[发明专利]用于在衬底上安装半导体芯片的热压结合方法及装置

权利要求书

1.一种用于在衬底（4）的表面上安装半导体芯片（5）的热压结合方法，其中半导体芯片（5）一个接一个地被芯片夹持器（8）拾起并被安装在所述衬底（4）上，其中TC结合头（2）能够利用驱动器（6）在与所述衬底（4）的表面垂直地延伸的Z方向上移位，所述芯片夹持器（8）能够在所述Z方向上移位地安装在所述TC结合头（2）上，并且固定到所述TC结合头（2）的力传递器（12）被构造成在所述TC结合头（2）的挡块（11）的方向上按压所述芯片夹持器（8）的延伸部（10），并且其中所述芯片夹持器（8）包括加热器（13），其中执行下列步骤以在半导体芯片（5）和衬底（4）之间产生焊点（14）形式的牢固的焊接连接部：

用所述芯片夹持器（8）拾取半导体芯片（5）；

将所述芯片夹持器（8）定位在指定的衬底位置（4）上方；

利用所述驱动器（6）使所述TC结合头（2）降低到Z位置，在该Z位置中，所述芯片夹持器（8）相对于所述TC结合头（2）偏离预定距离D_S，使得所述芯片夹持器（8）的延伸部（10）不支承在所述TC结合头（2）的挡块（11）上；

利用所述加热器（13）加热所述半导体芯片（5）；

在所述半导体芯片（5）已经达到所述焊点（14）的焊料的熔化温度之上的温度，使得所述焊点（14）熔化且所述芯片夹持器（8）的延伸部（10）支承在所述TC结合头（2）的挡块（11）上时，立即终止对所述半导体芯片（5）的加热；

等待，直到所述半导体芯片（5）的温度的值已经下降到焊料的熔化温度以下；以及

提升所述TC结合头（2）。

2.根据权利要求1所述的热压结合方法，还包括：在所述等待期间，对所述芯片夹持器（8）进行主动冷却。

3.根据权利要求1或2所述的热压结合方法，还包括：

从对所述半导体芯片（5）的加热开始直到所述芯片夹持器（8）的温度已经达到比焊料的熔化温度低的预定值的时间点期间，测量所述芯片夹持器（8）相对于所述TC结合头（2）的实际偏离D，并将测量的所述偏离D用于对所述TC结合头（2）的所述Z位置的闭环控制，以使所述芯片夹持器（8）保持被偏离所述预定距离D_S。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的热压结合方法，其中使所述TC结合头（2）降低的步骤包括：

确定支承衬底的支座（3）与所述TC结合头（2）在所述芯片夹持器（8）施加的力的作用下相对于彼此移位的距离D_TS，并使所述距离D_S减少距离D_TS。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的热压结合方法，其中使所述TC结合头（2）降低的步骤包括：

确定支承衬底（4）的支座（3）与所述TC结合头（2）在所述芯片夹持器（8）施加的力的作用下相对于彼此移位的距离D_TS，并且在焊料开始熔化时，立即将所述TC结合头（2）提升所述距离D_TS。

6.一种用于在衬底（4）的表面上安装半导体芯片的装置，所述装置包括：

TC结合头（2），所述TC结合头（2）以在与所述衬底（4）的表面垂直地延伸的Z方向上可移位的方式安装，并且包括挡块（11）；

芯片夹持器（8），所述芯片夹持器（8）以在所述Z方向上可移位的方式安装在所述TC结合头（2）上，并包括延伸部（10）；

力传递器（12），所述力传递器（12）固定到所述TC结合头（2），并且所述力传递器（12）使所述芯片夹持器（8）的延伸部（10）在所述Z方向上压靠所述TC结合头（2）的挡块（11）；

驱动器（6），所述驱动器（6）用于使所述TC结合头（2）在所述Z方向上移动；

第一位置测量元件（7），所述第一位置测量元件（7）用于检测所述TC结合头（2）的Z位置；

第二位置测量元件（9），所述第二位置测量元件（9）用于检测所述芯片夹持器（8）相对于所述TC结合头（2）的偏离；以及

闭环控制装置（15），所述闭环控制装置（15）用于控制所述驱动器（6），其中所述控制装置（15）设定成基于由所述第一位置测量元件（7）或所述第二位置测量元件（9）提供的位置信号选择性地控制所述驱动器（6）。