CN102368472A - 植球设备和植球方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种植球设备和植球方法。所述植球设备包括拾取装置、基台、助焊剂转移装置和焊球转移装置。拾取装置可以拾取待植球的封装件，并可以将拾取的待植球的封装件放置在基台上。助焊剂转移装置可以将助焊剂施加到放置在基台上的待植球的封装件的焊盘上。焊球转移装置可以将焊球设置在基台上的待植球的封装件的施加有助焊剂的焊盘上。基台可以包括第一加热装置。第一加热装置可以将放置在基台上的待植球的封装件保持在第一温度，以补偿待植球的封装件的焊盘图案与所述植球设备的植球参考图案之间的不匹配。

Description

植球设备和植球方法

技术领域

本发明涉及半导体装置制造工艺领域，更具体地讲，本发明涉及一种半导体芯片封装工艺中使用的植球设备和植球方法。

背景技术

在半导体装置的制造工艺中，为了保护半导体芯片，通常采用封装工艺来包封半导体芯片，从而形成半导体芯片封装件。为了将包括在封装件中的半导体芯片电连接到外部，例如，印刷电路板(PCB)，需要在封装件上设置电连接件，所述电连接件通常为焊球。在球栅阵列(BGA)封装件中，采用植球设备将焊球设置在经历了封装工艺的封装件上，这样的工艺称为植球工艺。

通常，封装工艺是在高温条件下进行的，因此，封装件或包括在封装件中的基板会在高温下膨胀。当接下来在室温条件下进行植球工艺时，封装件或包括在封装件中的基板会因温度降低而收缩，因此尺寸会变小。然而，现有技术中的植球设备是以封装件或基板的设计的焊盘图案作为植球参考图案进行植球的，因此，这样的膨胀和收缩将导致植球设备的植球参考图案与实际的焊盘图案之间出现不匹配的现象，进而导致植球偏移。

发明内容

本发明的示例性实施例的目的在于克服在现有技术中的上述和其他缺点。为此，本发明的示例性实施例提供一种能够补偿待植球的封装件的焊盘图案与植球参考图案之间的不匹配的植球设备和植球方法。

根据本发明的一个示例性实施例，所述植球设备可以包括拾取装置、基台、助焊剂转移装置和焊球转移装置。拾取装置可以拾取待植球的封装件，并可以将拾取的待植球的封装件放置在基台上。基台可以包括第一加热装置第一加热装置可以将放置在基台上的待植球的封装件保持在第一温度，以补偿待植球的封装件的焊盘图案与所述植球设备的植球参考图案之间的不匹配。助焊剂转移装置可以将助焊剂施加到放置在基台上的待植球的封装件的焊盘上。焊球转移装置可以将焊球设置在基台上的待植球的封装件的施加有助焊剂的焊盘上。

基台还可以包括固定装置，以固定放置在基台上的封装件。

基台还可以包括位置调整装置，以通过调整放置在基台上的待植球的封装件的位置来使待植球的封装件的焊盘先后与助焊剂转移装置和焊球转移装置对准。

第一加热装置可以包括线圈式加热器和电阻式加热器中的至少一种。

第一温度可以为不高于100℃的温度。

所述植球设备还可以包括传送装置和引导装置，其中：传送装置可以将装载有待植球的封装件的封装件承载器传送到指定位置；引导装置可以将被传送到指定位置的封装件承载器中的待植球的封装件引导到拾取位置，以供拾取装置进行拾取。

传送装置可以包括第二加热装置。在传送装置将装载有待植球的封装件的封装件承载器传送到指定位置的过程中，第二加热装置可以将装载在封装件承载器中的待植球的封装件保持在第二温度，以对待植球的封装件进行预加热。

第二温度可以为不高于80℃的温度。

传送装置还可以包括传送带和设置在传送带的两侧的挡板，第二加热装置可以安装在挡板上。

第二加热装置可以包括辐射式加热器。

根据本发明的一个示例性实施例，所述植球方法可以包括下述步骤：拾取待植球的封装件并将拾取的待植球的封装件放置在基台上；将助焊剂施加到放置在基台上的待植球的封装件的焊盘上；将焊球设置在放置在基台上的待植球的封装件的施加有助焊剂的焊盘上，其中，将放置在基台上的待植球的封装件保持在第一温度，以补偿待植球的封装件的焊盘图案与所述植球设备的植球参考图案之间的不匹配。

可以通过包括在基台中的固定装置来固定放置在基台上的封装件所述植球方法还可以包括：通过调整放置在基台上的待植球的封装件的位置来使待植球的封装件的焊盘先后与助焊剂转移装置和焊球转移装置对准。

可以通过安装在基台上的第一加热装置将放置在基台上的待植球的封装件保持在第一温度，其中，第一加热装置可以包括线圈式加热器和电阻式加热器中的至少一种。

第一温度可以为不高于100℃的温度。

所述植球方法还可以包括：将装载有待植球的封装件的封装件承载器传送到指定位置；将被传送到指定位置的封装件承载器中的待植球的封装件引导到拾取位置，以供拾取。

在将装载有待植球的封装件的封装件承载器传送到指定位置的过程中，可以将装载在封装件承载器中的待植球的封装件保持在第二温度，以对待植球的封装件进行预加热。

第二温度可以为不高于80℃的温度。

可以通过包括传送带和设置在传送带的两侧的挡板的传送装置来将装载有待植球的封装件的封装件承载器传送到指定位置，可以通过安装在挡板上的第二加热装置来对待植球的封装件进行预加热。

第二加热装置可以包括辐射式加热器。

根据本发明的示例性实施例，通过在对放置在基台上的待植球的封装件进行加热，可以补偿待植球的封装件的焊盘图案与所述植球设备的植球参考图案之间的不匹配，以将它们之间的偏差控制到允许的误差范围内。因此，可以提高植球工艺的精度，并因此提高了完成了植球工艺的诸如BGA封装件的半导体芯片封装件的可靠性。

根据本发明的示例性实施例，可以根据待植球的封装件的结构和特性以及植球设备的结构和半导体芯片封装件制造工艺的各种工艺条件来不同地设置待植球的封装件的加热温度和预热温度，从而可以针对不同类型的封装件进行不匹配的补偿。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，可以更清楚地理解本发明的上面的和其他的方面、特征和其他优点，在附图中：

图1是示出了根据本发明的示例性实施例的植球设备的示意图；

图2是示出了根据本发明的示例性实施例的植球方法的流程图。

具体实施方式

下文中，将参照附图来详细描述本发明的示例性实施例。然而，本发明的示例性实施例可以以许多不同的形式来实施，且不应该限于这里阐述的示例。相反，提供这些示例使得本公开将是彻底且完整的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。为了清楚起见，在附图中夸大了各个部件的尺寸和相对尺寸。在附图中，相同的标号始终表示相同的元件。

图1是示出了根据本发明的示例性实施例的植球设备的示意图。

如图1中所示，根据本发明的示例性实施例的植球设备可以包括基台30、助焊剂转移装置50和焊球转移装置60。

基台30用于放置待植球的封装件。基台30可以包括用于固定封装件的固定装置(未示出)。这样的用于固定封装件的固定装置可以例如为真空吸嘴，以通过真空吸力来固定放置在基台上的封装件。因此，可以在施加助焊剂和设置焊球时保持封装件的位置不变。

根据本发明的示例性实施例，基台30可以包括第一加热装置31。第一加热装置31可以将基台30上的待植球的封装件保持在第一温度。因为封装件在高温的环境下经历封装工艺之后在温度相对较低(例如，室温)的环境下被转移并进行植球工艺，所以封装件的焊盘图案会因温度的变化而变化因此导致将进行植球工艺的待植球的封装件的焊盘图案与作为植球设备的植球参考图案的原始设计图案之间存在不匹配。然而，通过第一加热装置31在植球工艺期间将封装件保持在特定的温度，可以补偿封装件的焊盘图案与植球设备的植球参考图案之间的不匹配，从而提高植球精度，提高了诸如BGA封装件的半导体芯片封装件的可靠性。

根据本发明的示例性实施例，第一加热装置31可以包括线圈式加热器和电阻式加热器中的至少一种。第一加热装置31所保持的第一温度可以依据模拟计算来确定，即，根据封装工艺的温度来计算封装件或封装件中的基板的收缩量，并根据封装件结构来推导得出的第一温度的适合的值。例如，第一温度可以小于封装工艺的温度。在本发明的一个示例性实施例中，第一加热装置31可以将基台30上的待植球的封装件保持在不高于100℃的第一温度

因为在基台30处对待植球的封装件进行加热，所以基台30可以由具有耐热、保温、隔热等特性的部件构成。

助焊剂转移装置50可以将助焊剂施加到放置在基台30上的待植球的封装件的焊盘上。例如，助焊剂转移装置50可以包括按植球参考图案排列的多个针尖。助焊剂转移装置50首先可以在助焊剂池51中蘸取助焊剂，从而每个针尖上可以余留一部分助焊剂。助焊剂转移装置50然后可以移动到放置在基台上的待植球的封装件附近，并通过接触，将助焊剂施加(转移)到待植球的封装件的焊盘上。

焊球转移装置60可以将焊球设置在基台30上的待植球的封装件的施加有助焊剂的焊盘上。例如，焊球转移装置60可以包括按植球参考图案排列的多个真空吸嘴。焊球转移装置60的工作原理可以与助焊剂转移装置50类似即，焊球转移装置60首先可以在焊球池61中吸取焊球，从而每个真空吸嘴上可以吸取有60。焊球转移装置60然后可以移动到放置在基台上的待植球的封装件的附近，并通过释放真空吸嘴上的真空吸力，将焊球放置到待植球的封装件的施加有助焊剂的焊盘上。

根据本发明的其他的示例性实施例，为了保证助焊剂的涂覆与焊球的设置的准确性，基台30还可以包括位置调整装置(未示出)，以通过调整放置在基台30上的封装件的位置来使封装件的焊盘先后与助焊剂转移装置50和焊球转移装置60对准。

在本发明的其他的示例性实施例中，为了将待植球的封装件放置在基台30上，植球设备还可以包括拾取装置20。例如，拾取装置20可以拾取被放置或引导到拾取位置的待植球的封装件，并将拾取的待植球的封装件放置在基台30上。例如，拾取装置20的上部可以具有真空吸头，和/或拾取装置20的侧壁可以具有抓爪。拾取装置20可以吸取待植球的封装件，并将拾取的待植球的封装件稳定地传输到基台30。

在本发明的其他的示例性实施例中，为了将待植球的封装件引导到拾取位置，植球设备还可以包括引导装置10。例如，引导装置10可以为导轨引导装置10可以将装载在封装件承载器1中的待植球的封装件引导到拾取位置。例如，封装件承载器(或弹夹)1可以是容纳完成了封装工艺但尚未植球的多种封装件的一种开放式容器。在待植球的封装件被从封装件承载器1中推出之后，导轨10可以将待植球的封装件移动到可被拾取装置20的拾取位置。

在本发明的其他的示例性实施例中，植球设备还可以包括传送装置40。传送装置40可以将装载有待植球的封装件的封装件承载器1传送到指定位置，以供导轨10进行待植球的封装件的引导。例如，传送装置40可以包括传送带41和设置在传送带41的两侧的挡板42。

在上面描述的本发明的示例性实施例中，在基台30处对待植球的封装件进行加热。然而，因为待植球的封装件在基台上停留的时间较短，因此可能不会在较短的停留时间期间达到期望的第一温度，因此，在本发明的当前的示例性实施例中，可以在传送装置40上安装第二加热装置43。因此，在传送装置40将装载有待植球的封装件的封装件承载器1传送到指定位置的过程中，第二加热装置43对装载在封装件承载器1中的待植球的封装件进行预加热，以将其保持在第二温度。

第二加热装置43可以包括辐射式加热器。例如，第二加热装置43可以安装在挡板42上。第二温度可以根据第一温度的值、经过预加热的封装件被传送到基台30以被第一加热装置31加热之间时间长短以及基台30上的封装件的升温速度来确定。在本发明的一个示例性实施例中，第二加热装置43可以将基台30上的待植球的封装件保持在不高于80℃的第二温度，以实现对待植球的封装件的预加热。在本发明的另一个示例性实施例中，因为传送带41的结构较为复杂，不适合较高的温度的加热，所以可以将第二温度设定为低于第一温度。

此外，第二加热装置43还可以包括设置在传送带41的上方的隔热板，以进一步保持待植球的封装件的预加热温度。

图2是示出了根据本发明的示例性实施例的植球方法的流程图。下面将参照图2以及图1来详细描述根据本发明的示例性实施例的植球方法。

如图2中所示，在步骤S1中，可以拾取待植球的封装件并可以将拾取的待植球的封装件放置在基台30上。在步骤S2中，可以将助焊剂施加到放置在基台30上的待植球的封装件的焊盘上。在步骤S3中，可以将焊球设置在放置在基台30上的待植球的封装件的施加有助焊剂的焊盘上。因此，完成了待植球的封装件的植球工艺。

在根据本发明的示例性实施例的植球方法中，可以将放置在基台30上的待植球的封装件保持在第一温度，以补偿待植球的封装件的焊盘图案与所述植球设备的植球参考图案之间的不匹配。

基台30可以包括用于固定封装件的固定装置(未示出)。在这样的情况下，根据本发明的示例性实施例的植球方法可以包括通过包括在基台30中的固定装置来固定放置在基台30上的封装件。这样的用于固定封装件的固定装置可以例如为真空吸嘴，以通过真空吸力来固定放置在基台30上的封装件。

基台30还可以包括位置调整装置(未示出)。在这样的情况下，根据本发明的示例性实施例的植球方法可以包括通过调整放置在基台30上的封装件的位置来使封装件的焊盘先后与助焊剂转移装置50和焊球转移装置60对准。

根据本发明的示例性实施例的植球方法可以包括通过安装在基台30上的第一加热装置31将放置在基台30上的封装件保持在第一温度。第一加热装置31可以包括线圈式加热器和电阻式加热器中的至少一种。第一温度可以依据模拟计算来确定，即，根据在植球工艺之前的封装工艺的温度来计算封装件或封装件中的基板的收缩量，并根据收缩量来推导得出的第一温度的适合的值。例如，第一温度可以小于封装工艺所采用的温度。在本发明的一个示例性实施例中，可以将基台30上的待植球的封装件保持在不高于100℃的第一温度。

根据本发明的其他的示例性实施例，在执行步骤S1之前，可以将装载有待植球的封装件的封装件承载器1传送到指定位置，然后，可以将被传送到指定位置的封装件承载器1中的待植球的封装件引导到拾取位置，以供例如拾取装置20进行拾取。这时，在将装载有待植球的封装件的封装件承载器1传送到指定位置的过程中，可以将装载在封装件承载器1中的待植球的封装件保持在第二温度，以对待植球的封装件进行预加热。

根据本发明的一个示例性实施例的植球方法可以包括通过包括传送带41和设置在传送带的两侧的挡板42的传送装置40来将装载有待植球的封装件的封装件承载器1传送到指定位置，并通过安装在挡板40上的第二加热装置43来对待植球的封装件进行预加热。第二加热装置40可以包括例如辐射式加热器。

第二温度可以根据第一温度的值、经过预加热的封装件被传送到基台以被第一加热装置加热之间经历的时间以及基台30上的封装件的升温速度来确定。在本发明的一个示例性实施例中，第二温度可以不高于80℃，以实现对待植球的封装件的预加热。在本发明的另一个示例性实施例中，因为执行装载有待植球的封装件的封装件承载器1传送到指定位置的传输带41的结构较为复杂，可能不适合较高的温度的加热，所以可以将第二温度设定为低于第一温度。

根据本发明的示例性实施例，通过在对放置在基台上的待植球的封装件进行加热，可以补偿待植球的封装件的焊盘图案与所述植球设备的植球参考图案之间的不匹配，以将它们之间的偏差控制到允许的误差范围内。因此，可以提高植球工艺的精度，并因此提高了完成了植球工艺的诸如BGA封装件的半导体芯片封装件的可靠性。

根据本发明的示例性实施例，可以根据待植球的封装件的结构和特性以及植球设备的结构和半导体芯片封装件制造工艺的各种工艺条件来不同地设置待植球的封装件的加热温度和预热温度，从而可以针对不同类型的封装件进行不匹配的补偿。

虽然已经示出并描述了本发明的示例性实施例的示例，但是本领域技术人员应该理解的是，本发明的示例性实施例不限于此，在不脱离如权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对这些示例性实施例进行各种修改。

Claims (20)

1.一种植球设备，其特征在于，所述植球设备包括拾取装置、基台、助焊剂转移装置和焊球转移装置，其中：

拾取装置拾取待植球的封装件，并将拾取的待植球的封装件放置在基台上；

基台包括第一加热装置，第一加热装置将放置在基台上的待植球的封装件保持在第一温度；

助焊剂转移装置将助焊剂施加到放置在基台上的待植球的封装件的焊盘上；

焊球转移装置将焊球设置在基台上的待植球的封装件的施加有助焊剂的焊盘上。

2.如权利要求1所述的植球设备，其特征在于，基台还包括固定装置，以固定放置在基台上的封装件。

3.如权利要求1所述的植球设备，其特征在于，基台还包括位置调整装置，以通过调整放置在基台上的待植球的封装件的位置来使待植球的封装件的焊盘先后与助焊剂转移装置和焊球转移装置对准。

4.如权利要求1所述的植球设备，其特征在于，第一加热装置包括线圈式加热器和电阻式加热器中的至少一种。

5.如权利要求1所述的植球设备，其特征在于，第一温度为不高于100℃的温度。

6.如权利要求1-5所述的植球设备，其特征在于，所述植球设备还包括传送装置和引导装置，其中：

传送装置将装载有待植球的封装件的封装件承载器传送到指定位置；

引导装置将被传送到指定位置的封装件承载器中的待植球的封装件引导到拾取位置，以供拾取装置进行拾取。

7.如权利要求6所述的植球设备，其特征在于，传送装置包括第二加热装置，在传送装置将装载有待植球的封装件的封装件承载器传送到指定位置的过程中，第二加热装置对装载在封装件承载器中的待植球的封装件进行预加热，以将待植球的封装件保持在第二温度。

8.如权利要求7所述的植球装置，其特征在于，第二温度为不高于80℃的温度。

9.如权利要求7所述的植球设备，其特征在于，传送装置还包括传送带和设置在传送带的两侧的挡板，第二加热装置安装在挡板上。

10.如权利要求9所述的植球设备，其特征在于，第二加热装置包括辐射式加热器。

11.一种植球方法，其特征在于，所述植球方法包括下述步骤：

拾取待植球的封装件并将拾取的待植球的封装件放置在基台上；

将助焊剂施加到放置在基台上的待植球的封装件的焊盘上；

将焊球设置在放置在基台上的待植球的封装件的施加有助焊剂的焊盘上，

其中，将放置在基台上的待植球的封装件保持在第一温度。

12.如权利要求11所述的植球方法，其特征在于，通过包括在基台中的固定装置来固定放置在基台上的封装件。

13.如权利要求11所述的植球方法，其特征在于，所述植球方法还包括：

通过调整放置在基台上的待植球的封装件的位置来使待植球的封装件的焊盘先后与助焊剂转移装置和焊球转移装置对准。

14.如权利要求11所述的植球方法，其特征在于，通过安装在基台上的第一加热装置将放置在基台上的待植球的封装件保持在第一温度，其中，第一加热装置包括线圈式加热器和电阻式加热器中的至少一种。

15.如权利要求11所述的植球方法，其特征在于，第一温度为不高于100℃的温度。

16.如权利要求11-15所述的植球方法，其特征在于，所述植球方法还包括：

将装载有待植球的封装件的封装件承载器传送到指定位置；

将被传送到指定位置的封装件承载器中的待植球的封装件引导到拾取位置。以供拾取。

17.如权利要求16所述的植球方法，其特征在于，在将装载有待植球的封装件的封装件承载器传送到指定位置的过程中，对装载在封装件承载器中的待植球的封装件进行预加热，以将对待植球的封装件保持在第二温度。

18.如权利要求17所述的植球方法，其特征在于，第二温度为不高于80℃的温度。

19.如权利要求17所述的植球方法，其特征在于，通过包括传送带和设置在传送带的两侧的挡板的传送装置来将装载有待植球的封装件的封装件承载器传送到指定位置，通过安装在挡板上的第二加热装置来对待植球的封装件进行预加热。

20.如权利要求19所述的植球设备，其特征在于，第二加热装置包括辐射式加热器。

Images