TW201330154A - 用於安裝半導體晶片的設備 - Google Patents

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Abstract

一種用於安裝半導體晶片(12)的設備，該設備包括：帶有焊接頭(5)的拾取和放置系統(4)、拾取頭(7)和支撐台(8)。該拾取頭(7)和該支撐台(8)被安裝在台架(6)上。該設備可在直接模式和並行模式下操作，其中在該直接模式下，該台架(6)位於作為停放位置的第一位置中，控制單元(9)操縱該拾取和放置系統(4)，使得該焊接頭(5)將半導體晶片(12)一個接一個地從晶圓臺(1)移走並且將該半導體晶片(12)放置在基板(2)上。在該並行模式下，該台架(6)在第二位置中，並且該控制單元(9)操縱該拾取頭(7)、該支撐台(8)以及該拾取和放置系統(4)，使得該拾取頭(7)將半導體晶片(12)從該晶圓臺(1)一個接一個地移走並且將該半導體晶片(12)放置在該支撐台(8)上，並且該焊接頭(5)將半導體晶片(12)從該支撐台(8)一個接一個地移走並且將該半導體晶片(12)放置在該基板(2)上。

Description

用於安裝半導體晶片的設備
本發明涉及一種用於安裝半導體晶片的設備。
這樣的半導體安裝設備在本領域中也被稱為“晶粒焊接機”，其用於將晶圓的許多類似的半導體晶片(在本領域中稱為“晶粒”)依次安裝在基板上，或在所謂的“堆疊晶粒”應用的情況中依次安裝在另一個半導體晶片上。
從台灣專利第I231561號得知一種導體安裝設備，其包括拾取和放置系統，該拾取和放置系統被設置成從晶圓臺一個接一個拾取半導體晶片，並且將所述半導體晶片放置在基板位置上。該拾取和放置系統包括單個焊接頭，半導體晶片借助該單個焊接頭被從晶圓臺取走，其被輸送到相應的基板位置並且被焊接在基板位置處。該解決方案提供如下優勢：對於具有非常短的拾取時間以及非常短的焊接時間的半導體晶片來說，該機器的吞吐量是非常高的。然而，該解決方案伴有如下缺點：對於具有例如1秒的較長的拾取時間以及也是1秒的較長的焊接時間的半導體晶片來說，該機器的吞吐量是非常低的。該解決方案伴隨有如下進一步的缺點：晶片夾具需要滿足將半導體晶片從晶圓箔材分離的要求以及焊接要求，並且其不能針對單獨的過程被最佳地構造。
如下半導體安裝設備也是已知的：這些半導體安裝設備包括拾取頭和焊接頭，拾取頭從晶圓臺拾取半導體晶片並且將半導體晶片置於支撐件上，並且焊接頭從支 撐件取走半導體晶片並且將半導體晶片焊接到基板上。
本發明是基於開發一種用於安裝半導體晶片的設備的目的，其能夠以簡單的方式調節以滿足各種要求。
根據本發明的用於安裝半導體晶片的設備包括帶有單個焊接頭的拾取和放置系統、單個拾取頭、支撐台，以及控制單元。該拾取頭和該支撐台被安裝在台架上。該台架能夠在第一位置和第二位置之間以往復方式移動。該設備構造成在直接模式和並行模式下操作。在該直接模式下，該台架位於第一位置中，並且該控制單元操縱該拾取和放置系統，使得該焊接頭將半導體晶片一個接一個地從晶圓臺移走並且將該半導體晶片放置在基板上。在該並行模式下，該台架位於該第二位置中，並且該控制單元操縱該拾取頭、該支撐台以及該拾取和放置系統，使得該拾取頭將半導體晶片從該晶圓臺一個接一個地移走並且將該半導體晶片放置在該支撐臺上，並且該焊接頭將半導體晶片從該支撐台一個接一個地移走並且將該半導體晶片放置在該基板上。該第一位置是該支撐台和該拾取頭在該拾取和放置系統的焊接頭的工作區之外的停放位置。
該設備優選地具有僅兩個相機，即第一相機和第二相機。該設備構造成使得該支撐能夠台在第一端位置和第二端位置之間以往復方式移動。在操作的並行模式下，該控制單元被構造成將該支撐台移動到該第一端位置，在該第一端位置中，該拾取頭將該移走的半導體晶 片放置在該支撐臺上，並且然後將該支撐台移動到該第二端位置，在該第二端位置中，該焊接頭將該半導體晶片從該支撐台移走。第一相機的視野被定向成朝該晶圓臺上的移走位置。第二相機被可移位地安裝，以便當支撐台位於其第二端位置時將該第二相機的視野定向成朝該支撐台，或將該第二相機的視野定向成朝該半導體晶片待放置的基板位置。
合併到該說明書中並且構成該說明書的一部分的附圖示出了本發明的一個或多個實施例，並且與詳細描述一起用於解釋本發明的原理和實施方式。這些圖不按比例。
圖1基於優選實施例示出對理解本發明所必須的用於安裝半導體晶片到基板的設備(即所謂的自動半導體安裝設備或晶粒焊接機)的部件。圖2A和2B示出該設備的細節。該設備包括：晶圓臺1；輸送裝置，其用於沿預定的輸送方向3輸送基板2；帶有單個焊接頭5的拾取和放置系統4；台架6，在其上安裝有單個拾取頭7和支撐台8；以及示意性地示出的控制單元9。在該優選實施例中僅設置有兩個相機10和11。待安裝的半導體晶片12附著到顯然地圖示出的載體箔13。它們被彼此相鄰地設置成行和列。晶圓臺1能夠沿兩個正交方向移動，並且晶圓臺1能夠繞其中心點旋轉，且晶圓臺1將待安裝的下一個半導體晶片12設置在固定的移走位置A處。晶圓臺1包括：晶片退出器14，也被稱為晶粒退出器，其支援半導體晶片12從載體箔13的脫離。台架6 能夠在第一位置和第二位置之間以往復方式移動。台架6因此以可移位和/或可旋轉的方式被安裝，並且可以借助於例如電動、氣動或液壓驅動器的驅動器從第一位置移動到第二位置，並且反之亦然。在圖2A中示出的台架6的第一位置是如將在下文更詳細地解釋的直接模式的停放位置，其中拾取頭7和支撐台8被設置在拾取和放置系統4的焊接頭5的工作區之外。在2B中示出的台架6的第二位置是用於如將在下文更詳細地解釋的並行模式的工作位置。在該實施例中，台架6沿預定的方向可移位地安裝在固定承載架15上。該預定的方向在該示例中平行於基板2的輸送方向3延伸。
拾取和放置系統4被設置成將由焊接頭5抓握的半導體晶片12定位在基板2上預定的位置B1或B2或...Bn處，且下標n表示相鄰地設置在基板2上的基板位置的數量。
根據本發明，該設備構造成在直接模式下或在並行模式下操作。
在該直接模式下：-台架6在第一位置中；-控制單元9操縱拾取和放置系統4，使得焊接頭5將半導體晶片12一個接一個地從晶圓臺1移走並且將半導體晶片12放置在基板2上。
拾取頭7和支撐台8因此在直接模式下不被使用。在該並行模式下：-台架6在第二位置中； -控制單元9操縱拾取頭7、支撐台8以及拾取和放置系統4，使得拾取頭7將半導體晶片12從該晶圓臺1一個接一個地移走並且將半導體晶片12放置在支撐台8上，並且焊接頭5將半導體晶片12從支撐台8一個接一個地移走並且將半導體晶片12放置在基板2上。
將在下面描述該優選實施例的一些細節：
晶圓臺1相對於基板2的平面以成角度的方式設置。焊接頭5在沿正交於基板的輸送方向延伸的方向16上可移位，並且繞平行於基板2的輸送方向3的軸線17在兩個預定的樞轉位置之間以往復方式可樞轉約角度φ。為了在移走位置A處移走設置在晶圓臺1上的半導體晶片12，焊接頭5被移動到預定位置並且樞轉到第一預定的樞轉位置中。為了將移走的半導體晶片12放置在基板上，焊接頭5被移動到基板上相應的位置並且被樞轉約角度φ到第二預定的樞轉位置。在台灣專利第I231561號中公開了這樣的設置的進一步細節。
安裝在台架6上的拾取頭7可以在兩個預定的樞轉位置之間繞平行於基板2的輸送方向3延伸的軸線18以往復方式樞轉約角度φ，如同拾取和放置系統4的焊接頭5。安裝在台架6上的支撐台8對齊成平行於基板2的平面，並且能夠在兩個預定的端位置之間沿方向16以往復方式移動。支撐台8的支撐表面19能夠繞垂直延伸到支撐表面19的軸線旋轉，使得如果需要，則可以改變半導體晶片12的定向。拾取頭7和支撐台8的操作所需的電動或液壓驅動器也固定到台架6，但是在這裏不作 更詳細的解釋。
第一相機10以固定的方式設置，並且其視野被定向成朝半導體晶片12在晶圓臺1上的移走位置A。第二相機11能夠沿著方向16以往復方式移動。其視野可以通過移位而當支撐台8位於第二端位置時被定向成朝該支撐台8，或被定向成朝半導體晶片12待放置的基板位置。
下文將更詳細地解釋該優選實施例在並行模式下的操作。執行下列步驟以便從晶圓臺1移走半導體晶片12並且將半導體晶片12放置在選定的基板位置上：
-移動晶圓臺1以便將下一個半導體晶片12設置在移走位置A處。
-用第一相機10對設置的半導體晶片12照相。
-將拾取頭7樞轉到第一樞轉位置，並且從晶圓臺1移走設置的半導體晶片12。
-將支撐台8移動到其第一端位置。
在圖3中示出了這種狀態。
-將拾取頭7樞轉到其第二樞轉位置，並且將半導體晶片12放置在支撐台8上。
-移動晶圓臺1以便將下一個半導體晶片12設置在移走位置A處。
-用第一相機10對設置的半導體晶片12照相。第一相機10的視野用虛線示出。
這種狀態在圖4中示出。
-將支撐台8移動到其第二端位置。
-將第二相機11移位到其視野被定向成朝支撐台8 的位置。
-如有必要，使支撐台8旋轉，以便將半導體晶片12對準在預定的定向上。
-用第二相機11對設置在支撐台8上的半導體晶片12照相。在記錄期間的第二相機11的視野用虛線示出。
這種狀態在圖5中示出。
-將第二相機11移位到其視野被定向成朝半導體晶片12待放置的基板位置的位置。
-將焊接頭5移動到支撐台8，並且從支撐台8移走半導體晶片12。
-用第二相機11對半導體晶片12待放置的基板位置照相。第二相機11在記錄期間的視野用虛線示出。
這種狀態在圖6中示出。
-可選地，為了品質控制，用第二相機11對前述半導體晶片12被放置的基板位置照相。
-將焊接頭5移動到所述基板位置，並且將半導體晶片12放置在該基板位置上。
半導體晶片12在支撐台8上的位置以及基板位置的位置將根據由相機10和11記錄的圖像來確定，並且焊接頭5的精確的行進路徑將據此計算，使得焊接頭5能夠將半導體晶片12放置在基板位置上精確的位置中。焊接頭5在並行模式下始終在相同的樞轉位置。相機10和11優選地在拾取頭7、拾取和放置系統4和焊接頭5不移動的時間點拍照。
這些步驟可以一方面部分地被並行地執行，並且另 一方面部分以改變的序列執行。
所描述的實施例是本發明的優選實施例。根據本發明的半導體安裝設備在申請專利範圍內可以以另一方式設置，且申請專利範圍陳述了安裝設備的單獨的部件需要如何被配置和配合。術語“基板”將在本說明書和申請專利範圍的術語的廣泛意義上被解釋，即該基板可以是例如已經安裝有半導體晶片的基板，因此進一步的半導體晶片將被安裝在已經安裝的半導體晶片上。這種情況的例子是例如在記憶體晶片中使用的所謂的“堆疊晶粒”應用。
雖然已經示出並且描述了本發明的實施例和應用，但是，對本領域的技術人員來說將明顯的是，本公開的有益效果在於在不脫離此處的發明概念的情況下，比以上描述更多的修改是可能的。因此，本發明將不受到除所附申請專利範圍和其等同物的精神之外的限制。
1‧‧‧晶圓台
2‧‧‧基板
3‧‧‧輸送方向
4‧‧‧拾取和放置系統
5‧‧‧焊接頭
6‧‧‧台架
7‧‧‧拾取頭
8‧‧‧支撐台
9‧‧‧控制單元
10‧‧‧相機
11‧‧‧相機
12‧‧‧半導體晶片
13‧‧‧載體箔
14‧‧‧晶片退出器
15‧‧‧載體
16‧‧‧方向
17‧‧‧軸線
18‧‧‧軸線
19‧‧‧支撐表面
φ‧‧‧角度
圖1示出對理解本發明所必須的用於安裝半導體晶片的設備的部件；圖2示出該設備的細節，並且圖3-6示出在安裝過程期間的快照。
1‧‧‧晶圓台
2‧‧‧基板
3‧‧‧輸送方向
4‧‧‧拾取和放置系統
5‧‧‧焊接頭
6‧‧‧台架
7‧‧‧拾取頭
8‧‧‧支撐台
9‧‧‧控制單元
10‧‧‧相機
11‧‧‧相機
12‧‧‧半導體晶片
13‧‧‧載體箔
14‧‧‧晶片退出器
16‧‧‧方向
17‧‧‧軸線

Claims (2)

  1. 一種用於安裝半導體晶片(12)的設備，包括：帶有單個焊接頭(5)的拾取和放置系統(4)，單個拾取頭(7)，支撐台(8)，以及控制單元(9)，其中所述拾取頭(7)和所述支撐台(8)安裝在台架(6)上，所述台架(6)能夠在第一位置和第二位置之間以往復方式移動，並且其中所述設備構造成在直接模式和並行模式下操作，其中在所述直接模式下：所述台架(6)位於作為停放位置的所述第一位置中，在所述停放位置中，所述支撐台(8)和所述拾取頭(7)在所述拾取和放置系統(4)的焊接頭(5)的工作區之外，並且所述控制單元(9)操縱所述拾取和放置系統(4)，使得所述焊接頭(5)將半導體晶片(12)從晶圓臺(1)一個接一個地移走並且將所述半導體晶片(12)放置在基板(2)上，並且其中在所述並行模式下：所述台架(6)位於所述第二位置中，並且所述控制單元(9)操縱所述拾取頭(7)、所述支撐台(8)以及所述拾取和放置系統(4)，使得所述拾取頭(7)將半導體晶片(12)從所述晶圓臺(1)一個接一個地移走並且將所述半導體晶片(12)放置在所述支撐台(8)上，並且所述焊接頭(5) 將半導體晶片(12)從所述支撐台(8)一個接一個地移走並且將所述半導體晶片(12)放置在所述基板(2)上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的設備，其中所述設備具有僅兩個相機(10,11)，即第一相機(10)和第二相機(11)，並且其中所述支撐台(8)能夠在第一端位置和第二端位置之間以往復方式移動，且所述控制單元(9)在所述並行模式下被構造成將所述支撐台(8)移動到所述第一端位置，在該第一端位置中，所述拾取頭(7)將所移走的半導體晶片(12)放置在所述支撐台(8)上，然後將所述支撐台(8)移動到所述第二端位置，在所述第二端位置中，所述焊接頭(5)將所述半導體晶片(12)從所述支撐台(8)移走，所述第一相機(10)的視野被定向成朝所述晶圓臺(1)上的移走位置，並且其中所述第二相機(11)被可移位地安裝，以便當所述支撐台(8)在其第二端位置中時將所述第二相機(11)的視野定向成朝所述支撐台(8)，或將所述第二相機(11)的視野定向成朝待放置所述半導體晶片(12)的基板位置。
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