DE10309694A1 - Verfahren und Einrichtung für die Messung der Amplitude einer frei schwingenden Kapillare eines Wire Bonders - Google Patents

Verfahren und Einrichtung für die Messung der Amplitude einer frei schwingenden Kapillare eines Wire Bonders

Info

Publication number
DE10309694A1
DE10309694A1 DE10309694A DE10309694A DE10309694A1 DE 10309694 A1 DE10309694 A1 DE 10309694A1 DE 10309694 A DE10309694 A DE 10309694A DE 10309694 A DE10309694 A DE 10309694A DE 10309694 A1 DE10309694 A1 DE 10309694A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
capillary
light beam
amplitude
component
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10309694A
Other languages
English (en)
Inventor
Peter Hess
Alexander Greber
Markus Michler
Nicolino Onda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Besi Switzerland AG
Original Assignee
Esec Trading AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Esec Trading AG filed Critical Esec Trading AG
Publication of DE10309694A1 publication Critical patent/DE10309694A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/11Analysing solids by measuring attenuation of acoustic waves
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B3/00Methods or apparatus specially adapted for transmitting mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B3/02Methods or apparatus specially adapted for transmitting mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency involving a change of amplitude
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24Probes
    • G01N29/2418Probes using optoacoustic interaction with the material, e.g. laser radiation, photoacoustics
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/78Apparatus for connecting with wire connectors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/01Indexing codes associated with the measuring variable
    • G01N2291/015Attenuation, scattering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/789Means for monitoring the connection process
    • H01L2224/78925Vibration adjusting means, e.g. sensors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/12Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204Optical Diode
    • H01L2924/12042LASER

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

Bei der Messung einer Komponente A¶y¶ der Amplitude der Schwingungen der Spitze einer Kapillare (1), die an einem von einem Ultraschallgeber (2) beaufschlagbaren Horn (3) eingespannt ist, wobei die Messung auf der Abschattung eines Lichtstrahls (6) durch die Kapillare basiert und wobei die Intensität des Lichtstrahls mittels eines Lichtempfängers (14) gemessen wird, wird die Kapillare auf der einen Seite des Lichtstrahls, ohne dass sie den Lichtstrahl abschattet, platziert und mit Ultraschall beaufschlagt. Dann wird die Kapillare schrittweise durch den Lichtstrahl hindurch bewegt, wobei bei jedem der i = 1 bis n Schritte der Gleichspannungsanteil U¶DC¶(y¶i¶) und der Wechselspannungsanteil U¶AC¶(y¶i¶) des Ausgangssignals des Lichtempfängers sowie eine Koordinate y¶i¶ ermittelt werden, wobei die Koordinate y¶i¶ die Position der Kapillare in Bezug auf eine senkrecht zum Lichtstrahl verlaufende Koordinatenachse y bezeichnet. Aus den gemessenen Werten wird dann die Amplitude A¶y¶ berechnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung für die Messung der Amplitude einer frei schwingenden Kapillare eines Wire Bonders der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art und eine Einrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 4.
  • Ein Wire Bonder ist eine Maschine, mit der Halbleiterchips nach deren Montage auf einem Substrat verdrahtet werden. Der Wire Bonder weist eine Kapillare auf, die an der Spitze eines Horns eingespannt ist. Die Kapillare dient zum Befestigen des Drahtes auf einem Anschlusspunkt des Halbleiterchips und auf einem Anschlusspunkt des Substrates sowie zur Drahtführung zwischen den beiden Anschlusspunkten. Bei der Herstellung der Drahtverbindung zwischen dem Anschlusspunkt des Halbleiterchips und dem Anschlusspunkt des Substrates wird das aus der Kapillare ragende Drahtende zunächst zu einer Kugel geschmolzen. Anschliessend wird die Drahtkugel auf dem Anschlusspunkt des Halbleiterchips mittels Druck und Ultraschall befestigt. Dabei wird das Horn von einem Ultraschallgeber mit Ultraschall beaufschlagt. Diesen Prozess nennt man Ball-bonden. Dann wird der Draht auf die benötigte Drahtlänge durchgezogen, zu einer Drahtbrücke geformt und auf dem Anschlusspunkt des Substrates verschweisst. Diesen letzten Prozessteil nennt man Wedge-bonden. Nach dem Befestigen des Drahtes auf dem Anschlusspunkt des Substrats wird der Draht abgerissen und der nächste Bondzyklus kann beginnen.
  • Aus dem europäischen Patent EP 498 936 B1 sind ein Verfahren und eine Einrichtung bekannt, um die Amplitude der frei schwingenden Kapillare zu messen. Der Messwert wird benützt für die Kalibrierung des Ultraschallgebers. Die Messung der Schwingungsamplitude der Kapillare erfolgt mittels einer Lichtschranke.
  • Aus der japanischen Patentanmeldung 10-209 199 sind ein Verfahren und eine Einrichtung bekannt, um die Amplitude der frei schwingenden Kapillare zu messen, bei denen für die Lichtschranke ein Laserstrahl benutzt wird.
  • Versuche haben gezeigt, dass die Messung mit der bekannten Technik keine reproduzierbaren Resultate liefert, wenn die Amplitude der Spitze der frei schwingenden Kapillare gemessen werden soll.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung für die Messung der Amplitude der Spitze einer frei schwingenden Kapillare zu entwickeln.
  • Die Erfindung besteht in den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren basiert auf der Abschattung eines Lichtstrahles durch die Kapillare, wobei die Schwingungen der Kapillare die Intensität des durchgelassenen Lichtstrahls modulieren. Die Intensität des durchgelassenen Lichtstrahles wird mittels eines Lichtempfängers gemessen. Die Schwingungsrichtung der Kapillare in der Ebene ist in der Regel nicht bekannt. Es ist in der Regel aber so, dass die Schwingungen der Kapillare hauptsächlich in Richtung der Längsachse des Horns verlaufen. Mit dem Messprinzip der Abschattung eines Lichtstrahles kann nur die Komponente der Amplitude der Schwingungen der Kapillare gemessen werden, die senkrecht zur Richtung des Lichtstrahles verläuft.
  • Es gibt leider eine Vielzahl von unerwünschten Effekten wie z. B. Verschmutzungen der Kapillare, Beugung an der Kapillare, graduelle Oberflächenvariationen der Kapillare, Asymmetrien des Lichtstrahls, usw., die eine reproduzierbare Messung erschweren, wenn nicht besondere Massnahmen getroffen werden. Die Erfindung besteht nun darin, eine Vielzahl von Messungen durchzuführen und die erhaltenen Messwerte zu mitteln. In einem ersten Schritt wird die Kapillare bezüglich des Lichtstrahls justiert. Anschliessend wird die Komponente Ay der Schwingungen der Kapillare, die senkrecht zur Richtung des Lichtstrahls verläuft, gemäss den folgenden Schritten ermittelt:
    • a) Plazieren der Kapillare auf der einen Seite des Lichtstrahls, ohne dass sie den Lichtstrahl abschattet, und Beaufschlagen des Horns mit Ultraschall;
    • b) Bewegung der Kapillare in einer vorgegebenen Anzahl von n Schritten entlang einer vorbestimmten Richtung w in den Lichtstrahl hinein oder vollständig durch den Lichtstrahl hindurch, bis sie sich auf der anderen Seite des Lichtstrahls befindet, wobei bei jedem der i = 1 bis n Schritte der Gleichspannungsanteil UDC(yi) und der Wechselspannungsanteil UAC(yi) des Ausgangssignals UP(yi) des Lichtempfängers sowie eine Koordinate yi ermittelt werden, wobei die Koordinate yi die Position der Kapillare in Bezug auf eine senkrecht zum Lichtstrahl verlaufende Koordinatenachse y bezeichnet und wobei die zu messende Komponente Ay in Richtung der Koordinatenachse y verläuft;
    • c) Berechnung von Empfindlichkeitswerten Si(yi) als Ableitung des Gleichspannungsanteils UDC(yi) nach der Koordinatenachse y zu


    • d) Auswahl von wenigstens vier Messungen und für jede dieser mindestens vier Messungen Berechnung eines Wertes Ay,i zu


    • e) Berechnung der Komponente Ay als Mittelwert aus den Werten Ay,i.
  • Vorteilhaft erfolgt die Berechnung der Komponente Ay unter Anwendung statistischer Methoden. Insbesondere ist es von Vorteil, die im Schritt c berechneten Empfindlichkeitswerte Si(yi) noch zu glätten, beispielsweise durch Mittelung mit benachbarten Messpunkten. Vorteilhaft ist es auch, die Messwerte UDC(yi) und UAC(yi) zu glätten. Vorteilhaft ist es weiter, nicht nur vier Messungen, sondern möglichst viele Messungen zu berücksichtigen. Ein mögliches Kriterium für die Auswahl der Messungen ist z. B., dass die Empfindlichkeit Si einen vorbestimmten Minimalwert überschreitet.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigen
  • Fig. 1 eine Messeinrichtung zur Messung der Amplitude der Spitze einer frei schwingenden Kapillare, basierend auf der Abschattung eines Lichtstrahls,
  • Fig. 2-6 verschiedene Positionen der Spitze der Kapillare bezüglich des Lichtstrahls,
  • Fig. 7-11 verschiedene Diagramme, und
  • Fig. 12, 13 weitere Messeinrichtungen.
  • Die Fig. 1 zeigt in Aufsicht eine Kapillare 1, die an der Spitze eines von einem Ultraschallgeber 2 mit Ultraschall beaufschlagbaren Horns 3 eingespannt ist, und eine Messeinrichtung zur Messung der Amplitude der Schwingungen der Spitze der Kapillare 1. Mit x, y und z sind die Koordinaten eines kartesischen Koordinatensystems bezeichnet, wobei die z-Koordinate senkrecht zur Zeichenebene verläuft. Das Horn 3 ist an einem Bondkopf 4 eines Wire Bonders befestigt. Der Bondkopf 4 ermöglicht die Bewegung der Spitze der Kapillare 1 in allen drei Koordinatenrichtungen. Die Messeinrichtung umfasst eine Lichtquelle 5 zur Erzeugung eines Lichtstrahls 6 mit einem in einem Arbeitsbereich der Einrichtung gut definierten Durchmesser. Die Lichtquelle 5 besteht vorzugsweise aus einer Laserdiode 7 und einer ersten optischen Baugruppe 8, die den von der Laserdiode 7 ausgesandten Lichtkegel 9 in den Lichtstrahl 6 transformiert. Im Beispiel besteht die erste optische Baugruppe 8 aus einer ersten Linse 10, die den von der Laserdiode 7 ausgesandten Lichtkegel 9 in einen Strahl parallelen Lichts 11 bündelt, und einer zweiten Linse 12, die den Lichtstrahl 6 wieder fokussiert, so dass der Durchmesser des Lichtstrahls 6 in einer Brennebene 13 der zweiten Linse 12 minimal wird. Diese Brennebene 13 ist zugleich die Messebene für die Messung der Schwingungsamplitude der Kapillare 1. Die Einrichtung umfasst weiter einen Lichtempfänger 14 und eine zweite optische Baugruppe 15, um den Lichtstrahl 6 auf den Lichtempfänger 14 abzubilden. Die zweite optische Baugruppe 15 besteht aus einer ersten Linse 16, die den nach der Messebene wieder divergierenden Lichtstrahl 6 in einen Strahl parallelen Lichts 17 bündelt, und einer zweiten Linse 18, die den Strahl parallelen Lichts 17 auf den Lichtempfänger 14 fokussiert. Der Durchmesser der Spitze der Kapillare 10 beträgt etwa 50 µm bis 150 µm. Der wirksame Durchmesser des Lichtstrahls 6 in der Messebene ist kleiner als der Durchmesser der Kapillare 1 an der zu messenden Stelle. Im Beispiel beträgt der Durchmesser des Lichtstrahles 6 etwa 21 µm.
  • Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, verläuft der Lichtstrahl 6 in x-Richtung. Die Längsachse 19 des Horns 3 verläuft in y-Richtung. Für die Messung der Amplitude der Schwingungen der Spitze der Kapillare 1 wird die Spitze der Kapillare 1 in der Brennebene 13 der Linse 12 so im Lichtstrahl 6 positioniert, dass sie einen Teil des Lichtstrahls 6 abschattet. Wenn der Ultraschallgeber 2 eingeschaltet ist, schwingt die Spitze der Kapillare 1 in der xy-Ebene. Die y-Komponente Ay dieser Schwingungen bewirkt eine Änderung der Abschattung des Lichtstrahls 6, welche vom Lichtempfänger 14 detektiert wird, während die x-Komponente Ax dieser Schwingungen die Abschattung nicht ändert.
  • Die Messeinrichtung zeichnet sich durch zwei besondere Merkmale auf. Zum einen ist der Lichtempfänger 14 gegenüber dem Lichtstrahl 6 um einen vorbestimmten Winkel φ geneigt, damit der an der Oberfläche des Lichtempfängers 14 reflektierte Anteil des Lichtstrahls 6 nicht auf die Kapillare 1 zurückreflektiert oder sogar bis auf die Laserdiode 7 zurückreflektiert wird, sondern die Messeinrichtung "ohne zu stören verlässt". Bereits 1-2° Neigung des Winkels φ sind ausreichend. Der Lichtstrahl 6 trifft also unter einem von 90° verschiedenen Winkel auf den Lichtempfänger 14 auf. Zum anderen umfassen die beiden optischen Baugruppen 8 und 15 vorzugsweise je eine Blende 20 bzw. 21, um Störlicht aufzufangen.
  • Die Fig. 2 zeigt die Spitze der Kapillare 1 und den Lichtstrahl 6. Der Durchmesser DL des Lichtstrahls 6 ist kleiner als der Durchmesser DC der Spitze der Kapillare 1.
  • Um die Amplitude der Schwingungen der Spitze der Kapillare 1 zuverlässig messen zu können, muss in einem ersten Teil des Verfahrens die z-Höhe der Kapillare 1 bezüglich des Lichtstrahls 6 justiert werden. Dies erfolgt gemäss den folgenden Schritten:
    • 1. Die Kapillare 1 wird auf der einen Seite des Lichtstrahls plaziert, so dass sie den Lichtstrahl nicht abschattet. Zudem wird sie in z-Richtung soweit abgesenkt, dass sie im nächsten Schritt den Lichtstrahl vollständig abdecken wird.
    • 2. Die Kapillare 1 wird schrittweise in y-Richtung durch den Lichtstrahl hindurch bewegt, bis sie sich auf der anderen Seite des Lichtstrahls befindet. Aus dem vom Lichtempfänger gelieferten Signal wird anschliessend eine Lage y0 ermittelt, bei der der Lichtstrahl etwa in der Mitte auf die Kapillare auftrifft. Diese Lage y0 ist in der Fig. 3 dargestellt.
    • 3. Die Kapillare 1 wird in die Lage y0 gebracht und dann in z-Richtung soweit angehoben, bis das Ausgangssignal des Lichtempfängers einen vorbestimmten Wert erreicht, der typischerweise etwa 5% des Signals erreicht, wenn die Kapillare den Lichtstrahl nicht abschattet. Diese im folgenden als 20 bezeichnete Lage ist in der Fig. 4 dargestellt.
  • In einem zweiten Teil des Verfahrens wird nun die y-Komponente Ay der Amplitude A der Schwingungen der Spitze der Kapillare 1 gemäss den folgenden Schritten ermittelt:
    • a) Die Kapillare 1 wird in die Lage z0 gebracht und in y-Richtung auf der einen Seite des Lichtstrahls 6 plaziert, so dass sie den Lichtstrahl 6 nicht abschattet. Das Horn 3 wird vom Ultraschallgeber 2 mit Ultraschall beaufschlagt.
    • b) Die Kapillare 1 wird nun in einer Anzahl von n Schritten in y-Richtung durch den Lichtstrahl 6 hindurch bewegt, bis sie sich auf der anderen Seite des Lichtstrahls 6 befindet. Das Ausgangssignal UP des Lichtempfängers 14 enthält einen Gleichspannungsanteil UDC und einen Wechselspannungsanteil UAC:

      UP - UDC + UAC (I)

      Der Gleichspannungsanteil UDC stammt von dem Teil des Lichtstrahls 6, der von der Kapillare 1 nicht abgedeckt wird. Der Wechselspannungsanteil UAC stammt von dem Teil des Lichtstrahls 6, der von der Spitze der Kapillare 1 aufgrund ihrer Schwingungen moduliert wird. Bei jedem der i = 1 bis n Schritte werden die Anteile UDC(yi) und UAC(yi) des Ausgangssignals UP(yi) des Lichtempfängers 14 sowie die zugehörige y-Koordinate yi ermittelt und gespeichert.
      Der Abstand zwischen zwei benachbarten Koordinaten yi und yi+1 beträgt typischerweise 1 µm.
      Der Wechselspannungsanteil UAC ist mit der y-Komponente Ay der Schwingungen der Spitze der Kapillare 1 wie folgt verknüpft:


      wobei die Empfindlichkeit S(y) gegeben ist durch die Ableitung des Gleichspannungsanteils UDC nach der Koordinate y.
    • c) Aus den Messwerten UDC(yi) wird nun für jeden Messschritt i die Ableitung


    berechnet
    und als Empfindlichkeit Si(yi) gespeichert:


    Gemäss Gleichung (3) kann nun für jeden Messpunkt i eine Amplitude Ay,i berechnet werden zu


    • a) Durch eine Mittelwertbildung wird aus den Werten Ay,i gemäss Gleichung (4) ein Mittelwert für die y-Komponente Ay der Amplitude A der Schwingungen der Spitze der Kapillare 1 berechnet.
  • Für die Berechnung des Mittelwertes der y-Komponente Ay gemäss den obigen Verfahrensschritten 3 und 4 werden vorzugsweise nicht alle, sondern nur diejenigen Messpunkte berücksichtigt, bei denen die Empfindlichkeit S einen Minimalwert überschreitet. Dies ist der Fall, wenn die Kapillare 1 in den Lichtstrahl 6 hineinfährt und wenn sie wieder hinausfährt, wenn also die Kapillare 1 den Lichtstrahl 6, wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist, nur teilweise abdeckt. Es werden also nur diejenigen Messpunkte ausgewählt, die aus physikalischer Sicht tatsächlich einen brauchbaren Messwert liefern. Im Bereich, wo die Kapillare 1 den Lichtstrahl 6 annähernd vollständig abschattet, tragen ihre Schwingungen zum Messsignal nämlich nichts bei. Zudem ist es von Vorteil, in der Statistik übliche Methoden anzuwenden. Insbesondere ist es vorteilhaft, die berechneten Empfindlichkeiten Si(yi) zu glätten. Die Glättung kann erfolgen, indem jeweils der Mittelwert über z. B. drei benachbarte Messwerte gebildet wird oder durch Anfitten einer vorbestimmten Funktion. Es ist auch von Vorteil, die gemessenen Werte UDC(yi) und UAC(yi) zu glätten und in den Gleichungen (3) und/oder (4) jeweils die geglätteten Werte einzusetzen. Auch ist es vorteilhaft, allfällige Ausreisser wegzulassen.
  • Die Fig. 7 bis 11 zeigen den Gleichspannungsanteil UDC(yi), die daraus berechnete Empfindlichkeit Si(yi) und geglättete Werte Sg(yi) für die Empfindlichkeit Si(yi), den Wechselspannungsanteil UAC(yi) und die aus dem Wechselspannungsanteil UAC(yi) und der geglätteten Empfindlichkeit Sg(yi) berechneten Amplituden Ay,i in Funktion der y-Koordinate yi . In der Fig. 7 ist schematisch auch die Position der Kapillare 1 relativ zum Lichtstrahl 6 dargestellt, wobei ein Pfeil die Bewegungsrichtung der Kapillare 1 anzeigt. In der Fig. 11 sind nur diejenigen Amplituden Ay,i berechnet und dargestellt worden, wo die zugehörige Empfindlichkeit Si(yi) einen vorbestimmten Mindestwert überschreitet. Diese Amplituden Ay,i wurden im Schritt 4 gemittelt, um einen einzigen Wert für die Komponente Ay der Amplitude A der Schwingungen der Spitze der Kapillare 1 zu erhalten. Im Beispiel ergibt sich für die Komponente Ay der Wert Ay,in = 1.331 µm ± 0.033 µm aus den Messpunkten, wenn die Kapillare 1 in den Lichtstrahl 6 hineinfährt, und der Wert Ay,out = 1.334 µm ± 0.040 µm aus den Messpunkten, wenn die Kapillare 1 aus dem Lichtstrahl 6 herausfährt. Die Werte Ay,in und Ay,out sind also annähernd gleich und insgesamt erhält man für die Komponente Ay den Wert Ay = 1.332 µm ± 0.037 µm.
  • Es ist zwar sinnvoll, mit der Kapillare 1 vollständig durch den Lichtstrahl 6 hindurch zu fahren und so viele Messpunkte wie möglich aufzunehmen, da sich mit jedem Messpunkt die Genauigkeit erhöht. Es ist aber auch möglich, mit der Kapillare 1 nur teilweise in den Lichtstrahl 6 hineinzufahren.
  • Die Fig. 12 zeigt eine Messeinrichtung mit zwei, unter einem vorbestimmten Winkel θ zueinander verlaufenden Lichtstrahlen 22 und 23, die von Lichtquellen 5 und 5' erzeugt und deren Intensität mit Lichtempfängern 14 bzw. 14' gemessen wird. Mit dieser Messeinrichtung können zwei Komponenten A1 und A2 der Amplitude A der Schwingungen der Kapillare 1 gemessen werden. Die Komponente A1 bezeichnet die Komponente der Amplitude A, die in der xy-Ebene und senkrecht zur Richtung des ersten Lichtstrahles 22 verläuft, die Komponente A2 bezeichnet die Komponente der Amplitude A, die in der xy-Ebene und senkrecht zur Richtung des zweiten Lichtstrahles 23 verläuft. Jede der Komponenten A1 und A2 kann gemäss dem oben beschriebenen Verfahren bestimmt werden und die Amplitude A kann dann unter Einbezug der konkreten Geometrie mit herkömmlicher Mathematik berechnet werden. Bei dem anhand der Fig. 1 erläuterten Beispiel verläuft die Bewegungsachse der Kapillare 1 senkrecht zur Richtung des Lichtstrahles 6. Im Beispiel gemäss Fig. 12 kann die Bewegung der Kapillare 1 für die Messung der Komponenten A1 und A2 jeweils senkrecht zur Richtung des jeweiligen Lichtstrahles 22 bzw. 23 gewählt werden. Die Bewegung der Kapillare 1 kann aber auch entlang einer vorbestimmten Richtung w erfolgen. In diesem Fall bezeichnet die Koordinate y die Komponente der Bewegung senkrecht zur Richtung des jeweiligen Lichtstrahls 22 bzw. 23. Die Koordinate yi bezeichnet also in jedem Fall die Position der Kapillare 1 in Bezug auf eine senkrecht zur Richtung des entsprechenden Lichtstrahls 22 bzw. 23 verlaufende Richtung. Die Richtungen y sind für beide Lichtstrahlen 22 bzw. 23 dargestellt.
  • Die Messeinrichtungen gemäss Fig. 1 und 12 können auf dem Wire Bonder fest installiert sein, so dass die Schwingungsamplitude der Kapillare jederzeit gemessen werden kann.
  • Die Fig. 13 zeigt eine Messeinrichtung, die sich als portables Gerät für den Einsatz auf verschiedenen Wire Bondern eignet. Die Messeinrichtung besteht aus einer Plattform 24, auf der zwei sogenannte Snapon Focuser 25 und 26 fest angeordnet sind. Eine erste Fiber 27 verbindet die Lichtquelle 5 mit dem ersten Snap-on Focuser 25, eine zweite Fiber 28 verbindet den zweiten Snap-on Focuser 26 mit dem Lichtempfänger 14. Der erste Snap-on Focuser 25 hat die Aufgabe, das durch die erste Fiber 27 geleitete Licht in einen Lichtstrahl 6 umzuwandeln, der in einer Messebene fokussiert ist. Der zweite Snap-on Focuser 26 hat die Aufgabe, das von der Kapillare 1 durchgelassene Licht des Lichtstrahls 6 in die zweite Fiber 28 einzukoppeln.
  • Der Ultraschallgeber 2 (Fig. 1, Fig. 12 und Fig. 13) des Wire Bonders wird von einem Parameter P gesteuert. Der Parameter P ist beispielsweise der Strom, der durch den Ultraschallgeber fliesst, oder die Spannung, die an den Ultraschallgeber angelegt wird. In der Regel ist die Beziehung zwischen dem Parameter P und der Amplitude A linear:

    A = γ.P (5)
  • Die Messung der Komponente Ay der Amplitude A der Schwingungen der Spitze der Kapillare 1, bzw. die Messung der Amplitude A erlaubt es somit, die Konstante y zu bestimmen. Im Produktionsbetrieb des Wire Bonders kann dann die Konstante y nach jedem Kapillarenwechsel durch eine Messung neu bestimmt und für die Produktion berücksichtigt werden.

Claims (4)

1. Verfahren für die Messung einer Komponente Ay der Amplitude der Schwingungen der Spitze einer Kapillare (1), die an einem von einem Ultraschallgeber (2) beaufschlagbaren Horn (3) eingespannt ist, wobei die Messung auf der Abschattung eines Lichtstrahls (6) durch die Kapillare (1) basiert und wobei die Intensität des Lichtstrahls (6) mittels eines Lichtempfängers (14) gemessen wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a) Plazieren der Kapillare (1) auf der einen Seite des Lichtstrahls (6), ohne dass sie den Lichtstrahl (6) abschattet, und Beaufschlagen des Horns (3) mit Ultraschall;
b) Bewegung der Kapillare (1) in einer vorgegebenen Anzahl von n Schritten entlang einer vorbestimmten Richtung in den Lichtstrahl (6) hinein oder vollständig durch den Lichtstrahl (6) hindurch, wobei bei jedem der i = 1 bis n Schritte der Gleichspannungsanteil UDC(yi) und der Wechselspannungsanteil UAC(yi) des Ausgangssignals des Lichtempfängers (14) sowie eine Koordinate yi ermittelt werden, wobei die Koordinate yi die Position der Kapillare (1) in Bezug auf eine senkrecht zum Lichtstrahl (6) verlaufende Koordinatenachse y bezeichnet und wobei die zu messende Komponente Ay in Richtung der Koordinatenachse y verläuft;
c) Berechnung von Empfindlichkeitswerten Si(yi) als Ableitung des Gleichspannungsanteils UDC(yi) nach der Koordinatenachse y zu


d) Auswahl von wenigstens vier Messungen und für jede dieser mindestens vier Messungen Berechnung eines Wertes Ay,i zu


e) Berechnung der Komponente Ay als Mittelwert aus den Werten Ay,i.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfindlichkeitswerte Si(yi) geglättet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei verschiedene Komponenten der Amplitude A der Schwingungen der Kapillare (1) bestimmt werden.
4. Einrichtung für die Messung einer Komponente Ay der Amplitude der Schwingungen der Spitze einer Kapillare (1), die an einem von einem Ultraschallgeber (2) beaufschlagbaren Horn (3) eingespannt ist, wobei die Messung auf der Abschattung eines Lichtstrahls (6) durch die Kapillare (1) basiert und wobei die Intensität des Lichtstrahls (6) mittels eines Lichtempfängers (14) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstrahl (6) unter einem von 90° verschiedenen Winkel auf den Lichtempfänger (14) auftrifft.
DE10309694A 2002-02-28 2003-02-26 Verfahren und Einrichtung für die Messung der Amplitude einer frei schwingenden Kapillare eines Wire Bonders Withdrawn DE10309694A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH3692002 2002-02-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10309694A1 true DE10309694A1 (de) 2003-09-18

Family

ID=27740062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10309694A Withdrawn DE10309694A1 (de) 2002-02-28 2003-02-26 Verfahren und Einrichtung für die Messung der Amplitude einer frei schwingenden Kapillare eines Wire Bonders

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6691574B2 (de)
KR (1) KR100903458B1 (de)
CN (1) CN1309526C (de)
DE (1) DE10309694A1 (de)
TW (1) TW584719B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015131968A1 (de) * 2014-03-07 2015-09-11 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Vorrichtung zur messung der schwingungsamplitude einer kapillare eines draht-bonders

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040055575A (ko) * 2002-12-20 2004-06-26 에섹 트레이딩 에스에이 진동하는 모세관의 팁의 진폭을 측정하기 위한 장치
SG118358A1 (en) * 2004-06-21 2006-01-27 Kulicke & Soffa Ind Inc Method and apparatus for measuring the size of free air balls on a wire bonder
SG118359A1 (en) * 2004-06-21 2006-01-27 Kulicke & Soffa Ind Inc Method and apparatus for mapping a position of a capillary tool tip using a prism
JP6729026B2 (ja) * 2016-06-15 2020-07-22 ウシオ電機株式会社 マイクロ流路チップおよび検体濃度測定装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0663823B2 (ja) 1986-06-09 1994-08-22 株式会社ロゼフテクノロジー 振幅測定方法
JPH04221722A (ja) 1990-12-21 1992-08-12 Furuno Electric Co Ltd 振動物体の変位測定方法及びその装置
DE59104416D1 (de) * 1991-02-15 1995-03-09 Esec Sa Verfahren und Einrichtung zur Messung der Schwingungsamplitude an einem Energietransducer.
JPH10209199A (ja) * 1997-01-21 1998-08-07 Toshiba Corp 振動振幅評価装置及びワイヤボンディング装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015131968A1 (de) * 2014-03-07 2015-09-11 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Vorrichtung zur messung der schwingungsamplitude einer kapillare eines draht-bonders
US10048114B2 (en) 2014-03-07 2018-08-14 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Device for measuring the vibrational amplitude of a capillary tube of a wire bonder

Also Published As

Publication number Publication date
CN1440852A (zh) 2003-09-10
KR100903458B1 (ko) 2009-06-18
TW584719B (en) 2004-04-21
TW200401103A (en) 2004-01-16
KR20030071623A (ko) 2003-09-06
US20030159514A1 (en) 2003-08-28
US6691574B2 (en) 2004-02-17
CN1309526C (zh) 2007-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69928457T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur "Flip-Chip" Montage eines elektronischen Bauteils
DE3048053C2 (de)
DE102008045716A1 (de) Höhenpositionsdetektor für ein auf einem Einspanntisch gehaltenes Werkstück
DE3048708A1 (de) Servosteuersystem fuer optisches lesen und aufzeichnen
EP0770445A2 (de) Verfahren zum Kontrollieren und Positionieren eines Strahls zum Bearbeiten von Werkstücken
DE102008046386A1 (de) Höhenpositionsdetektor für ein auf einem Einspanntisch gehaltenes Werkstück
DE112014007223T5 (de) Abstandssensor, Abstandserfassungsvorrichtung und Abstandserfassungsverfahren
DE10204367B4 (de) Autofokusmodul für mikroskopbasierte Systeme und Autofokusverfahren für ein mikroskopbasiertes System
DE102020000630A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Durchführen und Überwachen eines Bearbeitungsprozesses eines Werkstücks
DE3227300A1 (de) Optisches spurverfolgungssystem
DE10309694A1 (de) Verfahren und Einrichtung für die Messung der Amplitude einer frei schwingenden Kapillare eines Wire Bonders
EP1310319A1 (de) Prüfverfahren für Bondverbindungen und Drahtbonder
DE102021105335A1 (de) Verfahren und Anordnung zur Qualitätsbestimmung einer Drahtbondverbindung
DE69309342T2 (de) Verfahren zum Ausrichten eines Gegenstandes auf einem Träger sowie Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens und Saugrohr zum Gebrauch in der Vorrichtung
EP0098244A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Fokussieren eines Lichtstrahls auf ein Objekt
EP1340582A1 (de) Verfahren und Einrichtung für die Messung der Amplitude einer frei schwingenden Kapillare eines Wire Bonders
EP1343201A1 (de) "Verfahren und Anordnung zur Herstellung und Qualitätsprüfung einer Drahtbondverbindung"
DE102005044048B4 (de) Wire Bonder
DE69835331T2 (de) Verfahren und Vorrichtung für eine Distanzdeterminierung
DE10357418B4 (de) Einrichtung zur Messung der Schwingungsamplitude der Spitze einer Kapillare
DE19736075C2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung eines oder mehrerer Qualitätsparameter bei der Bearbeitung von Werkstücken
WO1986005583A1 (en) Process to measure in particular rotationally symmetric workpieces
DE102004043084B4 (de) Einrichtung und Verfahren für die Montage oder Verdrahtung von Halbleiterchips
DE10313141A1 (de) Verfahren und Einrichtung für die Bestimmung der vektoriellen Distanz zwischen der Kapillare und dem Bilderkennungssystem eines Wire Bonders
DE69114188T2 (de) Vorrichtung zur optischen Ausrichtungserfassung.

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: OERLIKON ASSEMBLY EQUIPMENT AG, STEINHAUSEN, C, CH

8110 Request for examination paragraph 44
8139 Disposal/non-payment of the annual fee