用于转移半导体器件的可变节距多针头制造技术

一种直接转移装置，包括点矩阵转移头，该点矩阵转移头包括冲击丝壳体和设置在该冲击丝壳体内并且延伸出该冲击丝壳体的多根冲击丝。该冲击丝壳体附接有引导头。该引导头包括被配置用于将多根冲击丝布置成矩阵结构的多个孔，该矩阵结构是节距匹配结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于转移半导体器件的可变节距多针头相关专利申请的交叉引用本PCT国际专利申请要求于2018年9月28日递交的申请号为16/147,055、名称为″VariablePitchMulti-NeedleHeadforTransferofSemiconductorDevices(用于转移半导体器件的可变节距多针头)″的美国专利申请的优先权的权益。下列专利申请的全部内容通过引用结合在本申请中：于2015年11月12日递交的申请号为14/939,896、名称为″ApparatusforTransferofSemiconductorDevices(用于转移半导体器件的装置)″、现已发布为美国专利号9,633,883的美国专利申请和于2018年5月12日递交的申请号为15/978,094、名称为″MethodandApparatusforMultipleDirectTransfersofSemiconductorDevices(用于直接转移多个半导体器件的方法和装置)″、现已发布为美国专利号10,410,905的美国专利申请。
技术介绍
半导体器件是利用半导体材料(例如，硅、锗、砷化镓等)的电气部件。半导体器件通常被制造成单个分立器件或集成电路(IC)。单个分立器件的示例包括电可致动元件，例如，发光二极管(LED)、二极管、晶体管、电阻器、电容器、熔断器等。半导体器件的制造通常涉及包含众多步骤的复杂制造流程。制造的成品是″封装的″半导体器件。此处修饰语″封装的″是指成品中内置的封闭和保护特征以及使包装中的器件能够结合到最终电路中的接口。<br>半导体器件的常规制造流程始于处理半导体晶圆。晶圆被切割成许多″未封装的″半导体器件。此处修饰语″未封装的″是指没有保护特征的未封闭半导体器件。在本申请中，未封装的半导体器件可以称之为半导体器件管芯，或简称为″管芯″。可以将单个半导体晶圆切割成各种大小的管芯，以便从半导体晶圆形成多达100,000多个、甚至1,000,000多个管芯(取决于半导体的初始大小)，并且每个管芯都具有一定质量。然后经由下面简要论述的常规制造流程来″封装″未封装的管芯。晶圆处理与封装之间的操作可以被称为″管芯制备″。在一些情况下，管芯制备可以包括经由″拾取和放置过程″对管芯进行分选，由此切割的管芯被单独拾取并被分选到各个料箱中。分选可以基于管芯的正向电压容量、管芯的平均功率和/或管芯的波长。通常，封装涉及将管芯安装到塑料或陶瓷包装(例如，模具或封壳)中。封装还包括将管芯触点连接到引脚/导线，以与最终电路对接/互连。通常通过密封管芯以保护其免受环境(例如，灰尘)的影响来完成半导体器件的封装。然后，产品制造商将封装的半导体器件放入产品电路中。由于封装的原因，器件已准备好被″插入″到在制产品的电路组件中。此外，虽然对器件的封装能保护其免受可能损坏或破坏器件的元件的影响，但封装的器件本质上比在包装内发现的管芯更大(例如，在一些情况下，其厚度和面积约为管芯的10倍，从而导致体积大100倍)。因此，所形成的电路组件不能比半导体器件的封装更薄。如前所述，可以切割单个半导体晶圆，以从该半导体晶圆创建超过100,000或1,000,000个管芯。因此，在转移半导体管芯时所使用的这些机器要求极高的精度。所以，在建造转移机构时，常常会考虑特定的设计目的，并且具有严格的约束条件以确保精度和准确性。然而，这些转移机构常常缺乏针对不同应用或制造目的的可变性和适应性。例如，转移机构将用于转移特定产品的管芯，然后可以重新配置或调整以转移另一产品的管芯。重新配置可能是耗时的、效率低下的，并且有时需要拆除和重建机器上的部件。附图说明下面将参照附图阐述具体实施方式。在附图中，附图标记的最左侧数字标识该附图标记首次出现的附图。在不同附图中使用相同附图标记指示相似或相同项目。此外，附图可以被视为提供对各附图中各个部件的相对尺寸的近似描绘。但是，附图并非按比例绘制，并且在各附图内以及在不同附图之间，各个部件的相对尺寸可能与所描绘的有所不同。特别地，一些附图可能将部件描绘成一定大小或形状，而其他附图为了清楚起见则可能按更大比例或不同形状来描绘相同部件。图1示出了一种处于预转移位置的直接转移装置的一个实施例的示意图。图2示出了一种多节距结构直接转移装置连同电路迹线和半导体器件管芯的自上而下示意图。图3示出了一种节距匹配转移装置连同电路迹线和半导体器件管芯的自上而下示意图。图4示出了一种用于确定一种直接转移装置的多根冲击丝的结构的方法。图5示出了根据本申请一个实施例布置成多节距结构的多根冲击丝的自上而下示意图以及一种转移装置可能进行的用于转移半导体器件管芯的示例性移动。图6示出了根据本申请一个实施例布置成节距匹配结构的多根冲击丝的自上而下示意图以及一种转移装置可能进行的用于转移半导体器件管芯的示例性移动。图7示出了根据本申请一个实施例的一种用于确定由一种用于转移半导体器件管芯的转移装置进行的调整的方法。具体实施方式概述本公开大体上涉及一种转移机构，该转移机构将半导体器件管芯从一个基板直接转移到另一基板，诸如管芯基板(例如，蓝带、带上半导体晶圆等)、电路基板(例如，印刷电路板、柔性或刚性、金属或塑料电路表面)、另一管芯(即，管芯堆叠，其中待堆叠上的管芯用作接收所转移管芯的″基板″)等，并且涉及用于实现该目的的一般过程。在一个实施例中，该转移机构可以用于将未封装的管芯从基板(例如，″晶圆带″)直接转移到产品基板(例如，电路基板)。与通过常规方式生产的类似产品相比，直接转移未封装管芯可以显著减小成品的厚度，并减少用于制造产品基板的时间和/或成本。就本说明书而言，术语″基板″是指在其上或针对其发生过程或操作的任何物质。进一步地，术语″产品″是指过程或操作的期望输出，而与完成状态无关。因此，产品基板可以指促使在其上或针对其发生过程或操作以达到期望输出的任何物质。晶圆带在本申请中也可称之为半导体器件管芯基板，或简称为管芯基板。在一个实施例中，该转移机构可以将半导体器件管芯从晶圆带直接转移到产品基板，而无需″封装″管芯。该转移机构可以垂直设置在晶圆带上方并且可以致动冲击丝，以便经由晶圆带朝向产品基板向下按压在管芯上。向下按压在管芯上的这一过程可能导致管芯从其侧面开始从晶圆带上剥离，直到管芯与晶圆带分离以附接到产品基板上为止。即，通过减小管芯与晶圆带之间的粘合力，并且增加管芯与产品基板之间的粘合力，可以转移管芯。转移机器可以固定产品基板，以接收例如从晶圆带转移的″未封装的″管芯(例如，LED)。为了减小使用管芯的产品的尺寸，管芯非常小且薄，例如，管芯高度可以为约12微米至50微米，侧向尺寸可以在约100微米至400微米范围内或更大或更小。然而，本申请所论述的转移机器的实施例可以容纳在尺寸上大于前述尺寸的管芯的转移。但是，本申请所论述的转移机器的实施例可以特别适合于尺寸范围如前所述的微型LED的转移。由于管芯的大小相对较小，因此该转移机器包括用于精确对准承本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于执行多个半导体器件管芯中的半导体器件管芯从第一基板到第二基板的直接转移的装置，所述第一基板具有第一侧和第二侧，并且所述半导体器件管芯被设置在所述第一基板的所述第一侧，所述装置包括：/n第一框架，用于保持所述第一基板；/n第二框架，用于保持与所述第一基板的所述第一侧相邻的所述第二基板；以及/n转移机构，包括被设置成与所述第一框架相邻并朝向所述第一基板的所述第二侧的方向延伸的多根冲击丝，其中，所述多根冲击丝被布置成多节距结构，所述多节距结构使所述多根冲击丝彼此均匀间隔。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180928 US 16/147,0551.一种用于执行多个半导体器件管芯中的半导体器件管芯从第一基板到第二基板的直接转移的装置，所述第一基板具有第一侧和第二侧，并且所述半导体器件管芯被设置在所述第一基板的所述第一侧，所述装置包括：
第一框架，用于保持所述第一基板；
第二框架，用于保持与所述第一基板的所述第一侧相邻的所述第二基板；以及
转移机构，包括被设置成与所述第一框架相邻并朝向所述第一基板的所述第二侧的方向延伸的多根冲击丝，其中，所述多根冲击丝被布置成多节距结构，所述多节距结构使所述多根冲击丝彼此均匀间隔。


2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括被配置用于将所述多根冲击丝布置成第一矩阵结构的引导头。


3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一矩阵结构是mxn矩阵，并且m和n包括任何实数。


4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置包括一个或多个传感器，以确定一个或多个部件之间的间隔，所述部件至少包括所述多根冲击丝、所述半导体器件管芯以及所述第二基板上的电路迹线。


5.根据权利要求2所述的装置，其中，所述引导头是第一引导头并且被配置为可与第二引导头互换。


6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述第二引导头被配置用于将所述多根冲击丝布置成第二矩阵结构，所述第二矩阵结构不同于所述第一矩阵结构。


7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多根冲击丝被配置为布置成基本上圆形的图形。


8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多根冲击丝被配置为布置成节距匹配结构。


9.一种用于将半导体器件管芯从第一基板转移到设置在第二基板上的电路迹线的直接转移装置，所述第一基板具有第一侧和第二侧，并且所述半导体器件管芯被设置在所述第一基板的所述第一侧，所述直接转移装置包括：
点矩阵转移头，包括：
冲击丝壳体，和
设置在所述冲击丝壳体内并且延伸出所述冲击丝壳体的多根冲击丝，所述多根冲击丝被设置成使得所述多根冲击丝被布置成矩阵结构，所述矩阵结构是节距匹配结构。


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【专利技术属性】
技术研发人员：C·彼得森，A·哈斯卡，
申请(专利权)人：罗茵尼公司，
类型：发明
国别省市：美国;US