專利名稱：將預(yù)定元件置于目標(biāo)平臺的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般而言涉及組裝技術(shù)，更具體地，本發(fā)明包括通過用各種探 測技術(shù)把對準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)合到元件上和把參考標(biāo)記結(jié)合到目標(biāo)平臺上而在目標(biāo) 平臺上檢測和改進(jìn)元件放置準(zhǔn)確度的結(jié)構(gòu)和方法。10背景技術(shù)電子器件已經(jīng)發(fā)展多年了。隨著集成電路(IC)的復(fù)雜性和運(yùn)行速度增 力口，具有超過幾百或甚至一千的管腳數(shù)量的器件的數(shù)量不斷增加，這并不 是不尋常的。例如，高速設(shè)計需要更多的功率和接地管腳。這種差動對正在代替器件的輸入和輸出管腳(i/o)處的單端信號，以滿足信號完整性要15 求。此外，隨著芯片上系統(tǒng)變成現(xiàn)實，越來越多的管腳被添加到器件I/O 中以支持更多的功能?？傊?，這些管腳中的許多(如果不是所有的話)趨于 增加封裝器件或元件中的管腳數(shù)量。隨著管腳數(shù)量的增加，器件的管腳間距趨于減少而限制封裝尺寸的增力口。減少的管腳間距，特別是如果管腳間距小于0.5mm，對將元件準(zhǔn)確地 20置于目標(biāo)平臺(諸如，印刷電路板(PCB))上的放置設(shè)備提出了挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的表面安裝設(shè)備在目標(biāo)焊接區(qū)圖案的中心處使用直角坐標(biāo)作為參 考點以將元件置于PCB上。沒有反饋來監(jiān)視元件放置的準(zhǔn)確度。沒有適當(dāng) 的反饋，元件放置的準(zhǔn)確度不確定。實際上，元件放置的準(zhǔn)確度受到封裝 輪廓的缺陷、元件的觸點陣列離理想格柵位置的偏離、PCB封裝參考中的 25 缺陷、放置設(shè)備的老化和內(nèi)在公差等的影響。隨著累積誤差接近觸點陣列 的間距尺寸，將元件準(zhǔn)確地放置在PCB上是個很大的問題。在表面安裝裝配線中不難碰到元件放置問題，特別是放置細(xì)間距元 件。例如，如果BGA元件不準(zhǔn)確地置于PCB上，則會引起B(yǎng)GA觸點陣 列離理想的焊接區(qū)圖案位置偏移，導(dǎo)致焊接不足或焊料橋接到PCB上相鄰
的墊。修正這些問題的返工是乏味的和昂貴的。對于在高密度PCB上的高價高管腳數(shù)量元件的返工更加糟糕。而且，制造商經(jīng)常使用插座將高端高管腳數(shù)量的芯片容納在母板上。 這使得用戶能夠在現(xiàn)場選擇正確的速度等級的元件或中執(zhí)行速度升級。然5 而，對用戶或制造商來說，沒有簡便的方法來監(jiān)視芯片是否正確地插在插 座上或芯片是否與插座內(nèi)的插孔良好地接觸?？梢?，需要用于檢測和改進(jìn)元件放置準(zhǔn)確度以及用于檢測接觸狀態(tài)的 技術(shù)。10 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明一般而言涉及組裝技術(shù)，描述了在組裝中改進(jìn)元件放置的準(zhǔn)確 度的對準(zhǔn)和探測技術(shù)。更具體地，本發(fā)明包括通過用各種探測技術(shù)把對準(zhǔn) 標(biāo)記結(jié)合到元件上和把參考標(biāo)記結(jié)合到目標(biāo)平臺上而在目標(biāo)平臺上檢測和 改進(jìn)元件放置準(zhǔn)確度的結(jié)構(gòu)和方法。組成陣列以形成多傳感器探頭的一組 15傳感器，能夠在組裝中檢測位移元件的偏離。僅僅通過示例的方式，將本發(fā)明應(yīng)用于將封裝器件置于用于電子系統(tǒng)制造的電子襯底上。但是應(yīng)認(rèn)識 到本發(fā)明具有更寬的應(yīng)用范圍。在一個具體的實施例中，本發(fā)明提供了一種技術(shù)解決方案，用于IC 或封裝器件，在IC或封裝器件上的預(yù)定的空間區(qū)域中具有一組一個或多20 個對準(zhǔn)標(biāo)記。根據(jù)該實施例，封裝器件可以是封裝在諸如塑料(例如，環(huán) 氧)、陶瓷(例如，二氧化鋁)或其它材料中的集成電路器件，封裝器件含有多個1/0觸點和多個連接到1/0觸點的焊墊。封裝器件可以是多IC堆疊器件、多封裝堆疊器件或多芯片載體。封裝器件還可以是層疊有各向異性傳導(dǎo)彈性體(ACE)膜作為用于外部連接的互連界面的集成電路器件，等等。 25 該組對準(zhǔn)標(biāo)記監(jiān)視該封裝器件在目標(biāo)襯底或平臺上的放置，以判斷在器件上的多個外部連接是否精確地放置在諸如印刷電路板、母板、陶瓷板、裸管芯IC或其它封裝器件和元件的目標(biāo)襯底或平臺上的焊接區(qū)圖案處。如果封裝器件沒有精確地放置，則對準(zhǔn)標(biāo)記還能夠用來獲得反饋以調(diào)節(jié)器件位置的偏離。為了簡便，IC和封裝器件稱為元件。 在一個具體的實施例中，對準(zhǔn)標(biāo)記是在元件上的參考區(qū)域，外部探頭 能夠使用該對準(zhǔn)標(biāo)記監(jiān)視在目標(biāo)平臺上的元件放置的精確度。結(jié)合在元件 上的對準(zhǔn)標(biāo)記可以是在元件上作為直接對準(zhǔn)標(biāo)記的從頂部到底部的連接表 面區(qū)域的傳導(dǎo)路徑，或可以是作為間接對準(zhǔn)標(biāo)記的在元件的底部處連接兩 5個表面區(qū)域的不同的傳導(dǎo)路徑。除了在元件內(nèi)作為傳導(dǎo)路徑，對準(zhǔn)標(biāo)記還 可以是在元件上的簡單表面標(biāo)記，這取決于所使用的探測方法。對準(zhǔn)標(biāo)記 的結(jié)構(gòu)可以是簡單的幾何結(jié)構(gòu)或一組幾何結(jié)構(gòu)。對于元件上的每一個對準(zhǔn)標(biāo)記，參考標(biāo)記能夠添加到目標(biāo)平臺供元件 放置參照。在一個具體實施例中，本發(fā)明提供用于諸如印刷電路板、母10 板、陶瓷板、裸管芯IC或其它封裝器件和元件目標(biāo)襯底或平臺的技術(shù)解 決方案，通過在預(yù)定分區(qū)域處結(jié)合一組一個或多個參考標(biāo)記，供元件放置 參考。參考標(biāo)記能夠用傳導(dǎo)路徑連接到相同目標(biāo)平臺的其它參考標(biāo)記。其 能夠連接到目標(biāo)平臺中的接地端，或其能夠簡單地為在目標(biāo)平臺上的表面 標(biāo)記，這取決于所使用的探測方法。15 在優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明提供用于改進(jìn)元件放置精度的探頭技術(shù)解決方案。探頭可以是單傳感器探頭或可以是傳感器陣列。單傳感器探頭能 夠檢測元件放置的精度和在目標(biāo)平臺上元件接觸條件的狀態(tài)。由傳感器陣 列組成而變成多傳感器探頭的探頭，能夠通過將在元件上的一個或多個對 準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)已經(jīng)對準(zhǔn)參考標(biāo)記的探頭位置而調(diào)節(jié)偏移元件的偏移。多傳感20 器探頭能夠檢測元件的偏移并且向放置設(shè)備反饋該信息以修正該位置偏 離。盡管單對準(zhǔn)標(biāo)記能夠修正元件偏移誤差，兩個對準(zhǔn)標(biāo)記能夠修正放置 的方位誤差。探頭可以是電阻探頭、電容探頭、光學(xué)探頭或這些探頭的組 合。電阻探頭用于開/關(guān)測量，電容探頭用于測量傳感器表面和目標(biāo)參考之 間重疊的相對區(qū)域，光學(xué)探頭用于測量來自目標(biāo)參考的反射。參考探頭是25 接觸探頭。電容探頭和光學(xué)探頭是非接觸探頭。多傳感器探頭上的有效傳 感器的范圍能夠通過感測目標(biāo)參考標(biāo)記的尺寸而自動確定。在一個具體的實施例中，本發(fā)明提供用于在各種探測技術(shù)下在目標(biāo)平 臺上對準(zhǔn)元件的方法。本方法包括將包括一個或多個對準(zhǔn)標(biāo)記的元件置于目標(biāo)平臺上的區(qū)
域。目標(biāo)平臺上的區(qū)域含有目標(biāo)結(jié)構(gòu)和一組由探頭監(jiān)視的參考標(biāo)記，以判斷元件是否已經(jīng)精確地置于目標(biāo)結(jié)構(gòu)上。在PCB上，目標(biāo)結(jié)構(gòu)是元件焊接區(qū)圖案。對于在元件上的每一個對準(zhǔn)標(biāo)記，對應(yīng)的參考標(biāo)記能夠包括在焊 接區(qū)圖案上。在頂部的對準(zhǔn)標(biāo)記相對于在元件底部的觸點陣列的空間關(guān)系5 應(yīng)該匹配參考標(biāo)記相對于焊接區(qū)圖案上的觸點陣列的空間關(guān)系。該方法還 包括在目標(biāo)圖案上對準(zhǔn)多傳感器探頭的方法，確定該組多傳感器的有效范 圍，調(diào)節(jié)相對于對準(zhǔn)探頭的元件位置。由于對準(zhǔn)標(biāo)記相對于有關(guān)觸點陣列的空間關(guān)系能夠在器件制造或元件 封裝過程中精確地控制，所以能夠確保對準(zhǔn)標(biāo)記和器件或封裝上的觸點陣 10 列之間固定的空間關(guān)系。這允許在物理輪廓上具有小傾斜度的封裝(傾斜封 裝)或沿相鄰管芯之間的劃線沒有很好地中心切割的裸管芯還能夠用于組 裝。這是因為在組裝中，元件放置這時能夠依賴對準(zhǔn)標(biāo)記的位置，而不是 依靠封裝輪廓的幾何公差。在一個具體的實施例中，本發(fā)明提供了一種方法，能夠?qū)⑽锢砩喜缓弦?guī)格的器件或封裝安裝在PCB或目標(biāo)平臺上的相應(yīng) 15接觸區(qū)域。經(jīng)常在組裝中引起未對準(zhǔn)問題的物理上不合規(guī)格的器件將不再被拋棄。在器件的管芯切割中或在元件的封裝的模制中，更大的公差意味著更高的元件產(chǎn)率。通過本發(fā)明優(yōu)于傳統(tǒng)的技術(shù)的方式能夠獲得許多益處。本技術(shù)能夠容易地使用依賴傳統(tǒng)技術(shù)的工藝。在一些實施例中，該方法提供了改進(jìn)產(chǎn) 20率、降低返工和提高放置精確度的手段。此外，該方法提供與傳統(tǒng)的工藝技術(shù)兼容的工藝，而沒有對傳統(tǒng)的設(shè)備和工藝進(jìn)行實質(zhì)上的修改。本發(fā)明對具有超細(xì)觸點間距和超過幾百或甚至一千的觸點的器件尤其有用。而且，本發(fā)明提供了一種方法，用于監(jiān)視用各向異性導(dǎo)電彈性體(ACE)作為互連界面封裝的器件的放置。對于各種應(yīng)用場合，其能夠有效地和精25 確地使非焊球基封裝器件組裝到目標(biāo)平臺或PCB。各向異性導(dǎo)電彈性體含 有僅僅以某方向傳導(dǎo)電流的嵌入在彈性絕緣硅樹脂膜的大量細(xì)小導(dǎo)電金屬 管。其己經(jīng)在高密度和高管腳數(shù)量的測試插座中用作互連以提供優(yōu)良的接 觸、可重復(fù)性和在IC器件測試中的高頻特性。作為界面互連用于器件和 封裝是可行的。層疊有ACE的器件或元件能夠直接地安裝到目標(biāo)襯底
上。夾具罩能夠用來將器件夾持在一起而不需要將器件焊在目標(biāo)襯底上，如果可以獲得精確的放置技術(shù)。這種對準(zhǔn)技術(shù)能夠使在電子系統(tǒng)上的ACE 層疊器件的組裝變得可行。根據(jù)該實施例， 一個或多個這些優(yōu)點能夠獲得，并且在整個說明書中5 將更加詳細(xì)的描述。本發(fā)明的各種附加的目的、特征和優(yōu)點能夠通過參照 下面的詳細(xì)的說明和附圖更加完全理解。


圖1A是理想封裝的示例； 10 圖1B是傾斜封裝的示例；圖1C是具有觸點陣列偏離格柵的不合規(guī)格封裝的示例；圖2示出在焊接區(qū)圖案上格柵偏離元件的放置，在放置之后元件上的 所有觸點從焊接區(qū)圖案偏移相同的偏移量；圖3示出具有一組傳導(dǎo)路徑的元件在目標(biāo)平臺上放置，該目標(biāo)平臺具 15有匹配的焊接區(qū)圖案和參考標(biāo)記，用于檢査放置精度和接觸條件；圖4示出對準(zhǔn)標(biāo)記的不同構(gòu)造，其中所有可進(jìn)行測試的點作為觸點陣 列在相同的一側(cè)，這是間接對準(zhǔn)路徑和間接對準(zhǔn)標(biāo)記的簡化圖；圖5示出使用單檢測探頭以檢査放置精度和元件接觸條件的示例；圖6示出使用四點探頭用于檢測元件放置的位置偏移的示例； 20 圖7示出由測試點陣列組成的一般性測試探頭，用于檢測元件放置的偏移，在探頭上的工作測試點能夠在過程中(on-the-fly)確定；圖8示出關(guān)于一組SR鎖存器的使用，以跟蹤工作測試點的位置并且 將測試探頭的中心對準(zhǔn)目標(biāo)參考標(biāo)記的中心的示例，該組SR鎖存器能夠 由一組可寫的鎖存器代替。 25 圖9示出使用兩組鎖存器以確定偏移元件的方向和位移，狀態(tài)由二進(jìn)制對的第一位表示的一組鎖存器，表示對準(zhǔn)標(biāo)記和參考標(biāo)記之間的重疊狀 態(tài)，狀態(tài)由二進(jìn)制對的第二位表示的另一組鎖存器，表示工作測試點的位 置；圖io示出使用三組鎖存器以將小對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)大參考標(biāo)記的中心，
元組中的第三位表示用于對準(zhǔn)更小測試點的工作測試點的有效范圍；圖11示出關(guān)于使用一般性測試探頭修正偏移元件的圖表理解。其中，元件上的對準(zhǔn)標(biāo)記尺寸小于參考標(biāo)記的尺寸；圖12是示出測試探頭的簡化圖，該測試探頭層疊有各向異性導(dǎo)電彈 5 性體(ACE)作為互連界面，以改進(jìn)測試點和對準(zhǔn)標(biāo)記之間或測試點和參考標(biāo)記之間的接觸條件；圖13示出在元件上結(jié)合兩個對準(zhǔn)標(biāo)記以修正元件放置中的方位誤差的示例；圖14示出在目標(biāo)平臺上的串聯(lián)對準(zhǔn)鏈的簡化圖； 10 圖15是電容傳感器的簡化圖，其用防護(hù)體來聚焦傳感器的電場；圖16是示出一組電容傳感器的簡化圖，該傳感器組成陣列以形成用 于非接觸電對準(zhǔn)的多傳感器電容探頭；圖n是關(guān)于使用電場對準(zhǔn)技術(shù)以監(jiān)視元件堆疊的示例；圖18示出的是電對準(zhǔn)技術(shù)的不同應(yīng)用，用于將具有四傳感器對準(zhǔn)標(biāo) 15 記的物體對準(zhǔn)到具有四三角形參考標(biāo)記的第二物體-，圖19示出在元件上的透明光路，能夠用作光學(xué)對準(zhǔn)標(biāo)記，如果與目 標(biāo)平臺上的匹配的反射墊結(jié)合，其能夠用來改進(jìn)元件放置的精度；圖20是示出光電檢測器陣列的簡化圖，該光電檢測器陣列以陣列的 形式組成，以形成用于元件對準(zhǔn)的多檢測器光學(xué)探頭； 20 圖21是一種光學(xué)構(gòu)造的簡化圖，該光學(xué)構(gòu)造具有四個光電檢測器和四個I/V放大器，用于調(diào)節(jié)偏移元件的偏移。
具體實施方式
根據(jù)本發(fā)明，描述了在組裝中改進(jìn)元件放置的準(zhǔn)確度的對準(zhǔn)和探測技 25 術(shù)。更具體地，本發(fā)明包括通過用各種探測技術(shù)把對準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)合到元件上 和把參考標(biāo)記結(jié)合到目標(biāo)平臺上而在目標(biāo)平臺上檢測和改進(jìn)元件放置準(zhǔn)確 度的結(jié)構(gòu)和方法。以陣列組成而形成多傳感器探頭的一組傳感器，能夠在 組裝中檢測位移元件的偏離。僅僅通過示例的方式，將本發(fā)明應(yīng)用于將封 裝器件置于用于電子系統(tǒng)制造的電子襯底上。但是應(yīng)認(rèn)識到本發(fā)明具有更
寬的應(yīng)用范圍。本發(fā)明的進(jìn)一步細(xì)節(jié)能夠在整個本發(fā)明的說明書中發(fā)現(xiàn)， 并且更詳細(xì)地在下面。對準(zhǔn)標(biāo)記5 根據(jù)優(yōu)選的實施例，對準(zhǔn)標(biāo)記是元件上的參考區(qū)域，外部探頭能夠使用對準(zhǔn)標(biāo)記監(jiān)視在目標(biāo)平臺上的元件放置的準(zhǔn)確度。結(jié)合到元件上的對準(zhǔn) 標(biāo)記可以是作為直接對準(zhǔn)標(biāo)記的在元件上從頂部到底部的連接表面區(qū)域的 傳導(dǎo)路徑，或者是作為間接對準(zhǔn)標(biāo)記的在元件的底部連接兩個表面區(qū)域的 不同的傳導(dǎo)路徑。盡管從上到下的傳導(dǎo)路徑不需要是直路徑，但從頂部到10 底部或在元件上匹配的頂部和底部位置的直路徑，更容易目視與對準(zhǔn)標(biāo)記 關(guān)聯(lián)的底部接觸的位置。在底部的傳導(dǎo)路徑的表面區(qū)域可以是在觸點陣列 上的觸點或不同的訪問點。除了元件內(nèi)的傳導(dǎo)路徑，對準(zhǔn)標(biāo)記還可以是元 件上的簡單表面標(biāo)記，這取決于所使用的探測方法。對準(zhǔn)標(biāo)記的結(jié)構(gòu)可以 是簡單的幾何結(jié)構(gòu)或一組幾何結(jié)構(gòu)。15 在元件上的對準(zhǔn)標(biāo)記可以是單個對準(zhǔn)標(biāo)記或一組對準(zhǔn)標(biāo)記。正常地，一個對準(zhǔn)標(biāo)記是足夠的。如果元件的尺寸較大或可以要求方位調(diào)整以改進(jìn) 放置準(zhǔn)確度，則向元件添加第二對準(zhǔn)標(biāo)記。如果有方位的誤差，對于大元 件中的遠(yuǎn)端接觸，離理想焊接區(qū)圖案的切向偏離會是很顯著的。對于小元 件，由于較小方位的誤差的后果是不顯著的。20 取決于探測技術(shù)，當(dāng)探頭用來監(jiān)視元件放置準(zhǔn)確度時，探頭能夠與對準(zhǔn)標(biāo)記直接接觸或不直接接觸。如果電阻探頭用來監(jiān)視對準(zhǔn)標(biāo)記的位置， 則其需要直接接觸。如果電容探頭用來監(jiān)視對準(zhǔn)標(biāo)記的位置，則不需要的 直接接觸。在這兩種情況下，對準(zhǔn)標(biāo)記是電對準(zhǔn)標(biāo)記，因為傳導(dǎo)電流流過 對準(zhǔn)標(biāo)記，除了一個是DC電流和另一個是AC電流以外。如果光學(xué)探頭25用于監(jiān)視來自對準(zhǔn)標(biāo)記的表面的反射，那么則對準(zhǔn)標(biāo)記是光學(xué)對準(zhǔn)標(biāo)記。 因而，在元件的頂表面上反射的、導(dǎo)電的標(biāo)記能夠使用作為電對準(zhǔn)標(biāo)記或 作為光學(xué)對準(zhǔn)標(biāo)記，這取決于對準(zhǔn)標(biāo)記如何構(gòu)造和使用哪種探測技術(shù)。參考標(biāo)記
對于元件上的每一個對準(zhǔn)標(biāo)記，對應(yīng)的參考標(biāo)記能夠添加到目標(biāo)平臺 供元件放置參考。在元件上對準(zhǔn)標(biāo)記與觸點陣列的空間關(guān)系應(yīng)該匹配在目 標(biāo)平臺上參考標(biāo)記與關(guān)聯(lián)的焊接區(qū)圖案的空間關(guān)系。參考標(biāo)記可以是在目 標(biāo)平臺上元件接觸焊接區(qū)圖案的一部分。取決于探測技術(shù)和應(yīng)用要求，參 5 考標(biāo)記可以或可不需要與對準(zhǔn)標(biāo)記的底部直接接觸。在一個具體的情況 下，如果參考標(biāo)記簡單地是在目標(biāo)平臺上的表面標(biāo)記，并且如果對準(zhǔn)標(biāo)記 也是簡單表面標(biāo)記，這時則在元件上的對準(zhǔn)標(biāo)記的頂部位置能夠以這樣一 種方式選擇，使得其匹配焊接區(qū)圖案上的觸點陣列的中點或角落點中的--個點，以消除對目標(biāo)平臺上附加參考標(biāo)記的需要。10元件放置的不確定性目前對準(zhǔn)技術(shù)中一個有用的方面是放置準(zhǔn)確定不再依賴于元件的物理 輪廓，也不依賴于觸點陣列離元件邊緣的格柵準(zhǔn)確度。例如，如果模制工 藝在完成的封裝中導(dǎo)致小的傾斜，使得封裝上的觸點陣列與封裝的邊緣沒15有很好地平行(傾斜封裝)，在傳統(tǒng)的技術(shù)下，尤其是當(dāng)封裝尺寸較大并且 陣列間距尺寸較小時，很難將該封裝正確地置于焊接區(qū)圖案上；對于觸點 陣列從理想格柵位置偏移的封裝(格柵偏離的封裝)，也是如此。傳統(tǒng)放置 設(shè)備使用在焊接區(qū)圖案中心處的直角坐標(biāo)作為參考點以將元件置于其上， 這是基于假定元件的物理輪廓是沒有缺陷的，并且其觸點陣列按照封裝的20 機(jī)械規(guī)格精確地相對于元件的所有邊緣定位。圖1A示出理想封裝的示例。其具有沒有缺陷的物理輪廓并且所有的 封裝觸點在所劃的格柵位置上。圖1B示出傾斜封裝的示例，其中觸點陣 列不平行于封裝物理輪廓，并且從封裝的輪廓看去傾斜于理想的格柵位 置。圖1C示出一個不合規(guī)格封裝的不同的示例，其中觸點陣列沒有正確25 地中心模制，并且因而從封裝輪廓看去顯示出從理想格柵位置偏離。在圖 1B和圖1C中封裝是物理上不符合規(guī)格，難以在傳統(tǒng)的表面安裝組裝中使 用。附圖中的缺陷被夸張了，以示出該概念。圖2示出將偏離格柵元件200置于目標(biāo)焊接區(qū)圖案208上的示例。如 所示，在元件200上的觸點陣列209在左下方向具有偏離量207。在放置之后，在元件200上的所有的觸點200將具有離目標(biāo)焊接區(qū)圖案208相同 的偏離量207。這不同于傾斜封裝的放置，在傾斜封裝的放置中在拐角觸 點處的偏斜或偏離大于在中心處的。將對準(zhǔn)標(biāo)記添加到元件將顯著地減少由于封裝輪廓的缺陷的不良影 5 響，并且即使封裝輪廓仍然符合規(guī)格，也能夠消除由觸點陣列離理想格柵 位置的偏離而引起的接觸位置不確定性。對準(zhǔn)標(biāo)記能夠置于元件觸點陣列 內(nèi)或之外。在相對于元件觸點陣列的預(yù)定空間關(guān)系處制造，而不是在基于 元件物理輪廓或離封裝邊緣的距離的位置處。對準(zhǔn)標(biāo)記去掉了設(shè)備對元件的理想物理輪廓的依賴。因而，之前在生 10 產(chǎn)中劃線的一些物理上不合規(guī)格的元件，諸如在物理輪廓中具有小傾斜的 封裝、具有偏離理想格柵位置的觸點陣列的封裝、或裸管芯(沿相鄰管芯之 間的劃線切割而沒有很好地定心)，將能夠用于系統(tǒng)組裝。該結(jié)構(gòu)的進(jìn)一歩 細(xì)節(jié)和對準(zhǔn)標(biāo)記的操作描述如下。在整個本說明書中，還提供某些方法和 變型。15使用電阻探頭的元件對準(zhǔn)在這個實施例中，對準(zhǔn)標(biāo)記是以相對于觸點陣列的預(yù)定空間位置結(jié)合 在元件或封裝中的電傳導(dǎo)路徑。傳導(dǎo)路徑能夠從元件的頂表面(測試信號可 以施加到該處)到元件的底部表面(目標(biāo)平臺上的匹配觸電點或參考墊能夠 20 連接在下面)。元件上的傳導(dǎo)路徑和目標(biāo)平臺上的匹配參考墊是成對的，以 監(jiān)視元件放置的準(zhǔn)確度。如果元件準(zhǔn)確地放置在目標(biāo)平臺上，匹配參考墊 將出現(xiàn)在傳導(dǎo)路徑的底部表面下，當(dāng)電壓施加到元件的頂表面時傳導(dǎo)電流 將被檢測到。圖3示出將元件300置于目標(biāo)平臺310上的示例。元件300是在觸點 25 陣列309處具有多個外部連接和作為對準(zhǔn)標(biāo)記的一個或多個傳導(dǎo)路徑 302、 303的密封封裝301。在目標(biāo)平臺上，焊接區(qū)圖案308和一組參考墊 306、 307預(yù)先制造。如果元件300與焊接區(qū)圖案308對準(zhǔn)，則參考墊 306、 307將在傳導(dǎo)路徑302、 303的底部表面下。該圖僅僅是示例，在這 里不應(yīng)該不適當(dāng)?shù)叵拗茩?quán)利要求的范圍。所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將認(rèn)識
到許多變型、修改和替代，諸如元件可以是具有嵌入的從頂部到底部作為 對準(zhǔn)標(biāo)記的傳導(dǎo)路徑的裸管芯、密封在具有焊堆的陶瓷材料封裝或塑料封 裝中的集成電路、或用于外部互連但沒有焊堆的層疊有一層ACE膜的器 件，或這些的組合等。5 元件300中的傳導(dǎo)路徑可以是直管或任何不規(guī)則形狀的傳導(dǎo)跡線303，在元件中從頂部到表面延伸。 一個或多個傳導(dǎo)路徑能夠結(jié)合在元件 中。與傳導(dǎo)路徑302、 303關(guān)聯(lián)的外部訪問點304、 305可以是簡單圓形 墊。其它墊的形狀諸如方形、矩形、三角形、梯形或這些形狀的組合是可 能的。電阻探頭置于外部訪問點304、 305上，以監(jiān)視放置準(zhǔn)確度的狀10態(tài)。傳導(dǎo)路徑可以是金屬、摻雜半導(dǎo)體路徑或其它可檢測的實體。在圖3中， 一組參考墊306、 307在目標(biāo)平臺上預(yù)先制造，作為目標(biāo) 參考來引導(dǎo)元件的放置。參考墊可以是簡單圓形墊，但是其它形狀諸如方 形、矩形、三角形、梯形、 一組接地點和這些的組合也可能。在目標(biāo)平臺 310上的參考墊306、 307稱為"參考標(biāo)記"。對于元件上的對準(zhǔn)標(biāo)記，對應(yīng)15的參考標(biāo)記能夠添加到目標(biāo)平臺上。目標(biāo)平臺310上的參考標(biāo)記的位置以 這樣一種方式制造，使得目標(biāo)平臺上的參考標(biāo)記306、 307和焊接區(qū)圖案 308之間空間關(guān)系匹配元件300上的對準(zhǔn)標(biāo)記302、 303和觸點陣列309之 間的空間關(guān)系。參考標(biāo)記的尺寸由諸如元件輪廓、觸點陣列、目標(biāo)平臺、設(shè)備精度、 20 機(jī)械老化和數(shù)據(jù)庫取整誤差等中的缺陷的放置系統(tǒng)的變量確定。具有較大 累積的放置不確定性需要較大參考標(biāo)記。參考標(biāo)記的尺寸應(yīng)該是足夠的 大，使得在每一個元件初始放置處對準(zhǔn)標(biāo)記應(yīng)該至少局部地在目標(biāo)參考標(biāo) 記的邊界內(nèi)。初始元件放置是基于存儲在放置數(shù)據(jù)庫中的參考標(biāo)記或目標(biāo) 焊接區(qū)圖案的坐標(biāo)的放置。此外，優(yōu)選地，對準(zhǔn)標(biāo)記的尺寸與參考標(biāo)記的 25 尺寸相同或小于參考標(biāo)記的尺寸，這是因為其能夠影響元件放置的準(zhǔn)確 度，這將在后面解釋。除了上下結(jié)構(gòu)(與傳導(dǎo)路徑關(guān)聯(lián)的一個測試點在元件的頂表面上)，如 圖4所示，還可以在與觸點陣列409相同側(cè)處具有兩個測試點411、 412。 在這個情況下兩個附加的跡線406、 407添加到目標(biāo)平臺410，以將與傳導(dǎo)
路徑關(guān)聯(lián)的測試點411、 412連接到目標(biāo)平臺404上的外部訪問點403、 404。電阻探頭的功率和接地端能夠施加到兩個外部訪問點403、 404，以 檢測是否有傳導(dǎo)電流，以判斷元件是否己經(jīng)正確地置于目標(biāo)焊接區(qū)圖案 408之上。具有位于與觸點陣列相同側(cè)的兩個測試點的傳導(dǎo)路徑稱為間接5對準(zhǔn)路徑。其接觸點是間接對準(zhǔn)標(biāo)記。如果在不同元件上的幾個間接對準(zhǔn)路徑連接到目標(biāo)平臺上的系列菊花 鏈，則其能夠用于監(jiān)視鏈中所有元件的接觸條件或檢査當(dāng)該系統(tǒng)在使用中 時所有元件是否還在適當(dāng)?shù)奈恢谩＿@對于裝有無焊元件(諸如使用ACE作 為互連界面的元件)的電子系統(tǒng)是有用的，在這種情況下，用于所有ACE10 基的元件的間接對準(zhǔn)路徑連接成單對準(zhǔn)鏈或幾個更短的鏈。供應(yīng)電壓和檢 測器，諸如LED二極管，能夠連接到每一個鏈，以監(jiān)視鏈中所有無焊元件 的連接狀態(tài)。在元件上結(jié)合對準(zhǔn)標(biāo)記不僅能夠檢測在目標(biāo)平臺上元件放置的準(zhǔn)確 度，而且能夠在放置之后修正元件位置偏移。然而，是測試探頭的構(gòu)造以 15 及對測試探頭所檢測的信號進(jìn)行的處理來確定對準(zhǔn)標(biāo)記的功能。單測試點 探頭，即單傳感器探頭，能夠檢測放置狀態(tài)和界面接觸條件，而多測試點 探頭，即多傳感器探頭，能夠檢測元件放置的偏移方向和程度，這將在后 面解釋。圖5示出使用單測試點電阻探頭520以監(jiān)視目標(biāo)平臺510上的元件 20 500的對準(zhǔn)狀態(tài)的示例。假定包含兩個對準(zhǔn)標(biāo)記501和502的元件500已 經(jīng)與目標(biāo)平臺510上的焊接區(qū)圖案對準(zhǔn)，這時，有一組對應(yīng)的參考標(biāo)記 503和504。傳導(dǎo)路徑從探頭520的供應(yīng)端521通過對準(zhǔn)標(biāo)記501到目標(biāo)平 臺510上的參考標(biāo)記503而形成。第二傳導(dǎo)路徑從電阻標(biāo)記502到目標(biāo)平 臺510上的參考標(biāo)記504。 25 為了避免兩個參考標(biāo)記503、 504在測試時浮置，兩個參考標(biāo)記503、504應(yīng)該連接到目標(biāo)平臺510上的內(nèi)平面507，內(nèi)平面507連接到已知的參 考電壓或通過表面接觸708接地508。不同的方法是將兩個參考標(biāo)記在內(nèi) 部連接在一起。在放置元件之后，可以應(yīng)用探頭來測試連接性。例如，如 果將探頭520的供應(yīng)端521施加到對準(zhǔn)標(biāo)記501的頂表面，并且將接地端
515施加到對準(zhǔn)標(biāo)記502的頂表面，那么，如果元件500在目標(biāo)平臺510 上很好地對準(zhǔn)，則形成閉合的電流環(huán)路，以檢測從探頭的測試端521通過 對準(zhǔn)標(biāo)記501、參考標(biāo)記503、內(nèi)部跡線或平面507返回至參考標(biāo)記504、 對準(zhǔn)標(biāo)記502，并且最終至探頭接地端515的傳導(dǎo)電流。盡管示出兩個對 5 準(zhǔn)標(biāo)記，如果方位誤差在元件放置中可能性不大，則一個對準(zhǔn)標(biāo)記就足 夠?；蛘?，如果參考墊503、 504連接到內(nèi)平面507，參考電壓或接地508 施加到表面接觸505，那么，參考墊503、 504將在參考電壓下或接地。由 于在這種情況下測試端521施加到元件500上的對準(zhǔn)標(biāo)記的頂表面，所10 以，如果兩個接地連接在一起，那么閉合環(huán)路從探頭通過電阻標(biāo)記、對應(yīng) 的參考標(biāo)記，到系統(tǒng)接地，然后探頭接地而形成。如圖5所示，測試探頭520可以含有電阻522、發(fā)光二極管523、聲 音蜂鳴器或電流計524，以指示放置的狀態(tài)。電阻器限制流過探頭和對準(zhǔn) 標(biāo)記的最大電流。發(fā)光二極管提供可見信號以指示放置是否正確。聲音蜂15 鳴器使用戶能夠聽得見。電流計示出通過探頭的電流量。探頭能夠設(shè)置在 用于監(jiān)視放置狀態(tài)的放置設(shè)備中。還可以是用于由用戶人工地檢査元件放 置準(zhǔn)確度和接觸條件的探頭。圖6示出改進(jìn)元件放置的準(zhǔn)確度的四點探頭的使用。多檢測點探頭是 修正元件放置偏移不可少的。在該示例中，使用具有測試點A、 B、 C和20 D的四點電阻探頭。圓形參考標(biāo)記602以大虛線圓示出。也是圓形對準(zhǔn)標(biāo) 記601以大實線圓示出。為了使圖示更簡單，假定電對準(zhǔn)標(biāo)記601的尺寸 與參考標(biāo)記602的尺寸相同，并且假定用在該放置中的探頭具有匹配參考 標(biāo)記602的環(huán)境的所有四個測試點。如果選擇方形參考標(biāo)記作為示例，則 在探頭位置與參考標(biāo)記對準(zhǔn)之后探頭上所有四個點應(yīng)該能夠匹配方形參考25 標(biāo)記的四個角。為了修正元件放置的偏離，首先需要通過將探頭上所有測試點A、 B、 C和D移動到或靠近目標(biāo)參考標(biāo)記602的邊界而相對于參考標(biāo)記的位 置對準(zhǔn)探頭位置。接著，將元件移入并且根據(jù)存儲在放置數(shù)據(jù)庫的信息置 于目標(biāo)焊接區(qū)圖案的坐標(biāo)。如果元件放置出現(xiàn)偏移，貝U，元件上的對準(zhǔn)標(biāo)
記601將僅僅局部地與目標(biāo)平臺上的目標(biāo)參考標(biāo)記602重疊。四點電阻探頭能夠檢測這種局部重疊。例如，假定偏移是向左下角的并且只有測試點C在左下角處與對準(zhǔn)標(biāo)記601接觸。這時，只有該測試點C檢測到流經(jīng)對 準(zhǔn)標(biāo)記601到接地參考標(biāo)記602的電流。測試點A、 B和D沒有檢測到電5 流。這是因為它們在對準(zhǔn)標(biāo)記601的外部區(qū)域，而該區(qū)域不導(dǎo)電的。使用 該測試結(jié)果作為反饋，放置設(shè)備能夠因而獲知元件放置的偏移。元件位置 向右上的偏移能夠修正放置偏移，即從電流由測試點通過對準(zhǔn)標(biāo)記601檢 測的方向到?jīng)]有檢測到電流的方向。這個過程持續(xù)直到元件上的對準(zhǔn)標(biāo)記 601移動到與所有測試點接觸的位置。然后，元件準(zhǔn)確地定位。10 如果放置之后，對準(zhǔn)標(biāo)記601在兩個測試點(譬如，兩個左測試點)檢測傳導(dǎo)電流的位置。那么，對準(zhǔn)標(biāo)記，還有元件應(yīng)該向右偏移直到其到達(dá) 所有四個測試點能夠檢測到電流的位置。在這情況下，測試探頭、參考標(biāo) 記和對準(zhǔn)標(biāo)記都對準(zhǔn)，元件被準(zhǔn)確地放置。放置設(shè)備中的測試探頭和元件 的拾取頭都能夠獨(dú)立地調(diào)節(jié)。15 在每一個元件放置的開始，調(diào)節(jié)測試探頭對準(zhǔn)目標(biāo)參考標(biāo)記是確保放置準(zhǔn)確度不可少的。在這個具體的情況下，探頭和參考標(biāo)記之間沒有元 件，是通過使探頭接觸參考標(biāo)記而完成的，從探頭的中心到目標(biāo)參考標(biāo)記 的中心的偏移能夠通過監(jiān)視哪一個探頭導(dǎo)電而確定。通過向測試點沒有檢 測到電流的方向偏移探頭位置，探頭能夠與目標(biāo)參考標(biāo)記對準(zhǔn)。這是探頭20 對準(zhǔn)步驟。多測試點探頭在監(jiān)視元件放置上具有比單測試點探頭更多的性能。單 測試點電阻探頭能夠用來檢測放置準(zhǔn)確度和接觸狀況，而多測試點探頭能 夠用來檢測和提供有關(guān)偏移元件的偏離的反饋。圖7示出由測試點701陣列組成的一般性測試探頭。如果由測試點陣 25列701可檢測的面積大于參考標(biāo)記700的尺寸，那么只有測試點陣列的一 個子組將被啟動來檢測位置偏移。在每一個元件放置中待被啟動的測試點 陣列的子組能夠以類似的方式在工作進(jìn)程中自動地被確定。這能夠通過降 低測試探頭，假定它是電阻探頭，與參考標(biāo)記700接觸，然后將電壓施加 到陣列700中所有的測試點以觀察哪些測試點導(dǎo)電。
如果所有導(dǎo)電的測試點是陣列中內(nèi)部測試點，那么選擇內(nèi)部測試點檢測電流702，以便于元件位置調(diào)節(jié)。陣列中不導(dǎo)電的那些測試點703在電 流元件放置中將被忽略。待被啟動以便于元件位置調(diào)節(jié)的陣列中的內(nèi)部測 試點子組是工作測試點702。在位置調(diào)節(jié)中被忽略的那些測試點是無效測 5 試點703。
由于從探頭結(jié)構(gòu)已知多測試點探頭的中心，如果該組工作測試點能夠 重定位到圍繞多測試點探頭的中心的中央，則探頭設(shè)計能夠更簡單。這能 夠通過將探頭移動到新的位置直到所有內(nèi)部工作測試點在多測試點探頭的 中央?yún)^(qū)域而實現(xiàn)。在這新位置中，測試探頭的中心與目標(biāo)參考標(biāo)記的中心10 對準(zhǔn)且工作測試點的外部范圍匹配參考標(biāo)記的邊界。
如果部分導(dǎo)電的測試點在多測試點陣列的邊緣，則探頭尺寸要么太小 要么探頭位置沒有與參考標(biāo)記對齊。假定探頭尺寸太小，即小于目標(biāo)參考 標(biāo)記的尺寸，它會引起由于不能夠?qū)⑿√筋^對準(zhǔn)參考標(biāo)記中心而引起的元 件位置調(diào)節(jié)的不確定性。優(yōu)選地，測試探頭的范圍兼容或大于參考標(biāo)記的15 尺寸。如果探頭的位置沒有與參考標(biāo)記對齊，則應(yīng)當(dāng)調(diào)節(jié)直到陣列中工作 測試點的中心對準(zhǔn)參考標(biāo)記的中心。
在測試探頭的電子組中能夠?qū)嵤┮唤M異步置位復(fù)位(SR)鎖存器， 一個 SR鎖存器用于探頭上的每一個測試點。對應(yīng)于探頭上測試點被啟動以監(jiān) 視元件放置的子組，設(shè)定SR鎖存器的子組以表示對于每一個元件放置的20 工作測試點的位置。整組SR鎖存器在每一個元件放置開始時清零?？蓪?鎖存器也能夠用于實施SR鎖存器功能。
圖8示出使用該組SR鎖存器以將測試探頭與目標(biāo)參考標(biāo)記的中心對 準(zhǔn)的方法。為了將多測試點電阻探頭對準(zhǔn)參考標(biāo)記，在接觸參考標(biāo)記之 后，如果對應(yīng)的測試點導(dǎo)電則使SR鎖存器置位，如果對應(yīng)的測試點檢測25 沒有電流則SR鎖存器仍然復(fù)位。計數(shù)器能夠用來掃描該組SR鎖存器上所 有的行和列，以發(fā)現(xiàn)哪一行和哪一列檢測到了最高數(shù)量的"1"。最高的 行和列的交點是參考標(biāo)記的中點。用于尋找具有最高數(shù)量的"1"的行數(shù) 字和列數(shù)字的行計數(shù)器、列計數(shù)器、比較器、寄存器，以及選定到這些邏 輯單元的輸入的一組多路轉(zhuǎn)換器等，能夠用來實現(xiàn)該種功能。這僅僅是一
個示例，而不應(yīng)該是不適當(dāng)?shù)叵拗票景l(fā)明的范圍。通過將具有最高數(shù)量的 "l"的行數(shù)字和列數(shù)字與在探頭中心處的行數(shù)字和列數(shù)字比較，能夠確定 將該探頭對準(zhǔn)參考標(biāo)記中心所需的位移。探頭因而能夠相應(yīng)地偏移以與參 考標(biāo)記的中心對準(zhǔn)。在重定位探頭之后，SR鎖存器清零，以針對探頭上 5 的所有測試點記錄新的傳導(dǎo)狀態(tài)。在該階段置位的SR鎖存器含有與參考 標(biāo)記的中心對準(zhǔn)的該組工作測試點的信息。
為了對準(zhǔn)元件，另一組透明鎖存器能夠添加到探頭電子器件中，以跟 蹤每次探頭變至新位置時所有測試點的即時導(dǎo)通狀況。透明鎖存器的內(nèi)容
記錄了對準(zhǔn)標(biāo)記和參考標(biāo)記之間的重疊狀況。其內(nèi)容將與SR鎖存器的內(nèi) 10容相比較。如果兩組的內(nèi)容匹配，則元件準(zhǔn)確對準(zhǔn)在目標(biāo)焊接區(qū)圖案上。 圖9示出使用兩組鎖存器以獲得偏移的元件的方向和位移。在二進(jìn)制對中的第一位是該組透明鎖存器的狀況，其表示對準(zhǔn)標(biāo)記和參考標(biāo)記之間的重疊狀況。二進(jìn)制中第二位是該組SR鎖存器的狀況，其表示工作測試 點的位置。
15 通過比較這兩組鎖存器的內(nèi)容，或二進(jìn)制對的值，能夠推導(dǎo)出錯位的元件的方向和調(diào)節(jié)位移。為了更簡單解釋，假定對準(zhǔn)標(biāo)記的尺寸與參考標(biāo) 記的尺寸相同。第一位中的"1"表示對準(zhǔn)標(biāo)記與參考標(biāo)記重疊的區(qū)域。
在第二數(shù)字中的"1"表示工作測試點的位置。通過參考圖9中的"11" 區(qū)(可以通過簡單的AND邏輯知道)，在參考標(biāo)記范圍內(nèi)部，在右側(cè)有320 列包含的全部是"01"，而在上側(cè)僅僅有兩行包含的全部是"01"。放置 設(shè)備因而知道右側(cè)三個位置的偏移和上側(cè)兩個位置的偏移能夠正確地重定 位元件。含有"01"的測試點的位置能夠通過簡單的專用OR門獲知。這 個圖示僅僅是示例，不應(yīng)該不適當(dāng)限制本發(fā)明的范圍。
盡管對于偏移的元件，較大參考標(biāo)記能夠延伸調(diào)節(jié)的范圍，但是，如25果測試探頭足夠大，即如果探頭上所有測試點的范圍大于參考標(biāo)記的尺 寸，較小的對準(zhǔn)標(biāo)記能夠還正確地工作。為了支持較小的對準(zhǔn)標(biāo)記，第三 組鎖存器能夠結(jié)合到探頭電子器件中，以表示工作測試點的有效子范圍， 這時，在對準(zhǔn)時將參照小對準(zhǔn)標(biāo)記。第三組鎖存器用作使能掩碼，在得出 元件的偏移位移中確定有效的"01"范圍。
在圖10中，二進(jìn)制元組中的第三位表示匹配對準(zhǔn)標(biāo)記的尺寸的參考 標(biāo)記內(nèi)的子范圍。第三位的"1"，諸如二進(jìn)制元組"111"和"011"， 表示工作測試點子組的位置，用作供較小對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)的目標(biāo)。盡管由參 考標(biāo)記的尺寸確定的工作測試點的整個范圍用來檢測對準(zhǔn)標(biāo)記的存在，但 5是，工作測試點的子范圍用作供小對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)的目標(biāo)。元組前兩位的 "11"，即如圖10的示例中所示的"llx"表示對準(zhǔn)標(biāo)記和參考標(biāo)記之間 的重疊區(qū)域。元組"Oil"表示對準(zhǔn)標(biāo)記沒有與參考標(biāo)記對準(zhǔn)的區(qū)域。在 圖10的目標(biāo)的子范圍中，"111"的右側(cè)有兩列含有"Oil" ，"111"的上側(cè)有兩行含有"Oil"。因而，元件的向上的位置和向右兩個位置的偏 10移還能夠完全將對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)參考標(biāo)記，即使對準(zhǔn)標(biāo)記小于參考標(biāo)記。與較小對準(zhǔn)標(biāo)記關(guān)聯(lián)的工作測試點的實際子范圍能夠通過參照存儲在 放置數(shù)據(jù)庫中對準(zhǔn)標(biāo)記的直徑信息或通過使用與放置設(shè)備關(guān)聯(lián)圖像傳感器 以在工作進(jìn)程中測量對準(zhǔn)標(biāo)記的直徑。圖11示出使用一般性測試探頭以修正偏移元件的位置的圖示。在這15個示例中，對準(zhǔn)標(biāo)記1101反映了元件的位置，并小于參考標(biāo)記1102。在開始放置每一個元件之前，探頭上的工作測試點的范圍應(yīng)當(dāng)預(yù)先確定，即通過將探頭移動到參考標(biāo)記1102的頂部，使其間沒有元件，并且施加電 壓到所有的測試點以觀察哪一個導(dǎo)電。由于測試探頭的中心已知，所以能 夠選擇一組工作測試點，使探頭與參考標(biāo)記1102中心對準(zhǔn)，并使最外側(cè) 20 測試點靠近參考標(biāo)記1102邊界。在圖11中，探頭上無源測試點用虛線圓 表示，工作測試點用實線圓和實心黑點表示。還能夠使用放置設(shè)備內(nèi)部的 圖像傳感器測量對準(zhǔn)標(biāo)記的直徑，或參考存儲在放置數(shù)據(jù)庫中的對準(zhǔn)標(biāo)記 的直徑信息，來動態(tài)地得到工作測試點中將要用于將較小對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)參 考標(biāo)記的子范圍。25 在初始元件放置之后，元件上的對準(zhǔn)標(biāo)記1101完全或部分位于參考標(biāo)記1102限定的工作測試點范圍內(nèi)。假定初始元件放置有偏移，并假定 僅一個角部工作測試點U05(在圖11中以實心黑點示出)檢測到電流。則放 置設(shè)備能夠以工作測試點的子組為目標(biāo)向右和向上偏移對準(zhǔn)標(biāo)記，直到對 準(zhǔn)標(biāo)記與工作測試點1106的整個子組(圖11中央的大虛線圓所示)匹配。
因而，即使對準(zhǔn)標(biāo)記小于參考標(biāo)記，元件也能夠準(zhǔn)確地對準(zhǔn)目標(biāo)焊接區(qū)圖案。相反，如果對準(zhǔn)標(biāo)記的區(qū)域比參考標(biāo)記的區(qū)域大得多，則放置的準(zhǔn)確 度將降低。這是因為由小參考標(biāo)記限定的工作測試點的范圍是相當(dāng)有限 5的。因為不能獲得足夠的反饋以指導(dǎo)元件上的大對準(zhǔn)標(biāo)記將其中心移動到 與有限組的工作測試點對準(zhǔn)，所以元件調(diào)整處理不能繼續(xù)進(jìn)行。對于電阻 探測，使用較大對準(zhǔn)標(biāo)記的效果類似于使用單測試點探頭的效果，其中由 單測試點探頭覆蓋的區(qū)域非常窄，類似于較小測試探頭或較小參考標(biāo)記的 效果。不管怎樣，在單測試點探頭的情況下，較小參考標(biāo)記能夠檢測到更 10 高的放置準(zhǔn)確度，除非參考標(biāo)記的尺寸太小而不能夠檢測。在初始放置之后，元件被置于參考標(biāo)記之外。在這種情況下任何工作 測試點都不會檢測到導(dǎo)通電流。這表明放置元件的設(shè)置不正確，或者低估 了元件放置中最差情況下的偏移，使大小標(biāo)記走到了尺寸過小的參考標(biāo)記 之外。從而可以容易地監(jiān)測到不正確的系統(tǒng)設(shè)置或操作錯誤。 15 為了改進(jìn)測試探頭的耐用性并確保對準(zhǔn)標(biāo)記和參考標(biāo)記接觸良好，如圖12所示，各向異性導(dǎo)電彈性體(ACE)1205能夠?qū)盈B在一般性的電阻探頭 1200的表面作為互連界面。在這個圖中，每一個測試點由探頭1200內(nèi)部 的導(dǎo)電管1202組成。這幅圖僅僅是示例，不應(yīng)認(rèn)為是對本發(fā)明范圍的限 制。例如，探頭示出為圓形，但也可以是其它形狀，諸如方形、矩形、三 20角形、梯形、其它不規(guī)則形狀或甚至柔性電纜。還有，盡管測試點在圖中 以規(guī)則陣列示出，但陣列的測試點能夠根據(jù)應(yīng)用需要以任何構(gòu)形放置。為了解決元件放置中方位誤差，可以在元件的相反側(cè)面結(jié)合兩個對準(zhǔn) 標(biāo)記。具有大的觸點陣列或超精細(xì)接觸管腳的元件中更容易產(chǎn)生方向誤 差。25 圖13示出在元件上結(jié)合兩個對準(zhǔn)標(biāo)記以修正元件放置中的方位誤差的示例。假定在初始放置之后元件逆時針傾斜，并且假定對準(zhǔn)標(biāo)記的尺寸 與參考標(biāo)記的尺寸相同。圖中兩個大實線圓表示元件上兩個對準(zhǔn)標(biāo)記1301、 1302。圖中連接這兩個對準(zhǔn)標(biāo)記1301、 1302的假想實線示出初始 放置之后元件的想象方位。目標(biāo)平臺上兩個對應(yīng)的參考標(biāo)記1303、 1304 以大虛線圓示出，通過假想虛線連接以表示理想的目標(biāo)方位。實線和虛線 相交的銳角是在初始放置之后的方位誤差。如果沒有位移誤差，則交叉點 是元件1300的中心。假定兩個測試探頭用來監(jiān)視含有兩個對準(zhǔn)標(biāo)記的元 件的放置，但是如果對于每次探測，防止設(shè)備都能記錄工作測試點和測試 5 探頭的中心，則一個就足夠。在放置元件之前，探頭必須與目標(biāo)參考標(biāo)記對準(zhǔn)。對于電阻探頭，這 通過使探頭接觸參考標(biāo)記以確定工作測試點相對于參考標(biāo)記中心的范圍和 坐標(biāo)而來完成。接著，隨著探頭向上運(yùn)動，將元件拾起并置于目標(biāo)焊接區(qū)圖案處。如果元件放置沒有方位誤差，則兩個對準(zhǔn)標(biāo)記1301、 1302將精 10 確地位于參考標(biāo)記1303、 1304的頂部并且與工作測試點的范圍匹配。如 果有方位誤差，那么探頭上一些工作測試點將在對準(zhǔn)標(biāo)記的范圍之外并且 不導(dǎo)通電流。如果組件中的元件拾取頭能夠進(jìn)行角位置調(diào)節(jié)，則通過監(jiān)視 工作測試點的導(dǎo)電狀態(tài)即可得知調(diào)節(jié)的方向，即，通過將元件或?qū)?zhǔn)標(biāo)記 向工作測試點沒有檢測到電流的一側(cè)轉(zhuǎn)動。 15 在圖13中，元件上的兩個對準(zhǔn)標(biāo)記1301、 1302在右上和左下位置。如果逆時針方位誤差在元件放置之后發(fā)生，那么用于上探測的檢測導(dǎo)電電 流的工作測試點1305將在左手邊傾斜并且用于下部檢測的檢測導(dǎo)電的工 作測試點1307將在右手側(cè)傾斜。通過將元件從工作測試點檢測到電流的 一側(cè)向沒有檢測到電流的一側(cè)轉(zhuǎn)動，即順時針方向轉(zhuǎn)動，元件的方位誤差 20 能夠得到修正。但是，假如在兩次探測中電流感測測試點出現(xiàn)在相同側(cè)， 譬如都在左手側(cè)，那么位移誤差已經(jīng)發(fā)生并且元件應(yīng)該向右偏移以修正位 移誤差。對準(zhǔn)技術(shù)可以根據(jù)應(yīng)用的需要而調(diào)整。例如，如果放置系統(tǒng)本身是歪 斜的，使得一個方向的放置誤差比另一方向大，則可以選擇矩形參考標(biāo) 25 記，并使其長邊對應(yīng)于偏移較大的方向。優(yōu)選地，探頭尺寸比參考標(biāo)記尺 寸大，以便對準(zhǔn)探頭和在探頭上自動地確定工作測試點的范圍。優(yōu)選地， 參考標(biāo)記的尺寸大于對準(zhǔn)標(biāo)記的尺寸，或者大小相近。電阻探測需要直接接觸測量，在需要將放置的元件在目標(biāo)平臺上移動 的情況下，可能在目標(biāo)焊接區(qū)圖案周圍引起焊錫的污染。層疊有ACE作
為互連界面的元件沒有這種問題。層疊有ACE互連界面的元件還與目標(biāo) 平臺上的焊接區(qū)圖案接觸良好。為了避免可能存在焊錫污染的不良影響，還可以在PCB上的焊接區(qū)圖 案表面上層疊一薄層焊料，這與PCB制造過程中封裝上的焊球材料類似。 5 接著可以取消表面安裝裝配中的焊膏印制步驟，因而沒有焊膏污染。自頂向下的對準(zhǔn)標(biāo)記和間接電對準(zhǔn)路徑能夠組合并且在同一元件中結(jié) 合使用。自頂向下的對準(zhǔn)標(biāo)記能夠提高放置的準(zhǔn)確度，間接對準(zhǔn)路徑能夠 串連成鏈狀，以監(jiān)視鏈中所有元件的接觸狀態(tài)，如圖14所示。這對于用 層疊有ACE互連的元件裝配成電子系統(tǒng)尤其有用。10使用電容探頭的對準(zhǔn)電對準(zhǔn)還能夠使用非接觸方法實現(xiàn)。除了使用電阻探頭測量直接接觸 點處的開/關(guān)電阻，還能用電容探頭以非接觸的方法對準(zhǔn)元件。圖15示出由Lion Presion of St. Paul, Minnesota制造的電容傳感器示15例。為了提高測量準(zhǔn)確度，需要將來自傳感器的電場限制在傳感器的表面 和參考目標(biāo)之間的空間中。單獨(dú)的導(dǎo)體保持與傳感器自身相同的電壓，該 導(dǎo)體用作圍繞傳感器的側(cè)面和后面的保護(hù)體。當(dāng)AC信號施加到傳感器 時，單個的電路向該保護(hù)體施加完全相同的激發(fā)電壓。因為傳感器和保護(hù) 體之間沒有電壓差，所以它們之間沒有電場。除了傳感器，電容探頭旁邊20 或后面的任何其它導(dǎo)體與保護(hù)體而不是傳感器形成電場。只有未受保護(hù)的 傳感器前端形成到參考目標(biāo)的電場。傳感器產(chǎn)生的電場是其大小和形狀的 投影。例如，圓形傳感器能夠向參考目標(biāo)投影圓柱形電場。在Lion Presion 的電容傳感器中，圓柱形電場在傳感器直徑40%的有效范圍處能夠擴(kuò)展高 達(dá)30%。25 由于AC信號施加到傳感器表面，AC電流將流經(jīng)傳感器與目標(biāo)參考之間的間隙所形成的電容。流過的電流大小取決于傳感器與目標(biāo)參考之間 的電容大小，即由間隔大小和表面之間的重疊程度確定。如果傳感器完全 對準(zhǔn)參考目標(biāo)，則在間隙中形成的電容最大，AC電流最高。如果傳感器 完全在參考目標(biāo)之外，則沒有重疊的表面區(qū)域和相關(guān)的電容，只要在參考
目標(biāo)旁邊沒有外來的導(dǎo)體在傳感器范圍內(nèi)。如圖16所示，可以將一組防護(hù)的電容傳感器組成陣列，形成用于非 接觸電探測的多傳感器電容探頭。陣列中的傳感器還能夠根據(jù)應(yīng)用需要選 擇性地啟動。例如，圖16示出九傳感器的探頭。但是如果僅僅激活探頭 5四個角的傳感器用于放置檢測，則其成為四傳感器的電容探頭。對于探測對準(zhǔn)，由探頭上每一個傳感器檢測的確切的電容不是主要問 題。這是因為在對準(zhǔn)應(yīng)用中，電容傳感器不測量平行物體之間的精確間 隔，所以精確的電容讀數(shù)不是必須的。由探頭表面和目標(biāo)參考區(qū)域之間的 區(qū)域重疊程度確定的相對電容起著關(guān)鍵作用。如果沒有外來導(dǎo)體在傳感器 10 電場的范圍內(nèi)干擾相對電容的測量，則用于測量放置準(zhǔn)確度時多傳感器電 容探頭的有效范圍大于單個傳感器的范圍。由于AC激發(fā)施加到探頭上所有有效傳感器，所有傳感器將在傳感器和目標(biāo)參考之間監(jiān)測到相同的電容，因而如果探頭完全與參考目標(biāo)對準(zhǔn)，將測得相同大小的AC電流。如果存在未對準(zhǔn)，則探頭檢測區(qū)域上與參考15目標(biāo)重疊的部分有效傳感器導(dǎo)通的電流最大，而參考目標(biāo)之外的部分有效傳感器將導(dǎo)通很小的電流。通過比較有效傳感器陣列中AC電流的相對大 小，能夠獲知偏移的方向。該偏移能夠通過在電容探頭下對準(zhǔn)元件對準(zhǔn)標(biāo) 記或通過向有效傳感器檢測到較小AC電流的方向移動偏移元件來調(diào)整。 在這個過程中不需要探頭與目標(biāo)平臺或元件接觸的探頭。 20 電容傳感器通常校準(zhǔn)為接地的目標(biāo)。電容探頭的本體或外部插座應(yīng)該用電連接至接地以提高探頭準(zhǔn)確度。參考目標(biāo)也需要正確地接地。參考目 標(biāo)不正確接地將降低探頭的靈敏度和精確度。還好，許多目標(biāo)盡管不直接 接地，但與地之間有很大的電容通過其環(huán)境，諸如元件拾取頭。在AC激 勵情況下，大電容最終會使目標(biāo)參考對地短路。因而，將在目標(biāo)平臺上的25 參考標(biāo)記連接到接地面或?qū)⒃砻嫣幍膶?zhǔn)標(biāo)記連接到本地接地面是有益的，但不是必要的，只要目標(biāo)對地的電容與目標(biāo)對傳感器的電容之比相當(dāng)大。象兩個電容串聯(lián)的情況一樣，超過10的比率使電容測量的誤差小 于10%。使用電容探頭對準(zhǔn)元件時，只有元件的頂部的表面標(biāo)記是相關(guān)的。在
元件頂部上對準(zhǔn)標(biāo)記的表面區(qū)域確定了電容傳感器檢測的電容值。不再象 電阻探測的情況那樣需要從元件頂部到底部的導(dǎo)通路徑作為電對準(zhǔn)標(biāo)記。 然而，頂部的對準(zhǔn)標(biāo)記和元件底部處的觸點陣列之間的直角坐標(biāo)關(guān)系應(yīng)該 與參考標(biāo)記和目標(biāo)平臺上的目標(biāo)焊接區(qū)圖案之間的坐標(biāo)關(guān)系相配。假定探 5 頭已經(jīng)對準(zhǔn)參考標(biāo)記，則在電容探頭下與對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)可以通過在電容探 頭下移動對準(zhǔn)標(biāo)記，并對對準(zhǔn)標(biāo)記上方的所有有效傳感器檢測到超過某最 小閾值的相同電流的地方進(jìn)行監(jiān)視來完成。在對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)探頭之后，對 準(zhǔn)的元件能夠接著向下降低以準(zhǔn)確地置于目標(biāo)焊接區(qū)圖案上。使用非接觸探測，諸如電容探測，將探頭對準(zhǔn)目標(biāo)參考和將對準(zhǔn)標(biāo)記10對準(zhǔn)探頭能夠獨(dú)立完成。因而，只要探頭檢測范圍大到足以覆蓋元件上的 對準(zhǔn)標(biāo)記和目標(biāo)平臺上的參考標(biāo)記，則二者之間的尺寸關(guān)系不再如在接觸 探測中那么重要。因而，利用非接觸探測，具有大對準(zhǔn)標(biāo)記的元件仍然能 夠在較小的參考標(biāo)記上準(zhǔn)確地對準(zhǔn)。電對準(zhǔn)技術(shù)還能夠用于監(jiān)視封裝芯片堆疊的準(zhǔn)確度，其中，可以從封15 裝芯片的頂部到底部插入導(dǎo)通路徑作為電對準(zhǔn)標(biāo)記。電對準(zhǔn)技術(shù)還能夠用 來監(jiān)視裸管芯堆疊的準(zhǔn)確度，其中在裸管芯中從頂部到底部的導(dǎo)通路徑可 以使用離子注入、擴(kuò)散或其它方法形成。圖17示出使用電對準(zhǔn)技術(shù)監(jiān)視元件的堆疊的示例。在示例中示出幾個變型以說明不同情形下的應(yīng)用。元件堆疊的準(zhǔn)確度能夠通過直接將探頭20 置于頂部元件對準(zhǔn)標(biāo)記的頂部和底部元件對準(zhǔn)標(biāo)記的底部而得知。如果堆 疊的元件將要置于支持面上，則可以將底部元件底部的對準(zhǔn)標(biāo)記連接到支 持面上的接地參考點以產(chǎn)生從探頭到接地面的監(jiān)視路徑?；蛘?，可以在待 堆疊的元件上結(jié)合一對電對準(zhǔn)標(biāo)記，它們可以連接到支持面中的導(dǎo)通路徑 供探頭監(jiān)視堆疊元件上兩個對準(zhǔn)標(biāo)記頂部的堆疊精度。在該圖中小圈表示25 到其它堆疊元件或支持面的接觸針。圖18示出使用電對準(zhǔn)方法將兩個物體一起對準(zhǔn)的另一種應(yīng)用。在這 個示例中，4個傳感器組成的陣列結(jié)合在第一物體中，4個三角形組成的 陣列作為參考目標(biāo)結(jié)合到第二物體中用于監(jiān)視對準(zhǔn)的準(zhǔn)確度。四個參考三 角形可以分成四個參考標(biāo)記，也可以銜接在一起形成所示的一個。四個傳
感器可以是采用接觸測量的一組電阻探頭或采用非接觸方法的一組電容探 頭。該結(jié)構(gòu)以類似方式工作。假定第一物體向左下方偏離第二物體，使得 第一物體上的兩個左邊對準(zhǔn)傳感器在與第二物體關(guān)聯(lián)的四分之一個三角形 5 參考標(biāo)記的外部。如果假定傳感器陣列的范圍和參考陣列的范圍匹配，那 么感測電子設(shè)備會產(chǎn)生向右手側(cè)方向偏移第一物體的指令。但在第一物體 向右手側(cè)偏移之后，兩個右下傳感器將接著落在第二物體上的參考標(biāo)記區(qū) 域(三角形C、 D)之外，而此時兩個上部傳感器仍然在參考三角形的范 圍內(nèi)。通過向上，即向傳感器已經(jīng)檢測到電流的方向移動第一物體，四個 10 對準(zhǔn)傳感器能夠接著移動到參考標(biāo)記的范圍內(nèi)，兩個物體最終得到對準(zhǔn)。使用光學(xué)探頭對準(zhǔn)如果元件頂部的對準(zhǔn)標(biāo)記和目標(biāo)平臺上的參考標(biāo)記是高反射性的，則 光學(xué)探頭能夠用于元件對準(zhǔn)。如圖19所示，對準(zhǔn)標(biāo)記也可以是元件上的 15 透明光路1901，它使激光束可以經(jīng)過下面的參考標(biāo)記并且從該參考標(biāo)記反 射回來。元件頂部反射性表面標(biāo)記或元件上的光路都能夠用作光對準(zhǔn)標(biāo) 記。在光探測中，不需要將元件上的對準(zhǔn)標(biāo)記或光路接地，也不需要將目 標(biāo)平臺上的參考標(biāo)記接地。然而，頂部的對準(zhǔn)標(biāo)記和元件底部的觸點陣列 20 之間的空間關(guān)系應(yīng)該與參考標(biāo)記和目標(biāo)平臺上相關(guān)焊接區(qū)圖案之間的空間 關(guān)系匹配，這與其它探測技術(shù)相同。圖20示出一組光電檢測器或光二極管組成的陣列，形成用于非接觸 探測的多傳感器光學(xué)探頭。陣列的傳感器可以根據(jù)分辨率要求選擇性分組。例如，圖20示出十六傳感器的探頭。但是如果反射光束的邊界離焦25 并且略有模糊，或者如果反射光束的尺寸相當(dāng)大，則可以將光學(xué)探頭上的 十六個光電檢測器重新布置成四組以形成四傳感器的光學(xué)探頭。重新設(shè)置 傳感器可以通過重新設(shè)置輸往探頭電子裝置中的輸入信號而完成。在另-種示例中，如果能夠?qū)θ肷涔馐M(jìn)行調(diào)節(jié)和聚焦，則只需選擇探頭中心的四個傳感器做為對準(zhǔn)的目標(biāo)傳感器以增加對準(zhǔn)準(zhǔn)確度，盡管所有16傳感 器的整個范圍用作有效傳感器以增加入射光束的搜索范圍。如果測試傳感器陣列組成的一般性測試探頭是電阻探頭，則其測量每 一個觸點處的連接電阻或DC電流。如果是電容探頭，則其測量每一個測 試傳感器處的AC電流，該電流反映每一個傳感器的表面和目標(biāo)參考之間 5的重疊區(qū)域。如果是光學(xué)探頭，則在每一個光電檢測器處檢測光電流，該 電流表示反射光束的位置。使用光學(xué)對準(zhǔn)，在元件放置開始時探頭位置必須與目標(biāo)平臺上的參考 標(biāo)記的中心對準(zhǔn)。在光學(xué)對準(zhǔn)中，參考標(biāo)記可以是簡單的反射墊。入射光 束的直徑最好與參考標(biāo)記的尺寸相符。否則，無論入射激光束的尺寸太大 10 或參考標(biāo)記的尺寸太大，都會產(chǎn)生不確定性。在檢測器側(cè)，入射光束應(yīng)該 正確地聚焦以確保其在光電檢測器的范圍內(nèi)。在將探頭對準(zhǔn)參考標(biāo)記的中 心之后，將元件移入并且置于焊接區(qū)圖案處。接下來將對準(zhǔn)標(biāo)記的位置與 探頭的位置對準(zhǔn)。對于非接觸探測，元件放置的最終精度是由兩步間接對 準(zhǔn)方法確定的。取決于光束如何以光學(xué)方法準(zhǔn)直，對準(zhǔn)標(biāo)記和參考標(biāo)記的 15 相對的尺寸沒有在電阻探測情況下那么重要。圖21示出一種光學(xué)拾取頭的示例，它含有帶四個光電檢測器的探頭和用于檢測偏移元件偏移的相關(guān)I/V放大器。每一個I/V放大器包括電流電壓轉(zhuǎn)換器和電壓放大器。隨著光入射到探頭上的光電檢測器而產(chǎn)生電流，該電流接著被I/V放大器放大。圖中還示出從目標(biāo)參考反射的圓形光 20 束2002。如果元件完全對準(zhǔn)參考目標(biāo)，則反射光束將在光學(xué)拾取頭的中心。在圖21中，光學(xué)拾取頭產(chǎn)生四個不同的電壓VA、 VB、 VC和VD。 可以用一組比較器來比較來自這些1/V放大器的電壓輸出?？梢酝ㄟ^將每 一個I/V放大器的輸出電壓與預(yù)定閾值電壓相比較而確定調(diào)節(jié)方向。由比 25較器檢測的高輸出電壓表示探頭，目標(biāo)參考具有重疊區(qū)域。由比較器檢測 的低輸出電壓表示對應(yīng)的區(qū)域還未對準(zhǔn)。通過將元件從比較器檢測高輸入 電壓的位置偏移到比較器檢測低輸入電壓的位置，未對準(zhǔn)能夠被修正。如 果沒有比較器檢測草果預(yù)定閾值電平(VT)的電壓電平，即沒有有關(guān)的反射 束被任何四個光電檢測器檢測，其表示元件完全錯位或光學(xué)探頭根本沒有
與目標(biāo)參考對準(zhǔn)。如果所有四個電壓電平達(dá)到預(yù)定閾值電平，元件精確地 在目標(biāo)平臺上對準(zhǔn)。對準(zhǔn)程序5 使用對準(zhǔn)技術(shù)改進(jìn)元件放置精度的程序概括如下。a.準(zhǔn)備在組件中放置元件， 一些有關(guān)信息諸如焊接區(qū)圖案的中心的坐 標(biāo)或與目標(biāo)平臺上焊接區(qū)圖案關(guān)聯(lián)的參考標(biāo)記的坐標(biāo)、探頭構(gòu)造、待放置 的元件上對準(zhǔn)標(biāo)記的尺寸等，輸入放置系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。這些信息在放置自 動化中是有用的。10 b.將目標(biāo)平臺裝載到組裝設(shè)備。在目標(biāo)平臺上的參考點選擇作為原點，以匹配存儲在放置數(shù)據(jù)庫中的坐標(biāo)系統(tǒng)的原點。C.探頭可以是用于監(jiān)視放置精度的單傳感器探頭，或可以是用于修正 偏移元件的偏移的多傳感器探頭。為了修正沒有精確放置的元件的偏移， 需要在將元件置于目標(biāo)平臺上之前將探頭對準(zhǔn)目標(biāo)參考標(biāo)記的中心。探頭15 可以是電阻探頭，其測量從探頭傳感器通過對準(zhǔn)標(biāo)計，借助于直接接觸方 法到參考標(biāo)記的開/關(guān)導(dǎo)通。探頭可以是電容探頭，其借助于非接觸方法檢 測探頭和目標(biāo)參考之間區(qū)域重疊的程度。探頭還可以是光學(xué)探頭，其測量 探頭和目標(biāo)參考之間的光對準(zhǔn)。將探頭移到根據(jù)放置數(shù)據(jù)庫的參考標(biāo)記的坐標(biāo)，并如果需要的話，調(diào)20 節(jié)探頭位置，直到檢測到電流的所有傳感器是在探頭中心周圍的內(nèi)部傳感 器，這樣，能夠?qū)崿F(xiàn)將探頭對準(zhǔn)參考標(biāo)記的中心。對于電阻探頭，探頭必 須向下降以直接接觸參考標(biāo)記。對于非直接接觸電容探頭，探頭需要移到 沒有外來導(dǎo)電物體在其電場范圍的范圍。對于光學(xué)探頭，探頭需要調(diào)節(jié)高 度以使光束匹配目標(biāo)參考的直徑。25 檢測電流的內(nèi)部傳感器基于通過參考標(biāo)記的測量確定探頭上工作傳感 器的范圍。利用正確的調(diào)節(jié)，這些工作傳感器的中心能夠自動匹配參考標(biāo) 記的中心。探頭上的工作傳感器的中心和范圍是待對準(zhǔn)的元件上的對準(zhǔn)標(biāo) 記的新位置和目標(biāo)。多傳感器探頭能夠為元件位置調(diào)節(jié)提供反饋，該探頭 不同于僅僅能夠檢測放置精度的單傳感器探頭。 d. 拾取元件并且將其置于目標(biāo)焊接區(qū)圖案上。這種放置是基于目標(biāo)焊 接區(qū)圖案的中心的坐標(biāo)或參考標(biāo)記的坐標(biāo)。e. 調(diào)節(jié)元件拾取頭直到元件對準(zhǔn)標(biāo)記的位置對準(zhǔn)探頭。調(diào)節(jié)的方向是 使更多工作監(jiān)測器檢測到電流的方向。當(dāng)對準(zhǔn)標(biāo)記位于探頭上所有工作傳5 感器能夠檢測其存在時，對準(zhǔn)就實現(xiàn)了。由于參考標(biāo)記和目標(biāo)平臺上的焊接區(qū)圖案之間的空間關(guān)系能夠預(yù)先制 造以匹配元件對準(zhǔn)標(biāo)記和觸點陣列之間的關(guān)系，所以，元件能夠很好地對 準(zhǔn)目標(biāo)焊接區(qū)圖案。在這種對準(zhǔn)技術(shù)下， 一些不合規(guī)格不嚴(yán)重的元件還能 夠用在組件中。io f.對于具有嵌入的間接對準(zhǔn)路徑的元件，所有間接對準(zhǔn)路徑能夠按照 菊花鏈進(jìn)行連接，以形成串聯(lián)的對準(zhǔn)鏈或幾個更短的對準(zhǔn)鏈。當(dāng)系統(tǒng)投入 使用時，對準(zhǔn)鏈能夠用來檢測鏈中所有元件的連接狀態(tài)。以上順序的步驟示出根據(jù)本發(fā)明實施例的方法。當(dāng)添加步驟、除去一 個或多個步驟，或者以不同順序提供一個或多個步驟時，還可以提供其它15 備用方案，而不脫離此處權(quán)利要求的范圍。這種對準(zhǔn)技術(shù)不限于在組裝中PCB上放置元件，其還能夠用在各種應(yīng) 用中，諸如監(jiān)視芯片封裝，其中待被安裝到襯底上的管芯被視為元件而封 裝的襯底視為目標(biāo)平臺。最后，這種對準(zhǔn)標(biāo)記和探測技術(shù)能夠應(yīng)用到多封 裝堆疊、裸管芯堆疊、多芯片載體模塊組件、模塊組件、封裝卡組件和母 20 板組件，等等。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到許多變型、修改或替換。
權(quán)利要求
1.一種集成電路封裝器件，所述器件包括半導(dǎo)體芯片；在所述半導(dǎo)體芯片上形成的多個焊墊；封入所述半導(dǎo)體芯片的外殼；耦合到所述多個焊墊的多個外部連接；一個或多個對準(zhǔn)標(biāo)記，設(shè)置于所述外殼的預(yù)定空間區(qū)域。
2. 如權(quán)利要求1所述器件，其中，所述一個或多個對準(zhǔn)標(biāo)記是電區(qū)10 域。
3. 如權(quán)利要求2所述的器件，其中，所述電區(qū)域耦合到襯底區(qū)域上的 第二電區(qū)域，以表示一個或多個外部連接與所述襯底上選定區(qū)域的對準(zhǔn)。
4. 如權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述多個外部連接包括在所述外 殼的表面區(qū)域上形成的多個球結(jié)構(gòu)。15
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述器件，其中，所述多個外部連接包括從所述外殼的表面區(qū)域延伸的多個管腳結(jié)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述器件，其中，所述多個外部連接由預(yù)定密度表征。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述器件，其中，所述一個或多個對準(zhǔn)標(biāo)記是在所 20 述外殼的空間區(qū)域上的基準(zhǔn)標(biāo)記。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述器件，其中，所述一個或多個對準(zhǔn)標(biāo)記是在所 述外殼上的預(yù)定空間位置上的開口。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述器件，其中，所述外殼包括塑料材料。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述器件，其中，所述外殼包括陶瓷材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述器件，其中，所述一個或多個對準(zhǔn)標(biāo)記能夠電耦合到電觸點。
12.—種用于制造電子系統(tǒng)的方法，所述方法包括；提供目標(biāo)襯底，所述目標(biāo)襯底包括檢測器區(qū)域；拾取封裝的電子器件，所述封裝的電子器件在封裝的表面區(qū)域的空間 區(qū)域上具有一個或多個對準(zhǔn)標(biāo)記，所述封裝在其中至少封入一個電子器 件，并且具有多個外部連接；將封裝的電子器件移動到目標(biāo)襯底上預(yù)先選擇的目標(biāo)區(qū)域； 將所述一個或多個對準(zhǔn)標(biāo)記與所述目標(biāo)襯底上的所述光電檢測器區(qū)域 5 相關(guān)聯(lián)；將所述封裝的電子器件置于所述預(yù)先選擇的目標(biāo)區(qū)域上，使得每一個 外部連接被設(shè)置在所述預(yù)先選擇的目標(biāo)區(qū)域的選定區(qū)域上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述方法，其中，所述關(guān)聯(lián)包括將每一個所述外 部連接對準(zhǔn)到在所述預(yù)先選擇的目標(biāo)區(qū)域中的相應(yīng)接觸區(qū)域。 10
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述方法，其中，所述檢測器區(qū)域包括導(dǎo)電材料，能夠電耦合到至少一個所述的對準(zhǔn)標(biāo)記。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述方法，進(jìn)一步包括通過使所述一個或多個對準(zhǔn)標(biāo)記與所述檢測器區(qū)域進(jìn)行關(guān)聯(lián)，將每一個所述外部連接對準(zhǔn)到相應(yīng)接觸區(qū)域。15
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述方法，其中，所述多個外部連接具有預(yù)定的密度。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述方法，其中，所述一個或多個對準(zhǔn)標(biāo)記至少 包括穿過所述封裝一部分的開口 。
18. —種用于將一個或多個元件組裝到目標(biāo)平臺上的系統(tǒng)，所述系統(tǒng) 20 包括配置成移動元件到目標(biāo)平臺上的放置設(shè)備，所述元件包括多個接觸區(qū) 域和一個或多個對準(zhǔn)標(biāo)記，所述目標(biāo)平臺包括根據(jù)所述目標(biāo)平臺的坐標(biāo)的 一個或多個參考標(biāo)記，并且所述放置設(shè)備適于基于確定所述元件沒有與所 述目標(biāo)平臺對準(zhǔn)而修改所述元件相對于所述目標(biāo)平臺的空間關(guān)系； 25 測試探頭，配置成感測所述元件的所述一個或者多個對準(zhǔn)標(biāo)記是否與所述目標(biāo)平臺的所述一個或者多個參考標(biāo)記對準(zhǔn)，并根據(jù)對所述對準(zhǔn)標(biāo)記 是否對準(zhǔn)所述參考標(biāo)記所進(jìn)行的感測，確定包括所述接觸區(qū)的所述元件是 否與目標(biāo)平臺對準(zhǔn)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述對準(zhǔn)標(biāo)記包括配置成允 許激光束通過的透明光路。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述對準(zhǔn)標(biāo)記包括配置成從 所述元件的一邊到另一邊導(dǎo)通電流的導(dǎo)電路徑。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述測試探頭包括一個或多 5 個傳感器組成的陣列。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述測試探頭包括一個或多 個傳感器組成的陣列，所述一個或多個傳感器選自光傳感器或電容傳感 器。
23. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述測試探頭包括配置成感 10 測電流的電流計。
24. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述測試探頭包括配置成感 測從所述目標(biāo)平臺反射的光的光電檢測器。
25. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述測試探頭包括配置成使 用鎖存器運(yùn)算判斷所述對準(zhǔn)標(biāo)記和所述參考標(biāo)記是否部分重疊。15
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述對準(zhǔn)標(biāo)記和所述元件的觸點陣列之間的第一空間關(guān)系基本匹配所述參考標(biāo)記和所述目標(biāo)平臺的目 標(biāo)焊接區(qū)圖案之間的第二空間關(guān)系。
27.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述測試探頭配置成對準(zhǔn)所述參考標(biāo)記o20
28.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述參考標(biāo)記包括位于所述目標(biāo)平臺表面上的反射性標(biāo)記，所述反射性標(biāo)記配置成將入射光通過透明 光路反射到所述測試探頭。
29. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述參考標(biāo)記包括位于所述 目標(biāo)平臺的表面上的參考墊，所述參考墊配置位于成向所述目標(biāo)平臺的內(nèi)25 部跡線或平面?zhèn)鲗?dǎo)電流。
30. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述測試探頭的互連界面包 括各向異性的導(dǎo)電彈性體。
31. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述多個接觸區(qū)域包括表征 互連界面的各向異性的導(dǎo)電彈性體。
32. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述測試探頭包括層疊在所 述測試探頭表面上的各向異性的導(dǎo)電彈性體。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中，所述測試探頭包括傳感器陣歹U，適合于當(dāng)所述各向異性的導(dǎo)電彈性體與至少一個所述的參考標(biāo)記接觸 5 時用來檢測電流。
34. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中，所述測試探頭包括傳感器陣 列，適于當(dāng)所述各向異性的導(dǎo)電彈性體與至少一個所述的對準(zhǔn)標(biāo)記接觸時 用來檢測電流。
35. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述元件選自存儲器模 10 塊，封裝的集成電路器件，包括一千個導(dǎo)電區(qū)域的封裝集成器件。
36. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，進(jìn)一歩包括另一個元件，所述另 個元件包括在所述目標(biāo)平臺的一部分上設(shè)置的一個或多個對準(zhǔn)標(biāo)記，所述 另一個元件的一個或多個對準(zhǔn)標(biāo)記與所述元件的一個或多個對準(zhǔn)標(biāo)記形成 串連鏈。
37.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括夾具，所述夾具適于將所述元件維持在所述目標(biāo)平臺上并且判斷所述元件是否己經(jīng)對準(zhǔn)所述目標(biāo) 平臺。
38. -—種用于組裝一個或多個元件到目標(biāo)平臺上的方法，所述方法包括 將包括一個或多個對準(zhǔn)標(biāo)記的元件置于目標(biāo)平臺，所述目標(biāo)平臺包括根據(jù)所述目標(biāo)平臺的坐標(biāo)的一個或多個參考標(biāo)記； 感測所述對準(zhǔn)標(biāo)記；基于所述感測，判斷所述元件的所述一個或多個對準(zhǔn)標(biāo)記是否與所述 目標(biāo)平臺的一個或多個參考標(biāo)記對準(zhǔn)； 25 至少基于對所述元件的所述一個或多個對準(zhǔn)標(biāo)記是否與所述目標(biāo)平臺 的所述一個或多個參考標(biāo)記對準(zhǔn)所進(jìn)行的判斷，來調(diào)整所述元件相對于所 述目標(biāo)平臺的空間位置。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，所述對準(zhǔn)標(biāo)記包括配置成允 許激光束通過的透明光路。
40. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，所述對準(zhǔn)標(biāo)記包括配置成從 所述元件的一邊到另一邊的傳導(dǎo)電流的傳導(dǎo)路徑。
41. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，所述測試探頭包括一個或多 個傳感器組成的陣列。5
42.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，進(jìn)一步包括使用電流計感測電流。
43. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，進(jìn)一步包括使用光電檢測器感測從 所述目標(biāo)平臺反射的光。
44. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，進(jìn)一步包括使用鎖存器運(yùn)算判斷所 述對準(zhǔn)標(biāo)記和所述參考標(biāo)記是否部分重疊。10
45.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，所述對準(zhǔn)標(biāo)記和所述元件的觸點陣列之間的第一空間關(guān)系基本匹配所述參考標(biāo)記和所述目標(biāo)平臺的目 標(biāo)焊接區(qū)圖案之間的第二空間關(guān)系。
46.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，進(jìn)一步包括使所述測試探頭對準(zhǔn)述 參考標(biāo)記。15
47.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，所述參考標(biāo)記包括位于所述目標(biāo)平臺表面上的反射性標(biāo)記，所述反射性標(biāo)記配置成將入射光通過透明 光路反射到所述測試探頭。
48. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，所述參考標(biāo)記包括位于所述 目標(biāo)平臺的表面上的參考墊，所述參考墊配置成向所述目標(biāo)平臺的內(nèi)部跡20 線或平面?zhèn)鲗?dǎo)電流。
49. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，所述測試探頭的互連界面包 括各向異性的導(dǎo)電彈性體。
50. —種用于將元件置于目標(biāo)平臺上的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括-在所述元件上的第一標(biāo)記，所述第一標(biāo)記包括光路，并且所述元件進(jìn)25 —步包括觸點陣列；在所述目標(biāo)平臺上的第二標(biāo)記，包括光學(xué)反射器，所述目標(biāo)平臺包括 焊接區(qū)圖案，所述焊接區(qū)圖案配置成，當(dāng)所述第一標(biāo)記與所述第二標(biāo)記匹 配時，與所述觸點陣列匹配；測試探頭，包括光傳感器，所述光傳感器配置成檢測從所述第二標(biāo)記 傳輸?shù)剿龅谝粯?biāo)記的光信號的一部分，以表示所述觸點陣列局部地匹配 所述焊接區(qū)圖案。
51. —種用于將元件置于目標(biāo)平臺上的方法，所述方法包括 將設(shè)置在所述元件上的第一標(biāo)記與所述目標(biāo)平臺上的第二標(biāo)記對準(zhǔn)放5置，所述第一標(biāo)記包括光路，所述第二標(biāo)記包括表面反射器，所述元件包 括配置成與設(shè)置在所述目標(biāo)平臺上的焊接區(qū)圖案相匹配的觸點陣列； 在第一標(biāo)記處接收光信號；將所述光信號的一部分從所述第一標(biāo)記傳遞到所述第二標(biāo)記； 將所述光信號的所述部分從所述第二標(biāo)記反射到所述第一標(biāo)記； 10 在所述第一標(biāo)記處檢測所述反射光信號的所述反射部分；基于所述光信號的所述檢測部分，判斷所述觸點陣列是否與所述焊接 區(qū)圖案匹配。
52. —種光學(xué)探頭，用于判斷元件是否被置于目標(biāo)平臺上，其包括 光學(xué)組件，配置成將光傳送向所述元件上的第一標(biāo)記；15 傳感器陣列，配置成當(dāng)所述第一標(biāo)記局部地與表面反射器匹配時，從所述目標(biāo)平臺上的表面反射器接收所述光束的第一部分；比較器，配置成根據(jù)所述光束的所述第一部分判斷所述元件的調(diào)節(jié)方向。
53. —種用于判斷元件是否置于目標(biāo)平臺上的方法，所述方法包括 20 將光束傳輸向所述元件上的第一標(biāo)記；當(dāng)所述第一標(biāo)記局部地與表面反射器匹配時，從所述目標(biāo)平臺上的表 面反射器接收所述光束的第一部分；根據(jù)所述光束的所述第一部分，判斷所述元件的調(diào)節(jié)方向。
54. —種用于在目標(biāo)平臺上對準(zhǔn)元件的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 25包括參考標(biāo)記的所述目標(biāo)平臺；包括對準(zhǔn)標(biāo)記的所述元件；包括電容傳感器陣列的探頭，所述探頭配置成與所述參考標(biāo)記對準(zhǔn)， 測量所述電容傳感器的所述陣列和所述參考標(biāo)記之間的第一電容，根據(jù)所 述第一電容移動所述探頭，測量所述電容傳感器的所述陣列和所述對準(zhǔn)標(biāo) 記之間的第二電容；配置成根據(jù)所述第二電容修改所述元件放置的放置設(shè)備。
55. —種用于在目標(biāo)平臺上對準(zhǔn)元件的方法，所述方法包括-將包括電容傳感器陣列的探頭與所述目標(biāo)平臺上的參考標(biāo)記對準(zhǔn)； 5 測量所述電容傳感器的所述陣列和所述參考標(biāo)記之間的第一電容； 根據(jù)所述第一 電容移動所述探頭；測量所述電容傳感器的所述陣列和所述元件上的對準(zhǔn)標(biāo)記之間的第二 電容；根據(jù)所述第二電容修改所述元件的放置。 10
56.—種用于放置到目標(biāo)平臺的元件，所述元件包括設(shè)置在所述元件的表面上的觸點陣列，所述觸點陣列配置成匹配所述 目標(biāo)平臺上的焊接區(qū)圖案；第一標(biāo)記，包括傳導(dǎo)路徑，所述傳導(dǎo)路徑配置成與所述目標(biāo)平臺上的 第二標(biāo)記接觸，接收電信號并且當(dāng)接觸所述第二標(biāo)記時將所述電信號傳遞 15到所述第二標(biāo)記，以表示所述觸點陣列匹配在所述目標(biāo)平臺上的所述焊接 區(qū)圖案。
57. —種目標(biāo)平臺，配置成在其上放置有元件，所述目標(biāo)平臺包括 設(shè)置在所述目標(biāo)平臺的表面上的焊接區(qū)圖案，所述焊接區(qū)圖案配置成匹配元件上的觸點陣列； 20 第一標(biāo)記，包括傳導(dǎo)路徑，所述傳導(dǎo)路徑配置成與所述目標(biāo)平臺上的第二標(biāo)記接觸，接收電信號并且當(dāng)接觸所述第二標(biāo)記時將所述電信號傳遞 到所述第二標(biāo)記，以表示所述觸點陣列匹配在所述目標(biāo)平臺上的所述焊接 區(qū)圖案。
58. —種測試探頭，用于確定在目標(biāo)平臺上的元件的放置，所述測試 25 探頭包括探頭供應(yīng)端，配置成將電信號傳輸向所述元件上的對準(zhǔn)標(biāo)記； 探頭接地端，配置成與所述目標(biāo)平臺中的內(nèi)部跡線接觸； 傳感器，配置成當(dāng)電信號從所述對準(zhǔn)標(biāo)記傳到參考標(biāo)記時，檢測所述 電信號，所述參考標(biāo)記連接到所述目標(biāo)平臺中的所述內(nèi)部跡線。
59. —種用于在所述目標(biāo)平臺上放置元件的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 在所述元件上的第一標(biāo)記，所述元件進(jìn)一歩包括觸點陣列；在所述目標(biāo)平臺上的第二標(biāo)記，包括焊接區(qū)圖案，所述焊接區(qū)圖案配置成當(dāng)所述第一標(biāo)記和所述第二標(biāo)記對準(zhǔn)時匹配所述觸點陣列； 5 測試探頭，包括傳感器，所述傳感器配置成檢測在所述第一標(biāo)記和所述第二標(biāo)記之間傳輸?shù)碾娦盘枴?br> 60. —種用于在目標(biāo)平臺上放置元件的方法，所述方法包括將所述元件上的第一標(biāo)記置于與所述目標(biāo)平臺上的第二標(biāo)記接觸，所 述第一標(biāo)記包括傳導(dǎo)路徑，所述元件包括配置成匹配所述目標(biāo)平臺上的焊10接區(qū)圖案的觸點陣列；在所述第一標(biāo)記處接收電信號；將所述電信號從所述第一標(biāo)記傳輸?shù)剿龅诙?biāo)記； 基于在所述第二標(biāo)記處接收到的電信號，判斷在所述元件上的所述觸 點陣列是否匹配所述焊接區(qū)圖案。
全文摘要
本發(fā)明一般來講涉及組裝技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明，描述了在組裝中改進(jìn)元件放置精度的對準(zhǔn)和探測技術(shù)。更具體地，本發(fā)明包括在各種探測技術(shù)中通過在元件結(jié)合對準(zhǔn)標(biāo)記并且在目標(biāo)平臺上結(jié)合參考標(biāo)記而檢測和改進(jìn)目標(biāo)平臺上元件放置準(zhǔn)確度的方法和結(jié)構(gòu)。組成陣列以形成多傳感器探頭的一組傳感器能夠在組裝中檢測偏移元件的偏移。
文檔編號H01L21/02GK101118899SQ200610109038
公開日2008年2月6日 申請日期2006年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月31日
發(fā)明者孔-琛·陳 申請人:溫泰克工業(yè)有限公司