安装半导体芯片的装置制造方法及图纸

一种安装半导体芯片的装置，带有用于拾取、传送半导体芯片以及将半导体芯片放置到衬底上的拾取和放置系统，拾取和放置系统包含焊接头，焊接头包括： 芯片夹持器，芯片夹持器可以相对焊接头发生偏移， 用于控制芯片夹持器偏移的气动驱动器，气动驱动器由活塞分开的两个压力室形成， 用于测量芯片夹持器偏移的位置编码器， 该装置还包含： 用于控制第一压力室中压力ｐ↓［１］和第二压力室中压力ｐ↓［２］的阀系统， 用于测量第一压力室中压力ｐ↓［１］的第一压力传感器，以及 可按两种模式操作从而控制阀系统的调节器，第一种操作模式控制芯片夹持器的偏移或由偏移导出的变量，第二种操作模式控制第一压力ｐ↓［１］和／或第二压力ｐ↓［２］和／或压差ｐ↓［１］－ｐ↓［２］。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种安装半导体芯片的装置。
技术介绍
这样的自动组装机器也被称作芯片焊接机。芯片焊接机包含称作拾取与放置系统的装置，拾取与放置系统包含一个带有芯片夹持器的焊接头，用于将晶片上大量同样的半导体芯片一个接一个地安装到衬底上，比如金属引线框，晶片彼此相连地排列在承载片上。在欧洲专利申请EP923 111中的一种芯片拾取与放置系统中，焊接头高速地在两个固定极限位置之间来回操作。焊接头在一个框架上滑动。芯片夹持器安装在轴承上并且可以相对于焊接头垂直移动。为了拾取半导体芯片，要降低框架。一旦芯片夹持器压到半导体芯片上，它即相对于焊接头发生偏移，从而压紧夹在芯片夹持器和焊接头之间的弹簧。为了将半导体芯片放置到衬底上，也要降低框架。从欧洲专利申请EP 1 143 487已知一种适于拾取与放置系统的线性导向器，可以引导焊接头在任何两个极限位置间来回操作。对于现今的系统，在安装过程中有两个只能通过极大努力才能满足的必要条件。在拾取半导体芯片时，焊接头或者芯片夹持器的降低应该在尽可能的最短时间内进行。然而，不允许芯片夹持器高速地碰撞半导体芯片，否则半导体芯片将被碰撞损伤甚至毁坏。同样，在放置半导体芯片时，这种降低也应该在尽可能的最短时间内进行。而且，芯片夹持器应该产生一个预先确定的结合力，通过该结合力半导体芯片被压到衬底上涂粘结剂的部位。对于小的半导体芯片，这种结合力相对较低，然而，对于较大半导体芯片的安装过程，则需要相对高的结合力。结合力是通过安装在芯片夹持器与焊接头之间的弹簧的偏移程度而确定的。为了能以更高的速度下降芯片夹持器以拾取半导体芯片，弹簧必须相对地柔软以保持足够低的撞击力。然而，为了对于较大半导体芯片能够产生必需的结合力，弹簧却必须相对地硬，否则产生要求大小结合力所必须的偏移将太大。根据本专利技术的一种安装半导体芯片的装置，具有一个固定在垂直方向上的拾取与放置系统，该系统用于拾取、传送半导体芯片以及将半导体芯片放置到衬底上。拾取与放置系统由带有芯片夹持器的焊接头组成，芯片夹持器可相对焊接头偏移。芯片夹持器通过安装在焊接头上的气动驱动器进行偏移，气动驱动器具有两个由活塞分隔的压力室，芯片夹持器连接在活塞上。第一压力室中压力p1和第二压力室压力p2通过调节器控制阀系统进行动态控制。调节器可以有两种操作模式。在第一种操作模式中，根据位置编码器传送的信号控制芯片夹持器的偏移和/或由其导出的一个变量，位置编码器用于测量芯片夹持器的偏移。在第二种操作模式中，则是控制压力p1和/或压力p2和/或压差p1-p2。为了实现高动态响应，最好采用以压电技术制造的阀或者由硅制成的微机械阀。在拾取与放置系统的进一步开发中，通过安装在焊接头上的挡光板对所拾取半导体芯片下边缘的位置进行测量。挡光板的光束在水平方向上传播。挡光板发送一个显示光束是否被中断的双态信号。在拾取半导体芯片的过程中，芯片夹持器下降，因此光束被中断。拾取半导体芯片之后，芯片夹持器上升到光束不再被中断的距离。在来自于挡光板的双态输出信号从“中断”转变为“未中断”的同时，需要位置编码器的值。通过这种方法，可以根据半导体芯片厚度将其降低到某一高度。附图说明在下文中将基于附图详细描述本专利技术的实施例。图1为芯片焊接机的平面示意图，图2示意为根据本专利技术的拾取与放置系统的具体实施方式一，图3示意为拾取过程，图4示意为带有调节器的阀，图5示意为带有挡光板的焊接头，以及图6示意为根据本专利技术的拾取与放置系统的其它具体实施方式。具体实施例方式图1为一台芯片焊接机的平面示意图，该焊接机用于将半导体芯片1安装到衬底2上。笛卡儿坐标系的三个坐标轴标记为X、Y和Z，其中Z轴对应垂直方向。焊接机包含一个用于在X和Y方向随意传送衬底的传送系统3。合适的传送系统，例如，就象欧洲专利EP 330 831所描述的。半导体芯片1最好是在位置A通过晶片台4一个接一个地提供。拾取与放置系统在位置A拾取半导体芯片1并将其运送到衬底2上方的位置B。图2表示拾取与放置系统5的第一具体实施方式。拾取与放置系统5有一个沿Y方向引导焊接头7的线性导向器6。线性导向器6在与垂直Z轴相关联的方向上固定放置，也就是说，它不能在Z方向上升或者降低。一个未示出的驱动器使焊接头7沿Y方向在线性导向器6上来回移动。线性导向器6可以通过一个驱动器在X方向上随意地移动，以矫正在±1.5mm范围内将安装的半导体芯片X方向上的位置误差。已知欧洲专利申请EP 923 111或者欧洲专利申请EP 1 143 497中的线性导向器6是合适的，但是在目前的情况中，它在Z方向上的位置是固定的。焊接头7包含一个由气动驱动器8驱动的、可在Z方向(也就是垂直方向)上偏移的芯片夹持器9以及一个用于测量芯片夹持器9在Z方向上相对于焊接头7偏移量的位置编码器10。芯片夹持器9的行程，也就是最大偏移量，应该保持尽可能小。因此，晶片台4的Z方向高度应该调整以使在同样的Z方向高度拾取半导体芯片1并将它们放置到衬底2上。这样，可以达到仅仅大约5mm的行程。对于特定的应用，例如衬底2位于一个恒温箱内，行程更大，可能达到20mm。芯片夹持器9包含一个杆11，在杆11的下边缘上紧固了一个可移动的适合于半导体芯片1的拾取工具。杆11有一个纵向的钻孔12，可以利用真空吸住半导体芯片1。气动驱动器8包含一个紧固到焊接头7上的柱形罩13，柱形罩13有两个由活塞14分开的压力室15和16。芯片夹持器9的杆11支撑在罩13的钻孔17和18上并紧固到活塞14上，因此它随着活塞14在Z方向上移动。对第一压力室15中压力p1和第二压力室16中压力p2的控制是通过一个阀系统19实现的，阀系统19包含，例如，两个双向阀20和21。第一压力室15通过线路22连接到第一双向阀20，第二压力室16通过线路23连接到第二双向阀21。两个双向阀每一个都有一个压缩空气供给入口和一个环境空气或真空入口以及连接到线路22或23的出口。包含两个阀20和21的阀系统19受调节器24控制。第一压力传感器25对第一压力室15中的压力p1进行测量，第二压力传感器26对第二压力室16中的压力p2进行测量。位置编码器10的输出信号或者两个压力传感器25和26的输出信号27、28和29作为输入变量传送到调节器24。调节器24发送信号30以控制阀系统19，因此，在本例中，发送控制两个双向阀20和21的两个控制信号30。这样的双向阀可以，例如，包含两个独立阀，独立阀的出口连在一起形成双向阀的出口。在这种情况下，调节器24发送4个控制信号30以控制4个阀。阀20和21或安装在焊接头7上并随焊接头7一起移动或象现在这样固定。压差p1-p2产生一个与活塞14横截面面积成比例的力，这个力作用在活塞14上，从而导致芯片夹持器9的移动和偏移。通过第一双向阀20，或把压缩空气供给到第一压力室15以增大第一压力室15中的压力p1，或抽空第一压力室15以降低压力p1。对于第二双向阀21和第二压力室16可采用同样的方法。调节器24以两种模式进行操作。在第一种操作模式中，控制芯片夹持器9的偏移(意味着Z方向的位置)，或由此导出的变量。位置编码器10连续地拾取以时间t为变量的偏移函数Zactual(t)，调节器24根据给定的特征函数Z本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种安装半导体芯片的装置，带有用于拾取、传送半导体芯片以及将半导体芯片放置到衬底上的拾取和放置系统，拾取和放置系统包含焊接头，焊接头包括芯片夹持器，芯片夹持器可以相对焊接头发生偏移，用于控制芯片夹持器偏移的气动驱动器，气动驱动器由活塞分开的两个压力室形成，用于测量芯片夹持器偏移的位置编码器，该装置还包含用于控制第一压力室中压力p1和第二压力室中压力p2的阀系统，用于测量第一压力室中压力p1的第一压力传感器，以及可按两种模式操作从而控制阀系统的调节器，第一种操作模式控制芯片夹持器的偏移或由偏移导出的变量，第二种操作模式控制第一压力p1和/或第...

【专利技术属性】
技术研发人员：多米尼克·哈特曼，
申请(专利权)人：ESEC贸易公司，
类型：发明
国别省市：