CN201112371Y

CN201112371Y - 夹持装置

Info

Publication number: CN201112371Y
Application number: CNU2007200730866U
Authority: CN
Inventors: 陈涛; 文关权
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2017-07-30

Abstract

一种夹持装置，包括基座、连接所述基座的第一夹持体和第二夹持体，所述的第一夹持体设有第一气囊，所述的第二夹持体设有第二气囊，所述的第一气囊和第二气囊相向而设，所述的基座设有与所述的第一气囊和第二气囊相通的充气孔。在倒装芯片封装过程中使用所述的夹持装置可以避免所夹持的半导体芯片产生边角裂纹或损坏，进而提高半导体芯片封装的成品率；同时也可以提高夹持装置的使用寿命、降低夹持装置的制造成本。

Description

夹持装置

技术领域

本实用新型涉及半导体芯片封装领域，特别是涉及一种倒装芯片封装过程中所使用的夹持装置。

背景技术

倒装芯片(flip chip)是裸芯片封装技术之一，目前已有大量的专利申请涉及倒装芯片的封装技术，例如，申请号为200610003171.5的中国发明专利申请公开了一种倒装芯片方法，包括下述步骤：在半导体芯片上形成金凸点；利用喷墨打印技术将焊料墨印刷在基板的第一焊盘上；将半导体芯片安装到基板上，以使金凸点和第一焊盘接触；以及回流焊该基板。因此，在半导体芯片上形成金凸点后，就需要使用封装设备的夹持装置来夹持并翻转半导体芯片，以使芯片的金凸点和基板的第一焊盘接触。

现有技术中的夹持装置如图1所示，该夹持装置1包括基座10、垂直连接所述基座10的第一夹持体11和第二夹持体12，所述的第一夹持体11设有气囊111，所述的基座10设有与气囊111相通的充气孔100，所述的第一夹持体11和第二夹持体12的间距D1等于芯片的长度。该夹持装置1的使用状态如图2所示，半导体芯片2夹于第一夹持体11的气囊111和第二夹持体12之间，对基座10的充气孔100充入空气，与充气孔100相通的气囊111因充入空气而膨胀，由此可以夹紧半导体芯片2。

但是，上述第一夹持体11的气囊111使用的是耐高温和耐磨的硅管，而第二夹持体12是由金属材料制成，也就是半导体芯片2两边接触的是不同材料，一边是具有弹性的硅管，另一边是较硬的金属材料，在两边受力不均匀的情况下，芯片2的一边20会因金属材料的作用力而容易产生边角裂纹(cornerchipping)或损坏，芯片边角裂纹或损坏都将直接导致半导体芯片封装的成品率降低。同时，由于芯片2的一边20对金属材料的反作用力也容易对金属边造成磨损或凹陷，因此降低了夹持装置的使用寿命；而且金属边被磨损或有凹陷就需要更换整个夹持装置，由于金属材料价格较高，因而会增加夹持装置的制造成本。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是，提供一种夹持装置，可以避免所夹持的半导体芯片产生边角裂纹或损坏，进而提高半导体芯片封装的成品率。

本实用新型解决的另一个问题是，提供一种夹持装置，可以提高使用寿命、降低制造成本。

为解决上述问题，本实用新型提供一种夹持装置，包括基座、连接所述基座的第一夹持体和第二夹持体，所述的第一夹持体设有第一气囊，所述的第二夹持体设有第二气囊，所述的第一气囊和第二气囊相向而设，所述的基座设有与所述的第一气囊和第二气囊相通的充气孔。

可选的，所述的充气孔设于基座的中心位置，所述第一夹持体与基座中心的距离等于第二夹持体与基座中心的距离。

可选的，所述的基座设有分别对应于第一夹持体和第二夹持体的两个充气孔，所述的充气孔分别与第一气囊和第二气囊相通。

可选的，所述的第一、第二气囊是硅管。

可选的，所述的第一夹持体还包括套接于第一气囊内的第一内套管和套接于第一气囊外的第一外套管，所述的第一内套管侧壁设有缺口，所述的第一外套管侧壁设有对应于第一内套管缺口的缺口，所述的充气孔通过第一内套管缺口与第一气囊相通，所述的第一气囊部分外露于第一外套管缺口。所述的第一气囊的内径等于第一内套管的外径，第一气囊的外径等于第一气囊的内径加上1mm。

可选的，所述的第一夹持体还包括套接于第一内套管和第一气囊之间的第一密封圈；所述的第一密封圈的内径等于第一内套管的外径，第一密封圈的外径等于第一内套管的外径加上0.5mm；所述的第一气囊的内径等于第一密封圈的外径，第一气囊的外径等于第一气囊的内径加上1mm。

可选的，所述的第二夹持体还包括套接于第二气囊内的第二内套管和套接于第二气囊外的第二外套管，所述的第二内套管侧壁设有缺口，所述的第二外套管侧壁设有对应于第二内套管缺口的缺口，所述的充气孔通过第二内套管缺口与第二气囊相通，所述的第二气囊部分外露于第二外套管缺口。所述的第二气囊的内径等于第二内套管的外径，第二气囊的外径等于第二气囊的内径加上1mm。

可选的，所述的第二夹持体还包括套接于第二内套管和第二气囊之间的第二密封圈；所述的第二密封圈的内径等于第二内套管的外径，第二密封圈的外径等于第二内套管的外径加上0.5mm；所述的第二气囊的内径等于第一密封圈的外径，第二气囊的外径等于第二气囊的内径加上1mm。

可选的，所述的夹持装置还包括连接第一夹持体和第二夹持体的支撑体，所述支撑体与所述基座对应设置。所述的支撑体设有对应于第一夹持体、第二夹持体的通孔，所述的夹持装置还包括连接所述的支撑体的通孔和第一夹持体、第二夹持体的连接件。

可选的，所述的充气孔充入的空气压强是0.15Pa至0.25Pa。

可选的，所述的基座是圆盘。

可选的，所述的基座设有供第一夹持体、第二夹持体对应插接的连接孔。

可选的，所述的第一夹持体和第二夹持体的间距等于所夹持的半导体芯片的长度。

与现有技术相比，上述技术方案中用于夹持半导体芯片的第一气囊和第二气囊可以通过充气而膨胀，因而具有弹性，半导体芯片两边受力均匀，因此可以避免芯片边角产生裂纹或损坏，进而也就提高了半导体芯片封装的成品率。由于气囊(例如，硅管)耐磨且具有弹性，就不容易被夹持于中间的半导体芯片磨损，因此可以提高夹持装置的使用寿命。同时，由于硅管的价格比金属材料要低，即使硅管被磨损需要更换，相较于现有技术中需要更换整个夹持装置而言，其制造成本也会降低。

附图说明

图1是现有技术中的夹持装置的内部结构示意图；

图2是现有技术中的夹持装置夹持有芯片的使用状态示意图；

图3是本实用新型较佳实施例的夹持装置的立体分解结构示意图；

图4是本实用新型较佳实施例的夹持装置的内部结构示意图；

图5是本实用新型较佳实施例的夹持装置夹持有芯片的使用状态示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种用于夹持半导体芯片的夹持装置，其与半导体芯片两边接触的部分都是可充气的气囊。所述的夹持装置包括：基座、连接所述基座的第一夹持体和第二夹持体，所述的第一夹持体设有第一气囊，所述的第二夹持体设有第二气囊，所述的第一气囊和第二气囊相向而设，所述的基座设有与所述的第一气囊和第二气囊相通的充气孔。

图3是本实用新型较佳实施例的夹持装置的立体分解结构示意图；图4是本实用新型较佳实施例的夹持装置的内部结构示意图；图5是本实用新型较佳实施例的夹持装置夹持有芯片的使用状态示意图。下面结合附图和较佳实施例对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

如图3和图4所示，本实用新型所提供的夹持装置3包括：基座30、连接所述基座30的第一夹持体31和第二夹持体32，本实施例中，所述第一、第二夹持体31、32垂直于所述基座30。

所述的第一夹持体31包括：第一气囊311、套接于第一气囊311内的第一内套管310和套接于第一气囊311外的第一外套管312。所述的第一内套管310侧壁设有缺口310a，所述的第一外套管312侧壁设有对应于第一内套管缺口310a的缺口312a，所述的第一内套管缺口310a与第一气囊311相通，所述的第一气囊311部分外露于第一外套管缺口312a。其中，所述的第一气囊311是耐高温、耐磨且具有弹性的材料，例如硅管。所述第一气囊311的内、外径之差(气囊的厚度)可以根据第一内套管310尺寸和夹持芯片所需的力度来确定，例如，第一气囊311的内径d1等于第一内套管310的外径，第一气囊的外径D1等于第一气囊311的内径d1加上1mm。所述的第一内套管310和第一外套管312是由金属(例如，铝)制成，用于保护和支撑第一气囊311(硅管)，以防止第一气囊311变形并提高其夹持力度。另外，本实施例中所述的第一夹持体31还包括套接于第一内套管310和第一气囊311之间的第一密封圈313，所述的第一密封圈313是O型密封圈，用于防止气囊漏气。所述第一密封圈313内、外径可以根据第一内套管310尺寸和对第一气囊311的密封程度来确定，所述第一气囊311的内、外径可以根据第一密封圈313尺寸和夹持芯片所需的力度来确定，例如，第一密封圈313的内径等于第一内套管310的外径，第一密封圈313的外径等于第一内套管310的内径加上0.5mm，第一气囊311的内径d1是等于第一密封圈313的外径，第一气囊311的外径D1等于第一气囊311的内径d1加上1mm。

所述的第二夹持体32包括：第二气囊321、套接于第二气囊321内的第二内套管320和套接于第二气囊321外的第二外套管322。所述的第二内套管320侧壁设有缺口320a，所述的第二外套管322侧壁设有对应于第二内套管缺口320a的缺口322a，所述的第二内套管缺口320a与第二气囊321相通，所述的第二气囊321部分外露于第二外套管缺口322a。其中，所述的第二气囊321是耐高温、耐磨且具有弹性的材料，例如硅管。所述第二气囊321的内、外径之差(气囊的厚度)可以根据第二内套管320尺寸和夹持芯片所需的力度来确定，例如，第二气囊321的内径d2等于第二内套管320的外径，第二气囊的外径D2等于第二气囊321的内径d2加上1mm。所述的第二内套管320和第二外套管322是由金属(例如，铝)制成，用于保护和支撑第二气囊321(硅管)，以防止第二气囊321变形并提高其夹持力度。本实施例中所述的第二夹持体32还包括套接于第二内套管320和第二气囊321之间的第二密封圈323，所述的第二密封圈323是O型密封圈，用于防止气囊漏气。所述第二密封圈323内、外径之差可以根据第二内套管320尺寸和对第二气囊321的密封程度来确定，所述第二气囊321的内、外径之差可以根据第二密封圈323尺寸和夹持芯片所需的力度来确定，例如，第二密封圈323的内径等于第二内套管320的外径，第二密封圈323的外径等于第二内套管320的内径加上0.5mm，第二气囊321的内径d2等于第二密封圈323的外径，第二气囊321的外径D2等于第二气囊321的内径d2加上1mm。

上述的第一夹持体31和第二夹持体32的间距D等于所夹持的半导体芯片的长度。第一内套管缺口310a和第二内套管缺口320a相向而设，对应地，第一外套管缺口312a和第二外套管缺口322a相向而设，因此，第一气囊311外露于第一外套管312的部分与第二气囊321外露于第二外套管322的部分也是相向而设的，即可用于夹持半导体芯片。

所述的基座30设有与第一夹持体31的第一气囊311、第二夹持体32的第二气囊321相通的充气孔300。如图4所示，所述的充气孔300设于基座30的中心位置，所述第一夹持体31与基座30中心的距离等于第二夹持体32与基座30中心的距离。充气孔300通过基座30中的通道303、304与第一夹持体31的第一内套管310、第二夹持体32的第二内套管320相通，并通过第一内套管缺口310a、第二内套管缺口320a与第一气囊311、第二气囊321相通。由于充气孔300是设置于基座30的中心位置，对充气孔300充入空气可使第一气囊311和第二气囊321的外露部分同时受到相同的空气压力而膨胀，因此，夹持于第一气囊311和第二气囊312之间的半导体芯片两边受力均匀，就不容易产生碎片。需要说明的是，本实施例充气孔300是设置于基座30的中心位置，但并非以此为限，充气孔的设置位置应以使第一气囊311和第二气囊321的外露部分同时受到相同的空气压力而膨胀为佳，例如，可以在基座30对应于第一夹持体31、第二夹持体32的位置分别设置一个充气孔，所述的充气孔分别与第一气囊311、第二气囊312相通，然后对两个充气孔同时充入相同量的空气而使第一气囊311和第二气囊321的外露部分膨胀。

本实施例中，所述的基座30还设有对应于第一夹持体31、第二夹持体32的连接孔301、302，所述的第一夹持体31、第二夹持体32可以对应插接并固定于基座30上。需要说明的是，所述的第一夹持体31、第二夹持体32与基座30的连接方式并非以本实施例所述的为限，例如，还可以是第一内套管310、第二内套管320与基座30直接一体成型，然后再在第一内套管310外套接第一气囊311和第一外套管312，在第二内套管320外套接第二气囊321和第二外套管322。本实施例中所述的基座30是可以360度旋转的圆盘。

另外，在本实施例中，所述的夹持装置3还包括连接第一夹持体31和第二夹持体32的支撑体33，所述支撑体33与所述基座30对应设置。所述的支撑体33设有对应于第一夹持体31、第二夹持体32的通孔331、332，所述的夹持装置3还包括连接所述的支撑体33的通孔331、332和第一夹持体31、第二夹持体32的连接件34、35。支撑体33用于加强对第一夹持体31、第二夹持体32的支撑强度，以防止第一夹持体31、第二夹持体32因所夹持的芯片的作用力而变形。同样地，也可以通过加厚所述的基座30来加强对第一夹持体31、第二夹持体32的支撑强度，以防止第一夹持体31、第二夹持体32变形。

请继续参考图5，半导体芯片2夹于相向而设的第一气囊311和第二气囊321之间，对充气孔300充入一定量的空气，例如充入的空气压强在0.15Pa至0.25Pa，由于充气孔300设于基座30的中心位置，因此，充入的空气通过基座30的通道303、304、第一内套管缺口310a、第二内套管缺口320a使第一气囊311和第二气囊321的外露部分同时受到相同的空气压力而膨胀，以此来夹紧半导体芯片2。由于半导体芯片2的两边接触的都是具有弹性的气囊(硅管)，因此不容易产生边角裂纹或损坏。

综上所述，上述技术方案的夹持装置具有以下优点：

1.用于夹持半导体芯片的第一夹持体的第一气囊和第二夹持体的第二气囊是可收缩和膨胀的，也就是说，半导体芯片两边接触的都是具有弹性的材料，因此可以避免芯片边角产生裂纹或损坏，进而也就提高了半导体芯片封装的成品率。

2.第一气囊和第二气囊使用的是相同的弹性材料如硅管，并且与第一气囊、第二气囊相通的充气孔是设于基座的中心位置，对充气孔充入空气可以使第一气囊和第二气囊的外露部分同时受到相同的空气压力而膨胀，也就是说，夹持于第一气囊和第二气囊间的半导体芯片的两边受力均匀，因此芯片就不容易被损坏。

3.由于硅管耐磨且具有弹性，就不容易被夹持于中间的半导体芯片磨损，因此可以提高夹持装置的使用寿命。同时，由于硅管的价格比金属材料要低，即使硅管被磨损需要更换，相较于现有技术中需要更换金属材料而言，其制造成本也会降低。

4.套接在第一、第二气囊内的第一、第二内套管和套接在第一、第二气囊外的第一、第二外套管是由较硬的金属制成，用于保护和支撑第一气囊和第二气囊，因此不仅可以防止气囊变形，也可以提高气囊的夹持力度。

5.支撑体或加厚的基座用于加强对第一夹持体、第二夹持体的支撑强度，以防止第一夹持体、第二夹持体因所夹持的半导体芯片的作用力而变形。

6.套接在第一气囊和第一内套管之间的第一密封圈、套接在第二气囊和第二内套管之间的第二密封圈可以防止气囊在充气后漏气，进而加强了气囊的夹持力度。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。

Claims

1. 一种夹持装置，包括基座、连接所述基座的第一夹持体和第二夹持体，所述的第一夹持体设有第一气囊，其特征在于，所述的第二夹持体设有第二气囊，所述的第一气囊和第二气囊相向而设，所述的基座设有与所述的第一气囊和第二气囊相通的充气孔。

2. 根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，所述的充气孔设于基座的中心位置，所述第一夹持体与基座中心的距离等于第二夹持体与基座中心的距离。

3. 根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，所述的基座设有分别对应于第一夹持体、第二夹持体的两个充气孔，所述的充气孔分别与第一气囊、第二气囊相通。

4. 根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，所述的第一、第二气囊是硅管。

5. 根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，所述的第一夹持体还包括套接于第一气囊内的第一内套管和套接于第一气囊外的第一外套管，所述的第一内套管侧壁设有缺口，所述的第一外套管侧壁设有对应于第一内套管缺口的缺口，所述的充气孔通过第一内套管缺口与第一气囊相通，所述的第一气囊部分外露于第一外套管缺口。

6. 根据权利要求5所述的夹持装置，其特征在于，所述的第一气囊的内径等于第一内套管的外径，第一气囊的外径等于第一气囊的内径加上1mm。

7. 根据权利要求5所述的夹持装置，其特征在于，所述的第一夹持体还包括套接于第一内套管和第一气囊之间的第一密封圈。

8. 根据权利要求7所述的夹持装置，其特征在于，所述的第一密封圈的内径等于第一内套管的外径，第一密封圈的外径等于第一内套管的外径加上0.5mm。

9. 根据权利要求7所述的夹持装置，其特征在于，所述的第一气囊的内径等于第一密封圈的外径，第一气囊的外径等于第一气囊的内径加上1mm。

10. 根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，所述的第二夹持体还包括套接于第二气囊内的第二内套管和套接于第二气囊外的第二外套管，所述的第二内套管侧壁设有缺口，所述的第二外套管侧壁设有对应于第二内套管缺口的缺口，所述的充气孔通过第二内套管缺口与第二气囊相通，所述的第二气囊部分外露于第二外套管缺口。

11. 根据权利要求10所述的夹持装置，其特征在于，所述的第二气囊的内径等于第二内套管的外径，第二气囊的外径等于第二气囊的内径加上1mm。

12. 根据权利要求10所述的夹持装置，其特征在于，所述的第二夹持体还包括套接于第二内套管和第二气囊之间的第二密封圈。

13. 根据权利要求12所述的夹持装置，其特征在于，所述的第二密封圈的内径等于第二内套管的外径，第二密封圈的外径等于第二内套管的外径加上0.5mm。

14. 根据权利要求12所述的夹持装置，其特征在于，所述的第二气囊的内径等于第一密封圈的外径，第二气囊的外径等于第二气囊的内径加上1mm。

15. 根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，还包括连接第一夹持体和第二夹持体的支撑体，所述支撑体与所述基座对应设置。

16. 根据权利要求15所述的夹持装置，其特征在于，所述的支撑体设有对应于第一夹持体、第二夹持体的通孔，所述的夹持装置还包括连接所述的支撑体的通孔和第一夹持体、第二夹持体的连接件。

17. 根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，所述的充气孔充入的空气压强是0.15Pa至0.25Pa。

18. 根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，所述的基座是圆盘。

19. 根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，所述的基座设有供第一、第二夹持体对应插接的连接孔。

20. 根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，所述的第一夹持体和第二夹持体的间距等于所夹持的半导体芯片的长度。