CN101740349B - 芯片分离器 - Google Patents

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Abstract

一种芯片分离器(1)，包括：腔室(2)，该腔室能经受真空并且包括具有孔(6)的盖板(3)；多个板(8)，所述多个板布置在腔室(2)的内部，且突出到第一孔(6)中，并且可沿相对于盖板(3)的表面(9)垂直延伸或以倾斜方式延伸的方向共同移位以及单独移位；及用于使板(8)移位的驱动装置。该驱动装置包括驱动机构(12)，该驱动机构包括马达(14)和销(13)，该销(13)能沿预定路径(17)移动，并且可通过马达(14)在两个位置之间来回移动。板(8)中每一个包括路径状开口(16)。销(13)通过板(8)中每一个的路径状开口(16)被引导。从一个板(8)到另一个板(8)路径状开口(16)是不同的，使得当销(13)沿所述路径(17)移动时，板(8)以预定顺序在所述方向上移位。

Description

芯片分离器
技术领域
本发明涉及一种芯片分离器，该芯片分离器用于安装半导体芯片，以便支撑半导体芯片从箔分离和移除。
背景技术
为了在半导体安装装置上进行处理，半导体芯片通常设置在保持于框架中的箔上，箔在本领域中也称为带。半导体芯片附着于箔。具有箔的框架通过可移位的晶片台接纳。该晶片台循环移位，以便在某一位置处一个接一个的提供半导体芯片，然后所提供的半导体芯片通过芯片夹持器接纳并放在基板上。通过布置在箔下方的芯片分离器支撑所提供半导体芯片从箔移除。
在很多情形中，布置在芯片分离器中的一个或若干针将支撑半导体芯片从箔分离。针支撑的方法从大量的专利中，例如从US 20040105750或US 7265035中已知。在US 2008086874中，芯片分离器包括具有多个杆的块体和具有多个针的第二块体，所述杆具有扁平端，所述针布置在杆之间，并且每个杆的扁平端的表面具有多个针的横截面。为了分离半导体芯片，首先提升具有杆的块体，然后提升具有针的块体，直到针突出超过杆。
具有支撑结构的芯片分离器从WO 2005117072中已知，在整个分离过程期间，箔倚靠在该芯片分离器上。支撑结构被具有扁平端的杆围绕，所述杆可沿朝着半导体芯片的方向以及沿相反的方向移位。支撑结构和杆也能通过多个以矩阵的方式布置的个体挺杆形成。
从US 20050059205中已知一种芯片分离器，该芯片分离器包括几个彼此相邻布置的板，并且为了分离半导体芯片，或者将半导体芯片共同提升，然后从外侧向内侧依次降低，或者将半导体芯片从外侧向内侧依次提升，以便形成突出超过支撑面的金字塔形平面图。
在不使用针的情况下将半导体芯片从箔分离的各种方法也是已知的。在US 4921564中，半导体芯片下的箔在许多单独位置处经受真空，以便在这些位置处将箔从半导体芯片处移除。在US 2002129899和US 7238593中，将箔拉到芯片分离器的边缘并从而移除。在US 6561743中，借助真空将箔从半导体芯片的边界区域中拉出，然后箔相对于芯片夹持器夹持的半导体芯片移位，使半导体芯片从箔分离。
要分离的半导体芯片的厚度不断减小。目前，在许多情形中，该厚度小于100毫米，并具有朝着20到10以至5毫米的厚度进一步减小的趋势。另外的因素在于晶片有时在其背面上设有粘合层。因而半导体芯片在箔上的粘附将增加。如上所述的技术经常不再满足需要和/或不再足够可靠或相对落后，这意味着在分离期间经常出现半导体芯片损坏或毁坏的情形。
发明内容
本发明基于开发一种芯片分离器的目的，该芯片分离器能实现半导体芯片，尤其是薄的半导体芯片从箔快速、可靠和无损地分离。
根据本发明的芯片分离器包括腔室和多个板，该腔室能经受真空并包括具有孔的盖板，所述多个板布置在该腔室的内部且突入该第一孔中，并且可沿相对于盖板的表面垂直延伸或倾斜延伸的方向移位。该芯片分离器进一步包括驱动装置，该驱动装置用于使板移位。该驱动装置包括至少一个具有马达和销的驱动机构，该销可沿预定路径移动并且可通过马达在两个位置之间来回移动。板中每一个包括路径状开口。所述销通过所述板中每一个板的所述路径状开口被引导，其中从一个板到另一个板所述路径状开口是不同的，使得当所述销沿所述路径移动时，所述板以预定顺序在所述方向上移位。
该驱动装置有利地包括另一驱动机构，利用该另一驱动机构，所述板沿所述方向共同移位。
板优选由两部分制成，即包括路径状开口的第一部分和能插在该第一部分上的第二部分制成。所有板的第一部分布置在所述腔室中并与驱动机构联接。这使芯片分离器能容易地适应于不同尺寸的半导体芯片。因而也能将所有板的第一部分看作驱动机构的部件，而能将板的第二部分看作实际的板，所述板的第二部分针对具体应用而插入，并且第二部分数量能小于第一部分的数量。
附图说明
并入此说明书并构成此说明书的一部分的附图示出了本发明的一个或多个实施例，并与具体实施方式一起用于说明本发明的原理和实施方式。附图不是按比例绘制的。
在附图中：
图1示出根据本发明的芯片分离器的侧视图和剖视图；
图2以顶视图示出芯片分离器；
图3到图6示出半导体芯片从箔的分离和移除期间的瞬态；
图7示出芯片分离器的部分，以及
图8示出由两部分构成的板。
具体实施方式
图1示出根据本发明的芯片分离器1的侧视图和剖视图。该芯片分离器1包括封闭腔室2，该封闭腔室2能经受真空并且包括优选可移除和互换的盖板3，具有半导体芯片5的箔4的一部分倚靠在该盖板3上。腔室2还能由芯片分离器1的壳体或其一部分形成。盖板3也可以是盖。在中间，盖板3包括矩形孔6以及优选多个另外的孔7，该矩形孔6与半导体芯片5具有近似相同的尺寸，而所述孔7仅在图2中示出并用于当腔室2经受真空时吸在箔4上。芯片分离器1进一步包括多个板8，所述多个板8彼此相邻地布置在腔室2的内部并且可沿指示为z方向的方向共同和/或单独移位。如在示例中那样，该z方向优选垂直于盖板3的表面9或至少以相对于盖板3的表面9倾斜的角度延伸，该角度表示z方向与相对于盖板3的表面9的垂直线所围绕的角度。该角度能位于0°到80°的大范围中并且通常仅由可利用空间限制。然而该角度明显不同于90°，因为当板8平行于盖板3的表面9移位时脱离了本发明的范围。板8突入盖板3的中心孔6中，并有利地彼此倚靠。在板8与孔6的边缘之间存在周向间隙10。腔室2能经受真空。由芯片分离器1的盖板3的孔6内的板8覆盖的表面面积(图1)优选稍小于半导体芯片5的表面面积，即以如下方式确定尺寸：半导体芯片5沿横向方向在所有侧均突出超过板8所占据的表面大约0.5到1毫米。板8的数量取决于半导体芯片5的尺寸。对于3*3毫米的非常小的半导体芯片，板至少为三个。
术语“板”应理解为所有能发挥相同功能的物体。例如，板8也能是杆或梁。板、杆、梁等能彼此倚靠，或者如果具有足够空间，也能布置为彼此隔开。
芯片分离器1进一步包括驱动装置，以便沿z方向共同使板8移位以及还单独地使板8移位。如示例中所示，此驱动装置优选包括第一驱动机构11和第二驱动机构12。该第一驱动机构11用于共同移位所有板8，并且在此示例中，还用于沿z方向移位第二驱动机构12。第二驱动机构12用于沿z方向以预定顺序单独地使板8移位。基于凸轮盘的原理的第二驱动机构12以如下方式制成，即板8通过受限的引导沿z方向移位。此方案提供了不需要弹簧的优点。
图2以顶视图示出芯片分离器1的腔室2的盖板3。
通过芯片分离器1与芯片夹持器15(图4)配合来进行半导体芯片5从箔4的分离和移除。芯片夹持器15有利地包含吸附构件，该吸附构件能经受真空，并且该吸附构件吸引半导体芯片并紧紧地保持它。芯片夹持器15还能包含基于伯努利效应(Bernoulli effect)且需要供应压缩空气以实现吸附效果的吸附构件。现在将参照图1以及图3到图6来详细描述用于分离半导体芯片的方法，这些附图中每一个表示一瞬态。用于移动板8的驱动装置未在图3到图6中示出。将板8沿正z方向的移动指定为提升，而将板8沿负z方向的移动指定为降低。开始，板8面对箔4的侧近似与盖板3的表面9平齐。板8中的一些具体指定为8’、8”和8”’。
该方法包括以下步骤A到D：
以将待分离的半导体芯片5’布置在盖板3的孔6上方的方式、相对于芯片分离器1移位箔4；
使腔室2经受真空，由此将箔4吸引到盖板3；
以预定顺序连续降低单个或所有的板8，以及
在步骤A之后或在步骤B之后或在步骤C之后，在芯片夹持器15降低并吸引半导体芯片5’且紧紧地保持该半导体芯片5’的情况下，将芯片夹持器15与半导体芯片5’移开。
在很多情形中，有利地在步骤B与步骤C之间执行如下步骤：
BC)将板8共同提升预定距离，以板8面对箔4的侧突出超过盖板3的表面9的方式选择该距离。
在步骤C中，板8的降低优选从两个最外面的板8’、8”中的任一个开始，即最左边的板8’或最右边的板8”开始，或者同时从两个最外面的板8’、8”开始。板8的降低也能从任意的其他板开始。板8降低第二预定距离。如果执行步骤BC，则该第二预定距离大于第一预定距离。
图1示出步骤A之后的瞬态。图3示出步骤BC之后的瞬态。图4示出两个最外板8’、8”完全降低而邻近最外板8’、8”的板部分降低时的瞬态。箔4已与半导体芯片5的边缘分离。图5示出板8中的若干个已经完全降低时的瞬态。箔4与半导体芯片5的分离更进一步。图6示出除了单一的板8”’之外其中的所有板8已完全降低时的瞬态。板8”’已部分降低并且箔4已与半导体芯片5完全分离。存在于间隙10中的真空在箔4的底侧施加吸力并朝着芯片分离器1的盖板3吸引箔4，从而箔4在方法步骤BC期间(如果执行的话)以及在方法步骤C期间逐渐与半导体芯片5分离，并最迟随方法步骤D完成。
用于将箔4与半导体芯片5分离的时间取决于若干因素，诸如半导体芯片5的厚度、半导体芯片5的尺寸、箔4的保持力、通过真空在箔4上施加的吸力，自该时间起，需要芯片夹持器15的支撑。需要使用芯片夹持器15越迟，自动组装机的通过量越大。
为了准备移除下一半导体芯片5，将板8带到根据图1的初始位置。
根据本发明，以能在通常小于100ms的很短时期内执行方法步骤C或方法步骤BC和C的方式选择芯片分离器1的驱动装置。当强制引导板8时，这是可能的。具有两个驱动机构的驱动装置的优选实施例分别能够优化两个方法步骤BC和C的速度。
第一驱动机构11(图1)例如是可移动的气动缸，该气动缸可占据第一降低位置和第二提升位置。第一驱动机构11也能是电驱动，其z位置可以以程序控制的方式进行调节。第二驱动机构12是基于凸轮盘原理的机构。第二驱动机构12包括马达14和销13，该销13能沿预定路径17移动，并且通过马达14在两个末端位置之间来回移动。该预定路径1 7优选是直线和圆形路径。板8各包括路径状开口16(图7)，而销1 3通过所有这些开口引导。图7示出板8中一个板的顶视图，该板8具有路径状开口16和通过该路径状开口16引导的销13。当销13沿路径17从路径17的左端移动到路径17的右端时，板8沿负z方向、即在以倾斜方式相对于横向部分延伸的开口16的短中间部分上移动。由于在此实施例中，销13总是占据相同的z位置，所以当销13通过该中间倾斜部时，板8沿z方向降低。开口16的该中间部置于从板8到板8的不同位置处，从而板8根据需要以预定顺序沿z方向降低。当销13不在直线上而是在圆形路径上移动时，路径状开口16具有各自不同的级数。
此外能将通过第一驱动机构11(图1)引起的运动结合在第二驱动机构12中，从而能省去该第一驱动机构11。在此情形中，板8的路径状开口16设有导致板8沿z方向同时提升预定距离的另外的部分。
为了确保芯片分离器1能适应于不同尺寸的半导体芯片，板8优选由两部分制成，如图8中所示，即包含路径状开口16的底部8A和能插在该底部8A上的上部8B制成。在芯片分离器1中，板8的底部8A保持不变，而上部8B的数量和宽度B以及盖板3中的孔6适应于半导体芯片的尺寸。
尽管已显示和描述了本发明的实施例和应用，但是对于本领域中那些具有本公开利益的技术人员明显的是，在不偏离此处的创造性概念的情况下，能够实现除上文提及之外的更多修改。因此，除了受到所附权利要求限制之外，本发明不受限制。

Claims (3)

1.一种芯片分离器(1)，包括：
腔室(2)，所述腔室(2)具有盖板(3)，所述腔室(2)能经受真空，所述盖板包括具有孔(6)的表面，
多个板(8)，所述多个板(8)布置在所述腔室(2)的内部，且突出到所述孔(6)中，并且能沿相对于所述盖板(3)的表面(9)垂直延伸或以倾斜方式延伸的方向移位，以及
用于使所述板(8)移位的驱动装置，所述驱动装置包括驱动机构(12)，所述驱动机构(12)包括马达(14)和销(13)，
所述销(13)能通过所述马达(14)沿预定路径(17)在两个位置之间来回移动，
所述板(8)中每一个板具有路径状开口(16)，而所述销(13)通过所述板(8)中每一个板的所述路径状开口(16)被引导，其中从一个板(8)到另一个板(8)所述路径状开口(16)是不同的，使得当所述销(13)沿所述预定路径(17)移动时，所述板(8)以预定顺序在上述的相对于所述盖板(3)的表面(9)垂直延伸或以倾斜方式延伸的方向上移位。
2.根据权利要求1所述的芯片分离器(1)，其中，所述驱动装置包括另一驱动机构(11)，利用该另一驱动机构(11)，所述板(8)能沿上述的相对于所述盖板(3)的表面(9)垂直延伸或以倾斜方式延伸的方向共同移位。
3.根据权利要求1或2所述的芯片分离器(1)，其中，所述板(8)包括第一部分(8A)和第二部分(8B)，所述第一部分(8A)包含所述路径状开口(16)，并布置在所述腔室(2)中且与所述驱动机构(12)相联接，而所述第二部分(8B)能够插在所述第一部分(8A)上。
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