TWI270158B - Method and apparatus for the mounting of semiconductor chips - Google Patents

Description

1270158 五、發明説明（1) 本發明係關於敘述在申請專利範圍第1項序文中之半導 體晶片之放置方法及裝置。 對於半導體晶片的放置，係藉由運送裝置，重複循環地 先將基板饋送至應用黏著物之分配座，再饋送至放置下一 個半導體晶片之打線座。爲了要將電子結構更加小型化， 對於某些應用之半導體晶片也會變得非常小。最小的半導 體晶片之大小已經小於0.2mmx0.2mm。若基板和半導體晶 片之間的黏著層係由導電黏著物所構成的，則工作就是放 置微小的半導體晶片，使得在固化之後，在基板和半導體 晶片之間的黏著層厚度很均句，而且變化，例如，都只在 ±5 // m的給定容許度以內。唯有在此情形下，放置半導體 晶片的一致高品質之電特性才可以達成。再者，要可以使 用來自不同製造廠之基板，意思就是要被處理之基板的厚 度，典型上會有60到70// m的變異。 目前，使用一種一般稱爲”過度前進”的方法，補償基板 厚度的變化。一種所謂的晶粒打線機之自動組合機台包含 一打線機，其具有可以抓取半導體晶片之抓取工具。在任 何情形下，打線機可以下降到基板上的預設高度，使得半 導體晶片可以不考慮基板的實際厚度而撞擊在黏著部分上 。在如此做時，一方面黏著物受到擠壓，而另一方面抓取 工具相對於打線頭會偏斜。所以最終的黏著層厚度會有很 大的變化。 本發明的目的係提出一種可以符合上述要求之半導體晶 片的放置方法和裝置。 1270158 五、發明説明（4) 使半導體晶片1停止下沈，打線頭3必須移走。這是爲什 麼在第三階段，打線頭3要在抓取工具2釋放之後的設定 時間τ內移走。 在打線頭3移走之前的即時情形示於第1 Β圖。與時間r 相較，抓取工具2從打線頭3的釋放點到達黏著物5的第 一接觸點之落下的時間非常短。在此情形下，黏著層5的 厚度就會基板4的實際厚度幾乎無關。因爲在打線頭3上 之抓取工具2的無摩擦引導，所以在黏著物5上之半導體 晶片1的撞擊力正比於半導體晶片1和抓取工具2的質 量’因此遠小於所引用之”過度前進”法。再者，減少抓取 工具2的質量之質量效應會造成黏著物5上之半導體晶片i 下降較慢。 在第2圖中的實線表示在時間t期間，打線頭3在支撐 座6之上之高度h的過程，而虛線則表示抓取工具2在支 撐座6之上之高度h的過程。在時間tl，打線頭抵達高度 Η ’保持在高度H-時間周期τ，然後在時間t2移走，再次 沒有半導體晶片。抓取工具2固定在打線頭3的上限位置 ’ 一直到打線頭3到達高度Η，在其本身自打線頭3釋放 之後’其加快一些落下，直到其踫到黏著物5，然後其減慢 一些沈入黏著物5。 第3圖圖示執行本發明之方法所完成之第一種裝置的細 部。就此種裝置而言，抓取工具2具有一個可以從上端應 用真空’以抓緊半導體晶片1之連續的縱向鑽也1 1。當抓 緊半導體晶片1時，會在下端密封住縱向鑽孔11。正在如 1270158 五、發明説明（5 ) 此作時，縱向鑽孔1 1的下端和上端之間之壓力差的結果’ 會產生一向上的力，足以將抓取工具2推到上限位置。在 此情形下，抓取工具2就會被固定在打線頭3的上限位 置。 在打線頭3到達示於第1 A圖的位置之後’就可關掉在縱 向鑽孔Π上端的真空。作用在抓取工具2上之向上的力會 與持續減少的真空一起連續的減少：抓取工具2向下落下 ，半導體晶片1撞擊在黏著物5上，且愈來愈壓縮黏著物5 ，一直等到在時間周期r之後，打線頭3上升且移走。只 要不完全破真空，半導體晶片1就會持續吸附在抓取工具2 之上。因此，在黏著物5上之半導體晶片1的放置，係在 抓取工具2的引導之下，以控制方式發生。在經過時間3 之後，真空已被破的足夠了，所以當其上升時，打線頭τ 會離開在黏著物5之上之半導體晶片1。 第4圖圖示執行本發明之方法所完成之第二種裝置的細 部。就此種裝置而言，”保持組件”和”落下抓取工具”的功能 係分開的。打線頭3包含可以應用壓縮空氣或真空之腔體 1 2，其中抓取工具2的上端爲密封式的軸承。當應用真空 到腔體1 2時，抓取工具2會被推入到其上限位置。當將壓 縮空氣應用到腔體1 2時，則抓取工具2會被推入到其下限 位置。此外，抓取工具2具有一可以連接到真空源之縱向 鑽孔1 1。 爲了要能夠抓緊半導體晶片1，必須要將壓縮空氣應用 1270158 五、發明説明（6) 到腔體1 2，使腔體1 2中的壓力控制在設定値Pl。當抓緊 半導體晶片1時’ ί]線頭3下降的夠低，使得建立在半導 體晶片1和抓取工具2之間的力，足以使抓取工具2偏離 其下限位置。此壓力F!與倫敦的程度無關。其係由腔體！ 2 中之壓力W作用在抓取工具2上的橫截面積a決定：Fl = p ! X A。最遲要在現在將真空應用到縱向鑽孔〗丨，使得半導 體晶片1可以吸附在抓取工具2上，且可以被抓取。 在半導體晶片1已被抓緊之後，可以應用真空到腔體1 2 ，使抓取工具2可以移動到其上限位置。如第一實施例， 在第一階段，打線頭3現在運送到基板4 (第1 A圖），且下 降到支撐座6上方設定的高度Η。打線頭3保持在高度Η 。現在移除腔體1 2中的真空，使得抓取工具2相對於打線 頭3下降。打線頭3在時間r期間保持在高度Η，其中時 間係從真空移除時開始，而在打線頭3上升且移走時結 束。打線頭3在高度Η之該停留時間r決定半導體晶片1 擠壓黏著物5的範圍，即，黏著物厚度可達成之範圍。爲 了使打線頭3可以不和已黏接的半導體晶片1 一起移走， 在縱向鑽孔1 1中之真空必須在經歷停留時間r之前的適當 時機移除。 該第二實施例具有之優點爲：在時間r期間，在腔體12 中之真空度或負壓強度可以根據給定的壓力縱深控制，使 得半導體晶片1以控制速度下降在黏著物5之上。尤其， 1270158 五、發明説明（7) 與突然移除真空的情形相較，其下降速度可以減緩。 再者’第二實施例適用於放置相當大的半導體晶片在基 板4之上，其中其希望半導體晶片1係以設定的黏接力壓 在基板上。在打線頭3運送到基板4期間，會有一設定的 過壓力P2應用到腔體1 2。選擇讓打線頭3下降之過壓力P2 和在支撐座6上之高度Η 1，使得抓取工具2在垂直方向 7，相關於打線頭3向上偏斜，因此凸輪1 〇上不會撞到停 止面8，下也不會撞到停止面9。然後半導體晶片1就會以 定義的黏接力F2=P2XA壓在黏接物5之上，使得藉由抓 取工具2施在半導體晶片1之上的黏接力F 2與基板厚度無 關。黏著物5最終的層厚取決於黏著物應用部分的體積和 壓力P2。 第5圖圖示一種用以控制打線頭3之腔體1 2中的壓力之 裝置。該裝置具有以比例閥門1 5連接之壓縮空氣源1 3和 真空源1 4。真空源1 4最好經由真空筒1 6連接到比例閥門 1 5。當抓取工具2位在下限位置時，比例閥門1 5的出口連 接到壓力腔1 7，其中壓力腔1 7的體積至少要比腔體1 2的 體積大1 〇倍。壓力感測器1 8位在壓力腔1 7之中，用以量 測其內部之壓力P。由壓力感測器1 8所傳送之訊號會被饋 送到控制比例閥門1 5之控制裝置1 9，所以在壓力腔1 7中 之壓力P會對應給定値。壓力腔1 7連接到打線頭3之腔體 1 2，所以在腔體1 2中之壓力會和壓力腔1 7的壓力一樣。 抓取工具2的縱向鑽孔Π可經由未圖示之可切換閥門各別 連接到真空源14，用以抓緊和釋放半導體晶片1。 1270158 五、發明説明（8) 符號之說明 1.. ...半導體晶片 2.. ...抓取工具 3.. ...打線頭 4.. ...基板 5.. ...黏著物 6.. ...支撐座 7…垂直方向 8.. …停止面 9.. ...停止面 10.. ..凸輪 Π....鑽孔 12.. ..腔體 13.…壓縮空氣源 1 4.…真空源 15.. ..閥門 16.. ..真空筒 17·..·壓力腔 18·.·.壓力感測器 19.…控制裝置 Η.....高度 -10-

Claims (1)

1270158 六、申請專利範圍 第90 1 2 1 29 5號「用於放置半導體晶片的方法及裝置」 專利案 (2006年9月修正） Λ申請專利範圍： 1· 一種用於放置半導體晶片（1 )在具有一部分黏著物（5 ) 的基板（4)上之方法，其特徵爲具有下列步驟： a)提供一具有一部分黏著物（5)之基板（4)在支撐座 (6)上； b )藉由可在打線頭（3 )的上限位置和下限位置間之垂 直方向上移動之抓取工具（2)，抓緊半導體晶片（1) C )將打線頭（3 )降下到在支撐座（6 )之上之設定高度 ，而抓取工具（2 )則固定在打線頭（3 )上之上限位 置； d )釋放抓取工具（2 )的固定，使得抓取工具（2 )向下 地朝向該黏著物掉落，且將半導體晶片（1 )壓在黏 著物（5 )上，而維持該打線頭於該高度處；及 e )在釋放抓取工具（2 )的固定之後的預定時間內，舉 起且移走打線頭（3 )。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中在打線頭（3 )上 之抓取工具（2 )係以真空固定。 3. 如申請專利範圍第丨或第2項之方法，其中抓取工 具（2 )抵靠在打線頭（3 )上被施加真空的腔體（1 2 )， -1 - _ ____-— 1270158 Ψ ：r ^ ：/f 一六、申請專利範圍 且真空度係根據給定的縱深控制，以控制步驟d中 之抓取工具（2 )的降下速度。 4. 一種用於放置半導體晶片（1 )在具有一部分黏著物（5 ) 的基板（4)上之裝置，該裝置包含具有抓取工具（2) 之打線頭（3 )，其中抓取工具（2 )可以在上限位置和 下限位置之間的垂直方向中自由移動，其中該打線 頭（3)包含可以應用壓縮空氣且/或真空之腔體（12) ，其中抓取工具（2 )的上端運轉在密封式的軸承上， 其中腔體（12)係連接到壓力腔（17)，而壓力腔（17) 之體積至少要比腔體（12)之體積大10倍，該裝置適 用於： a)提供一具有一部分黏著物之基板（4)在支撐座（6) 上； b )移動承載該半導體晶片（1 )之該打線頭（3 )至基板 (4 )上方一位置； c )固定該抓取工具（2 )於該上限位置中； d )將打線頭（3 )降下到支撐座之上之設定高度； e )釋放抓取工具（2 )的固定，使得抓取工具（2 )向下 地朝向該黏著物掉落，且將半導體晶片（1 )壓在黏 著物上，而維持該打線頭（3 )於該高度處；以及 f )在釋放抓取工具（2 )的固定之後的預定時間’舉起 且移走打線頭（3 )。