半导体芯片接合设备制造技术

本发明专利技术揭示一种半导体芯片接合设备，为了将半导体芯片接合到印刷电路板，所述半导体芯片接合设备包括：芯片吸附单元，所述芯片吸附单元在初始位置处吸附半导体芯片，并且在半导体芯片被安装到印刷电路板的安装位置处释放半导体芯片的吸附；衬底支撑板，所述衬底支撑板与芯片吸附单元的初始位置间隔开并且支撑印刷电路板；芯片转移单元，所述芯片转移单元转移芯片吸附单元；和衬底驱动单元，所述衬底驱动单元转移或旋转衬底支撑板。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体芯片接合设备，并且尤其涉及一种半导体芯片接合设备，其中半导体芯片可被更精确地对准并且安装于印刷电路板上。
技术介绍
为了实际使用在晶片上制造的半导体装置，半导体 装置必须被从晶片上切割下来成为芯片单元并且制造成为封装。半导体封装不仅机械地支撑和固定半导体芯片并且保护半导体芯片不受外界影响，还向半导体芯片提供电连接路径和热量排放路径。早期，半导体封装普遍将引线框用作封装衬底以用于机械地且电性地连接半导体芯片和外部系统。然而，随着输入/输出接脚的数目的增加和操作速度的加快，使用引线框的半导体封装达到了极限。因此，已开发球栅阵列封装作为使用引线框的半导体封装的替代品。球栅阵列封装利用印刷电路板而非引线框作为封装衬底，以及利用微凸块而非引线框的外部引线作为连接端子。由于与一维地布置的外部引线不同，微凸块二维地布置在印刷电路板的表面上，所以有可能跟随输入/输出接脚的数目和操作速度的与日俱增的趋势。从此，已开发各种类型的半导体封装以满足对轻量、薄型、简易且小巧半导体封装的需求的增长，并且考虑到半导体芯片的大小和厚度以及半导体芯片和印刷电路板的连接密度等，也已经使用诸如柱凸块以及微凸块的各种类型的连接端子。图I图示半导体芯片和印刷电路板。如果将半导体芯片10的凸块11和印刷电路板20的印刷端子21对准，并且接着在保持此对准状态的同时将凸块11和端子21彼此接合，那么完成将半导体芯片10安装到印刷电路板20上的阶段而无须任何中间阶段(诸如惯用的连线接合)。然而，随着半导体封装的集成度增加，半导体芯片11中的凸块11之间的微细间距和凸块11的高密度在半导体芯片安装到印刷电路板时需要高位置精度。虽然一般半导体封装需要约 ο μ m的位置精度，但是具有增大的集成度的半导体封装需要约5 μ m的更高的位置精度。此惯用的半导体芯片接合设备有以下问题在将半导体芯片安装到印刷电路板时并未有效地控制用于转移或旋转印刷电路板的衬底驱动单元，并且因此半导体芯片与印刷电路板之间的装配误差超过具有高集成度的半导体封装的允许误差。
技术实现思路
因此，构想了本专利技术来解决前述问题，并且本专利技术的一方面在于提供一种半导体芯片接合设备，其中将用于在将半导体芯片安装到印刷电路板时转移或旋转印刷电路板的衬底驱动单元分成分别适用于半导体芯片和印刷电路板的装配阶段的两个驱动器，从而降低衬底驱动单元的预计成本并且最小化半导体芯片与印刷电路板之间的装配误差。根据本专利技术的示范性实施例，提供了一种用于接合半导体芯片的设备，为了将半导体芯片接合到印刷电路板，所述设备包括芯片吸附单元，所述芯片吸附单元在初始位置处吸附半导体芯片并且在半导体芯片被安装到印刷电路板的安装位置处释放半导体芯片的吸附；衬底支撑板，所述衬底支撑板与芯片吸附单元的初始位置间隔开并且支撑印刷电路板；芯片转移单元，所述芯片转移单元转移芯片吸附单元；和衬底驱动单元，所述衬底驱动单元转移或旋转衬底支撑板，其中衬底驱动单元包含第一驱动器，所述第一驱动器在水平方向上转移衬底支撑板以便将印刷电路板转移到安装位置；和第二驱动器，所述第二驱动器耦合到第一驱动器并在水平方向上转移衬底支撑板或关于与水平方向相交的方向旋转衬底支撑板，以便通过关于印刷电路板的对准标记的信息而调节印刷电路板，从而对准于安装位置处，设备进一步包含倾角调节器，所述倾角调节器 调节衬底支撑板的倾角以使得半导体芯片可在半导体芯片和印刷电路板的接触表面彼此平行的状态下安装到印刷电路板。芯片吸附单元可包括吸附半导体芯片的吸附器、上下移动吸附器的向上/向下移动驱动器和旋转吸附器的旋转驱动器，并且向上/向下移动驱动器可包括轴直线电机，所述轴直线电机包括定子和转子，所述转子相对定子移动，并且吸附器固定地安装到转子；和弹性构件，所述弹性构件弹性地促使定子和转子在彼此接近的方向上移动。吸附器可包括第一构件，所述第一构件接触半导体芯片；第二构件，所述第二构件与第一构件间隔开并且耦合到第一构件；和间隔调节器，所述间隔调节器在第一构件与第二构件之间的局部位置中调节第一构件与第二构件之间的间隔。如上文所描述，根据上述半导体芯片接合设备，降低衬底驱动单元的预计成本和最小化半导体芯片与印刷电路板之间的装配误差是可能的。而且，根据上述半导体芯片接合设备，增加向上/向下移动驱动器的响应速度和促进位置控制、转矩控制或类似模式切换是可能的。另外，根据上述半导体芯片接合设备，有可能消除在半导体芯片和印刷电路板的两个接触表面相对于彼此倾斜时发生的安装误差。附图说明根据示范性实施例的以下描述，结合附图，本专利技术的以上和/或其他方面将变得显而易见且更易理解，其中图I为图不半导体芯片和印刷电路板的视图；图2为示意性地图示根据本专利技术的示范性实施例的半导体芯片接合设备的视图；图3为图2的半导体芯片接合设备中的芯片吸附单元的横截面视图；图4和图5为图示图2的半导体芯片接合设备如何操作的视图；图6为解释图2的半导体芯片接合设备中的第一驱动器和第二驱动器的用途的视图；以及图7为图示图2的半导体芯片接合设备中的倾角调节器如何操作的视图。具体实施例方式在下文，将参考附图来描述根据本专利技术的半导体芯片接合设备的示范性实施例。图2为示意性地图示根据本专利技术的示范性实施例的半导体芯片接合设备的视图；图3为图2的半导体芯片接合设备中的芯片吸附单元的横截面图；图4和图5为图示图2的半导体芯片接合设备如何操作的视图；图6为解释图2的半导体芯片接合设备中的第一驱动器和第二驱动器的用途的视图；以及图7为图示图2的半导体芯片接合设备中的倾角调节器如何操作的视图。参考图2到图7，根据此示范性实施例的半导体芯片接合设备是用以在将芯片级封装的半导体芯片10安装到印刷电路板20时最小化半导体芯片10与印刷电路板20之间的安装误差。半导体芯片接合设备包括芯片吸附单元100、衬底支撑板200、倾角调节器210、芯片转移单元300、衬底驱动单元400、第一光学单元510和第二光学单元520。芯片吸附单元100在初始位置处吸附半导体芯片，并且 在半导体芯片10被安装到印刷电路板20的安装位置处释放半导体芯片10的吸附。芯片吸附单元100包括吸附器110、向上/向下移动驱动器120、轴140和旋转驱动器150。参考图3，吸附器110吸附半导体芯片10，其中利用真空吸附来保持半导体芯片10。吸附器110利用真空吸附在装载并移动半导体芯片10时吸附并保持半导体芯片10，并且吸附器Iio在将半导体芯片10取下到印刷电路板20上时释放真空吸附以分离半导体芯片10和吸附器110。吸附器110包括第一构件111，第一构件111与半导体芯片接触；第二构件112，第二构件112与第一构件111间隔开并且耦合到第一构件111 ;和间隔调节器113，间隔调节器113在第一构件111与第二构件112之间的局部位置中调节第一构件111与第二构件112之间的间隔。与固定到轴140的第二构件对照，通过间隔调节器113在第一构件111的垂直位置中局部地调节第一构件111，以便可调节距第二构件112的间隔。这是为了在第一构件111的接触表面和半导体芯片10的接触表面彼此平行的状态下吸附半导体芯片10。如果将第一构件111的倾角调节成与半导体芯片10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于接合半导体芯片的设备，为了将所述半导体芯片接合到印刷电路板，所述设备包含：芯片吸附单元，所述芯片吸附单元在初始位置处吸附半导体芯片并且在所述半导体芯片被安装到印刷电路板的安装位置处释放所述半导体芯片的所述吸附；衬底支撑板，所述衬底支撑板与所述芯片吸附单元的所述初始位置间隔开并且支撑所述印刷电路板；芯片转移单元，所述芯片转移单元转移所述芯片吸附单元；和衬底驱动单元，所述衬底驱动单元转移或旋转所述衬底支撑板，其中所述衬底驱动单元包含：第一驱动器，所述第一驱动器在水平方向上转移所述衬底支撑板以便将所述印刷电路板转移到所述安装位置；和第二驱动器，所述第二驱动器耦合到所述第一驱动器并在水平方向上转移所述衬底支撑板或关于和所述水平方向相交的方向旋转所述衬底支撑板，以便通过关于所述印刷电路板的对准标记的信息调节所述印刷电路板，从而对准于所述安装位置处，所述设备进一步包含倾角调节器，所述倾角调节器调节所述衬底支撑板的倾角以使得所述半导体芯片可在所述半导体芯片和所述印刷电路板的接触表面彼此平行的状态下安装到所述印刷电路板。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李寿镇，
申请(专利权)人：IPS系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：