[發明專利]半導體芯片接合設備

無效

• 申請號: 201210142799.9
• 申請日: 2012-05-04
• 公開（公告）號: CN102769997A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 李壽鎮
• 申請（專利權）人: IPS系統股份有限公司
• 主分類號: H05K3/30
• 分類號: H05K3/30
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國

技術領域

本發明涉及一種半導體芯片接合設備，并且尤其涉及一種半導體芯片接合設備，其中半導體芯片可被更精確地對準并且安裝于印刷電路板上。

背景技術

為了實際使用在晶片上制造的半導體裝置，半導體裝置必須被從晶片上切割下來成為芯片單元并且制造成為封裝。半導體封裝不僅機械地支撐和固定半導體芯片并且保護半導體芯片不受外界影響，還向半導體芯片提供電連接路徑和熱量排放路徑。

早期，半導體封裝普遍將引線框用作封裝襯底以用于機械地且電性地連接半導體芯片和外部系統。然而，隨著輸入/輸出接腳的數目的增加和操作速度的加快，使用引線框的半導體封裝達到了極限。因此，已開發球柵陣列封裝作為使用引線框的半導體封裝的替代品。

球柵陣列封裝利用印刷電路板而非引線框作為封裝襯底，以及利用微凸塊而非引線框的外部引線作為連接端子。由于與一維地布置的外部引線不同，微凸塊二維地布置在印刷電路板的表面上，所以有可能跟隨輸入/輸出接腳的數目和操作速度的與日俱增的趨勢。

從此，已開發各種類型的半導體封裝以滿足對輕量、薄型、簡易且小巧半導體封裝的需求的增長，并且考慮到半導體芯片的大小和厚度以及半導體芯片和印刷電路板的連接密度等，也已經使用諸如柱凸塊以及微凸塊的各種類型的連接端子。

圖1圖示半導體芯片和印刷電路板。

如果將半導體芯片10的凸塊11和印刷電路板20的印刷端子21對準，并且接著在保持此對準狀態的同時將凸塊11和端子21彼此接合，那么完成將半導體芯片10安裝到印刷電路板20上的階段而無須任何中間階段(諸如慣用的連線接合)。

然而，隨著半導體封裝的集成度增加，半導體芯片11中的凸塊11之間的微細間距和凸塊11的高密度在半導體芯片安裝到印刷電路板時需要高位置精度。雖然一般半導體封裝需要約10μm的位置精度，但是具有增大的集成度的半導體封裝需要約5μm的更高的位置精度。

此慣用的半導體芯片接合設備有以下問題：在將半導體芯片安裝到印刷電路板時并未有效地控制用于轉移或旋轉印刷電路板的襯底驅動單元，并且因此半導體芯片與印刷電路板之間的裝配誤差超過具有高集成度的半導體封裝的允許誤差。

發明內容

因此，構想了本發明來解決前述問題，并且本發明的一方面在于提供一種半導體芯片接合設備，其中將用于在將半導體芯片安裝到印刷電路板時轉移或旋轉印刷電路板的襯底驅動單元分成分別適用于半導體芯片和印刷電路板的裝配階段的兩個驅動器，從而降低襯底驅動單元的預計成本并且最小化半導體芯片與印刷電路板之間的裝配誤差。

根據本發明的示范性實施例，提供了一種用于接合半導體芯片的設備，為了將半導體芯片接合到印刷電路板，所述設備包括：芯片吸附單元，所述芯片吸附單元在初始位置處吸附半導體芯片并且在半導體芯片被安裝到印刷電路板的安裝位置處釋放半導體芯片的吸附；襯底支撐板，所述襯底支撐板與芯片吸附單元的初始位置間隔開并且支撐印刷電路板；芯片轉移單元，所述芯片轉移單元轉移芯片吸附單元；和襯底驅動單元，所述襯底驅動單元轉移或旋轉襯底支撐板，其中襯底驅動單元包含：第一驅動器，所述第一驅動器在水平方向上轉移襯底支撐板以便將印刷電路板轉移到安裝位置；和第二驅動器，所述第二驅動器耦合到第一驅動器并在水平方向上轉移襯底支撐板或關于與水平方向相交的方向旋轉襯底支撐板，以便通過關于印刷電路板的對準標記的信息而調節印刷電路板，從而對準于安裝位置處，設備進一步包含傾角調節器，所述傾角調節器調節襯底支撐板的傾角以使得半導體芯片可在半導體芯片和印刷電路板的接觸表面彼此平行的狀態下安裝到印刷電路板。

芯片吸附單元可包括吸附半導體芯片的吸附器、上下移動吸附器的向上/向下移動驅動器和旋轉吸附器的旋轉驅動器，并且向上/向下移動驅動器可包括：軸直線電機，所述軸直線電機包括定子和轉子，所述轉子相對定子移動，并且吸附器固定地安裝到轉子；和彈性構件，所述彈性構件彈性地促使定子和轉子在彼此接近的方向上移動。

吸附器可包括：第一構件，所述第一構件接觸半導體芯片；第二構件，所述第二構件與第一構件間隔開并且耦合到第一構件；和間隔調節器，所述間隔調節器在第一構件與第二構件之間的局部位置中調節第一構件與第二構件之間的間隔。

如上文所描述，根據上述半導體芯片接合設備，降低襯底驅動單元的預計成本和最小化半導體芯片與印刷電路板之間的裝配誤差是可能的。

而且，根據上述半導體芯片接合設備，增加向上/向下移動驅動器的響應速度和促進位置控制、轉矩控制或類似模式切換是可能的。