CN115023803A - 半导体元件靠在焊线机上的支撑结构上的夹持的优化方法及相关方法 - Google Patents

Abstract

提供一种调整半导体元件靠在焊线机上的支撑结构上的夹持的方法。方法包括：(a)检测在所述半导体元件的多个位置处的半导体元件相对于支撑结构的悬浮指标；以及(b)基于步骤(a)的结果，调整半导体元件靠在支撑结构上的夹持。

Description

半导体元件靠在焊线机上的支撑结构上的夹持的优化方法及 相关方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年3月29日提交的美国临时申请号63/001,415的权益，所述美国临时申请的内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及焊线操作，且更具体地涉及用于将半导体元件夹持(clamp)在焊线机上的技术。

背景技术

在半导体器件的制程和封装中，焊线一直是在封装内的两个位置之间(例如，在半导体管芯的管芯焊盘与引线框的引线之间)提供电互连的主要方法。更具体地，利用焊线器(也称为焊线机)，线弧(wire loop)在要电互连的相应位置之间被形成。形成线弧的主要方法是球形焊接和楔形焊接。在形成(a)线弧的端部与(b)焊接部位(例如，管芯焊盘、引线等)之间的焊接部中，各种相异类型的焊接能量可被使用，包括例如超声波能量、热超声波能量、热压能量等。焊线机(例如，柱形凸块机)也用于由线材的部分形成传导性凸块。

这样的焊线机通常包括器件夹持系统(有时也称为“器件夹持器”、“夹持插入件”、“窗口式夹持器”等)(下文中称为“器件夹持器”)。器件夹持器使半导体元件(例如，包括多个半导体管芯的引线框)靠在焊线机的支撑结构上固定在位。以这样的方式，半导体元件准备好进行焊线操作。

然而，有时候半导体元件靠在支撑结构上的夹持不良。例如，半导体元件的一部分会被宽松地夹持、紧紧地夹持或两者皆有。焊线机的操作员常利用反复试验来使半导体元件靠在支撑结构上夹持。这种反复试验的方法导致焊线操作中的缺陷。

因此，将会期望的是，提供用于控制焊线机上的器件夹持的改进的技术。

发明内容

根据本发明的示例性实施例，提供一种调整半导体元件靠在焊线机上的支撑结构上的夹持的方法。方法包括：(a)在半导体元件的多个位置处检测半导体元件相对于支撑结构的悬浮指标；以及(b)基于步骤(a)的结果，调整半导体元件靠在支撑结构上的夹持。

根据本发明的另一示例性实施例，提供一种确定将半导体元件夹持在焊线机上的所需夹持力分布(desired clamping force profile)的方法。方法包括：(a)利用焊线机的器件夹持器，以多种夹持力分布使半导体元件靠在焊线机的支撑结构上夹持；(b)检测在所述多种夹持力分布中的每种下的半导体元件的多个位置的悬浮值；以及(c)利用从步骤(b)获取的数据，确定将半导体元件夹持在焊线机上的所需夹持力分布。

根据本发明的仍另一示例性实施例，提供一种检测在焊线机上的半导体元件的一部分的悬浮指标的方法。方法包括：(a)使半导体元件靠在焊线机的支撑结构上夹持；以及(b)检测半导体元件的所述一部分相对于支撑结构的悬浮指标。

本发明的方法也可具体实施为一种设备(例如，作为焊线机的智能型组件的部分)，或具体实施为计算机可读载体(例如，包含与焊线机结合使用的焊线程序的计算机可读载体)上的计算机程序指令。

附图说明

当结合附图来阅读时，从以下的详细描述最佳地理解本发明。强调的是，根据惯例，附图的各种特征不是按比例绘制的。相反，为了清楚起见，各种特征的尺寸被任意扩大或缩小。附图中包含以下这些图：

图1A是侧视方块图，图示出用于实施根据本发明的示例性实施例的方法的焊线机；

图1B是图1A的焊线机的顶视方块图；

图2A-2C是侧视方块图，图示出待根据本发明的示例性实施例进行检测的半导体元件的悬浮；

图3A-3C是侧视方块图，图示出根据本发明的示例性实施例的对半导体元件悬浮指标的检测；

图4A-4C是侧视方块图，图示出根据本发明的另一示例性实施例的对半导体元件悬浮指标的检测；

图5A-5C是侧视方块图，图示出根据本发明的再一示例性实施例的利用速度分布对半导体元件悬浮指标的检测；

图6A-6C是侧视方块图，图示出根据本发明的又一示例性实施例的利用力分布对半导体元件悬浮指标的检测；

图7是流程图，图示出根据本发明的示例性实施例的调整半导体元件靠在焊线机上的支撑结构上的夹持的方法；

图8是流程图，图示出根据本发明的示例性实施例的确定将半导体元件夹持在焊线机上的所需夹持力分布的方法；以及

图9是流程图，图示出根据本发明的示例性实施例的检测在焊线机上的半导体元件的一部分的悬浮指标的方法。

具体实施方式

如本文中所使用的，“半导体元件”意图指代包括(或配置为在后续步骤中包括)半导体芯片或管芯的任何结构。示例性的半导体元件包括基板(例如，引线框、PCB、载体等)、承载一个或多个半导体管芯的基板、裸半导体管芯、封装的半导体器件、覆晶半导体器件、嵌置在基板中的管芯、半导体管芯堆叠等。此外，半导体元件可包括配置为经焊接或以其它方式包括在半导体封装中的元件(例如，要焊接在堆叠管芯配置构造中的间隔件、基板等)。

如本文中所使用的，“悬浮指标”大体上意图指代一个或多个悬浮指标。例如，悬浮指标可以是简单的悬浮指示(例如，悬浮状况)。例如，这样的简单的悬浮“指示”可以是“无悬浮”状况、“可接受的悬浮量”状况、“过度悬浮”状况等。也就是，在这样的示例中，可以不考虑实际悬浮量。在其它示例中，悬浮指标可以是与悬浮关联的值(例如，在半导体元件的一部分与支撑结构之间的悬浮量)。也就是，悬浮指标可与(i)半导体元件的多个位置中的每个处的半导体元件的相应部分同(ii)支撑结构之间的距离相关。例如，半导体元件相对于支撑结构的悬浮指标也可称为悬浮高度测定。

根据本发明的不同示例性实施例，提供包括以下的半导体元件夹持技术：调节夹持力的方法，校正(例如，自动校正)夹持力的方法、监测(例如，实时监测)夹持、监测悬浮的方法等。与这些方法相关地，焊线机信号可被使用，例如，(i)作为反馈，以自动校正最佳器件夹持力，和/或(ii)作为器件夹持的实时监测器和/或悬浮指标。

本发明的方面可使用来提供半导体元件的改进/优化的夹持，例如，以实现满足需要的焊线性能。另外，本发明的方面可使用来监测半导体元件的夹持和/或悬浮。更进一步地，根据本发明的方面，如果存在悬浮状况(例如，如果半导体元件的一部分的悬浮指标或悬浮值不在可接受的范围之内)，则可提供警告指示(例如，机器警报、操作员警报等)。警告可引起操作员检查各种机器硬件和功能。例如，这种悬浮状况可由不适当的夹持、材料问题、基板问题、机器状况等引起。

根据本发明的某些示例性实施例，所提出的方法包括自动校正方案，所述自动校正方案将检测对处在夹持窗口(即，器件夹持器、窗口式夹持器、夹持插入件)内的一个或多个器件的所需的(例如，最佳的)夹持力。

所提出的示例性方法还包括实时方法，该实时方法用于在焊接期间监测任何不良的夹持状况(和/或悬浮值或状况)，以防止产量损失(yield loss)。

示例性的校正方法使用焊接器信号来测定在多种夹持力水平下不同焊接位置处的“悬浮”量。基于使悬浮量最小化来确定(例如，计算)所需的(例如，最佳的)夹持力。

悬浮指标(例如，悬浮状况的存在与否、悬浮值等)也可独立于闭环夹持力确定(closed loop clamping force determination)地在焊线机上根据本发明的方面来测定。可出于多种原因提供这种悬浮值的测定，包括但不限于：(i)用于焊线制程分析；(ii)用于提供警告指示(例如，悬浮值是否在可接受的范围之外)；(iii)用于调整(例如，自动调整)焊线制程的至少一个焊接参数(例如，如果悬浮值处在可接受的范围之外)等。

根据一种测定悬浮值的特定方法，在焊线工具与半导体元件之间施加力(例如，靠在焊线机的支撑结构上按压的按压力)，并记录高度位置(即，第一高度位置)。然后，释放(或至少减小)力，并在位置信号稳定时，记录另一个高度位置(例如，第二高度位置)。这两个高度位置之间的差可被认为是悬浮值。

在测定悬浮值的另一种特定方法中，所施加的力从低到高斜变——并观察位置曲线上的点(例如，拐点)来获取悬浮值。

在检测悬浮指标的另一种特定方法中，在将焊线工具朝着半导体元件降低时，测定在参考高度(例如，搜索高度)与接触高度/位置之间经过的时间(同时已知焊线工具的速度分布)。该时间可称为“CV”时间——其中CV指代恒定速度。接触高度是焊线工具与半导体元件之间被宣告产生接触的高度。利用经过的时间和速度分布(和/或其它信号，例如高度位置信号等)，悬浮指标被检测出。

在检测悬浮指标的另一种特定方法中，在降低焊线工具的同时检测力(例如，冲击力)以生成力分布。在焊线工具和半导体元件之间产生接触时，力被测定。所测得的力与悬浮指标相关(例如，利用预确定的数据等)。

针对本发明的示例性实时监测方面，可以以编程的间隔监测悬浮指标(例如，悬浮值/量和/或悬浮状况)。当超过限值时，将向机器操作员提供警告或错误消息。另一种选项是自动触发夹持力调整和/或校正来获得所需的(例如，最佳的)夹持力。另一种选项是自动触发焊接参数调整来补偿不利的悬浮指标。

图1A是简化的焊线机100的侧视图。焊线机包括用于在焊线操作期间支撑半导体元件104的支撑结构102(例如，加热块、砧座等)。在图1A中所图示的本发明的实施例中，半导体元件104是包括多个引线指104b的引线框。多个半导体管芯104a(先前安设在引线框上)也被包括在示例性的半导体元件104中。器件夹持器106利用夹持力使半导体元件104靠在支撑结构102上固定。焊线机100还包括多个夹持臂106a、106b，所述多个夹持臂使用来使器件夹持器106沿着焊线机100的竖直轴线移动以及按压器件夹持器106以所需的夹持量(例如，所需的夹持力、所需的夹持位置等)靠在半导体元件104上(及靠在支撑结构102上)。尽管图1A中图示两(2)个夹持臂106a、106b，然而根据需要可采用任何数量的夹持臂。

器件夹持器106限定多个孔口106c(有时仅一个孔口)，焊线操作可通过所述多个孔口实施。例如，半导体元件104包括多个半导体管芯104a，并且器件夹持器106限定用于在焊线操作期间触用所述多个半导体管芯104a的多个孔口106c。

焊线机100还包括用于将线材部分焊接到半导体元件104的焊线工具108(例如，毛细管焊线工具、楔形焊接工具等)。如本领域技术人员将理解的，焊线工具108(由焊接头组件110承载)可沿着焊线机100的多条轴线移动来实施焊线操作。例如，焊线工具108通过焊接头组件110的移动而沿着x轴线和y轴线移动。在焊接头组件110和焊线工具108之间设置有联动装置110a。该联动装置110a配置用于沿着焊线机的z轴线的移动。z轴线位置检测器112(例如，z轴线编码器)被提供来检测联动装置的z轴线位置(及因此焊线工具108的z轴线相对位置)和将对应于该z轴线位置的数据提供(例如，实时提供)给焊线机100的计算机114。因此，计算机114具有与通过它的运动的焊线工具108的z轴线位置相关的信息。图1B是焊线机100的某些元件的顶视图。

图2A是图1A-1B的焊线机100的一部分的简化视图。图2B是图2A的一部分的详细视图。在图2B中，半导体元件104的一部分未压靠在支撑结构102上。例如，对半导体元件104的夹持(利用器件夹持器106)可能包含太大的夹持力，因此在半导体元件104未压靠在支撑结构102上的地方产生“鼓泡”，如图2B中示出的。半导体元件104的下表面与支撑结构102的上表面之间的间隔可被称为“悬浮值”，并且该间隔在图2B中被标示为“FV”。在图2C中，焊线工具108已被降低来向下按压半导体元件104的该部分，使得该部分现在与支撑结构102接触。这种类型的操作(图2B-2C中所示)与本发明结合会是有用的，如关于图3A-3C、图4A-4C、图5A-5C和图6A-6C将更加详细说明的。

图3A-3C图示出检测半导体元件104的一部分的悬浮值的方法。现在参考图3A，半导体元件104的一部分104b(即，在部分104b为诸如引线之类的焊接部分的情形中)相对于支撑结构102“悬浮”。为检测悬浮量(有时也称为悬浮值或者悬浮指标)，在图3B处，利用焊线工具108施加的按压力，按压半导体元件104的悬浮部分靠在支撑结构102上。在该位置处，z轴线高度被获知(参见来自图1A的z轴线位置检测器112和计算机114)。该高度在图3B中被示出为“h1”。在图3C处，按压力的至少一部分被减小以允许半导体元件104的先前悬浮的部分回到其悬浮位置(“中性高度”)。在该位置处，z轴线高度被获知(参见来自图1A的z轴线位置检测器112和计算机114)。该高度在图3C中被示出为“h2”。在该示例中，可利用h2和h1来计算悬浮值(例如，悬浮值是h2减去h1)。

图4A-4C图示出检测半导体元件104的一部分的悬浮值的另一种方法。现在参考图4A，半导体元件104的一部分104b(即，在部分104b为诸如引线之类的焊接部分的情形中)相对于支撑结构102“悬浮”。为检测悬浮量(有时也称为悬浮值或者悬浮指标)，在图3B处，通过焊线工具108接触半导体元件104的悬浮部分。该接触可利用多种技术中的任何种技术来检测(例如，焊线工具108的恒定速度检测、焊线工具108的位置检测、驱动焊线工具108的z轴线马达的马达电流检测等等)。不管怎样，图4B的接触时的z轴线高度被获知(参见来自图1A的z轴线位置检测器112和计算机114)。该高度在图4B中被示出为“h1”。在图4C处，利用焊线工具108施加的按压力，按压半导体元件104的悬浮部分靠在支撑结构102上。在该位置处，z轴线高度被获知(参见来自图1A的z轴线位置检测器112和计算机114)。该高度在图4C中被示出为“h2”。在该示例中，可利用h2和h1来计算悬浮值(例如，悬浮值是h1减去h2)。

图5A-5C图示出利用焊线工具108检测半导体元件104的一部分104b的悬浮指标的方法。现在参考图5A，半导体元件104的部分104b(即，其中部分104b可以是半导体元件104的诸如引线之类的焊接部分)相对于支撑结构102“悬浮”。在图5A处，焊线工具108处于预定高度h1(例如，有时也称为“搜索高度”或“参考高度”或“末端高度”)处。也就是，预定高度h1是焊线机上的已知位置(例如，相对位置)。在时间T1(图5A中所示的时间)，焊线工具108开始以速度分布V朝着半导体元件104降低。在图5B处，在时间T2，焊线工具108(仍以速度分布V行进)在高度h2(即，初始接触高度h2)处与半导体元件104的部分104b形成初始接触。该初始接触可例如利用电连续性检测制程(例如，“BITS”制程)来检测。也就是，与焊线相关的，常希望确认线材的一部分被恰当地焊接到焊接位置。由库利克和索夫工业公司营销的焊线机常利用这种“BITS”制程(即，焊接完整性测试系统)来确认已经形成适当的焊线部。国际专利申请公开WO2009/002345对这种制程及相关系统的示例性细节进行了例示说明，该国际专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。可使用这种BITS制程来检测图5B中所示的初始接触。当然，也可使用其它方法来检测初始接触，比如基于力和/或位置的方法。

在图5C处，焊线工具108(仍以速度分布V行进)已继续下移到高度h3，其中，在时间T3，焊线工具108和半导体元件104之间已被宣告产生接触。可例如利用速度的预定改变(即，因接触导致的改变)，作出产生接触的宣告。也可使用其它标准来宣告焊线工具108与半导体元件104之间产生接触。

在该位置处(即，在被宣告产生接触的高度h3处)，T3-T1之间经过一段时间。也就是，在(i)图5A中焊线工具108开始下降与(ii)图5C中焊线工具108与半导体元件104之间被宣告产生接触之间的那段时间。在本发明的其它实施例中，也可采用另一段经过的时间，例如T3-T2之间的时间或者T2-T1之间的时间。

在如图5A-5C中所示的焊线工具108朝着半导体元件104降低的期间，焊线工具的速度分布V是已知的。例如，焊线工具108可在h1-h3之间以恒定速度(例如，“CV”)分布行进，或者以某些其它的速度分布行进。无论如何，通过知道在T3-T1之间经过的时间(或者另一段经过的时间，例如T3-T2或T2-T1)和速度分布V，悬浮指标可被确定。例如，悬浮指标可以是简单的悬浮指示。例如，这样的简单的悬浮“指示”可以是“无悬浮”状况、“可接受的悬浮量”状况、“过度悬浮”状况等。在其它示例中，悬浮指标可以是与悬浮(例如，部分104b与支撑结构102之间的悬浮量，或者参见图2B中所示的“FV”等)关联的值。也就是，利用包括时间值(例如T1、T2、T3)、位置值(例如h1、h2、h3)和速度分布在内的信息——连同焊线机上的计算机(例如，参见图1A中的计算机114)——可计算出悬浮值。

图6A-6C图示出利用焊线工具108检测半导体元件104的一部分104b的悬浮指标的另一种方法。现在参考图6A，半导体元件104的部分104b(即，其中部分104b可以是半导体元件104的诸如引线之类的焊接部分)相对于支撑结构102“悬浮”。在图6A处，焊线工具108处于预定高度h1(例如，有时也称为“搜索高度”或者“参考高度”)处。也就是，预定高度h1是焊线机上的已知位置(例如，相对位置)。在时间T1(图6A中所示的时间)，焊线工具108开始朝着半导体元件104降低。在降低焊线工具108的同时，监测力(例如，冲击力，利用焊线机的焊接头组件中的力传感器来测定)(例如，以生成包括至少一个力测定的力分布)。在图6B处，在时间T2，焊线工具108(例如，仍利用力传感器监测力)在高度h2(即，初始接触高度h2)处与半导体元件104的部分104b形成初始接触。该初始接触可例如利用电连续性检测制程(例如，“BITS”制程)来检测。当然，也可使用其它方法来检测初始接触，例如基于力和/或位置的方法。

在图6C处，焊线工具108(例如，仍利用力传感器来监测力)已继续下移到高度h3，其中，在时间T3，焊线工具108与半导体元件104之间已被宣告产生接触。可例如利用使用力传感器检测到的改变来作出产生接触的宣告。当然，也可使用其它宣告产生接触的方法。

在该位置处(即，在被宣告产生接触的高度h3处)，并且借助使用力传感器监测得的力测定，悬浮指标可被获知(例如，通过将测得的力与悬浮指标进行相关)。例如，悬浮指标可以是简单的悬浮指示。例如，这样的简单的悬浮“指示”可以是“无悬浮”状况、“可接受的悬浮量”状况、“过度悬浮”状况等。在其它示例中，悬浮指标可以是与悬浮关联的值(例如，部分104b与支撑结构102之间的悬浮量、或者参见图2B中所示的“FV”等)。也就是，利用包括时间值(例如T1、T2、T3)、位置值(例如h1、h2、h3)和测得的力分布(例如，在诸如T1、T2、T3时刻检测到的一个或多个力值)在内的信息——连同焊线机上的计算机(例如，参见图1A中的计算机114)——可计算出悬浮值。

图7-9是流程图，图示出根据本发明的示例性方法。如本领域技术人员理解的，流程图中包括的某些步骤可被省去；某些另外的步骤可被添加；并且步骤的顺序可从图示的顺序被更改——所有这些都在本发明的范围内。

图7是流程图，图示出调整半导体元件靠在焊线机上的支撑结构上的夹持的方法。例如，该方法可作为焊线操作的设置(set-up)的一部分来实施。在另一示例中，可以以预定的间隔(例如，时间间隔、生产间隔，比如已处理的焊线部的数量或器件的数量等)重复该方法。

在步骤700处，半导体元件相对于支撑结构的悬浮指标在半导体元件的多个位置处被检测。悬浮指标可与(i)半导体元件的多个位置中的每个处的半导体元件的相应部分同(ii)支撑结构之间的距离关联。

例如，半导体元件相对于支撑结构的悬浮指标是悬浮高度测定。在这样的示例中，检测悬浮高度测定的步骤可包括：利用焊线机的焊线工具施加的按压力，按压半导体元件的相应部分靠在支撑结构上(例如，在图3B中示出的)；以及释放按压力的至少一部分以检测半导体元件的多个位置中的相应一个处的悬浮高度测定(例如，在图3C中示出的)。例如，z轴线编码器(比如，z轴线位置检测器112)与对悬浮高度测定的检测相关地被使用。

在步骤700的另一个示例中，半导体元件相对于支撑结构的悬浮指标是不同的悬浮高度测定。在这样的示例中，检测悬浮高度测定的步骤可包括：在焊线机的焊线工具降低期间，检测半导体元件的相应部分与焊线工具之间的接触(例如，在图4B中示出的)；继续降低焊线工具，同时检测半导体元件的相应部分靠在支撑结构上的按压(例如，在图4C中示出的)；以及利用在先前步骤中找回的位置信息，检测半导体元件的相应部分处的悬浮高度测定。例如，z轴线编码器(例如，z轴线位置检测器112)与对悬浮高度测定的检测相关地被使用。

在步骤702处，基于步骤700的结果调整半导体元件靠在支撑结构上的夹持。该调整可显著地变化。

例如，步骤702处的调整可以是调整由器件夹持器实现的夹持。例如，如果器件夹持器包括多个夹持臂，则步骤702可包括对夹持臂中的至少一者进行调整。这样的调整可以是夹持臂中的至少一者所提供的夹持力调整和/或夹持臂中的至少一者的位置调整。

例如，步骤702处的调整可以是更换焊线机的器件夹持器(利用不同的器件夹持器)。也就是，图5的方法可被使用来确定哪种器件夹持器(有时也称为p部件)最为适于给定的焊线应用。

图8是流程图，图示出确定将半导体元件夹持在焊线机上的所需夹持力分布的方法。例如，该方法可作为焊线操作的设置的一部分来实施。在另一示例中，可以以预定的间隔(例如，时间间隔、生产间隔，比如已处理的焊线部的数量或器件的数量等)重复该方法。

在步骤800中，利用焊线机的器件夹持器，以多种夹持力分布使半导体元件靠在焊线机的支撑结构上夹持。在步骤802处，在多种夹持力分布中的每种下检测半导体元件的多个位置的悬浮值。例如，悬浮值(例如，图2B中所示的“FV”)与(i)半导体元件的多个位置中的每个处的半导体元件的相应部分同(ii)支撑结构之间的距离相关。

例如，检测悬浮值的步骤(在步骤802处)可包括：利用焊线机的焊线工具施加的按压力，按压半导体元件的相应部分靠在支撑结构上(例如，在图3B中示出的)；以及释放所述按压力的至少一部分以检测在半导体元件的多个位置中的相应一个处的悬浮高度测定(例如，在图3C中示出的)。例如，z轴线编码器(比如，z轴线位置检测器112)与对悬浮值的检测相关地被使用。

在步骤802的另一个示例中，检测悬浮值的步骤可包括：在降低焊线机的焊线工具期间，检测半导体元件的相应部分与焊线工具之间的接触(比如，在图4B中示出的)；继续降低焊线工具，同时检测半导体元件的相应部分靠在支撑结构上的按压(比如，在图4C中示出的)；以及利用在先前步骤期间找回的位置信息，检测半导体元件的相应部分处的悬浮值。例如，z轴线编码器(例如，z轴线位置检测器112)与对悬浮值的检测相关地被使用。

在步骤804处，利用由步骤802获取的数据，确定将半导体元件夹持在焊线机上的所需夹持力分布。

在步骤804中确定的所需夹持力分布可以是相对简单的，比如由每个夹持臂连续施加的固定的力量。替代地，夹持力分布也可运用对于每个夹持臂不同的力量(和/或不同的z轴线位置)。更进一步地，夹持力分布可以是基于时间的分布，也就是可以被控制、可以随时间变化的由夹持臂中的每个施加的力和/或夹持臂中的每个的z轴线位置或者其它条件。

图9是流程图，图示出检测在焊线机上的半导体元件的一部分的悬浮指标的方法。在步骤900处，使半导体元件靠在焊线机的支撑结构上夹持。在步骤902处，检测半导体元件的所述一部分相对于支撑结构的悬浮指标。例如，步骤902可采用与图5A-5C、图6A-6C相关所描述的方法、本文中所描述的其它方法以及在本发明范围内的其它方法。

尽管主要相对于不带有线材(例如，结球(free air ball)或者一段长度的线材)的焊线工具108来图示和描述本发明，但本发明并不限于此。例如，本发明的各方面(例如，检测悬浮指标或悬浮值，如在图7-9中的)也可应用于线弧打线(wire looping)操作。

例如，通过在焊线机上形成传导性凸块期间检测悬浮值(例如，利用带有或不带有一部分线材(例如，结球)的焊线工具)，可实现凸块形成操作的所需高度(例如，可以考虑悬浮来改变凸块形成参数)。这样的凸块形成操作包括平滑操作等。

在另一个示例中，通过在线弧形成期间检测悬浮值(例如，使用带有或不带一部分线材(例如，结球)的焊线工具)，可以对所需的线弧高度进行编程(例如，可以考虑悬浮来改变作弧参数)。

本发明提供的示例性结果克服了现今产业中缺乏闭环优化及检测的不足。根据本发明的某些示例性实施例，提供与器件夹持状况相关的新的闭环优化方法和实时监测方法。

尽管本文中参考特定的实施例图示和描述了本发明，但并不意图使本发明限于所示细节。相反地，可在权利要求的范围及其等同范围内且在不脱离本发明的情况下，在细节上作出各种修改。

Claims (30)

1.一种调整半导体元件靠在焊线机上的支撑结构上的夹持的方法，方法包括以下步骤：

(a)检测在半导体元件的多个位置处的半导体元件相对于支撑结构的悬浮指标；以及

(b)基于步骤(a)的结果，调整所述半导体元件靠在支撑结构上的夹持。

2.如权利要求1所述的方法，其中，步骤(a)和步骤(b)作为焊线操作的设置的一部分来实施。

3.如权利要求1所述的方法，其中，步骤(a)和步骤(b)以与焊线操作相关的预定间隔被重复。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述半导体元件靠在支撑结构上的夹持通过一器件夹持器提供，并且其中，步骤(b)包括调整由所述器件夹持器实现的夹持。

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述器件夹持器包括多个夹持臂，并且其中，步骤(b)包括通过调整所述夹持臂中的至少一者来调整由所述器件夹持器实现的夹持。

6.如权利要求5所述的方法，其中，调整所述夹持臂中的至少一者包括调整(i)由所述夹持臂中的至少一者提供的夹持力和(ii)所述夹持臂中的至少一者的位置中的至少一项。

7.如权利要求1所述的方法，其中，步骤(b)包括更换焊线机的器件夹持器。

8.如权利要求1所述的方法，其中，所述半导体元件相对于支撑结构的悬浮指标是悬浮高度测定，并且其中，步骤(a)包括：(a1)利用焊线机的焊线工具施加的按压力，按压半导体元件的相应部分靠在支撑结构上；以及(a2)释放所述按压力的至少一部分，以检测所述半导体元件的多个位置中的相应一个处的悬浮高度测定。

9.如权利要求8所述的方法，其中，在步骤(a2)处，在检测所述半导体元件的多个位置中的相应一个处的悬浮高度测定时，施加减小的按压力到所述半导体元件的相应部分，所述减小的按压力小于所述按压力。

10.如权利要求1所述的方法，其中，所述半导体元件相对于支撑结构的悬浮指标是悬浮高度测定，并且其中，步骤(a)包括：(a1)在焊线机的焊线工具降低期间，检测半导体元件的相应部分与焊线工具之间的接触；(a2)继续降低焊线工具，同时检测所述半导体元件的相应部分靠在支撑结构上的按压；以及(a3)利用在步骤(a1)和步骤(a2)期间找回的位置信息，检测所述半导体元件的相应部分处的悬浮高度测定。

11.如权利要求1所述的方法，其中，所述悬浮指标与(i)所述半导体元件的多个位置中的每个处的半导体元件的相应部分同(ii)支撑结构之间的距离相关。

12.一种确定将半导体元件夹持在焊线机上的所需夹持力分布的方法，方法包括以下步骤：

(a)利用焊线机的器件夹持器，以多种夹持力分布使半导体元件靠在焊线机的支撑结构上夹持；

(b)检测在所述多种夹持力分布中的每种下的半导体元件的多个位置的悬浮值；以及

(c)利用从步骤(b)获取的数据，确定将半导体元件夹持在焊线机上的所需夹持力分布。

13.如权利要求12所述的方法，其中，所述半导体元件包括多个半导体管芯，并且所述器件夹持器限定用于在焊线操作期间触用所述多个半导体管芯的多个孔口。

14.如权利要求12所述的方法，其中，步骤(b)包括：(b1)利用焊线机的焊线工具施加的按压力，按压半导体元件的相应部分靠在支撑结构上；以及(b2)释放所述按压力的至少一部分，以检测所述半导体元件的多个位置中的相应一个处的悬浮值。

15.如权利要求14所述的方法，其中，在步骤(b2)处，在检测所述半导体元件的多个位置中的相应一个处的悬浮值时，施加减小的按压力到所述半导体元件的相应部分，所述减小的按压力小于所述按压力。

16.如权利要求12所述的方法，其中，步骤(a)包括：(a1)降低焊线机的焊线工具，并检测半导体元件的相应部分与焊线工具之间的接触；(a2)继续降低焊线工具，直到检测到所述半导体元件的相应部分靠在支撑结构上的按压；以及(a3)利用在步骤(a1)和步骤(a2)期间找回的位置信息，检测所述半导体元件的相应部分处的悬浮值。

17.如权利要求12所述的方法，其中，所述悬浮值与(i)所述半导体元件的多个位置中的每个处的半导体元件的相应部分同(ii)支撑结构之间的距离相关。

18.一种检测在焊线机上的半导体元件的一部分的悬浮指标的方法，方法包括以下步骤：

(a)使半导体元件靠在焊线机的支撑结构上夹持；以及

(b)检测半导体元件的所述一部分相对于支撑结构的悬浮指标。

19.如权利要求18所述的方法，其中，所述悬浮指标包括(i)悬浮状况和(ii)悬浮高度测定中的至少一项，并且其中，步骤(b)包括：(b1)利用焊线机的焊线工具施加的按压力，按压半导体元件的所述一部分靠在支撑结构上；以及(b2)释放所述按压力的至少一部分，以检测悬浮指标。

20.如权利要求19所述的方法，其中，在步骤(b2)处，在检测悬浮指标时，施加减小的按压力到半导体元件的所述一部分，所述减小的按压力小于所述按压力。

21.如权利要求18所述的方法，其中，所述悬浮指标包括(i)悬浮状况和(ii)悬浮高度测定中的至少一项，并且其中，步骤(b)包括：(b1)降低焊线机的焊线工具，检测半导体元件的所述一部分与焊线工具之间的接触；(b2)继续降低焊线工具，同时检测半导体元件的所述一部分靠在支撑结构上的按压；以及(b3)利用在步骤(b1)和步骤(b2)期间找回的位置信息，检测半导体元件的所述一部分处的悬浮指标。

22.如权利要求18所述的方法，其中，步骤(b)包括使焊线机的焊线工具从在半导体元件的所述一部分上方的焊线工具的预定高度降低，以及利用在(i)焊线工具处于该预定高度与(ii)焊线工具和半导体元件的所述一部分之间被宣告产生接触之间所经过的时间来检测所述悬浮指标。

23.如权利要求22所述的方法，其中，所述预定高度是焊线机上的焊线制程的搜索高度。

24.如权利要求22所述的方法，其中，利用焊线工具在预定高度与产生接触宣告之间的已知速度分布，结合所经过的时间，来检测所述悬浮指标。

25.如权利要求18所述的方法，其中，步骤(b)包括：将焊线机的焊线工具朝着半导体元件的所述一部分降低，以及利用与焊线工具和半导体元件的所述一部分之间的接触相关所检测到的力来检测悬浮指标。

26.如权利要求25所述的方法，其中，所述力是焊线工具与半导体元件的所述一部分之间被宣告产生接触之时检测到的冲击力。

27.如权利要求26所述的方法，其中，所述冲击力利用焊线机的焊接头组件中的力传感器检测，所述焊接头组件承载所述焊线工具。

28.如权利要求18所述的方法，其中，对半导体元件的所述多个位置重复步骤(b)，使得多个悬浮指标被检测，并且所述悬浮指标与(i)半导体元件的所述多个位置中的每个处的半导体元件的一部分同(ii)支撑结构之间的距离相关。

29.如权利要求18所述的方法，还包括以下步骤：如果步骤(b)中检测出的悬浮指标处在对于该悬浮指标可接受的范围之外，则提供警告指示。

30.如权利要求18所述的方法，还包括以下步骤：如果步骤(b)中检测出的悬浮指标处在对于该悬浮指标可接受的范围之外，则自动调整焊线制程的至少一个焊接参数。

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