[發明專利]用于在襯底上安裝半導體芯片的熱壓結合方法及裝置

無效

• 申請號: 201310712832.1
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103887192A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 翰尼斯·科斯特納
• 申請（專利權）人: 貝思瑞士股份公司
• 主分類號: H01L21/603
• 分類號: H01L21/603
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 梁曉廣;關兆輝

1.一種用于在襯底（4）的表面上安裝半導體芯片（5）的熱壓結合方法，其中半導體芯片（5）一個接一個地被芯片夾持器（8）拾起并被安裝在所述襯底（4）上，其中TC結合頭（2）能夠利用驅動器（6）在與所述襯底（4）的表面垂直地延伸的Z方向上移位，所述芯片夾持器（8）能夠在所述Z方向上移位地安裝在所述TC結合頭（2）上，并且固定到所述TC結合頭（2）的力傳遞器（12）被構造成在所述TC結合頭（2）的擋塊（11）的方向上按壓所述芯片夾持器（8）的延伸部（10），并且其中所述芯片夾持器（8）包括加熱器（13），其中執行下列步驟以在半導體芯片（5）和襯底（4）之間產生焊點（14）形式的牢固的焊接連接部：

用所述芯片夾持器（8）拾取半導體芯片（5）；

將所述芯片夾持器（8）定位在指定的襯底位置（4）上方；

利用所述驅動器（6）使所述TC結合頭（2）降低到Z位置，在該Z位置中，所述芯片夾持器（8）相對于所述TC結合頭（2）偏離預定距離D_S，使得所述芯片夾持器（8）的延伸部（10）不支承在所述TC結合頭（2）的擋塊（11）上；

利用所述加熱器（13）加熱所述半導體芯片（5）；

在所述半導體芯片（5）已經達到所述焊點（14）的焊料的熔化溫度之上的溫度，使得所述焊點（14）熔化且所述芯片夾持器（8）的延伸部（10）支承在所述TC結合頭（2）的擋塊（11）上時，立即終止對所述半導體芯片（5）的加熱；

等待，直到所述半導體芯片（5）的溫度的值已經下降到焊料的熔化溫度以下；以及

提升所述TC結合頭（2）。

2.根據權利要求1所述的熱壓結合方法，還包括：在所述等待期間，對所述芯片夾持器（8）進行主動冷卻。

3.根據權利要求1或2所述的熱壓結合方法，還包括：

從對所述半導體芯片（5）的加熱開始直到所述芯片夾持器（8）的溫度已經達到比焊料的熔化溫度低的預定值的時間點期間，測量所述芯片夾持器（8）相對于所述TC結合頭（2）的實際偏離D，并將測量的所述偏離D用于對所述TC結合頭（2）的所述Z位置的閉環控制，以使所述芯片夾持器（8）保持被偏離所述預定距離D_S。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的熱壓結合方法，其中使所述TC結合頭（2）降低的步驟包括：

確定支承襯底的支座（3）與所述TC結合頭（2）在所述芯片夾持器（8）施加的力的作用下相對于彼此移位的距離D_TS，并使所述距離D_S減少距離D_TS。

5.根據權利要求1至3中任一項所述的熱壓結合方法，其中使所述TC結合頭（2）降低的步驟包括：

確定支承襯底（4）的支座（3）與所述TC結合頭（2）在所述芯片夾持器（8）施加的力的作用下相對于彼此移位的距離D_TS，并且在焊料開始熔化時，立即將所述TC結合頭（2）提升所述距離D_TS。

6.一種用于在襯底（4）的表面上安裝半導體芯片的裝置，所述裝置包括：

TC結合頭（2），所述TC結合頭（2）以在與所述襯底（4）的表面垂直地延伸的Z方向上可移位的方式安裝，并且包括擋塊（11）；

芯片夾持器（8），所述芯片夾持器（8）以在所述Z方向上可移位的方式安裝在所述TC結合頭（2）上，并包括延伸部（10）；

力傳遞器（12），所述力傳遞器（12）固定到所述TC結合頭（2），并且所述力傳遞器（12）使所述芯片夾持器（8）的延伸部（10）在所述Z方向上壓靠所述TC結合頭（2）的擋塊（11）；

驅動器（6），所述驅動器（6）用于使所述TC結合頭（2）在所述Z方向上移動；

第一位置測量元件（7），所述第一位置測量元件（7）用于檢測所述TC結合頭（2）的Z位置；

第二位置測量元件（9），所述第二位置測量元件（9）用于檢測所述芯片夾持器（8）相對于所述TC結合頭（2）的偏離；以及

閉環控制裝置（15），所述閉環控制裝置（15）用于控制所述驅動器（6），其中所述控制裝置（15）設定成基于由所述第一位置測量元件（7）或所述第二位置測量元件（9）提供的位置信號選擇性地控制所述驅動器（6）。