CN103229287B - 用于对准超声键合系统的工装元件的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超声键合系统的物料处理系统的目标工装元件的对准方法。该方法包括:a)提供限定参考工装元件的至少一部分的相对位置的覆盖图;b)查看与覆盖图的相应部分结合的目标工装元件的至少一部分的图像;以及c)通过操作图像中的覆盖图,来调整目标工装元件的至少一部分的位置。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年12月29日提交的第61/428,047号美国临时申请的优先权,其内容通过引用并入本文中。
技术领域
本发明涉及超声键合系统,特别涉及对准该系统的工装元件的方法。
背景技术
在加工及封装半导体设备时,超声键合(例如线键合、带键合等)依然是广泛使用的方法,以在封装中的两个或多个位置之间(例如,半导体管芯的管芯焊盘与引脚框架的引脚之间)提供电连接。例如,线键合机用于在将被电互联的相应位置之间形成线连接。在某些示例的超声键合系统中,键合工具的上端设于超声换能器中。换能器振动键合工具,以在线的一部分与键合位置(例如,键合焊盘、引脚框架的引脚等)之间形成键合。
在线或带键合操作期间,工件(例如,包括多个半导体管芯的引脚框架钢带)由支承结构(例如,支承台、热块等)支承。工件由物料处理系统引导,以使得工件的一部分(例如,一排半导体管芯)定位在支承结构上部。工件通常固定在支承结构与压紧结构之间。在特定的示例中,支承结构将工件的相关部分提升到物料处理系统的导轨上部,并且下降夹紧结构以紧靠支承结构来固定工件。这种压紧结构可以包括多个压爪,用于接触工件的各部分。
支承结构与压紧结构在键合期间的准确定位是非常重要的。准确定位支承结构与压紧结构的过程可能非常困难且费时,尤其是在压紧结构包括多个压爪的应用中。对准这些结构的示例性常规方法包括使用工件专用的机械模具/量具。这种模具/量具的制造费用很高,并且仅限用于单个键合系统和一种类型的工件。
因此,需要提供一种对准超声键合系统的工装元件的改进系统及方法。
发明内容
根据本发明的示例性实施方式,提供了一种超声键合系统的物料处理系统的目标工装元件的对准方法。该方法包括:a)提供限定参考工装元件的至少一部分的相对位置的覆盖图(例如,相对位置“相对于”参考键合系统的另一位置,如参考物料处理系统的参考位置);b)查看与覆盖图的相应部分相结合的目标工装元件的至少一部分的图像;以及c)通过参照图像中的覆盖图,调整目标工装元件的至少一部分的位置。目标工装元件的示例包括:(1)目标支承结构,配置为在超声键合操作期间支承工件以及(2)物料处理系统的至少一个压爪。
根据本发明的另一示例性实施方式,提供了一种超声键合系统的物料处理系统的工装元件的至少一部分的覆盖图的生成方法。该方法包括:(a)相对于工件对准工装元件的至少一部分;以及(b)生成覆盖图以包括至少一个标记,至少一个标记在(a)步骤之后确定工装元件的至少一部分的位置。
根据本发明的又一示例性实施方式,提供了一种超声键合系统(例如,图8中所示的超声键合系统等)。该系统包括:支承结构,配置为在超声键合操作期间支承工件;以及压爪,用于在超声键合操作期间将工件的一部分固定到支承结构。该系统还包括:成像系统以及覆盖图,覆盖图配置成通过成像系统成像且与至少一个支承结构和压爪相关。这些特征(以及该系统的其他特征)将通过参照本文的各附图示出并描述。
附图简要说明
参照附图从下面的详细描述中可以很好地理解本发明。需要强调的是根据通常实践,附图的各特征并未按比例绘制。而是为了清楚起见,各特征的尺寸将被任意放大或缩小。在附图中:
图1A是用于解释本发明的各示例性实施方式的超声键合机的物料处理系统的一部分的俯视图;
图1B是沿1B-1B线得到的图1A的剖视图;
图2A是用于解释本发明的各示例性实施方式的物料处理系统的支承结构的立体图;
图2B是图2A的端部视图;
图3A用于解释本发明的各示例性实施方式的包括图2A-2B的支承结构的图1A的物料处理系统的俯视图;
图3B是沿3B-3B线得到的图3A的剖视图;
图4是用于解释本发明的各示例性实施方式的引脚框架的俯视图;
图5A是用于解释本发明的各示例性实施方式的包括图4的引脚框架的图3A的物料处理系统的俯视图;
图5B是沿5B-5B线得到的图5A的剖视图;
图5C是包括物料处理系统的附加特征的图5A的5C部分的放大图;
图5D是包括物料处理系统的附加特征以及根据本发明示例性实施方式中的参考位置的图5A的5C部分放大图;
图5E是图5D的两个5E部分的放大图;
图5F是包括物料处理系统的附加特征以及根据本发明的一示例性实施方式中的替代参考位置的图5A的5C部分的放大图;
图5G是图5F的两个5G部分的放大图;
图5H是根据本发明示例性实施方式的图形化覆盖图的俯视图,该图形化覆盖图包括叠加在超声键合系统的一部分上的覆盖图标记;
图5I是根据本发明另一示例性实施方式的图形化覆盖图的俯视图,该图形化覆盖图包括叠加在超声键合系统的一部分上的覆盖图标记;
图5J是根据本发明的另一示例性实施方式的图形化覆盖图的俯视图,该图形化覆盖图包括叠加在超声键合系统的一部分上的覆盖图公差区域标记;
图5K是根据本发明的示例性实施方式的图5H的图形化覆盖图的俯视图;
图6A-6D是根据本发明的示例性实施方式的图5H的图形化覆盖图的多层的视图;
图7A是根据本发明的示例性实施方式的物料处理系统的俯视图,示出参考位置以及参考位置的各自快照;
图7B是根据本发明的示例性实施方式的叠加在物料处理系统的工装元件上的图形化覆盖图的俯视图;
图7C是图7B的7C部分的放大视图;
图7D是图7G的7D部分的放大视图;
图7E是图7B的7E部分的放大视图;
图7F是图7G的7F部分的放大视图;
图7G是根据本发明的示例性实施方式的图7B的图形化覆盖图的俯视图,物料处理系统的工装元件与图形化覆盖图现在对准;
图7H是根据本发明的示例性实施方式的目前包括引脚框架的图7G俯视图;
图8是用于解释根据本发明的各示例性实施方式的超声键合系统的各元件的侧视图。
具体实施方式
本文使用的术语“覆盖图(overlay)”是指与超声键合机(ultrasonic bondingmachine)的一部分的光学图像相关的可被看到的任何标记或其他标识。此处描述的示例性覆盖图是计算机化覆盖图,包括可以由超声键合机和/或工件的操作人员看到的显示器上计算机化标记。
如本文中使用的,术语“工装元件(tooling element)”是指在线/带键合(bonding)操作期间用于支承、约束和/或接触工件的超声键合机的任意部分。示例性工装元件包括支承结构(例如,台(anvil)),支承结构配置为在超声键合操作期间来支承工件(例如,从工件下面)。另一示例性工装元件为器件压板(clamp),包括压爪,压爪用于在线/带键合操作期间,接触和/或约束工件的一部分(例如,引脚框架)。
图1A-1B示出超声键合机(例如,超声线键合机或超声带键合机)的物料处理系统(简称为MHS(material handling system))100(有时也被称为输送箱(transport box))的一部分。将被键合的工件(例如,被线键合的引脚框架)沿MHS 100的前后导轨102、104进行移动(例如使用夹持部件、推动部件或拉动部件等)。MHS 100还包括支承结构升降件(riser)(例如台的升降件)112。升降件112配置成升高及降低支承结构(例如台),其中支承结构在键合操作期间支承工件。可调节前导轨104的位置(例如沿y轴,参见箭头114)以容纳不同尺寸的工件。升降件112具有孔190,孔190用于将支承结构(例如台)固定在升降件112的上表面112a(例如参见图2A-2B所示的台220)。
如下文中说明的,可以在MHS系统上确定参考位置/方位。可用作该参考位置的MHS100上的示例性位置包括(1)后导轨102中的凹槽110;(2)后导轨102上的标识108(例如,位于后导轨102上的一串字符);(3)在其他位置中的孔190的一个。
在图1B中更清楚地示出(沿线1B-1B得到图1B且为了简单起见去除一些细节),导轨102、104具有各自的唇部102a、104a以用于在沿MHS100行进期间支承工件(例如引脚框架)。当然,也可以考虑其他类型的导轨。
图2A-2B示出由升降件112承载的支承结构220(例如台220)。在键合操作期间,台220支承工件的一部分。台220包括下基部222和用于支承工件的上表面224。
图3A-3B示出图1的MHS 100的视图,其中支承结构220通过锁定板330固定在升降件112。固定件306通过与孔190的一个相结合来将锁定板330固定在升降件112上。当然,也可以考虑其他支承结构设计。
图4A示出使用超声键合机的MHS 100引导的示例性引脚框架440。引脚框架440包括多个管芯446,多个管芯由连结条(tie bar)444和引脚442分开和连接。
图5A-5B示出图3A所示的MHS 100(包括支承结构220),其中引脚框架440被引导到台表面224上部位置以进行键合。引脚框架440靠着后导轨102的阶式边缘(benching edge)来放置,以相对于后导轨102沿y-轴固定引脚框架的位置。如图所示,三个半导体管芯446(排列在一列)定位在台220的表面224上。在图5B中更清楚地示出,台升降件112已被升高(例如,使用凸轮(cam)系统或其他运动系统),从而使得台表面224高于由导轨唇部102a、104a界定的平面550。在该位置,如图5A的部分5C所示,台220支承三个管芯446(分别由相应的散热器448支承),并且压板结构(例如,如下所述的包括压爪的器件压板)可以被降低,以靠着台220固定引脚框架440的一部分。
图5C示出图5A的部分5C。管芯446由相应的散热器448(例如,在散热器448为引脚框架440的一部分的情况下)支承。引脚442和连结条444连接到散热器448。器件压板556已经被放置在引脚框架440上,从而使器件压板556的压爪554与引脚框架440的各部分(例如,引脚442、连结条444等)接触,以靠着台220固定引脚框架440。因此,图5C可以被视为用于工装元件的期望设置(即,台和压爪相对于引脚框架的引导位置在期望的位置中对准)。如果在相同或不同的线键合机上的同样工件的未来的键合操作期间图5C中所示的元件设置可以被复制,这将是期望的。图5D-5K示出用于产生对准覆盖图的示例性技术。
图5D与图5C类似,但是还示出MHS 100的某些附加特征(包括前导轨104、升降件112的孔190以及具有凹槽110的后导轨102)。为了形成工装元件的至少一部分(例如,器件压板的压爪、如台的支承结构等)的对准覆盖图,设置软件被启动(例如,图形化工具设置软件)。根据设置软件,选择至少一个参考位置/点。例如,参考位置可以是参考物料处理系统(例如,图5D中所示的MHS 100)的一部分(或多部分)的一个位置(或多个位置);工件(图5D中所示的引脚框架440区域)的一部分(或多部分)的一个位置(或多个位置)等。图5D中,示例性参考位置562、564已经被选择为MHS 100的一部分。更具体而言,第一MHS的参考位置562限定为(例如,由用户设置)后导轨102的凹槽110的左上角。第二MHS的参考位置564限定为台升降件112的左孔190的最左点。
如图5E(包含快照A及快照B)所示,在图5D的5E部分位置处(例如,快照A、快照B)处的每个限定的MHS的参考位置562、564的快照图像被获得。例如,通过MHS 100的成像系统获得快照A及B。该成像系统可以与在键合操作期间执行如图像识别操作、教导操作等任务(或可以为不同的成像系统)所使用的成像系统相同。如下文中的描述,快照A(即,后导轨103的凹槽110的拐角(corner)的快照)和B(即,左孔190的最左部分)可以之后被使用以定位本物料处理系统的所选参考位置。虽然可以选择单个参考位置,但是在许多应用中期望的是选择至少两个参考位置,以使覆盖图与目标MHS更精确地对准(例如,以避免由旋转所导致的潜在错误等)。
虽然图5D示出在MHS 100上所选的参考位置562、564,但是也可以选择其他参考位置。例如,可以在将进行线或带键合的工件上选择参考位置。另一个非限定性实施例可以在各MHS以及工件上具有一个或多个参考位置。图5F示出了在工件440(例如是引脚框架440的多部分)上选择参考位置566、568的实施例。当然,可以在工件/引脚框架上选择其他位置。例如,图5F示出了各种可选的参考位置570。图像/快照C、D是在5G部分处的相应引脚框架的参考位置566、568得到的(例如,图5所示的快照C、D的视图)。当工件的多部分被选择为参考位置时,工件(例如,引脚框架440)可以设置在用于键合的期望位置中,例如如图5C所示,在支承结构220之上并与压爪554有关。在该位置中,参考位置566、568、570被选择(例如,参照图5F),并且位置标记可用于覆盖图(如结合图5H-5I在下文中描述的)。当然,如果覆盖图将包括支承结构(例如,台220)的位置标记,有用的是可以将工件从其键合位置移出,从而使支承结构可视,进而限定用于覆盖图的台位置标记。
不管参考位置的来源(例如,MHS、工件等),用户可以通过对准所选位置之上位置的成像系统,来选择参考位置。例如,用户可以使用XY工作台,沿键合机的XY坐标系移动成像系统(例如包括照相机)。当成像系统设置在所选参考位置上部时,用户指定所选参考位置(例如,在该位置上插入符号、在参考位置上或附近画一条或多条线等),并且用户拍摄所选参考位置的快照。参考位置的XY位置现在已经被知道并储存在存储器中。在更具体的实施例中,成像系统的镜头上的十字叉可以被对准以与所选参考位置的点相交。该十字叉(或类似结构)的XY位置可以由线键合机确定,并且可以作为快照储存在存储器中。回到图5D-5E,成像系统镜头的十字叉572在凹槽110的拐角处被对准,以限定参考位置562。通过选择此作为参考位置,可以得知参考MHS的凹槽110的拐角的XY位置。当然,虽然在图5D中的两个位置中示出了十字叉572,但是这些位置的每个都涉及不同时间拍摄的图像。在获得(例如并且储存在存储器中)参考位置的XY位置之后,然后用户可以限定与参考位置有关的覆盖图的标记,这将在下面参照图5H-5J进行描述。对于标记的形成,用户可以使用某些绘图选项,如线的颜色、线的粗细等。
图5H示出图形化覆盖图包括:覆盖图标记,其叠加在超声键合系统的一部分上。更具体而言,当工装元件(例如,压爪554和台220)位于参考MHS/键合机上用于键合的期望位置,用户现在可以生成用于覆盖图的位置标记。也就是说,用户可以将成像系统依次设置到压爪554的成像部分,并且形成用于各压爪554的图形化覆盖图的爪标记560。例如,软件可以具有预定的形状(例如,图5H中的图形化标记560、如图5I中的诸如十字形位置标记560’的十字形、如图5J中的诸如标记560”的公差形状等),以确定位置标记。在另一实施例中,软件可以允许用户定制形状。被定制的形状可以是由用户逐线(或其他标记,如方框、弧形等)绘制,以生成所需的定制形状。定制形状的特定实施例可以为标记560,标记560的形状近似于工装元件的一部分(如压爪554)的轮廓。
用户可以通过计算机输入装置(例如,电脑鼠标、轨迹球、触摸屏、手写笔、键盘等)来生成图形化位置标记。当计算机输入装置与成像系统镜头(例如照相机镜头)的XY位置关联时,可以得知各图形化标记的XY位置。换言之,在生成图形化标记之后,各图形化标记相对于MHS/键合机的XY坐标系的各自位置(以及它们相对于参考位置的位置)被得知并且可以被储存在与图形化覆盖图有关的存储器中。回到图5H,用户已经生成(或以其他方式提供)各自的图形化标记560,以在MHS/键合机的XY坐标系中标记各个压爪554的期望位置。此外,用户还已经生成图形化台标记558,以标记台220的部分的期望位置。总的来说,这些标记558、560表示图5K(除了图5J所示的工装元件220、554)中示出的图形化覆盖图580。换言之,在生成覆盖图580之后,其可被在成像系统的视野(FOV)574的可视部分进行查看(已经进行成像系统的缩放和类似功能)。具体而言,图形化覆盖图580可以相对于成像系统固定,并且不会在成像系统(例如照相机)在MHS/工件之上移动时进行移动。
图5H示出图形化标记560、558定制成在台220和各个压爪554的一部分的轮廓线附近的实施例。但是,根据需求可以选择任意类型的标记。例如,图5I示出十字形的图形化标记560’,以表示各个压爪(和台220)的位置。更具体而言,图形化覆盖图的压爪标记560’限定为了与压爪554的相应端的一部分对准而配置的拐角,并且图形化覆盖图的台标记558’限定为了与台220的相应部分对准而配置的相对拐角。
图5J示出提供图形化公差区域(tolerance field)标记560”(与图5H-5I所示的标记相反)的实施例,因此在各压爪554的预定部分落入相应的公差区域标记560”时,可以被视为充分对准。例如,图5J示出方形的图形化公差区域标记560”,其中,各拐角部分554a已经被对准在相应的一个标记560”内。同样地,台220的相对拐角点220a也被对准在相应的一个公差标记558”内。可以根据需求改变图形化公差区域标记560”、558”的尺寸、形状以及方向。示例性变形包括:圆形的公差标记、限定公差范围的相对线(例如,非封闭式形状)等。
该图形化公差区域标记560”、558”允许压爪554和/或台220在该公差范围内进行对准。换言之,如果压爪554的端部位于其相应的图形化公差区域标记560”内,则压爪554可以视为被对准。
图5K示出包括用于工装元件220、554(参照图5H)的图形化标记558、560的示例性单个可视覆盖图580。期望的是可以将覆盖图580划分为多部分或“多层”,以使设备操作人员简单地使用覆盖图580。一种用于划分工装元件(例如,台220、多组压爪554等)的多部分的示例性技术是基于工装元件的各部分的高度(例如沿z-轴)。通过这种技术,覆盖图的各层(与工装元件多部分的高度相对应)可以具有成像设备的相应焦点高度设置(例如,沿成像设备z-轴的高度);也就是说,通过用于该层的特定的焦点高度设置,工装元件的相应部分220、554会在焦点内。在一更具体的实施例中,成像设备沿z-轴移动(与键合头一起),以补偿工装元件的多部分220、554的高度变化,从而提供一致的焦距。
图6A-6D示出覆盖图580被提供为四个不同层580a、580b、580c、580d的实施例(例如,用于工装元件的相关部分的不同高度,其中各个层/工装部分的高度可以具有各自的成像设备焦点高度设置)。图6A示出图形化覆盖图580的第一层580a(例如最底层),并且仅包括图形化覆盖图的台标记558。图6B示出层580b(例如层580a的上一层)并且包括最低位的图形化覆盖图的压爪标记560a,其对应于引脚框架440上的被对准的压爪554的最低位。图6C示出层580c(例如层580b的上一层)并且包括图形化覆盖图的压爪标记560b,其对应于引脚框架440上的被对准的压爪554的中间层。图6D示出层580d(例如层580c的上一层)并且包括图形化覆盖图的压爪标记560c,其对应于引脚框架440上的被对准的压爪554的最上位。
无论覆盖图是单个层(例如覆盖图580)还是多个层(例如层580a、580b、580c、580d),覆盖图现在都可以被储存在超声键合机的存储器(或一些其它存储器,如便携存储设备或网络存储)中,并且可以以其他方式电子传输到另一(例如远程)位置,以用于对准工装元件的部分,这将在下面描述。
如上所述,图5D-5K示出示例性技术,以用于生成可以是单一的覆盖图580的多个覆盖图或者由多个覆盖图部分580a-580d组成的覆盖图,多个覆盖图部分580a-580d的每个与工装元件的不同(焦点)高度相对应。现在将参照图7A-7G描述图形化覆盖图580的示例性使用。覆盖图580的用户可以与生成覆盖图580的用户是同一用户,或者可以是在本地或远程位置的另一用户。在任何情况下,包括覆盖图的软件被加载到键合机的主动式储存器中(或由键合机访问),在键合机上其将用于对准工装元件。
图7A示出快照A和B,用户可以查看快照A和B以便确定在目标MHS上的对应参考位置。换言之,这可以有效地为目标MHS700的用户提供在生成覆盖图期间所选的参考位置的视图,以确定在目标MHS700上的对应参考位置。在图7A(包括台720和台锁定板730)中,用户可以使用快照A来确定参考位置562,可以使用快照B来确定物料处理系统700的参考位置564。在凹槽710的左上角已经被确认为对应于快照A中的参考位置后,定位成像设备以使成像系统(例如成像系统的镜头的十字叉)与如图7A所示的后导轨702的凹槽710对准。通过将成像系统与如图7A所示的凹槽710对准,从而建立参考位置562。在目标MHS/键合机的XY坐标系中的参考位置562的位置现在被固定(例如并且储存在储存器中)。可以对如参考位置564的任意附加参考位置(例如,如图7A所示的前导轨704附近的该台升降件712中的左孔790的左侧)重复执行该过程。在将期望的参考位置(例如,562和564)的位置固定在(例如,并且保存到)目标MHS/键合机上之后,可以将覆盖图对准到目标MHS/键合机。例如,可以通过软件基于从参考MHS/键合机到目标MHS/键合机的XY偏移量,来调节覆盖图的各标记部分的XY位置。在任何情况下,可以查看(例如在键合机的显示器上)(并且用于对准工装元件的部分)与目标MHS键合机相关的覆盖图的标记。
图7A示出并描述了从参考MHS/键合机到目标MHS/键合机的参考位置的定位和对准的手动操作,但是本发明并不限定于此。换言之,可以使用自动化技术以定位及对准参考位置。在一个实施例中,可以使用图像识别技术以自动对准参考位置,并且在需要时,基于被对准的参考位置自动生成覆盖图。
图7B示出目标MHS的一部分,其具有相对于覆盖图580的图形化覆盖图的标记558、560未对准的工装元件部分(例如,台720和器件压板776的压爪774)。成像系统可以使用图形化覆盖图580(或需要时使用多个层580a、580b、580c、580d),在显示器上成像各期望压爪774,此时包括相应的对准标记560的覆盖图580的相应部分叠加在压爪774的图像中。因此,用户可以观察显示器并且必要时移动各压爪774,从而使其与相应的对准标记560对准。这样形成被对准的压爪774’(例如,参照图7D及7G)。更具体而言,图7C(图7B的7C部分)示出相对于对准标记560未对准的示例性压爪774,图7D(图7G的7D部分)示出为与对准标记560对准而重新定位的示例性压爪774’。可以对每个未对准的压爪774重复执行该过程。同样地,可以对未对准的台770重复执行该过程。更具体而言,图7E(图7B的7E部分)示出相对于对准标记558未对准的台770,图7F(图7G的7F部分)示出为了与对准标记558对准而重新定位的台770’。根据需要,压爪774和台770的对准可以通过任意顺序而实现。图7G示出具有根据覆盖图580目前被对准的其相应部分的工装元件。
如上所述,调节工装元件的部分的过程可以是手动过程,在手动过程中用户定位成像系统以连续地查看工装元件的各个部分(与相应的对准标记一起)。然而,该过程可以被加强,从而在满足预定条件时使成像系统自动从一个对准标记移动到下一个对准标记。例如,预定条件可以是按键、按钮等,通过预定条件用户指示他/她准备好查看下一个对准标记(可能与工装元件的相应部分一起)。
在上面参照图7A-7G所示出和描述的对准过程之后,然后用户可以将工件引导到目标MHS上的键合位置处,以确认工装元件(包括压爪和/或台)相对于工件被准确地定位。图7H示出引导到键合位置的工件(例如,引脚框架740)。如期望的,引脚框架740通常与工装元件(例如被对准的的压爪774’)对准;但是,如果引脚框架740未被准确对准,可以进行调整。例如,可以调整引脚框架的引导(例如,沿x-轴并且可能也沿y-轴)。这种调节可以通过软件或硬件执行。此外,如期望的,工装元件的一部分也可以被调节(例如,相对于被调节的对准标记/覆盖图)。例如,根据需求用户可以调节被对准的台720’和被对准的压爪774’的位置,以调节与引脚框架740的对准。然后用户可以使用软件编辑(并保存)覆盖图(例如,单一覆盖图580或者包括覆盖图580的多层580a、580b、580c、580d的)和/或覆盖图580的参考位置,以对应于调节后的台和压爪位置。
图8示出支承工件440(例如,由表面224支承的具有管芯446的引脚框架440)的支承结构220(例如,具有表面224的台220)。图8所示的超声键合系统的其他元件包括承载键合头894的XY工作台890,该键合头894承载键合工具896和光学系统892。当然,也可以考虑其他结构(例如,光学系统892可以独立于键合头的移动来改变焦点高度设置的结构)。光学系统892限定光学轴898,其中偏移量900表示光学轴898与键合工具轴902的偏移。台220被升高到导轨唇部平面550之上并支承管芯446(为了简化起见省略了器件压板)。光学系统892可以通过改变焦点高度设置,来聚焦在工装元件的不同部分(该部分可以设在不同的高度)上。如双向箭头904所示,这可以通过光学系统892的z-轴移动来实现。来自光学系统892(例如包括照相机)的图像显示在显示设备906上,以供用户查看,例如,在参考工装元件的设置期间(包括覆盖图的生成)以及在相对于将被对准的目标工装元件使用覆盖图期间。
综上,本发明的图形化工具设置软件(GTS)使用安装在线或带键合机上的成像捕捉系统来在键合机上生成MHS的图像。然后图示或模板(例如图形化覆盖图580)设置在该MHS图像上,以使工装元件的各种元件对准该图示。该图示相对于工件(例如引脚框架)或MHS上的区别特征进行定位,以使得允许图形模板相对于多个键合机/位置的可转移性。
虽然本发明主要涉及用于在管芯和引脚之间键合线或带材料的键合系统及工件夹持装置,但并不限定于此。根据本发明的教导,可以将多种超声键合应用(例如,带键合、线键合等)的任意一种应用到多种类型的工件的任意一种(不限定于引脚框架)。
在本文中,虽然参照特定的实施方式示出并描述了本发明,但是本发明并不限于所示细节。而是在不脱离本发明的情况下,可以在权利要求的范围及其等同范围内在细节上进行修改。
Claims (44)
1.一种超声键合系统的物料处理系统的目标工装元件的对准方法,所述方法包括:
a)提供限定参考工装元件的至少一部分的相对位置的覆盖图,所述参考工装元件包括多个压爪,其中所述覆盖图包括多个位置标记,所述多个位置标记限定所述多个压爪中至少两个的相对位置;
b)查看与所述覆盖图的相应部分结合的所述目标工装元件的至少一部分的图像;以及
c)通过操作所述图像中的所述覆盖图,来调整所述目标工装元件的至少一部分的位置。
2.如权利要求1所述的方法,其中,步骤a)包括:相对于参考物料处理系统的至少一个参考位置,来提供限定所述参考工装元件的所述至少一部分的所述相对位置的所述覆盖图。
3.如权利要求2所述的方法,其中,所述至少一个参考位置是以下部分的至少一个的位置:(1)所述参考物料处理系统的导轨构件的一部分和(2)配置为使与超声键合操作相关的工件升高的所述参考物料处理系统的升降构件的一部分。
4.如权利要求1所述的方法,其中,步骤a)包括:相对于由所述超声键合系统的物料处理系统定位的工件的至少一个参考位置,来提供限定所述参考工装元件的所述至少一部分的所述相对位置的所述覆盖图。
5.如权利要求1所述的方法,其中,步骤a)包括:相对于由所述超声键合系统的物料处理系统定位的引脚框架的至少一个参考位置,来提供限定所述参考工装元件的所述至少一部分的所述相对位置的所述覆盖图。
6.如权利要求1所述的方法,其中,步骤a)包括:通过计算机输入标记所述相对位置来提供所述覆盖图。
7.如权利要求1所述的方法,其中,所述覆盖图存储在所述超声键合系统的计算机的存储器中。
8.如权利要求1所述的方法,其中,所述多个位置标记包括(1)十字形标记和(2)所述多个压爪中相应压爪的至少一部分的轮廓标记中的至少一个。
9.如权利要求1所述的方法,其中,所述多个位置标记包括公差标记,其中所述多个压爪的每个的一部分配置成在由至少一个相应的公差标记限定的范围内进行对准。
10.如权利要求1所述的方法,其中,所述覆盖图包括多个层,其中所述多个层中至少之一包括多个位置标记,所述多个位置标记限定所述多个压爪中的至少两个的相对位置。
11.如权利要求1所述的方法,其中,所述参考工装元件包括支承结构,所述支承结构被配置成在超声键合操作期间支承工件。
12.如权利要求11所述的方法,其中,步骤a)包括:提供限定所述支承结构的相对位置的所述覆盖图。
13.如权利要求12所述的方法,其中,所述覆盖图包括至少一个位置标记,所述至少一个位置标记限定所述支承结构的相对位置。
14.如权利要求11所述的方法,其中,所述覆盖图包括多个位置标记,所述多个位置标记限定所述多个压爪的至少一个和所述支承结构的相对位置。
15.如权利要求1所述的方法,其中,步骤c)包括:通过使所述目标工装元件的至少一部分与由所述覆盖图限定的所述相对位置的至少一部分对准,来调整所述目标工装元件的所述至少一部分的位置。
16.如权利要求1所述的方法,还包括:在步骤b)之前,将所述覆盖图与所述物料处理系统的至少一个参考位置相对准。
17.如权利要求16所述的方法,其中,对准所述覆盖图的步骤包括:将所述覆盖图的至少一个参考位置与所述物料处理系统的所述至少一个参考位置对准。
18.如权利要求1所述的方法,还包括:在步骤b)之前,将所述覆盖图与由所述超声键合系统的所述物料处理系统定位的工件的至少一个参考位置对准。
19.如权利要求18所述的方法,其中,对准所述覆盖图的步骤包括:将所述覆盖图的至少一个参考位置与所述工件的至少一个参考位置对准。
20.如权利要求1所述的方法,还包括:在步骤b)之前,将所述覆盖图与所述超声键合系统的所述物料处理系统定位的引脚框架的至少一个参考位置对准。
21.一种超声键合系统的物料处理系统的多个目标压爪的对准方法,所述方法包括:
a)提供包括多个位置标记的覆盖图,所述多个位置标记限定至少两个参考压爪的相对位置;
b)查看与所述覆盖图的相应部分相结合的所述多个目标压爪的至少一部分的图像;以及
c)通过参照所述图像中的所述覆盖图,来调整所述多个目标压爪的位置。
22.一种目标支承结构和多个目标压爪的对准方法,所述目标支承结构配置为在超声键合操作期间支承工件,所述方法包括:
a)提供限定参考支承结构的位置的覆盖图,所述覆盖图包括多个位置标记,所述多个位置标记限定至少两个参考压爪的相对位置;
b)查看与所述覆盖图的相应部分相结合的所述多个目标压爪和所述目标支承结构的至少一部分的图像;以及
c)通过参照所述图像中的所述覆盖图,来调整所述多个目标压爪和所述目标支承结构的至少一部分的位置。
23.一种超声键合系统的物料处理系统的工装元件的至少一部分的覆盖图的生成方法,所述方法包括:
a)相对于工件来对准所述工装元件的至少一部分,所述工装元件包括多个压爪;以及
b)生成所述覆盖图,以包括多个位置标记,所述多个位置标记限定所述多个压爪中至少两个的相对位置。
24.如权利要求23所述的方法,其中,所述多个位置标记包括(1)十字形标记和(2)所述多个压爪中每个的一部分的轮廓标记中的至少一个。
25.如权利要求23所述的方法,其中,所述多个位置标记包括公差标记,其中目标工装元件的一部分配置为在由每个所述公差标记限定的范围内进行对准。
26.如权利要求23所述的方法,其中,所述工装元件包括支承结构,所述支承结构配置为支承与超声键合操作相关的所述工件。
27.如权利要求23所述的方法,其中,所述工件为引脚框架。
28.如权利要求23所述的方法,还包括:在所述物料处理系统上选择至少一个参考位置,以提供用于所述多个位置标记的相对位置信息。
29.如权利要求28所述的方法,还包括:对所述至少一个参考位置进行成像。
30.如权利要求28所述的方法,其中,所述至少一个参考位置是以下部分的至少一个的位置:(1)所述物料处理系统的导轨构件的一部分和(2)配置为对与超声键合操作相关的工件进行支承的所述物料处理系统的升降构件的一部分。
31.如权利要求28所述的方法,其中,所述至少一个参考位置是多个参考位置。
32.如权利要求23所述的方法,还包括:在所述工件上选择至少一个参考位置,以提供用于所述多个位置标记的相对位置信息,其中所述工件由所述超声键合系统的所述物料处理系统定位。
33.如权利要求32所述的方法,其中,所述至少一个参考位置是多个参考位置。
34.如权利要求32所述的方法,其中,所述工件为引脚框架。
35.如权利要求32所述的方法,还包括:对所述至少一个参考位置进行成像。
36.如权利要求23所述的方法,其中,步骤b)包括:生成所述覆盖图以包括多个位置标记,所述多个位置标记限定所述多个压爪相对于至少一个参考位置的位置。
37.如权利要求23所述的方法,其中,步骤b)包括:生成所述覆盖图以包括相对于至少一个参考位置的所述多个位置标记。
38.如权利要求23所述的方法,其中,步骤b)包括:生成所述覆盖图以包括相对于确定至少一个参考位置的至少一个标记的所述多个位置标记。
39.如权利要求23所述的方法,其中,步骤b)包括:生成包括相对于至少两个参考位置的所述多个位置标记的所述覆盖图。
40.如权利要求23所述的方法,其中,生成所述覆盖图的步骤b)包括:通过计算机输入来确定所述工装元件的所述至少一部分的位置。
41.如权利要求23所述的方法,还包括:将所述覆盖图存储在所述超声键合系统的计算机的存储器中。
42.一种超声键合机,包括:
支承结构,配置为在超声键合操作期间支承工件;
多个压爪,用于在所述超声键合操作期间靠着所述支承结构来固定所述工件的部分;
成像系统;以及
覆盖图,配置成被通过所述成像系统成像,所述覆盖图包括多个位置标记,所述多个位置标记限定至少两个参考压爪的相对位置。
43.如权利要求42所述的超声键合机,其中,所述覆盖图包括计算机化的覆盖图,所述计算机化的覆盖图配置成被在所述超声键合机的显示器上查看。
44.如权利要求42所述的超声键合机,其中,所述覆盖图配置成,帮助所述超声键合机的操作人员相对于所述覆盖图所包括的所述多个位置标记来对准多个目标压爪。
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant |