TWI514485B - 半導體晶片接合方法及半導體晶片接合裝置 - Google Patents

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Description

半導體晶片接合方法及半導體晶片接合裝置
本發明是有關於一種半導體晶片接合方法及半導體晶片接合裝置，更詳細的是有關於一種利用黏合劑而按照順序接合於基板半導體晶片的方法及裝置。
實施連續地供應的基板或引線框(lead frame)附著半導體晶片的工程的自動化裝備稱為黏晶機(Die bonder)。黏晶機利用液狀的黏合劑而對基板接合半導體晶片。
以往的半導體晶片接合裝置是以如圖1所示的方法，將半導體晶片(C)接合於基板(S)。首先在基板(S)上的將要接合半導體晶片(C)的位置上壓印液狀的黏合劑(A)。然後藉由接合頭模組拾取半導體晶片(C)，而在已壓印黏合劑(A)的基板(S)上將半導體晶片(C)加壓而接合。
最近半導體晶片(C)的大小越來越小，而且，在如LED照明以一個模組製造照明的情況時，在基板或引線框能夠接合很多數量的半導體晶 片。在基板或引線框上的正確的位置上，向正確的方向整齊排列半導體晶片(C)而接合的方法目前為更重要的品質因子。並且，實施上述以正確的位置與方向將半導體晶片(C)接合於基板(S)的工程有越來越難的趨勢。
尤其是，在液狀的黏合劑(A)壓印於基板(S)上之後，於將半導體晶片(C)配置於該黏合劑(A)上的步驟中，黏合劑(A)本身所產生的流動，可能會使半導體晶片(C)的位置與方向扭曲。並且在將很少量的黏合劑(A)壓印於基板(S)的工程中，有著很難正確地控制黏合劑(A)形狀與用量的問題。因此會產生黏合劑(A)沒有位於在半導體晶片(C)中心的問題。此外，接合的半導體晶片周邊的黏合劑的領域厚度隨著半導體晶片外周並不均勻，從而會產生黏合特性惡化的問題。在黏合劑(A)上面擺放半導體晶片(C)後，由於黏合劑(A)的黏性，也會產生半導體晶片(C)的位置與方向改變的問題。
本發明是為了解決上述的問題而提出的，本發明的目的在於，提供一種半導體晶片接合方法及半導體晶片接合裝置，能夠更正確地以規定的位置與方向將半導體晶片接合於基板。
根據為了達成所述目的，本發明的半導體晶片接合方法為，利用液狀的黏合劑而把半導體晶片接合於基板的半導體晶片接合方法，其特徵在於包括；(a)步驟，拾取將接合於所述基板的半導體晶片；(b)步驟，在藉由所述(a)步驟所拾取的所述半導體晶片的下面壓印所述黏合劑；以及(c) 步驟，將壓印有所述黏合劑的半導體晶片，對於所述基板向將接合的位置的上處搬送後，相對於所述基板加壓所述半導體晶片，藉由壓印於所述基板的下面的黏合劑，使所述半導體晶片能夠接合於所述基板。
並且，根據本發明的半導體晶片接合裝置為，利用液狀的黏合劑而把半導體晶片接合基板的半導體晶片接合裝置，其特徵在於包括；夾鉗單元，夾鉗所述半導體晶片以接合於所述基板；壓印單元，向上側提供所述黏合劑；以及搬送單元，使所述夾鉗單元接近於所述壓印單元，而在所述半導體晶片的下面壓印所述黏合劑，並使所述夾鉗單元相對於所述壓印單元與基板搬送，以相對於所述基板加壓所述半導體晶片，而使所述半導體晶片能夠接合於所述基板。
根據本發明的半導體晶片接合方法及半導體晶片接合裝置使接合於基板半導體晶片的工程的正確度提高、從而有著使產品的品質均一化並使不良率為最少化的優點。
A‧‧‧黏合劑
C‧‧‧半導體晶片
S‧‧‧基板
10‧‧‧搬送單元
11‧‧‧左右方向搬送部
12‧‧‧前後方向搬送部
13‧‧‧上下方向搬送部
20‧‧‧夾鉗單元
30、230、430‧‧‧黏合劑容器
40‧‧‧反轉單元
41、241‧‧‧壓印銷
50‧‧‧馬達
101‧‧‧基座
140、240、340、400‧‧‧壓印單元
341‧‧‧噴嘴
342‧‧‧分配器
440‧‧‧圖案引導板
441‧‧‧圖案孔
450‧‧‧升降裝置
圖1是為說明以往的半導體晶片附著方法的圖式。
圖2是根據本發明的第一實施例的半導體晶片接合裝置的斜視圖。
圖3至圖6是為說明圖2所表示的利用半導體晶片接合裝置而將半導體晶片附著於基板的過程的斜視圖。
圖7及圖8為說明根據本發明的第二實施例的半導體晶片接合裝置的 圖式。
圖9為說明根據本發明的第三實施例的半導體晶片接合裝置的圖式。
圖10為說明根據本發明的第四實施例的半導體晶片接合裝置的圖式。
以下，參考所附的圖式，對本發明的半導體晶片接合裝置及半導體晶片接合方法的多個實施例進行說明。
如圖2是根據本發明的第一實施例的半導體晶片接合裝置的斜視圖，圖3至圖6是為說明圖2所表示的利用半導體晶片接合裝置而將半導體晶片附著於基板的過程的斜視圖。
參考圖2至圖6，第一實施例的半導體晶片接合裝置形成為包含夾鉗單元(20)、壓印單元(140)以及搬送單元(10)。
搬送單元(10)安裝於基座(101)上。搬送單元(10)具備左右方向搬送部(11)、前後方向搬送部(12)以及上下方向搬送部(13)。左右方向搬送部(11)、前後方向搬送部(12)以及上下方向搬送部(13)分別將夾鉗單元(20)向前後方向、左右方向、上下方向搬送。視情況也可以構成為使夾鉗單元(20)以上下方向旋轉軸為中心旋轉。
夾鉗單元(20)安裝於搬送單元(10)而夾鉗半導體晶片(C)。本實施例中的夾鉗單元(20)藉由真空吸附方法，吸附半導體晶片(C)的上面。
藉由夾鉗單元(20)與搬送單元(10)的作動，能夠夾鉗從外部供應的半導體晶片(C)，向要求的位置移動且調整方向而整齊排列。
壓印單元(140)把液狀的黏合劑向著上側供應。藉由壓印單元(140)與夾鉗單元(20)以及搬送單元(10)的互相作用，而能夠在半導體晶片(C) 下面壓印黏合劑(A)。
參考圖2及圖3，第一實施例的壓印單元(140)具備黏合劑容器(30)與壓印銷(41)以及反轉單元(40)。
黏合劑容器(30)儲藏著液狀的黏合劑(A)。壓印銷(41)安裝於反轉單元(40)。如圖3及圖4所示，反轉單元(40)構成為能夠使壓印銷(41)以180度旋轉而向上下方向反轉。如圖3所示，壓印銷(41)藉由反轉單元(40)配置為向上下方向延伸，並配置為能夠使壓印銷(41)的尾端部分浸於儲藏在黏合劑容器(30)的黏合劑(A)。如圖4所示，反轉單元(40)反轉壓印銷(41)，以使浸於黏合劑(A)的壓印銷(41)的尾端部分向著上側。
搬送單元(10)在藉由夾鉗單元(20)拾取半導體晶片(C)的狀態下，相對於壓印銷(41)加壓半導體晶片(C)，而能夠在半導體晶片(C)下面壓印黏合劑(A)。
若利用照相機掌握壓印銷(41)的位置、藉由搬送單元(10)以正確地控制半導體晶片(C)的位置並相對於壓印銷(41)加壓，則能夠在半導體晶片(C)的正確的中心上壓印黏合劑(A)。
使壓印銷(41)反轉的反轉單元(40)如圖2所示，藉由馬達驅動。為了使反轉單元(40)旋轉，而可以使用凸輪(cam)、空壓制動器等多樣的機器要件。
以下利用如所述的第一實施例的半導體晶片接合裝置，而對於將半導體晶片(C)接合於基板(S)的方法進行說明。
首先，驅動搬送單元(10)與夾鉗單元(20)，而實施拾取從外部供應的半導體晶片(C)的步驟((a)步驟)。
另外，壓印單元(140)的反轉單元(40)使壓印銷(41)旋轉，而如圖3所示，使壓印銷(41)的尾端部分浸於黏合劑(A)((b2-1)步驟)。
然後，藉由反轉單元(40)，使壓印銷(41)向上下方向反轉，以使得沾黏著黏合劑的所述壓印銷(41)的尾端部分向著上側((b2-2)步驟)。
如圖4所示，藉由搬送單元(10)，使半導體晶片(C)向壓印銷(41)的上側搬送後而下降，且相對於壓印銷(41)加壓半導體晶片(C)((b2-3)步驟)。如此，如圖5所示，在半導體晶片(C)的下面沾黏着黏合劑的狀態。
然後，使半導體晶片(C)相對於基板(S)，向將接合的位置上面搬送後，相對於基板(S)加壓半導體晶片(C)，而藉由黏合劑(A)將半導體晶片(C)接合於基板(S)((c)步驟)。如圖6所示，半導體晶片(C)附著於基板(S)。與以往將黏合劑(A)壓印於基板(S)、從而接合半導體晶片的方法不同，有如下優點，即以半導體晶片(C)為準，且以在該中心壓印黏合劑(A)，而將其接合於基板，因此能夠將黏合劑(A)的流動性及黏性的影響最小化。若在半導體晶片(C)的下面壓印黏合劑(A)，有如下優點，即：雖然黏合劑流動，但是若在半導體晶片(C)下面外周的領域內隨著外周流動，便能夠限制黏合劑(A)的領域。然而，以往的方法有如下問題，即：若黏合劑流出半導體晶片將接合的領域也很難限制。
重複如上述的過程，能夠將多個的半導體晶片(C)接合於像如圖2所示的基板(S)。基板(S)能夠構成為以像封裝(package)或引線框(lead frame)的多樣的形狀，並且利用照相機等，能夠使在下面壓印有黏合劑(A)的半導體晶片(C)向要求的方向整齊排列而附著。
視情況而定，也可以在使如上所述的壓印銷(41)不反轉，且使壓 印銷(41)固定的狀態下，在半導體晶片(C)下面壓印黏合劑(A)而實施接合工程。在不使壓印銷(41)旋轉、且在配置為尾端部分向著上側的狀態下，實施在壓印銷(41)的上端部沾黏黏合劑(A)的工程((b1-1)步驟)，然後利用搬送單元(10)與夾鉗單元(20)，相對於所述壓印銷(41)加壓半導體晶片(C)，從而能夠在半導體晶片下面壓印黏合劑(A)((b1-2)步驟)。
在配置為向著上側的壓印銷(41)的尾端部分沾黏黏合劑(A)的工程，可以藉由其他多樣的構成實現。藉由將吸收有黏合劑(A)的狀態的海綿相對於壓印銷(41)加壓的方法，也能夠將黏合劑(A)沾黏於壓印銷(41)。
然後，參考圖7及圖8，對於如第二實施例的半導體晶片接合裝置及半導體晶片接合方法進行說明。
第二實施例的半導體晶片接合裝置，除了壓印單元(240)之外，其他構成相似第一實施例的半導體晶片接合裝置。
第二實施例的壓印單元(240)具備黏合劑容器(230)與壓印銷(241)。黏合劑容器(230)儲藏於黏合劑(A)，壓印銷(241)相對於黏合劑容器(230)安裝為能夠向上下方向升降。若使配置為向上下方向延長的壓印銷(241)向劑容器(230)的水位下面下降，則壓印銷(241)尾端部分浸於黏合劑(A)。若再使壓印銷(241)上升，如圖8所示，壓印銷(241)尾端部分向黏合劑(A)的水位上面上升。在如此的情況之下，藉由搬送單元(10)，相對於壓印銷(241)加壓半導體晶片(C)，而在半導體晶片(C)下面壓印黏合劑(A)。
藉由如所述的構成，以如前面第一實施例說明的方法實施(a)步驟。
然後，如上所述，實施使壓印銷(241)向黏合劑(A)水位下面下降 的步驟((b3-1)步驟)。再使壓印銷(241)的尾端部分上升得比黏合劑(A)的水位高((b3-2)步驟)。
如圖8所示，在前述的狀態下，驅動搬送單元(10)，而相對於壓印銷(241)加壓半導體晶片(C)，從而在半導體晶片(C)下面壓印所述黏合劑(A)((b3-3)步驟)。
以與第一實施例的同樣的方法實施(c)步驟，使半導體晶片(C)能夠接合於基板(S)。
然後，參考圖9，對於如第三實施例的半導體晶片接合裝置及半導體晶片接合方法進行說明。
第三實施例的半導體晶片接合裝置具備與第一實施例相同的夾鉗單元(20)與搬送單元(10)。第三實施例的壓印單元(340)具備分配器(342)。分配器(342)構成為噴嘴(341)向著上側，並且，構成為螺旋泵(auger pump)的型態的泵通過噴嘴(341)排出少量的黏合劑(A)。如此，使高度非常微小的黏合劑(A)藉由表面的張力，而成為在噴嘴(341)的上側凝含著的狀態。搬送單元(10)將半導體晶片(C)的下面相對噴嘴(341)接近，從而能夠在半導體晶片(C)的下面壓印黏合劑(A)。
第三實施例的半導體晶片接合方法中的(a)步驟與(c)步驟是相同的，且在(b)步驟上具有差異。
首先，(b)步驟，通過分配器(342)的噴嘴(341)，使黏合劑(A)向著上側排出((b4-1)步驟)。然後，使搬送單元(10)驅動，而相對於噴嘴(341)上的黏合劑(A)，加壓半導體晶片(C)，而在半導體晶片(C)下面壓印黏合劑(A)((b4-2)步驟)。
(c)步驟與第一實施例相同，藉由搬送單元(10)，搬送半導體晶片(C)，如圖6所示，將半導體晶片(C)接合於基板(S).
然後，參考圖10，對於第四實施例的半導體晶片接合裝置及半導體晶片接合方法進行說明。
在第四實施例的半導體晶片接合裝置中，壓印單元(400)具備黏合劑容器(430)與圖案引導板(pattern lead)(440)。參考圖10，黏合劑(A)儲藏於黏合劑容器(430)，而圖案引導板(440)配置為使黏合劑容器(430)的上側密閉。在圖案引導板(440)形成於多數的圖案孔(441)。將安裝為能夠相對於黏合劑容器(430)升降的圖案引導板(440)，利用升降裝置(450)相對於黏合劑容器(430)而能夠升降。若利用升降裝置(450)相對於黏合劑容器(430)加壓圖案引導板(440)，黏合劑(A)通過圖案孔(441)向上側排出。如此，相對於通過圖案孔(441)排出的黏合劑(A)，使半導體晶片(C)接近，從而能夠在半導體晶片(C)壓印黏合劑(A)。
如下所述，利用如前述所構成的半導體晶片接合裝置，說明實施第四實施例的半導體晶片接合方法的過程。
以與第一實施例同樣的方法，實施(a)步驟後，再實施在黏合劑容器(430)的上側配置圖案引導板(440)的步驟((b5-1)步驟)。
然後，藉由升降裝置(450)，加壓圖案引導板(440)，而使黏合劑(A)通過圖案孔(441)向上側排出((b5-2)步驟)。
驅動搬送單元(10)，以使半導體晶片(C)接近於圖案孔(441)，從而在半導體晶片(C)下面壓印黏合劑(A)((b5-3)步驟)。
然後，在(c)步驟，藉由搬送單元(10)將半導體晶片(C)接合於基 板(S)。
以上，對於本發明，例如而說明，但是本發明的保護範圍，而不受限於上述所說明與圖示的型態。
例如，雖然前述第一實施例至第三實施例圖示而說明將半導體晶片(C)一個一個接合的情況，在第四實施例說明把三個半導體晶片(C)同時壓印而接合，但可以多樣設計及變更在一次作業中半導體晶片(C)的數量。
並且，圖3及圖4所示的反轉單元(40)的結構，只要是能夠使壓印銷(41)反轉的結構，也可以變更為不同態樣的結構。
如圖9所示，分配器(342)的結構也可以使用能夠排出黏合劑(A)的功能的不同態樣的結構。
A‧‧‧黏合劑
C‧‧‧半導體晶片
S‧‧‧基板
10‧‧‧搬送單元
11‧‧‧左右方向搬送部
12‧‧‧前後方向搬送部
13‧‧‧上下方向搬送部
20‧‧‧夾鉗單元
30‧‧‧黏合劑容器
40‧‧‧反轉單元
41‧‧‧壓印銷
50‧‧‧馬達
101‧‧‧基座
140‧‧‧壓印單元

Claims (13)

  1. 一種半導體晶片接合方法，利用液狀的黏合劑而將半導體晶片接合於基板，所述半導體晶片接合方法的特徵在於包括：(a)步驟，拾取將接合於所述基板的半導體晶片；(b)步驟，在藉由所述(a)步驟所拾取的所述半導體晶片的下面壓印所述黏合劑；以及(c)步驟，將壓印有所述黏合劑的半導體晶片，對於所述基板向將接合的位置的上處搬送後，相對於所述基板加壓所述半導體晶片，藉由壓印於所述基板的下面的黏合劑，使所述半導體晶片能夠接合於所述基板。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的半導體晶片接合方法，其中所述(b)步驟包括；(b1-1)步驟，在向上下方向延長的壓印銷的上端部沾黏所述黏合劑；(b1-2)步驟，相對於所述壓印銷，加壓所述半導體晶片，而在所述半導體晶片下面壓印所述黏合劑。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的半導體晶片接合方法，其中所述(b)步驟包括；(b2-1)步驟，將向上下方向延長的壓印銷的尾端部分浸到收容著所述黏合劑的黏合劑容器；(b2-2)步驟，使所述壓印銷向上下方向反轉，以使得藉由所述(b2-1)步驟而沾黏著黏合劑的所述壓印銷的尾端部分向著上側； (b2-3)步驟，相對於所述壓印銷，加壓所述半導體晶片，而在所述半導體晶片下面壓印所述黏合劑。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的半導體晶片接合方法，其中所述(b)步驟包括；(b3-1)步驟，相對於儲藏所述黏合劑的黏合劑容器，使安裝為能夠向上下方向升降的壓印銷向所述黏合劑的水位下面下降；(b3-2)步驟，使所述壓印銷的尾端部分上升得比所述黏合劑的水位高；(b3-3)步驟，相對於所述壓印銷，加壓所述半導體晶片，而在所述半導體晶片下面壓印所述黏合劑。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的半導體晶片接合方法，其中所述(b)步驟包括；(b4-1)步驟，利用使噴嘴向著上側而配置的分配器，通過所述噴嘴使所述黏合劑排出；(b4-2)步驟，相對於所述噴嘴上面的所述黏合劑，加壓所述半導體晶片而在所述半導體晶片下面壓印所述黏合劑。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的半導體晶片接合方法，其中所述(b4-1)步驟為，使用螺旋泵(auger pump)並通過所述噴嘴排出所述黏合劑。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的半導體晶片接合方法，其中所述(b)步驟包括；(b5-1)步驟，將圖案引導板配置於儲藏著所述黏合劑的黏合劑 容器，所述圖案引導板將所述黏合劑容器的上側密閉；(b5-2)步驟，對於所述黏合劑容器，加壓所述圖案引導板，而使所述黏合劑通過形成於所述圖案引導板的圖案孔向著上側排出；(b5-3)步驟，使所述半導體晶片接近於所述圖案孔，而在所述半導體晶片下面壓印通過所述圖案孔所排出的黏合劑。
  8. 一種半導體晶片接合裝置，利用液狀的黏合劑而將半導體晶片接合於基板，所述半導體晶片接合裝置的特徵在於，包括；夾鉗單元，夾鉗所述半導體晶片以接合於所述基板；壓印單元，向上側提供所述黏合劑；以及搬送單元，使所述夾鉗單元接近於所述壓印單元，而在所述半導體晶片的下面壓印所述黏合劑，並相對於所述基板加壓所述半導體晶片，並使所述夾鉗單元相對於所述壓印單元與基板搬送，從而使所述半導體晶片能夠接合於所述基板。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的半導體晶片接合裝置，其中所述壓印單元具備壓印銷，所述壓印銷向上下方向延長而在上端部沾黏着黏合劑，並且，所述搬送單元將所述半導體晶片相對於所述壓印銷加壓，而在所述壓印銷下面壓印所述黏合劑。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的半導體晶片接合裝置，其中所述壓印單元具備；黏合劑容器，儲藏著所述黏合劑； 壓印銷，配置為能夠使尾端部分浸於儲藏在所述黏合劑容器的黏合劑；以及反轉單元，使所述壓印銷向上下方向反轉，所述搬送單元藉由所述壓印單元的反轉單元，相對於配置為向著上側的所述壓印銷加壓所述半導體晶片，而在所述半導體晶片下面壓印所述黏合劑。
  11. 如申請專利範圍第8項所述的半導體晶片接合裝置，其中所述壓印單元具備黏合劑容器以及壓印銷，所述黏合劑容器儲藏著所述黏合劑，所述壓印銷設置為能夠相對於所述黏合劑容器升降，並且，所述搬送單元，相對於向所述黏合劑容器的水位下面下降後向水位上面上升的壓印銷，加壓所述半導體晶片，而在所述壓印銷下面壓印所述黏合劑。
  12. 如申請專利範圍第8項所述的半導體晶片接合裝置，其中所述壓印單元具備噴嘴以及分配器，所述噴嘴配置為向著上側，而且所述分配器通過所述噴嘴使所述黏合劑排出，並且，所述搬送單元，相對於通過所述壓印單元的噴嘴排出的黏合劑，加壓所述半導體晶片，而在所述半導體晶片下面壓印所述黏合劑。
  13. 如申請專利範圍第8項所述的半導體晶片接合裝置，其中所述壓印單元具備黏合劑容器以及圖案引導板，所述黏合劑容器儲藏著所述黏合劑，所述圖案引導板配置為密閉所述黏合劑容 器的上側，並且在所述圖案引導板形成著圖案孔，所述圖案孔能夠使當加壓該圖案引導板時儲藏著所述黏合劑容器的黏合劑向著上側排出，並且，所述搬送單元，相對於通過所述壓印單元的圖案孔排出的黏合劑，加壓所述半導體晶片，而在所述半導體晶片下面壓印所述黏合劑。
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