CN101281873A - 用于安装半导体芯片的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种用于安装半导体芯片的装置，其是用于将半导体芯片安装固定在衬底或导线架的封装设备。所述装置包含第一进料输送单元、第二进料输送单元、预压模块和主压合模块，其中所述第一进料输送单元和所述第二进料输送单元轮替地将衬底传送到所述预压模块处。所述预压模块会将多个半导体芯片依序放置在已送到定位的衬底表面，并施加压力使所述半导体芯片与所述衬底初步结合。然后所述主压合模块中的多个压合头会同时触压所述多个半导体芯片，并使所述多个半导体芯片与所述衬底紧密结合。

Description

用于安装半导体芯片的装置
技术领域
本发明涉及一种用于安装半导体芯片的装置，且具体地说，涉及一种用于半导体封装制程中的粘晶(die bonding)装置。
背景技术
在整个半导体封装制程中，紧接在晶片切割之后的制程是粘晶(或称为固晶、上片或粘片)制程，其将晶片上因切割道切开后的各独立晶粒依序取放到导线架或衬底上，并通过银胶或胶带将导线架和晶粒相互稳固结合。
图1为常规粘晶机的主要机构示意图。衬底5由输送导轨19左边进料端加载，依序载入的多个衬底5由进料夹爪17向输送导轨19的出料端传送。衬底5会经过装粘胶的注射筒状容器8和点胶头9下方，容器8内的粘胶会经由点胶头9吐出在衬底5上的各单元。另外，取放机构11会依序拿取晶片15上的晶粒10，所述晶片15固定在薄膜上，而通过扩张机构12使薄膜拉伸而将晶粒10彼此距离拉开。被取放机构11拿起的晶粒10会移到输送导轨19端，并向下运动直到将晶粒10固定在衬底5上的胶材。
由于晶粒10固定在衬底5上需要花费较多时间，尤其是对于较大面积的晶粒10更是需要较多时间才能使胶材合适地挤出到四周。如果将胶材换为聚乙酰胺(polyimide)材质的胶带，那么每个晶粒10需要更多时间，约需要压合2到3秒才能使晶粒10与衬底5有效结合，因此很明显晶粒10压合过程会成为所述常规粘晶机的瓶颈动作，即每小时产出量(unit per hour；UPH)会受到影响而降低。当使用胶带为结合晶粒10与衬底5的物质时，每小时产出量甚到低于1200个。
常规粘晶机除了单位时间产量不好之外，其所运用的进料夹爪17受到衬底5翘曲问题的严重考验。尤其当从事于多芯片封装(multi-chip package；MCM)时，薄型衬底5在安装首颗晶粒后受到烘烤温度影响会产生翘曲。所述进料夹爪17是以接力方式交替传输到出料端，衬底5翘曲经常造成进料夹爪17交替换手时无法正确夹紧而定位，因此造成衬底5与输送导轨19间碰撞而卡料，甚到衬底5上晶粒10因刮伤或晶崩而需要报废。
综上所述，封装设备市场上急需要一种能显著提升单位时间产量的用于安装半导体芯片的装置，并且还要降低粘晶制程中不该有的停机率和报废率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于安装半导体芯片的装置，其通过多轨进料和输送导线架或衬底，并同时进行导线架或衬底的加温。如此通过多轨输送线间的交替进行粘晶动作，就能有效省去衬底温升的等待时间，进而提升所述装置的单位时间产量。
本发明的另一目的在于提供一种具有预压和后压的分段压合晶粒功能的粘晶装置，执行后压的主压合模块又包含多个压合头，因而可同时压合多个晶粒与衬底充分结合，因此能有效提升所述装置的单位时间产量。
本发明的另一目的在于提供一种没有交接传送动作的进料输送的粘晶装置，可避免衬底传送过程中被卡料或遭干涉的风险。
为达到上述目的，本发明揭示一种用于安装半导体芯片的装置，其是用于将半导体芯片安装固定在封装载体的封装设备，所述封装载体包括衬底或导线架。所述装置包含第一进料输送单元、第二进料输送单元、预压模块和主压合模块，其中所述第一进料输送单元和所述第二进料输送单元轮替地将衬底传送到所述预压模块处。所述预压模块会将多个半导体芯片依序放置在已送到定位的衬底表面或衬底上已固定的晶粒表面，并施加压力使所述半导体芯片与所述衬底初步结合。然后，所述主压合模块中的多个压合头会同时触压所述多个半导体芯片，并使所述多个半导体芯片与所述衬底或已固定的所述晶粒紧密结合。
附图说明
图1为常规粘晶机的主要机构示意图；
图2为本发明用于安装半导体芯片的装置的立体图；
图3为本发明用于安装半导体芯片的装置的上视图；和
图4(a)～4(b)为本发明物料传送模块的示意图。
具体实施方式
图2是本发明用于安装半导体芯片的装置的立体图。安装半导体芯片的装置20主要包含物料传送模块29、预压模块24和主压合模块25。物料传送模块29包括至少第一进料输送单元291和第二进料输送单元292，所述两个输送单元(本发明并不限于两个输送单元，多个输送单元也是本发明的主张)轮替地将衬底80或导线架传送到所述预压模块24处。当第一进料输送单元291和第二进料输送单元292其中一者在预压模块24处与晶粒间进行初步的结合固定，同时另一已卸料的输送单元可回到左边的进料端承载下一片衬底80。当在等待预压模块24将多个晶粒依序粘合在衬底80的期间，承载下一片衬底80的输送单元可进行衬底的加温动作。如此通过多轨输送线间的交替进行粘晶过程，就能有效省去衬底温升的等待时间，进而提升所述装置20的单位时间产量。由于第一进料输送单元291或第二进料输送单元292直接将衬底80传送到预压模块24处，因此没有交接传送的动作会造成卡料或干涉的风险，尤其适用于薄型或翘曲量较大的衬底80。
预压模块24中有取放机构241会依序拿取晶片上的晶粒，所述晶片固定在薄膜上，而通过扩张模块27使薄膜拉伸而将晶粒彼此距离拉伸开来。被取放机构241拿起的晶粒会移到输送导轨19端，并向下运动直到将晶粒固定在第一进料输送单元291或第二进料输送单元292上的衬底80表面。由于后续有主压合模块25可完成晶粒与衬底80间的充分结合，因此取放机构241只要将晶粒初步固定在衬底80表面即可，即紧接着的传送动作中晶粒与衬底间不会有相对位移，与常规技术相比就不需要花费太长时间而造成生产瓶颈。在扩张模块27的上方有晶片视觉单元23可确认各晶粒在扩张模块27上的位置与角度。同样，预压视觉模块22设置在第一进料输送单元291和第二进料输送单元292行经路线上，其可以确认粘晶前衬底80的位置与角度，或是确认衬底80上各单元是否有不良的记号。
经过预压模块24初步固定晶粒后的衬底80会直接送到主压合模块25下方，或经过转接输送单元293而将衬底80和晶粒移到多个压合头251～254位置处，紧接着所述压合头251～254会再施加适当力量到晶粒表面，从而就能使各对应的晶粒与衬底80充分结合。
如图3所示，为能使本发明更广泛地应用于多晶粒封装，或衬底需要放置在弹匣才能满足进料的实际生产需求，在装置20的进料端和出料端处可分别设置弹匣进料模块28和弹匣出料模块26。
图4(a)是本发明物料传送模块29的示意图。第一进料输送单元291将原本在进料位置的衬底802移到预压位置的预压头241下方，晶粒10经过预压头241施加适当压力后初步固定在衬底802′的表面。此时第二进料输送单元292还已承载并加热衬底801，并在衬底802′传送到转接输送单元293之后，所述已适当加热的衬底801会被移送到预压位置处(如虚线衬底801′所示)。另外，第二进料输送单元292会将已完成预压步骤的衬底直接传送到压合位置处，或经过平移后才运抵压合位置，压合位置处的压合头251～254会再施加适当力量到晶粒表面，从而就能使各对应的晶粒与衬底803充分结合。
图4(b)是本发明另一物料传送模块29′的示意图。为能减少装置20的所占面积(footprint)，可将转接输送单元294直接设置在压合位置处，并可在第一进料输送单元291和二进料输送单元292之间往返，例如：在虚线表示的转接输送单元294′和转接输送单元294之间转换。
本发明的技术内容和技术特点已揭示如上，然而所属领域的技术人员仍可能基于本发明的教示和揭示而作出种种不背离本发明精神的替换和修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示者，而应包括各种不背离本发明的替换和修饰，并由所附权利要求书涵盖。

Claims (10)

1. 一种用于安装半导体芯片的装置，其用于将多个半导体芯片粘固于多个封装载体上，其特征在于包含：
预压模块，将所述半导体芯片放置并初步固定在已送到定位的所述封装载体表面或所述封装载体上已固定的另一半导体芯片表面；
多个进料输送单元，分别轮替地将所述多个封装载体传送到所述预压模块；和主压合模块，将所述半导体芯片与所述封装载体表面或所述已固定的半导体芯片充分结合。
2. 根据权利要求1所述的用于安装半导体芯片的装置，其特征在于所述主压合模块包含多个压合头，所述压合头会再施加力量到所述半导体芯片表面，并使所述半导体芯片与所述封装载体表面或所述已固定的半导体芯片充分结合。
3. 根据权利要求1所述的用于安装半导体芯片的装置，其特征在于所述多个进料输送单元包含第一进料输送单元和第二进料输送单元，所述第一进料输送单元和所述第二进料输送单元轮替地将所述封装载体传送到所述预压模块处。
4. 根据权利要求1所述的用于安装半导体芯片的装置，其特征在于所述半导体芯片与所述封装载体表面或所述已固定的半导体芯片通过粘胶或胶带而结合。
5. 根据权利要求1所述的用于安装半导体芯片的装置，其特征在于所述封装载体为衬底或导线架。
6. 根据权利要求1所述的用于安装半导体芯片的装置，其特征在于另包含往返于所述多个进料输送单元的转接输送单元，并将所述封装载体再转送到所述主压合模块。
7. 根据权利要求1所述的用于安装半导体芯片的装置，其特征在于所述多个进料输送单元可以将所述封装载体加热。
8. 根据权利要求1所述的用于安装半导体芯片的装置，其特征在于所述多个进料输送单元分别直接将所述封装载体传送到所述预压模块。
9. 根据权利要求1所述的用于安装半导体芯片的装置，其特征在于另包含弹匣进料模块，可将已固定半导体芯片的所述封装载体卸载到所述多个进料输送单元。
10. 根据权利要求1所述的用于安装半导体芯片的装置，其特征在于另包含堆栈进料模块，其可将封装载体卸载到所述多个进料输送单元。
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