[发明专利]用于导线键合系统的成像操作

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2010年11月23日提交的美国临时申请No.61/416,540的优先权，其内容通过引用并入于此。

技术领域

本发明涉及导线键合(bonding)系统，并且更特别地涉及用于导线键合系统的改善的成像操作。

背景技术

在半导体器件的处理和封装中，导线键合仍然是在封装内的两个部位间(例如，在半导体管芯(die)的管芯焊盘与引线框的引线(lead)之间)提供电互连的主要方法。更具体地，利用导线键合器(也称作导线键合机)在要电互连的各部位之间形成导线回路。使用例如毛细管(capillary)或楔(wedge)的键合工具形成导线键合(例如，作为部分导线回路或者导电凸点等)。

导线键合机典型地包括成像系统(例如，光学系统)。在导线键合前，可以使用成像系统来执行教导操作，由此向导线键合机教导键合部位(例如，半导体管芯的管芯焊盘部位、引线框的引线部位等)的位置。成像系统也可用于在导线键合操作期间基于之前的教导将眼点(eyepoint)定位于器件上。范例性成像元件包括照相机、电荷耦合器件(CCD)等。

图1示例了包括键合头组件105和成像系统106的常规导线键合机100的部分。导线键合工具110与由键合头组件105承载的换能器108接合。成像系统106包括成像器件(例如照相机，未示出)以及物镜106a和其它内部成像透镜、反射构件等。第一光路106b沿在成像系统106下方的第一光轴106c，并且光沿第一光路106b以影响成像系统106以及其中的照相机。键合工具110定义有工具轴112。在此范例中，工具轴实质上平行于第一光路轴106c，并且与第一光路轴106c间隔x轴偏移量114。成像系统106定位在工件105(例如，引线框上的半导体管芯)上方以对所期望的部位成像。工件105由支撑结构152(例如键合机100的加热块)支撑。键合平面154延伸穿过工件105的上表面156，并且通常垂直于工具轴112。键合头组件105和成像系统106使用XY台等(未示出)沿x轴和y轴(示出为从图1的纸面出来)移动。

为了在导线键合操作期间精确定位导线键合部，使用成像系统定位半导体器件上眼点的中心，以定位键合部位(例如管芯焊盘)的位置。由于键合部位相对于眼点的位置是从教导过程(在教导过程中)获知的，所以通过随后定位眼点的位置，也会获知键合部位的位置(在现场过程中)。然而，由于各种原因，眼点可能不在成像系统的FOV内该眼点的教导位置，或者可能仅部分地在成像系统的FOV内该眼点的教导位置。范例性原因包括：(1)管芯表面的制造精度的缺乏；(2)管芯没有精确地定位在引线框上；以及(3)引线框没有精确地索引等。导线键合系统典型地利用教导图像和现场图像之间的“分数(score)”，其中分数可以是百分数、原始分数等，并且可以使用灰度成像或其它技术完成。如果现场图像没有达到阈值“分数”，那么可以使用算法来在预计的部位周围搜索，以试图将眼点完全定位在成像系统的单个FOV内。图2-3示例了在这种情况下定位眼点的常规技术的范例。

在图2中的常规技术中，期望将眼点200/教导框201(teach box)定位在单个FOV内。起初，成像系统成像FOV区域202(即教导过程指示眼点200应当定位的位置)。使用评分(scoring)系统，导线键合机确定在FOV区域202中不存在眼点200。因此，成像系统从FOV区域202移动到FOV区域204(具有交叠222)，并且接着移动到FOV区域206(具有交叠224)。成像系统接着移动到图像FOV区域208(具有交叠226、228)，并且确定眼点200完全定位于FOV区域208内。交叠222、224、226、228相对于FOV区域的尺寸小。

在图3中的另一常规技术中，在相邻FOV间设置较大的交叠。起初，成像系统成像FOV区域302试图在单个FOV内成像眼点300，并且确定眼点300没有部分在FOV区域302内。成像系统从FOV区域302移动到FOV区域304(具有交叠322)，并且接着如图所示移动到FOV区域306、308(仅具有眼点300的一部分)、310以及312(具有相应的交叠)，直到确定所有的眼点300在FOV区域312内。由于使用了较大的交叠区域，单个FOV区域包括所有的眼点300的可能性增加；然而，这种过程会比图2的过程花费更多的时间。无论如何，图2-3中的方法会导致眼点未有效地定位在单个FOV区域内的情况。

因此，期望提供用于导线键合机的改善的成像操作。

发明内容