CN103137526B - 用于安装半导体芯片的设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于安装半导体芯片的设备，该设备包括：带有焊接头（5）的拾取和放置系统（4）、拾取头（7）和支撑台（8）。该拾取头（7）和该支撑台（8）被安装在滑架（6）上。该设备可在直接模式和并行模式下操作，其中在该直接模式下，该滑架（6）位于作为停放位置的第一位置中，控制单元（9）操纵该拾取和放置系统（4），使得该焊接头（5）将半导体芯片（12）一个接一个地从晶圆台（1）移走并且将该半导体芯片（12）放置在基底（2）上。在该并行模式下，该滑架（6）在第二位置中，并且该控制单元（9）操纵该拾取头（7）、该支撑台（8）以及该拾取和放置系统（4），使得该拾取头（7）将半导体芯片（12）从该晶圆台（1）一个接一个地移走并且将该半导体芯片（12）放置在该支撑台（8）上，并且该焊接头（5）将半导体芯片（12）从该支撑台（8）一个接一个地移走并且将该半导体芯片（12）放置在该基底（2）上。

Description

用于安装半导体芯片的设备
技术领域
本发明涉及一种用于安装半导体芯片的设备。
背景技术
这样的半导体安装设备在本领域中也被称为“管芯焊接机”，其用于将晶圆的许多类似的半导体芯片（在本领域中称为“管芯”）依次安装在基底上，或在所谓的“堆叠管芯”应用的情况中依次安装在另一个半导体芯片上。
从中国专利ZL 200410045751.1得知一种导体安装设备，其包括拾取和放置系统，该拾取和放置系统被设置成从晶圆台一个接一个拾取半导体芯片，并且将所述半导体芯片放置在基底位置上。该拾取和放置系统包括单个焊接头，半导体芯片借助该单个焊接头被从晶圆台取走，其被输送到相应的基底位置并且被焊接在基底位置处。该解决方案提供如下优势：对于具有非常短的拾取时间以及非常短的焊接时间的半导体芯片来说，该机器的吞吐量是非常高的。然而，该解决方案伴有如下缺点：对于具有例如1秒的较长的拾取时间以及也是1秒的较长的焊接时间的半导体芯片来说，该机器的吞吐量是非常低的。该解决方案伴随有如下进一步的缺点：芯片夹具需要满足将半导体芯片从晶圆箔材分离的要求以及焊接要求，并且其不能针对单独的过程被最佳地构造。
如下半导体安装设备也是已知的：这些半导体安装设备包括拾取头和焊接头，拾取头从晶圆台拾取半导体芯片并且将半导体芯片置于支撑件上，并且焊接头从支撑件取走半导体芯片并且将半导体芯片焊接到基底上。
发明内容
本发明是基于开发一种用于安装半导体芯片的设备的目的，其能够以简单的方式调节以满足各种要求。
根据本发明的用于安装半导体芯片的设备包括带有单个焊接头的拾取和放置系统、单个拾取头、支撑台，以及控制单元。该拾取头和该支撑台被安装在滑架上。该滑架能够在第一位置和第二位置之间以往复方式移动。该设备构造成在直接模式和并行模式下操作。在该直接模式下，该滑架位于第一位置中，并且该控制单元操纵该拾取和放置系统，使得该焊接头将半导体芯片一个接一个地从晶圆台移走并且将该半导体芯片放置在基底上。在该并行模式下，该滑架位于该第二位置中，并且该控制单元操纵该拾取头、该支撑台以及该拾取和放置系统，使得该拾取头将半导体芯片从该晶圆台一个接一个地移走并且将该半导体芯片放置在该支撑台上，并且该焊接头将半导体芯片从该支撑台一个接一个地移走并且将该半导体芯片放置在该基底上。该第一位置是该支撑台和该拾取头在该拾取和放置系统的焊接头的工作区之外的停放位置。
该设备优选地具有仅两个相机，即第一相机和第二相机。该设备构造成使得该支撑能够台在第一端位置和第二端位置之间以往复方式移动。在操作的并行模式下，该控制单元被构造成将该支撑台移动到该第一端位置，在该第一端位置中，该拾取头将该移走的半导体芯片放置在该支撑台上，并且然后将该支撑台移动到该第二端位置，在该第二端位置中，该焊接头将该半导体芯片从该支撑台移走。第一相机的视场被定向成朝该晶圆台上的移走位置。第二相机被可移位地安装，以便当支撑台位于其第二端位置时将该第二相机的视场定向成朝该支撑台，或将该第二相机的视场定向成朝该半导体芯片待放置的基底位置。
附图说明
合并到该说明书中并且构成该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，并且与详细描述一起用于解释本发明的原理和实施方式。这些图不按比例。在这些附图中：
图1示出对理解本发明所必须的用于安装半导体芯片的设备的部件；
图2示出该设备的细节，并且
图3-6示出在安装过程期间的快照。
具体实施方式
图1基于优选实施例示出对理解本发明所必须的用于安装半导体芯片到基底的设备（即所谓的自动半导体安装设备或管芯焊接机）的部件。图2A和2B示出该设备的细节。该设备包括：晶圆台1；传输装置，其用于沿预定的传输方向3传输基底2；带有单个焊接头5的拾取和放置系统4；滑架6，在其上安装有单个拾取头7和支撑台8；以及示意性地示出的控制单元9。在该优选实施例中仅设置有两个相机10和11。待安装的半导体芯片12附着到显然地图示出的载体箔13。它们被彼此相邻地布置成行和列。晶圆台1能够沿两个正交方向移动，并且晶圆台1能够绕其中心点旋转，且晶圆台1将待安装的下一个半导体芯片12设置在固定的移走位置A处。晶圆台1包括：芯片分离器14，也被称为管芯分离器，其支持半导体芯片12从载体箔13的脱离。滑架6能够在第一位置和第二位置之间以往复方式移动。滑架6因此以可移位和/或可旋转的方式被安装，并且可以借助于例如电动、气动或液压驱动器的驱动器从第一位置移动到第二位置，并且反之亦然。在图2A中示出的滑架6的第一位置是如将在下文更详细地解释的直接模式的停放位置，其中拾取头7和支撑台8被布置在拾取和放置系统4的焊接头5的工作区之外。在2B中示出的滑架6的第二位置是用于如将在下文更详细地解释的并行模式的工作位置。在该实施例中，滑架6沿预定的方向可移位地安装在固定承载架15上。该预定的方向在该示例中平行于基底2的传输方向3延伸。
拾取和放置系统4被设置成将由焊接头5抓握的半导体芯片12定位在基底2上预定的位置B1或B2或…Bn处，且下标n表示相邻地布置在基底2上的基底位置的数量。
根据本发明，该设备构造成在直接模式下或在并行模式下操作。
在该直接模式下：
-滑架6在第一位置中；
-控制单元9操纵拾取和放置系统4，使得焊接头5将半导体芯片12一个接一个地从晶圆台1移走并且将半导体芯片12放置在基底2上。
拾取头7和支撑台8因此在直接模式下不被使用。
在该并行模式下：
-滑架6在第二位置中；
-控制单元9操纵拾取头7、支撑台8以及拾取和放置系统4，使得拾取头7将半导体芯片12从该晶圆台1一个接一个地移走并且将半导体芯片12放置在支撑台8上，并且焊接头5将半导体芯片12从支撑台8一个接一个地移走并且将半导体芯片12放置在基底2上。
将在下面描述该优选实施例的一些细节：
晶圆台1相对于基底2的平面以成角度的方式布置。焊接头5在沿正交于基底的传输方向延伸的方向16上可移位，并且绕平行于基底2的传输方向3的轴线17在两个预定的枢转位置之间以往复方式可枢转约角度φ。为了在移走位置A处移走设置在晶圆台1上的半导体芯片12，焊接头5被移动到预定位置并且枢转到第一预定的枢转位置中。为了将移走的半导体芯片12放置在基底上，焊接头5被移动到基底上相应的位置并且被枢转约角度φ到第二预定的枢转位置。在中国专利ZL200410045751.1中公开了这样的布置的进一步细节。
安装在滑架6上的拾取头7可以在两个预定的枢转位置之间绕平行于基底2的传输方向3延伸的轴线18以往复方式枢转约角度φ，如同拾取和放置系统4的焊接头5。安装在滑架6上的支撑台8对齐成平行于基底2的平面，并且能够在两个预定的端位置之间沿方向16以往复方式移动。支撑台8的支撑表面19能够绕垂直延伸到支撑表面19的轴线旋转，使得如果需要，则可以改变半导体芯片12的定向。拾取头7和支撑台8的操作所需的电动或液压驱动器也固定到滑架6，但是在这里不作更详细的解释。
第一相机10以固定的方式布置，并且其视场被定向成朝半导体芯片12在晶圆台1上的移走位置A。第二相机11能够沿着方向16以往复方式移动。其视场可以通过移位而当支撑台8位于第二端位置时被定向成朝该支撑台8，或被定向成朝半导体芯片12待放置的基底位置。
下文将更详细地解释该优选实施例在并行模式下的操作。执行下列步骤以便从晶圆台1移走半导体芯片12并且将半导体芯片12放置在选定的基底位置上：
-移动晶圆台1以便将下一个半导体芯片12设置在移走位置A处。
-用第一相机10对设置的半导体芯片12照相。
-将拾取头7枢转到第一枢转位置，并且从晶圆台1移走设置的半导体芯片12。
-将支撑台8移动到其第一端位置。
在图3中示出了这种状态。
-将拾取头7枢转到其第二枢转位置，并且将半导体芯片12放置在支撑台8上。
-移动晶圆台1以便将下一个半导体芯片12设置在移走位置A处。
-用第一相机10对设置的半导体芯片12照相。第一相机10的视场用虚线示出。
这种状态在图4中示出。
-将支撑台8移动到其第二端位置。
-将第二相机11移位到其视场被定向成朝支撑台8的位置。
-如有必要，使支撑台8旋转，以便将半导体芯片12对准在预定的定向上。
-用第二相机11对布置在支撑台8上的半导体芯片12照相。在记录期间的第二相机11的视场用虚线示出。
这种状态在图5中示出。
-将第二相机11移位到其视场被定向成朝半导体芯片12待放置的基底位置的位置。
-将焊接头5移动到支撑台8，并且从支撑台8移走半导体芯片12。
-用第二相机11对半导体芯片12待放置的基底位置照相。第二相机11在记录期间的视场用虚线示出。
这种状态在图6中示出。
-可选地，为了质量控制，用第二相机11对前述半导体芯片12被放置的基底位置照相。
-将焊接头5移动到所述基底位置，并且将半导体芯片12放置在该基底位置上。
半导体芯片12在支撑台8上的位置以及基底位置的位置将根据由相机10和11记录的图像来确定，并且焊接头5的精确的行进路径将据此计算，使得焊接头5能够将半导体芯片12放置在基底位置上精确的位置中。焊接头5在并行模式下始终在相同的枢转位置。相机10和11优选地在拾取头7、拾取和放置系统4和焊接头5不移动的时间点拍照。
这些步骤可以一方面部分地被并行地执行，并且另一方面部分以改变的序列执行。
所描述的实施例是本发明的优选实施例。根据本发明的半导体安装设备在权利要求的范围内可以以另一方式布置，且权利要求陈述了安装设备的单独的部件需要如何被配置和配合。术语“基底”将在本说明书和权利要求的术语的广泛意义上被解释，即该基底可以是例如已经安装有半导体芯片的基底，因此进一步的半导体芯片将被安装在已经安装的半导体芯片上。这种情况的例子是例如在内存芯片中使用的所谓的“堆叠管芯”应用。
虽然已经示出并且描述了本发明的实施例和应用，但是，对本领域的技术人员来说将明显的是，本公开的有益效果在于在不脱离此处的发明概念的情况下，比以上描述更多的修改是可能的。因此，本发明将不受到除所附权利要求和其等同物的精神之外的限制。

Claims (2)

1.一种用于安装半导体芯片(12)的设备，包括：
带有单个焊接头(5)的拾取和放置系统(4)，
晶圆台(1)，
单个拾取头(7)，
支撑台(8)，以及
控制单元(9)，其中
所述拾取头(7)和所述支撑台(8)安装在滑架(6)上，
所述滑架(6)能够在第一位置和第二位置之间以往复方式移动，
并且其中
所述设备构造成在直接模式和并行模式下操作，其中在所述直接模式下：
所述滑架(6)被构造成在作为停放位置的所述第一位置中操作，在所述停放位置中，所述支撑台(8)和所述拾取头(7)在所述拾取和放置系统(4)的焊接头(5)的工作区之外，并且所述控制单元(9)被构造成操纵所述拾取和放置系统(4)，使得所述焊接头(5)将半导体芯片(12)从所述晶圆台(1)一个接一个地移走并且将所述半导体芯片(12)放置在基底(2)上，
并且其中在所述并行模式下：
所述滑架(6)被构造成在所述第二位置中操作，并且所述控制单元(9)被构造成操纵所述拾取头(7)、所述支撑台(8)以及所述拾取和放置系统(4)，使得所述拾取头(7)将半导体芯片(12)从所述晶圆台(1)一个接一个地移走并且将所述半导体芯片(12)放置在所述支撑台(8)上，并且所述焊接头(5)将半导体芯片(12)从所述支撑台(8)一个接一个地移走并且将所述半导体芯片(12)放置在所述基底(2)上。
2.根据权利要求1所述的设备，所述设备进一步包括第一相机(10)和第二相机(11)，其中
所述支撑台(8)能够在第一端位置和第二端位置之间以往复方式移动，
在所述并行模式下，所述控制单元(9)被构造成将所述支撑台(8)移动到所述第一端位置，在该第一端位置中，所述拾取头(7)将所移走的半导体芯片(12)放置在所述支撑台(8)上，然后将所述支撑台(8)移动到所述第二端位置，在所述第二端位置中，所述焊接头(5)将所述半导体芯片(12)从所述支撑台(8)移走，
所述第一相机(10)的视场被定向成朝所述晶圆台(1)上的移走位置，并且
所述第二相机(11)被可移位地安装，以便当所述支撑台(8)在其第二端位置中时将所述第二相机(11)的视场定向成朝所述支撑台(8)，或将所述第二相机(11)的视场定向成朝待放置所述半导体芯片(12)的基底位置。
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