的平均值的分量Ay。
有利地，利用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行分量Ay的計(jì)算。這特別有利于平滑在步驟c所計(jì)算的靈敏度值Si(yi)，例如通過(guò)在相鄰的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行平均。這還有利于平滑測(cè)量值UDC(yi)和UAC(yi)。而且這有利于考慮到不僅四個(gè)測(cè)量點(diǎn)而且盡可能多的測(cè)量點(diǎn)。一種可能的選擇測(cè)量點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)例如是靈敏度Si超過(guò)預(yù)定的最小值。
本發(fā)明在于利用位于光發(fā)射器和光接收器之間同軸布置的開孔光闌產(chǎn)生光束。因此在最簡(jiǎn)單的情況下，本發(fā)明的測(cè)量裝置僅僅包括三個(gè)部件，即光發(fā)射器、主體以及光接收器，其中該主體帶有一個(gè)通道，通道的兩側(cè)壁的每一個(gè)具有一個(gè)位于同一軸線上的鉆孔。該軸線橫向于通道的縱軸。從光發(fā)射器發(fā)射的光經(jīng)由一個(gè)鉆孔到達(dá)通道并經(jīng)由第二個(gè)鉆孔到達(dá)光接收器。通道的具有鉆孔的兩個(gè)側(cè)壁形成兩個(gè)同軸布置的開孔光闌。為了測(cè)量細(xì)管的振幅，細(xì)管根據(jù)上述的方法沿通道的縱向方向移動(dòng)經(jīng)過(guò)由這兩個(gè)開孔光闌確定的光束?？梢允褂矛F(xiàn)有的發(fā)光二極管或激光二極管作為光發(fā)射器。在鉆孔區(qū)域，通道的側(cè)壁相互平行并且隨后向著頂部加寬，從而一方面，光發(fā)射器和光接收器之間的距離盡可能小，并且從而另一方面，細(xì)管在側(cè)壁之間具有空間而不會(huì)接觸側(cè)壁。光接收器的輸出信號(hào)由一個(gè)電路放大。因?yàn)楣饨邮掌鞯妮敵鲂盘?hào)非常弱，因此有必要保護(hù)電路免受電場(chǎng)影響，例如利用法拉第籠。
作為另一種設(shè)計(jì)形式，測(cè)量裝置包括另一個(gè)部件，即布置在第二鉆孔和光接收器之間的光導(dǎo)管。可以使用現(xiàn)有的由塑料或玻璃制成的光導(dǎo)管。這種設(shè)計(jì)形式具有如下優(yōu)點(diǎn)，即電路不必直接設(shè)置在測(cè)量裝置附近。
該兩個(gè)同軸布置的開孔光闌限定了光束，對(duì)測(cè)量有影響的光束的直徑在整個(gè)測(cè)量區(qū)域恒定并且等于開孔光闌或者形成開孔光闌的鉆孔的直徑。本發(fā)明的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)在于測(cè)量裝置不需要另外的光學(xué)元件、特別是不需要透鏡即可操作，因此可以廉價(jià)地制造。在對(duì)測(cè)量有影響的光束的直徑下，可以理解光束的被細(xì)管遮蓋住的部分影響由光接收器測(cè)量的強(qiáng)度的降低。


下面，根據(jù)附圖更加詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。。
附圖中圖1是用于測(cè)量細(xì)管末端的振幅的測(cè)量裝置；圖2是測(cè)量裝置的第一種設(shè)計(jì)形式；以及圖3是測(cè)量裝置的第二種設(shè)計(jì)形式。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性表示夾在電極臂3的末端的細(xì)管1和用于測(cè)量細(xì)管1的末端的振幅的測(cè)量裝置的平面圖，其中超聲波可以從超聲換能器2施加于電極臂3。笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)表示為x，y和z，其中z坐標(biāo)垂直于投影平面。電極臂3連接于引線接合器的接合頭4。接合頭4可以使得細(xì)管1的末端沿所有三個(gè)坐標(biāo)方向移動(dòng)。測(cè)量裝置包括用于產(chǎn)生具有限定直徑的光束6的光源5。光源5包括發(fā)光二極管7和用于將由發(fā)光二極管7發(fā)射的光9傳輸?shù)焦馐?內(nèi)的第一開孔光闌8。該裝置還包括一個(gè)第二開孔光闌10以及一個(gè)光接收器11。這兩個(gè)開孔光闌8和10限定了光束6的直徑對(duì)測(cè)量有影響的光束6的直徑等于這兩個(gè)開孔光闌8、10的直徑。根據(jù)細(xì)管的類型，細(xì)管1的末端的直徑在50μm到150μm的范圍內(nèi)。在被測(cè)點(diǎn)處光束6的直徑優(yōu)選地小于細(xì)管1的直徑。在該例子中，開孔光闌8和10的直徑并因而光束6的直徑大約為40μm。但是，在被測(cè)點(diǎn)處光束6的直徑也可以和細(xì)管1的直徑一樣大或者稍微大一些，從而在測(cè)量過(guò)程中不會(huì)發(fā)生光束6的完全蔭蔽。光接收器11的輸出信號(hào)由一個(gè)電路12放大。電路12優(yōu)選地安裝在一個(gè)金屬殼體中以便保護(hù)電路12免受外部電場(chǎng)的影響。
如圖1所示，光束6沿x方向。電極臂3的縱軸沿y方向。為了單一測(cè)量細(xì)管1的末端的振幅，原則上細(xì)管1的末端定位在光束6內(nèi)，從而它蔭蔽部分光束6。當(dāng)打開超聲換能器2時(shí)，細(xì)管1的末端在xy平面內(nèi)振動(dòng)。這些振動(dòng)的y分量Ay導(dǎo)致由光接收器11檢測(cè)的光束6的蔭蔽發(fā)生變化，而這些振動(dòng)的x分量Ax不會(huì)改變蔭蔽。但是優(yōu)選地，不進(jìn)行單一測(cè)量，而是上述方法用于施加了超聲波的細(xì)管1經(jīng)過(guò)光束6從一側(cè)移動(dòng)到另一側(cè)的情況。
圖2表示測(cè)量裝置的第一實(shí)施例的透視圖。測(cè)量裝置包括光發(fā)射器、主體13以及光接收器11，其中該主體13帶有一個(gè)通道14，通道14的兩個(gè)側(cè)壁15和16的每一個(gè)具有一個(gè)位于同一軸線19上的鉆孔17和18。該軸線19橫向于通道14的縱軸?，F(xiàn)有的發(fā)光二極管或激光二極管7作為光發(fā)射器。從發(fā)光二極管7發(fā)射的光經(jīng)由一個(gè)鉆孔17進(jìn)入通道14并經(jīng)由第二個(gè)鉆孔18到達(dá)光接收器11。通道14的具有鉆孔17和18的這兩個(gè)側(cè)壁15和16形成兩個(gè)同軸布置的開孔光闌8和10。因此開孔光闌8和10的直徑等于鉆孔17和18的直徑。為了測(cè)量細(xì)管1的振幅，細(xì)管1根據(jù)上述的方法沿通道14的縱向方向20移動(dòng)經(jīng)過(guò)由這兩個(gè)開孔光闌8和10確定的光束6。在鉆孔17和18的區(qū)域，通道14的側(cè)壁15和16相互平行并且隨后向著頂部加寬，從而一方面，發(fā)光二極管7和光接收器11之間的距離盡可能小，并且從而另一方面，細(xì)管1在側(cè)壁15和16之間具有空間而不會(huì)接觸側(cè)壁15和16。
圖3表示測(cè)量裝置的第二實(shí)施例的透視圖。第二實(shí)施例很大程度上和第一實(shí)施例類似，區(qū)別在于一個(gè)光導(dǎo)管21布置在第二開孔光闌10和光接收器11之間。光導(dǎo)管21包括導(dǎo)光芯和護(hù)層22。該實(shí)施例具有如下優(yōu)點(diǎn)，即電路12(圖2)可以設(shè)置在引線接合器中的易于實(shí)現(xiàn)電屏蔽的合適位置。
利用這些實(shí)施例，側(cè)壁15和16中的同軸鉆孔17和18的并因而開孔光闌8和10的直徑D對(duì)應(yīng)于細(xì)管1的末端的直徑，從而在測(cè)量過(guò)程中光束6被盡可能地遮蓋。因此直徑D通常小于150μm。直徑D例如為100μm，但是對(duì)于非常細(xì)小的細(xì)管1，該直徑D也可以僅僅為40μm。因?yàn)楣馐?的直徑在這兩個(gè)開孔光闌8和10之間恒定，因此測(cè)量的結(jié)果獨(dú)立于細(xì)管末端的x坐標(biāo)的確切值。
本發(fā)明的測(cè)量裝置既可以永久地安裝在引線接合器上，也可以設(shè)計(jì)為一個(gè)獨(dú)立的測(cè)量裝置，僅僅當(dāng)用來(lái)測(cè)量細(xì)管振幅時(shí)才安裝在引線接合器上。當(dāng)細(xì)管1的振動(dòng)方向與電極臂3(圖1)的縱向方向不一致時(shí)，那么可以利用測(cè)量裝置轉(zhuǎn)過(guò)90°的兩次測(cè)量來(lái)確定細(xì)管1的振幅。然后相繼確定細(xì)管1的振幅A的分量Ax和分量Ay，并且從這些分量計(jì)算振幅A。
權(quán)利要求
1.用于測(cè)量細(xì)管(1)的末端的振幅的裝置，其中細(xì)管(1)的末端的振動(dòng)調(diào)節(jié)通過(guò)光束(6)的強(qiáng)度，具有一個(gè)光源(5)和一個(gè)光接收器(11)，其特征在于，在光源(5)和光接收器(11)之間僅僅設(shè)置兩個(gè)相互同軸對(duì)齊的開孔光闌(8，10)，其中光束(6)的對(duì)測(cè)量有影響的直徑與開孔光闌(8，10)的直徑相等。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，利用沿同一軸線(19)設(shè)置在位于主體(13)內(nèi)的通道(14)的側(cè)壁(15，16)中的鉆孔(17，18)形成開孔光闌(8，10)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，開孔光闌(8，10)的直徑小于100μm。
全文摘要
一種用于利用光束(6)測(cè)量細(xì)管(1)的末端的振幅的裝置，包括一個(gè)光源(5)和一個(gè)光接收器(11)以及設(shè)置在光源(5)和光接收器(11)之間并且位于同一軸線(19)上的兩個(gè)開孔光闌(8，10)。優(yōu)選地利用沿同一軸線(19)布置在位于主體(13)內(nèi)的通道(14)的側(cè)壁(15，16)中的鉆孔(17，18)形成開孔光闌(8，10)。這兩個(gè)開孔光闌(8，10)限定光束(6)的直徑。
文檔編號(hào)G01H9/00GK1512150SQ20031012322
公開日2004年7月14日 申請(qǐng)日期2003年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月20日
發(fā)明者馬丁·梅爾策, 馬丁 梅爾策 申請(qǐng)人:Esec貿(mào)易公司