TWI512855B - 覆晶黏晶機以及黏晶平台之平坦度與變形量補正方法 - Google Patents

覆晶黏晶機以及黏晶平台之平坦度與變形量補正方法 Download PDF

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Description

覆晶黏晶機以及黏晶平台之平坦度與變形量補正方法
本發明是有關於一種覆晶黏晶機的構造以及黏晶平台之平坦度與變形量補正方法。
大多情況下使用如下的覆晶黏晶方法，即，當在藉由抗蝕劑等而形成於半導體晶片的電極上的支柱(pillar)的前端形成焊料的皮膜之後，使半導體晶片反轉，將形成於支柱的前端的焊料的皮膜抵壓至基板的電極，進行加熱而使焊料熔融從而將半導體晶片安裝於基板上。這樣，使半導體晶片反轉而安裝於基板上的裝置被稱作覆晶黏晶機。而且，近年來，利用覆晶黏晶方法將其他半導體晶片黏晶於晶圓上的半導體晶片上而非基板上，從而製造出積層有半導體晶片的電子零件。
在覆晶黏晶方法中，因將半導體晶片的多個電極與基板上的多個電極同時連接，故重要的是以於半導體晶片的電極上的支柱的前端所形成的焊料皮膜的面同時與基板的電極進行接觸的方式，來將基板與半導體晶片保持為平行。因此，提出如下方法： 藉由在上下方向上可移動的3個支持機構來支持用以吸附保持基板的黏晶平台，且以保持黏晶平台與黏晶工具的平行度的方式來調整黏晶平台表面的斜度(例如，參照專利文獻1、專利文獻2)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2010-114102號公報
[專利文獻2]日本專利特開2010-114103號公報
然而，近年來，半導體晶片變得大型化，同時連接的電極的數目為1000以上亦不在少數，此外，於電極上的支柱的前端所形成的焊料皮膜的厚度非常薄，為5μm~10μm左右。而且，為了將1000個以上的支柱同時黏晶於基板的電極上，而要求將各支柱的前端面與基板電極面同時限制於焊料皮膜的厚度內。進而，隨著半導體晶片的電極的數目的增多，而擠壓半導體晶片的負載亦增大，近年來，黏晶時的推壓負載亦有時為500N左右。即，相當於人的體重程度的大的推壓負載會被施加至半導體晶片、黏晶平台上。該情況下，因負載所引起的黏晶平台的變形，而施加至半導體晶片、晶圓、基板等的力產生分佈，產生電極或者支柱的部分接觸，從而存在黏晶品質下降的問題。
而且，覆晶黏晶方法中，為了使焊料熔融而將黏晶平台連同黏晶工具一併進行加熱。然而，若因該加熱引起的溫度上升， 而黏晶平台自身產生變形，則會與上述同樣地，產生電極或者支柱的部分接觸，從而存在黏晶品質下降的問題。
進而，在覆晶黏晶機中，黏晶平台固定於XY台上，黏晶中會高速地沿XY方向移動。因此，如專利文獻1中記載的現有技術般，僅利用在分別以120度而錯開方向的V型槽中插入了前端為球面的軸(shaft)的支持構造，存在如下問題：無法承受住黏晶平台高速地移動時的橫方向的負載，從而在黏晶平台的位置產生彎曲，或在黏晶平台中產生振動而無法進行良好的高速黏晶。
因此，本發明的目的在於在覆晶黏晶機中實現黏晶品質的提高與高速化。
本發明的覆晶黏晶機的特徵在於包括：基體部；黏晶平台，吸附固定黏晶對象物；多個上下方向位置調整支持機構，安裝於基體部，分別在上下方向上支持多個支持點並且調整各支持點的上下方向位置，上述多個支持點設置在黏晶平台的與吸附固定黏晶對象物的表面為相反側的面；以及連接構件，將基體部與黏晶平台予以連接，連接構件限制黏晶平台相對於基體部的在沿著黏晶平台的表面的第一軸的方向、與沿著黏晶平台的表面而與第一軸正交的第二軸的方向上的相對移動，且容許黏晶平台相對於基體部的繞第一軸的第一扭轉(twist)、繞第二軸的第二扭轉、及黏晶平台相對於基體部的上下方向上的移動。
本發明的覆晶黏晶機中，亦較佳為連接構件為第一邊與第二邊平行的大致梯形形狀，且為板彈簧機構，包括：與第一邊鄰接且沿著第一邊的第一可撓性部，與第二邊鄰接且沿著第二邊的第二可撓性部，以及第一可撓性部與第二可撓性部之間的剛體部，第一邊與第二邊以與第一軸或第二軸平行的方式配置於基體部與黏晶平台之間。
本發明的覆晶黏晶機中，亦較佳為板彈簧機構的第一邊比第二邊短，板彈簧機構的第一邊安裝在黏晶平台的與表面為相反側的面上的自黏晶平台的重心位置偏離第一距離的第一位置處，板彈簧機構的第二邊安裝在基體部的與黏晶平台對向的面上的如下的第二位置處，即位在第一位置的與重心相反的一側且自重心偏離比第一距離長的第二距離。
本發明的覆晶黏晶機中，亦較佳為包括多個加壓彈簧，上述多個加壓彈簧將黏晶平台的各支持點擠壓至各上下方向位置調整支持機構上，各上下方向位置調整支持機構包含與各支持點接觸的凸輪機構。
本發明的覆晶黏晶機中，亦較佳為包括控制部，上述控制部使上下方向位置調整支持機構動作，控制部包括顯示黏晶平台各部的平坦度的平坦度圖(map)，且包括平坦度補正單元，上述平坦度補正單元根據黏晶位置且基於平坦度圖來補正黏晶平台的高度與傾斜。
本發明的覆晶黏晶機中，亦較佳為包括控制部，上述控 制部使上下方向位置調整支持機構動作，控制部包括預計變形量圖(map)，上述預計變形量圖顯示將黏晶工具抵壓至黏晶平台時的推壓負載所引起的黏晶平台各部的預計變形量，且包括變形量補正單元，上述變形量補正單元根據黏晶時的推壓位置與推壓負載而僅以黏晶平台的預計變形量來補正黏晶平台的高度與傾斜。
本發明的覆晶黏晶機中，亦較佳為黏晶平台包括：第一層，導熱率低；第二層，導熱率大於第一層，且熱膨脹率與第一層大致相同；第三層，包含與第二層相同的材料；以及加熱器，夾入於第二層與第三層之間。
本發明的黏晶平台平坦度補正方法是覆晶黏晶機的黏晶平台平坦度補正方法，其特徵在於包括下述步驟：準備覆晶黏晶機的步驟，上述覆晶黏晶機包括：基體部；黏晶平台，吸附固定黏晶對象物；多個上下方向位置調整支持機構，安裝於基體部，分別在上下方向上支持多個支持點並且調整各支持點的上下方向位置，上述多個支持點設置在黏晶平台的與吸附固定黏晶對象物的表面為相反側的面；連接構件，將基體部與黏晶平台予以連接；以及控制部，使上下方向位置調整支持機構動作；在控制部內準備平坦度圖的步驟，上述平坦度圖顯示黏晶平台各部的平坦度；以及藉由控制部使多個上下方向位置調整支持機構動作，根據黏晶位置且基於平坦度圖來補正黏晶平台的高度與傾斜的步驟。而且，本發明的黏晶平台平坦度補正方法中，亦較佳為連接構件限制黏晶平台相對於基體部的在沿著黏晶平台的表面的第一軸的方 向、與沿著黏晶平台的表面而與第一軸正交的第二軸的方向上的相對移動，且容許黏晶平台相對於基體部的繞第一軸的第一扭轉、繞第二軸的第二扭轉、及黏晶平台相對於基體部的上下方向上的移動。
本發明的黏晶平台變形量補正方法是覆晶黏晶機的黏晶平台變形量補正方法，其特徵在於包括下述步驟：準備覆晶黏晶機的步驟，上述覆晶黏晶機包括：基體部；黏晶平台，吸附固定黏晶對象物；多個上下方向位置調整支持機構，安裝於基體部，分別在上下方向上支持多個支持點並且調整各支持點的上下方向位置，上述多個支持點設置在黏晶平台的與吸附固定黏晶對象物的表面為相反側的面；連接構件，將基體部與黏晶平台予以連接；以及控制部，使上下方向位置調整支持機構動作；在控制部內準備預計變形量圖的步驟，上述預計變形量圖顯示將黏晶工具抵壓至黏晶平台時的推壓負載所引起的黏晶平台各部的預計變形量；藉由控制部使多個上下方向位置調整支持機構動作，根據黏晶時的推壓位置與推壓負載而僅以黏晶平台的預計變形量來補正黏晶平台的高度與傾斜的步驟。而且，本發明的黏晶平台變形量補正方法中，亦較佳為連接構件限制黏晶平台相對於基體部的在沿著黏晶平台的表面的第一軸的方向、與沿著黏晶平台的表面而與第一軸正交的第二軸的方向上的相對移動，且容許黏晶平台相對於基體部的繞第一軸的第一扭轉、繞第二軸的第二扭轉、及黏晶平台相對於基體部的上下方向上的移動。
本發明發揮如下效果，即，在覆晶黏晶機中可實現黏晶品質的提高與高速化。
11‧‧‧XY台
12‧‧‧基底
20‧‧‧黏晶平台
20a‧‧‧第一層
20b‧‧‧第二層
20c‧‧‧第三層
21‧‧‧表面
22‧‧‧下表面
23、31a、31b、31c‧‧‧托架
24‧‧‧凸輪從動件
25‧‧‧銷
26‧‧‧重心位置
27‧‧‧接點
28‧‧‧加熱器
30‧‧‧上下方向位置調整支持機構
31‧‧‧框架
31d‧‧‧平板
32‧‧‧馬達
33、35‧‧‧旋轉軸
34‧‧‧聯結器
36‧‧‧凸輪
40‧‧‧板彈簧機構
41‧‧‧第一固定構件
42‧‧‧第一板彈簧
43‧‧‧剛體部
44‧‧‧第二板彈簧
45‧‧‧第二固定構件
50‧‧‧加壓彈簧
51‧‧‧彈簧殼體
52‧‧‧螺旋彈簧
61‧‧‧基板
62、65a‧‧‧電極
63‧‧‧鍍敷層
65‧‧‧半導體晶片
66‧‧‧支柱
67‧‧‧焊料皮膜
70‧‧‧黏晶工具
71、72、73‧‧‧區
80‧‧‧控制部
81‧‧‧CPU
82‧‧‧平坦度補正程式
83‧‧‧平坦度圖
84‧‧‧變形量補正程式
85‧‧‧預計變形量圖
86‧‧‧馬達介面
87‧‧‧資料匯流排
88‧‧‧資料鏈結(data link)
89‧‧‧記憶部
91‧‧‧X軸
92‧‧‧Y軸
93‧‧‧Z軸
94‧‧‧繞X軸的扭轉(twist)
95‧‧‧繞Y軸的扭轉(twist)
100‧‧‧覆晶黏晶機
110‧‧‧主控制都
a、c‧‧‧線
A、B、C‧‧‧區域
b‧‧‧一點鏈線
d0 ‧‧‧基準撓曲量
d1 ‧‧‧預計撓曲量
e1 ‧‧‧撓曲補正量
F‧‧‧推壓負載
F0 ‧‧‧基準推壓負載
L1 ‧‧‧第一距離
L2 ‧‧‧第二距離
S101~S106、S201~S208‧‧‧步驟
t0 ~t7 ‧‧‧時刻
X、Y、Z‧‧‧方向
圖1是表示本發明的實施形態的覆晶黏晶機的構造的立體圖。
圖2是表示本發明的實施形態的覆晶黏晶機的構造的側面圖。
圖3是表示本發明的實施形態的覆晶黏晶機的構造的平面圖。
圖4是表示本發明的實施形態的覆晶黏晶機的上下方向位置調整支持機構的構成與控制系統的說明圖。
圖5(a)、圖5(b)是表示本發明的實施形態的覆晶黏晶機的連接構件(板彈簧機構)的動作的說明圖。
圖6(a)、圖6(b)是表示本發明的實施形態的覆晶黏晶機的黏晶平台的構造的剖面圖。
圖7(a)、圖7(b)是表示本發明的實施形態的覆晶黏晶機的黏晶平台、及黏晶平台的平坦度圖(map)的說明圖。
圖8是表示本發明的實施形態的覆晶黏晶機的黏晶平台的平坦度補正動作的流程圖。
圖9是表示本發明的實施形態的覆晶黏晶機的黏晶平台的變形量補正動作的流程圖。
圖10(a)、圖10(b)是表示本發明的實施形態的覆晶黏晶機的黏晶平台、及黏晶平台的預計變形量圖的說明圖。
圖11(a)、圖11(b)是表示本發明的實施形態的覆晶黏晶機的黏晶時的推壓負載F、黏晶工具高度H、以及黏晶平台的高度與傾斜的調整量的變化的曲線圖。
以下，一面參照圖式一面對本發明的實施形態進行說明。如圖1所示，本實施形態的覆晶黏晶機100包括：安裝在XY台11的上表面的基體部即基底12；吸附固定基板或晶圓等黏晶對象物的圓板狀的黏晶平台20；多個上下方向位置調整支持機構30，安裝在基底12上，在上下方向上支持黏晶平台20並且調整黏晶平台20的上下方向位置；將基底12與黏晶平台20予以連接的連接構件即板彈簧機構40；以及賦予將黏晶平台20擠壓至上下方向位置調整支持機構30的加壓的加壓彈簧50。另外，圖1表示卸下了黏晶平台20的狀態的覆晶黏晶機100。
如圖1、圖3所示，3個上下方向位置調整支持機構30配置成以120°間隔支持圓板狀的黏晶平台20的外周部。如圖1、圖4所示，各上下方向位置調整支持機構30在固定於基底12的上表面的框架32上安裝著馬達32及凸輪36。框架31包含共用的平板31d、自平板31d突出的3個托架31a、托架31b、托架31c。在托架31a的一垂直面上固定著馬達32的端面，馬達32的旋轉軸33貫通托架31a而自與馬達32為相反側的垂直面突出。另一方面，托架31b、托架31c對凸輪36的旋轉軸35進行支持。凸輪36的旋轉軸35分別貫通托架31b、托架31c，並自托架31b的馬 達32側的垂直面向馬達32側突出。而且，自托架31b的馬達32側的垂直面突出的凸輪36的旋轉軸35的端面與馬達32的旋轉軸33的端面相向，相向的各旋轉軸33、旋轉軸35的各端面部分藉由聯結器34而連接。因此，若馬達32旋轉，則旋轉軸33、旋轉軸35旋轉，藉此凸輪36旋轉。此處，框架31、凸輪36及旋轉軸35構成凸輪機構。
另一方面，如圖2、圖4所示，黏晶平台20在與吸附固定作為黏晶對象物的基板或晶圓等的表面21為相反側的面即下表面22的外周部，以120°間隔設置著托架23、與托架23連接的銷25、及旋轉自如地安裝在銷25上的圓筒形的凸輪從動件24。構成上下方向位置調整支持機構30的凸輪36的上表面與凸輪從動件24的外表面的接點27成為黏晶平台20的支持點。因此，3個上下方向位置調整支持機構30分別在上下方向上支持3個支持點即接點27。凸輪36成為旋轉角度與接點27的上下方向位置(Z方向位置)呈直線性變化的形狀，因而藉由控制凸輪36的旋轉角度而可調整各接點27的上下方向(Z方向)的位置。而且，如以後說明般，在黏晶平台20中裝入加熱器，於黏晶時，黏晶平台20整體被加熱。此時，因溫度的上升而黏晶平台20朝向外周側熱膨脹，各托架23的位置亦向黏晶平台20的外周側移動。由該熱膨脹引起的黏晶平台20的移動量藉由凸輪從動件24相對於凸輪36在水平方向上移動而被吸收，因此即便黏晶平台20熱膨脹，黏晶平台20亦可藉由3個上下方向位置調整支持機構30而在上下方 向上支持3個接點27，或亦可由銷25固定而使與凸輪36接觸的面為平面。
如圖1所示，與3個上下方向位置調整支持機構30的各凸輪36鄰接而設置著加壓彈簧50。加壓彈簧50包含：安裝在上下方向位置調整支持機構30的框架31的平板31d上的2個圓筒狀的彈簧殼體51，及安裝在各彈簧殼體51的內部的各螺旋彈簧52。各螺旋彈簧52的一端連接於黏晶平台20，且構成為將黏晶平台20朝向基底12拉伸，從而在圖2、圖4所示的凸輪從動件24與凸輪36之間發揮擠壓力的作用。另外，圖2、圖4中，加壓彈簧50簡略表示為彈簧的記號。
如圖1、圖3所示，板彈簧機構40包括：固定在黏晶平台20的下表面22的剛體的帶板即第一固定構件41(第一邊)，固定在基底12的剛體的帶板即第二固定構件45(第二邊)，配置在第一固定構件41、第二固定構件45之間的大致梯形的剛體部43，將第一固定構件41與剛體部43之間予以連接的第一可撓性部即帶狀第一板彈簧42，以及將第二固定構件45與剛體部43之間予以連接的第二可撓性部即帶狀第二板彈簧44。即，第一板彈簧42、第二板彈簧44分別鄰接於第一固定構件41、第二固定構件45。而且，如圖2、圖3所示，第一固定構件41比第二固定構件45短，各長度成為與剛體部43的第一固定構件41側的長度及剛體部43的第二固定構件45側的各長度大致相同的長度，因而板彈簧機構40整體上為大致梯形。
如圖2、圖3所示，第一固定構件41及第二固定構件45以如下方式配置於基底12與黏晶平台20之間，即，與作為第一軸的通過黏晶平台的重心位置26的X軸91平行，且與作為第二軸的通過黏晶平台的重心位置26的Y軸92正交，且第一固定構件41與第二固定構件45的X軸91方向上的中心會位於Y軸92上。而且，如圖2、圖3所示，第一固定構件41固定在黏晶平台20的下表面22的自黏晶平台20的重心位置26向Y軸92的負方向偏離第一距離L1 的位置，第二固定構件45固定在基底12的上表面的如下位置，即，該位置位在第一固定構件41的固定位置的與重心位置26相反的一側且自重心位置26向Y軸92的正方向偏離了比第一距離L1 長的第二距離L2 ，而且，通過圖2所示的重心位置26的上下方向的軸為Z軸93。
如以上說明般，第一板彈簧42、第二板彈簧44為如下的帶狀板彈簧，即，分別設置在第一固定構件41與剛體部43之間、以及第二固定構件45與剛體部43之間，且與第一固定構件41、第二固定構件45鄰接，因此在與第一固定構件41、第二固定構件45平行的方向，以及與第一固定構件41、第二固定構件45正交的方向，即X軸91的方向以及Y軸92的方向上，大致作為剛體而發揮功能，因而限制基底12與黏晶平台20之間的X軸91的方向、及Y軸92的方向上的相對移動。
另一方面，如圖5(a)、圖5(b)所示，第一板彈簧42、第二板彈簧44因厚度薄，故在厚度方向上容易彎折，若黏晶平台 20自圖5(a)所示的狀態而如圖5(b)所示般在上下方向(Z方向)上移動，則第一板彈簧42、第二板彈簧44在厚度方向上，即繞X軸彎曲變形，並發揮作用使得第一固定構件41與第二固定構件45為平行鏈結(link)，從而容許基底12與黏晶平台20之間的上下方向(Z方向)上的相對移動。而且，同樣地，藉由第一板彈簧42與第二板彈簧44的繞X軸的彎曲，而容許基底12與黏晶平台20之間的如圖3所示的繞X軸91的扭轉(twist)94(第一扭轉)。進而，板彈簧機構40的第一板彈簧42因其長度短，故容許第一固定構件41與剛體部43之間的繞Y軸92的扭轉95(第二扭轉)。即，板彈簧機構40限制黏晶平台20相對於基底12的在X軸91的方向與Y軸92的方向上的相對移動，且容許黏晶平台20相對於基底12的繞X軸91的扭轉94(第一扭轉)、繞Y軸92的扭轉95(第二扭轉)、以及黏晶平台20相對於基底12的上下方向(Z方向)上的移動。
而且，黏晶平台20藉由加壓彈簧50而被擠壓至3個上下方向位置調整支持機構30的凸輪36，因而黏晶平台20的上下方向位置、及繞X軸91的斜度、繞Y軸92的斜度藉由3個上下方向位置調整支持機構30而調整。進而，黏晶平台20不使用鏈結等這樣的具有含間隙的可能性的連接方式，而使用具有可撓性的第一板彈簧42、第二板彈簧44，並藉由XY方向上的剛性大的板彈簧機構40來與基底12連接，因而可抑制高速黏晶時黏晶平台20在上下方向上移動或者振動、或在XY方向上移動或者振 動，從而可有效地應用於高速黏晶。
以上說明的實施形態中，對配置成第一固定構件41及第二固定構件45與X軸91平行、且與Y軸92正交的情況進行了說明，但亦可配置成第一固定構件41及第二固定構件45與Y軸92平行且與X軸91正交。進而，X軸91、Y軸92亦可不為覆晶黏晶機100的基板的搬送方向及其正交方向，沿著黏晶平台20的表面21而相互正交即可。
將本實施形態的黏晶平台20的構成表示於圖6(a)、圖6(b)中。如圖6(a)所示，本實施形態的黏晶平台20例如包括：陶瓷等導熱率低的第一層20a；第二層20b，導熱率比第一層20a大而熱膨脹率與第一層20a大致相同，且例如包含沃斯田鐵(austenite)系不鏽鋼等；包含與第二層20b相同的材料的第三層20c；以及夾入於第二層20b與第三層20c之間的加熱器28。本實施形態的黏晶平台20成為第一層20a、第二層20b、第三層20c分別積層熱膨脹率相同的材料的構成，因而可實現如下效果：即便在藉由加熱器28加熱黏晶平台20的情況下，亦可抑制黏晶平台20因熱而翹曲等變形，從而可確保黏晶平台20的表面21的平坦度。
黏晶時，藉由加熱器28將黏晶平台20整體加熱至規定的溫度為止。而且，如圖6(b)所示，將設置於基板61上的電極62的位置與形成於半導體晶片65的電極65a上的支柱66的位置進行對準，其中上述基板61吸附固定於黏晶平台20的表面21上， 上述半導體晶片65吸附於黏晶工具70上，一面利用黏晶工具70加熱半導體晶片65一面將支柱66擠壓至基板61的電極62，使形成於支柱66的前端的焊料皮膜67熔融，並利用焊料來焊接基板61的電極62的前端的鍍敷層63與支柱66，從而將半導體晶片65安裝於基板61上。此時，黏晶平台20的表面21側的第一層20a導熱率低，熱不易在水平方向上傳遞，因而由黏晶工具70的加熱所引起的熱對與進行黏晶的半導體晶片65鄰接的另一半導體晶片65進行加熱的情況少，從而有效地抑制熱轉移到鄰接區域的黏晶已結束的半導體晶片65，可有效地抑制黏晶已結束的半導體晶片65的焊料再次熔融。
對以上所述的構造的覆晶黏晶機100的3個上下方向位置調整支持機構30的控制系統進行說明。如圖4所示，3個上下方向位置調整支持機構30的各馬達32連接於控制部80，並藉由控制部80的指令來控制旋轉角度。控制部80為內部包含中央處理單元(central processing unit，CPU)81的電腦，且內部包含進行記憶部89與馬達32之間的控制信號的收發的馬達介面86。記憶部89中儲存著以後將要說明的平坦度補正程式82、平坦度圖83、變形量補正程式84、以及預計變形量圖85。CPU81、記憶部89及馬達介面86經由資料匯流排87而連接。而且，CPU81中，自控制覆晶黏晶機100的黏晶動作的主控制部110，經由資料鏈結(data link)88而輸入有黏晶工具的XY方向的位置、Z方向的位置(高度)的指令信號，及黏晶工具的推壓負載的指令信號。
例如將黏晶平台20的表面21分割成圖7(a)所示的柵格狀的細小的區(section)71，對於各區71的高度，例如將基準高度設為0，以在比基準高度低的情況下設為負，在比基準高度高的情況下設為正，越偏離基準值則其絕對值越大的方式，將圖7(b)所示的表面21的起伏加以基準化，從而獲得平坦度圖83。而且，例如如圖7(a)及圖7(b)所示的將各區71的XY位置、經基準化的高度(Z方向位置)、以及各區71的表面的傾斜角度、傾斜方向加以表格化所得者，為儲存於圖4所示的記憶部89中的平坦度圖83。
而且，將黏晶平台20的表面21分割為圖10(a)所示的柵格狀的細小的區72，如圖10(a)、圖10(b)所示，在對某區73施加基準推壓負載F0 的情況下，將該區73中產生的預計變形量即基準撓曲量d0 經基準化所得的值加以表格化，從而獲得預計變形量圖85。因此，表格中針對每個被推壓的1個區73來記憶各區73的基準撓曲量d0 。例如，在區數為100的情況下，預計變形量圖85包含100的資料。作為預計變形量的基準撓曲量d0 例如如圖10(a)所示，在設置著藉由3個上下方向位置調整支持機構30支持的圖2所示的托架23的附近(圖10(a)中，由虛線所示的區域A、區域B、區域C)，即便施加推壓負載F，黏晶平台20亦不會撓曲，因而基準撓曲量d0 為0，在中央部或區域A、區域B、區域C的中間部部分等因基準推壓負載F0 而黏晶平台20發生撓曲，因此如圖10(a)所示，基準撓曲量d0 增大。
其次，對在如以上般構成的覆晶黏晶機100中調整黏晶平台20整體的表面的斜度的情況下的動作進行說明。例如，使圖6(a)所示的黏晶工具70的前端下降直至與黏晶平台20的表面21接觸為止，藉由對黏晶工具70與黏晶平台20的表面21接觸的黏晶工具70的前端的高度進行檢測，而測定黏晶平台20的表面21的高度。在表面21的任意的不同的3個點，例如位於外周附近且在周方向上每隔120°的位置的3個點等進行該測定。而且，根據測定出的3個黏晶平台20的表面21的高度，來計算黏晶平台20的表面21相對於水平面的斜度，並根據該計算結果使3個上下方向位置調整支持機構30動作，從而調整黏晶平台20的表面21的斜度。該動作可由手動來進行，亦可使控制部80與覆晶黏晶機100的主控制部110連動而自動地進行。
其次，如圖7(b)所示，在黏晶平台20的表面21有起伏而表面21的平坦度欠佳的情況下，如圖8所示，執行平坦度補正程式82而進行黏晶。首先，控制部80的CPU81如圖8的步驟S101所示，自覆晶黏晶機100的主控制部110經由資料鏈結(data link)88而獲取圖6(a)、圖6(b)所示的黏晶工具70的XY方向的位置及Z方向的高度的指令信號，並確定欲黏晶的區71。CPU81如圖8的步驟S102所示，自平坦度圖83中讀取相對於所確定的區71的基準推壓負載F0 的基準撓曲量d0 。然後，控制部80的CPU81如圖8的步驟S103所示，計算出將所確定的區71的表面設為水平所需的3個上下方向位置調整支持機構30的各馬達32 的旋轉角度，並如圖8的步驟S104所示，使各馬達32以計算出的旋轉角度旋轉，且進行調整以使得欲黏晶的區71的表面21與水平平行。然後，控制部80如圖8的步驟S105所示，判斷是否已結束對所有黏晶位置的黏晶，在並未結束對所有黏晶位置的黏晶的情況下，如圖8的步驟S106所示，使黏晶工具70移動至下一黏晶位置為止，並回到圖8的步驟S101中，按照與先前說明的方法相同的方法而移動至下一黏晶位置，一面參照平坦度圖83，一面以位於該位置的區71的表面為水平的方式使3個上下方向位置調整支持機構30的各馬達32旋轉。
這樣，在使用平坦度圖83與平坦度補正程式82來進行黏晶的情況下，即便在黏晶平台20的表面21有如圖7(b)所示的起伏的情況下，藉由使區71的表面與水平面平行，而能夠與具備高平坦度的黏晶平台20同樣地，使圖6(b)所示的半導體晶片65的多個支柱66與基板61的多個電極62大致同時接觸，因而可抑制多個支柱66與多個電極62的一部分接觸，從而可提高黏晶品質。
其次，對使用預計變形量圖85來執行變形量補正程式84並進行黏晶的情況進行說明。首先，控制部80的CPU81如圖9的步驟S201所示，自覆晶黏晶機100的主控制部110經由資料鏈結(data link)88而獲取圖6(a)、圖6(b)所示的黏晶工具70的XY方向的位置及Z方向的高度H的指令信號，並確定欲黏晶的區73。然後，CPU81如圖9的步驟S202所示，自預計變形量 圖85中讀取所確定的區73的高度與表面的傾斜角度、傾斜方向的資料。然後，控制部80如圖9的步驟S203所示，自覆晶黏晶機100的主控制部110經由資料鏈結(data link)88而獲取推壓負載F的指令值。另一方面，覆晶黏晶機100的主控制部110在圖11(a)的時刻t0 至時刻t1 為止的期間，朝向所確定的區73，如圖11(a)所示的線a般使黏晶工具70的高度H的指令值降低，並使黏晶工具70下降。然後在時刻t1 ，吸附於圖6(b)所示的黏晶工具70的前端的半導體晶片65與基板61接觸。在該時間點，從主控制部110輸出的推壓負載F的指令值為零。而且，主控制部110在時刻t2 使推壓負載F的指令值自零開始上升，將半導體晶片65的支柱66擠壓至基板61的電極62。控制部80的CPU81經由資料鏈結(data link)88而獲取推壓負載F的指令值。然後，如圖9的步驟S204所示，將推壓負載F的指令值與基準推壓負載F0 加以比較，並根據其比例來判斷所確定的區73發生撓曲，將基準撓曲量d0 乘以推壓負載F的指令值與基準推壓負載F0 的比率從而計算預計撓曲量d1 。然後，CPU81計算補正該預計撓曲量d1 所需的3個上下方向位置調整支持機構30的各馬達32的必要旋轉角度。然後，控制部80如圖9的步驟S205所示，使各馬達32以計算角度旋轉，並以區73的預計撓曲量d1 上推黏晶平台20的表面21，即便施加推壓負載F表面21亦保持為規定的高度。此時，藉由圖11(b)所示的上下方向位置調整支持機構30而補正的撓曲補正量e1 與預計撓曲量d1 絕對值相同而方向相反。
在預計撓曲量d1 的補正結束後，控制部80如圖9的步驟S206所示，判斷黏晶工具70的推壓是否已結束。然後，若從主控制部110經由資料鏈結(link)88而獲取的推壓負載F的指令值不為零，則控制部80判斷為推壓尚未結束，並回到圖9的步驟S203中，再次從主控制部110經由資料鏈結(link)88而獲取推壓負載F的指令值，並如圖9的步驟S204~步驟S205所示，計算根據推壓負載F的指令值所產生的預計撓曲量d1 ，且以補正該預計撓曲量d1 的方式使各馬達32旋轉。若如圖11(a)的一點鏈線b所示，自時刻t2 至時刻t3 推壓負載F增加，則如圖11(b)中線c所示，撓曲補正量e1 亦增加。而且，若在圖11(a)的時刻t3 推壓負載F的指令值例如固定為500N等，則如圖11(b)中線c所示，撓曲補正量e1 亦為固定的大小。然後，在推壓負載F的指令值為零之前(推壓結束之前)，控制部80重複進行圖9的步驟S203~步驟S206，根據推壓負載F的指令值的變化而使預計撓曲量d1 、撓曲補正量e1 變化，調整各馬達32的旋轉角度位置，並以區73的表面保持為固定的高度的方式進行控制。
在達到時刻t3 後，主控制部110打開圖6(a)、圖6(b)所示的黏晶工具70中內置的加熱器28，並使半導體晶片65的支柱66的前端的焊料皮膜67熔融，藉由熔融的焊料將支柱66與基板61的電極62的表面的鍍敷層63加以接合。然後，主控制部110在圖11(a)所示的時刻t4 停止推壓、加熱，並如圖11(a)的一點鏈線b所示，使推壓負載F降低。控制部80在時刻t5 ，從主控 制部110獲取的推壓負載的指令值為零後，在圖9的步驟S206中判斷推壓已結束，並如圖9的步驟S207所示，判斷是否已結束所有黏晶。而且，在並未結束所有黏晶的情況下，如圖9的步驟S208所示移動至下一黏晶位置。
另一方面，主控制部110在圖11(a)的時刻t4 開始降低推壓負載F的指令值，並且關閉圖6(a)、圖6(b)所示的黏晶工具70中內置的加熱器28，將熔融的焊料皮膜67冷卻並固化，從而將支柱66與鍍敷層63予以連接。而且，在圖11(a)的時刻t6 焊料完全固化後，主控制部110使圖6(a)、圖6(b)所示的黏晶工具70上升，並移動至下一黏晶點。
如以上說明般，若使用預計變形量圖85來執行變形量補正程式84而進行黏晶，則即便為因推壓負載F而發生變形(撓曲)這樣的剛性低的黏晶平台20，且即便施加黏晶時的推壓負載F，亦能夠以與不發生撓曲變形時相同的狀態來進行黏晶，因而能夠與具有高剛性的黏晶平台20同樣地，使圖6(b)所示的半導體晶片65的多個支柱66與基板61的多個電極62大致同時接觸，而抑制多個支柱66與多個電極62的一部分接觸，從而可提高黏晶品質。
在以上說明的實施形態中，以預計變形量圖85為對各區73施加基準推壓負載F0 時的基準撓曲量d0 的表格而進行說明，但除基準撓曲量d0 外亦可一併儲存基準傾斜量的資料，且對撓曲量與傾斜一併進行補正。而且，以上說明的實施形態中，以 藉由3個上下方向位置調整支持機構30來支持黏晶平台20而進行了說明，但亦可藉由4個或其以上的上下方向位置調整支持機30來支持黏晶平台20。而且，黏晶平台20不僅可為圓板狀，亦可為四方的平板狀。
本發明並不限定於以上說明的實施形態，包含不脫離由申請專利範圍所規定的本發明的技術範圍或本質的全部變更以及修正。
11‧‧‧XY台
12‧‧‧基底
20‧‧‧黏晶平台
21‧‧‧表面
22‧‧‧下表面
30‧‧‧上下方向位置調整支持機構
31‧‧‧框架
31a、31b、31c‧‧‧托架
31d‧‧‧平板
32‧‧‧馬達
34‧‧‧聯結器
35‧‧‧旋轉軸
36‧‧‧凸輪
40‧‧‧板彈簧機構
41‧‧‧第一固定構件
42‧‧‧第一板彈簧
43‧‧‧剛體部
44‧‧‧第二板彈簧
45‧‧‧第二固定構件
50‧‧‧加壓彈簧
51‧‧‧彈簧殼體
52‧‧‧螺旋彈簧
100‧‧‧覆晶黏晶機
X、Y、Z‧‧‧方向

Claims (19)

  1. 一種覆晶黏晶機，包括：基體部；黏晶平台，吸附固定黏晶對象物；多個上下方向位置調整支持機構，安裝於上述基體部，分別在上下方向上支持多個支持點並且調整各支持點的上下方向位置，上述多個支持點設置在上述黏晶平台吸附固定上述黏晶對象物的表面的相反側的面；以及連接構件，將上述基體部與上述黏晶平台予以連接，上述連接構件限制上述黏晶平台相對於上述基體部在沿著上述黏晶平台的表面的第一軸的方向、與沿著上述黏晶平台的表面而與上述第一軸正交的第二軸的方向上的相對移動，且容許上述黏晶平台相對於上述基體部繞上述第一軸的第一扭轉、繞上述第二軸的第二扭轉、及上述黏晶平台相對於上述基體部的上下方向的移動。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的覆晶黏晶機，其中上述連接構件為第一邊與第二邊平行的大致梯形形狀，且為板彈簧機構，包括：與上述第一邊鄰接且沿著上述第一邊的第一可撓性部、與上述第二邊鄰接且沿著上述第二邊的第二可撓性部，以及上述第一可撓性部與上述第二可撓性部之間的剛體部，上述第一邊與上述第二邊以與上述第一軸或上述第二軸平行的方式配置於上述基體部與上述黏晶平台之間。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的覆晶黏晶機，其中上述板彈簧機構的上述第一邊比上述第二邊短，上述板彈簧機構的上述第一邊安裝在上述黏晶平台與表面為相反側的面上且位於自上述黏晶平台的重心位置偏離第一距離的第一位置處，上述板彈簧機構的上述第二邊安裝在上述基體部與上述黏晶平台對向的面上且位於第二位置處，所述第二位置位在上述第一位置與上述重心相反的一側且自上述重心偏離比上述第一距離長的第二距離。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的覆晶黏晶機，其包括多個加壓彈簧，上述多個加壓彈簧將上述黏晶平台的上述各支持點擠壓至上述各上下方向位置調整支持機構上，上述各上下方向位置調整支持機構包含與上述各支持點接觸的凸輪機構。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的覆晶黏晶機，其包括多個加壓彈簧，上述多個加壓彈簧將上述黏晶平台的上述各支持點擠壓至上述各上下方向位置調整持機構上，上述各上下方向位置調整支持構包含與上述各支持點接觸的凸輪機構。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的覆晶黏晶機，其包括多個加壓彈簧，上述多個加壓彈簧將上述黏晶平台的上述各支持點擠壓至上述各上下方向位置調整支持機構上， 上述各上下方向位置調整支持機構包括與上述各支持點接觸的凸輪機構。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的覆晶黏晶機，其包括控制部，上述控制部使上述上下方向位置調整支持機構動作，上述控制部包括顯示上述黏晶平台各部的平坦度的平坦度圖，且包括平坦度補正單元，上述平坦度補正單元根據黏晶位置且基於上述平坦度圖來補正上述黏晶平台的高度與傾斜。
  8. 如申請專利範圍第2項所述的覆晶黏晶機，其包括控制部，上述控制部使上述上下方向位置調整支持機構動作，上述控制部包括顯示上述黏晶平台各部的平坦度的平坦度圖，且包括平坦度補正單元，上述平坦度補正單元根據黏晶位置且基於上述平坦度圖來補正上述黏晶平台的高度與傾斜。
  9. 如申請專利範圍第3項所述的覆晶黏晶機，其包括控制部，上述控制部使上述上下方向位置調整支持機構動作，上述控制部包括顯示上述黏晶平台各部的平坦度的平坦度圖，且包括平坦度補正單元，上述平坦度補正單元根據黏晶位置且基於上述平坦度圖來補正上述黏晶平台的高度與傾斜。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的覆晶黏晶機，其包括控制部，上述控制部使上述上下方向位置調整支持機構動作，上述控制部包括預計變形量圖，上述預計變形量圖顯示將黏晶工具抵壓至上述黏晶平台時的推壓負載所引起的上述黏晶平台各部的預計變形量，且包括變形量補正單元，上述變形量補正單 元根據黏晶時的推壓位置與推壓負載而僅以上述黏晶平台的上述預計變形量來補正上述黏晶平台的高度與傾斜。
  11. 如申請專利範圍第2項所述的覆晶黏晶機，其包括控制部，上述控制部使上述上下方向位置調整支持機構動作，上述控制部包括預計變形量圖，上述預計變形量圖顯示將黏晶工具抵壓至上述黏晶平台時的推壓負載所引起的上述黏晶平台各部的預計變形量，且包括變形量補正單元，上述變形量補正單元根據黏晶時的推壓位置與推壓負載而僅以上述黏晶平台的上述預計變形量來補正上述黏晶平台的高度與傾斜。
  12. 如申請專利範圍第3項所述的覆晶黏晶機，其包括控制部，上述控制部使上述上下方向位置調整支持機構動作，上述控制部包括預計變形量圖，上述預計變形量圖顯示將黏晶工具抵壓至上述黏晶平台時的推壓負載所引起的上述黏晶平台各部的預計變形量，且包括變形量補正單元，上述變形量補正單元根據黏晶時的推壓位置與推壓負載而僅以上述黏晶平台的上述預計變形量來補正上述黏晶平台的高度與傾斜。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的覆晶黏晶機，其中上述黏晶平台包括：導熱率低的第一層；導熱率大於上述第一層且熱膨脹率與上述第一層大致相同的第二層；由與上述第二層相同的材料構成的第三層；以及 加熱器，夾入於上述第二層與上述第三層之間。
  14. 如申請專利範圍第2項所述的覆晶黏晶機，其中上述黏晶平台包括：導熱率低的第一層；導熱率大於上述第一層且熱膨脹率與上述第一層大致相同的第二層；由與上述第二層相同的材料構成的第三層；以及加熱器，夾入於上述第二層與上述第三層之間。
  15. 如申請專利範圍第3項所述的覆晶黏晶機，其中上述黏晶平台包括：導熱率低的第一層；導熱率大於上述第一層且熱膨脹率與上述第一層大致相同的第二層，；由與上述第二層相同的材料構成的第三層；以及加熱器，夾入於上述第二層與上述第三層之間。
  16. 一種黏晶平台的平坦度補正方法，為覆晶黏晶機的黏晶平台的平坦度補正方法，包括下述步驟：準備上述覆晶黏晶機，上述覆晶黏晶機包括：基體部；黏晶平台，吸附固定黏晶對象物；多個上下方向位置調整支持機構，安裝於上述基體部，分別在上下方向上支持多個支持點並且調整各支持點的上下方向位置，上述多個支持點設置在上述黏晶平台吸附固定上述黏晶對象物的表面的相反側的面；連接構件，將上 述基體部與上述黏晶平台予以連接；以及控制部，使上述上下方向位置調整支持機構動作；在上述控制部內準備平坦度圖，上述平坦度圖顯示上述黏晶平台各部的平坦度；以及藉由上述控制部使多個上述上下方向位置調整支持機構動作，根據黏晶位置且基於上述平坦度圖來補正上述黏晶平台的高度與傾斜。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的黏晶平台的平坦度補正方法，其中上述連接構件限制上述黏晶平台相對於上述基體部沿著上述黏晶平台的表面的第一軸的方向、與沿著上述黏晶平台的表面而與上述第一軸正交的第二軸的方向上的相對移動，且容許上述黏晶平台相對於上述基體部繞上述第一軸的第一扭轉、繞上述第二軸的第二扭轉、及上述黏晶平台相對於上述基體部的上下方向的移動。
  18. 一種黏晶平台的變形量補正方法，為覆晶黏晶機的黏晶平台的變形量補正方法，包括下述步驟：準備覆晶黏晶機，上述覆晶黏晶機包括：基體部；黏晶平台，吸附固定黏晶對象物；多個上下方向位置調整支持機構，安裝於上述基體部，分別在上下方向上支持多個支持點並且調整各支持點的上下方向位置，上述多個支持點設置在上述黏晶平台吸附固定黏晶對象物的表面的相反側的面；連接構件，將上述基體部與 上述黏晶平台予以連接；以及控制部，使上述上下方向位置調整支持機構動作；在上述控制部內準備預計變形量圖，上述預計變形量圖顯示將黏晶工具抵壓至黏晶平台時的推壓負載所引起的上述黏晶平台各部的預計變形量；藉由上述控制部使多個上述上下方向位置調整支持機構動作，根據黏晶時的推壓位置與推壓負載而僅以上述黏晶平台的預計變形量來補正上述黏晶平台的高度與傾斜。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的黏晶平台的變形量補正方法，其中上述連接構件限制上述黏晶平台相對於上述基體部沿著上述黏晶平台的表面的第一軸的方向、與沿著上述黏晶平台的表面而與上述第一軸正交的第二軸的方向上的相對移動，且容許上述黏晶平台相對於上述基體部繞上述第一軸的第一扭轉、繞上述第二軸的第二扭轉、及上述黏晶平台相對於上述基體部的上下方向的移動。
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