[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

说明书

优先权要求

申请人在此要求2012年12月21日提交的瑞士专利申请2915/12的优先权，该申请的公开内容在此通过引用并入。

技术领域

本发明涉及用于在衬底上安装半导体芯片的热压结合方法及装置。

背景技术

例如，从US6131795、US7296727、WO2011152479和WO2012002300已知用于安装半导体芯片的热压结合方法。

发明内容

本发明的目的是改进这样的热压结合方法。

本发明涉及一种用于在衬底的表面上安装半导体芯片的热压结合方法，其中半导体芯片一个接一个地被芯片夹持器拾起并安装在衬底上，其中TC结合头能够利用驱动器在与衬底的表面垂直地延伸的Z方向上移位，芯片夹持器能够在Z方向上移位地安装在TC结合头上，并且固定到TC结合头的力传递器被构造成在TC结合头的挡块的方向上按压芯片夹持器的延伸部，并且其中芯片夹持器包括加热器，其中执行下列步骤以在半导体芯片和衬底之间产生焊点形式的牢固的焊接连接部：

用芯片夹持器拾取半导体芯片；

将芯片夹持器定位在指定的衬底位置上方；

利用驱动器使TC结合

头降低到Z位置，在该Z位置中，芯片夹持器相对于TC结合头偏离预定距离D_S，使得芯片夹持器的延伸部不支承在TC结合头的挡块上；

利用加热器加热半导体芯片；

在半导体芯片已经达到焊点的焊料的熔化温度之上的温度，使得焊点熔化且芯片夹持器的延伸部支承在TC结合头的挡块上时，立即终止对半导体芯片的加热，；

等待，直到半导体芯片的温度的值已经下降到焊料的熔化温度以下；以及

提升TC结合头。

热压结合方法还可包括：在所述等待期间，对芯片夹持器进行主动冷却。

热压结合方法还可包括：

从对半导体芯片的加热开始直到芯片夹持器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，测量芯片夹持器相对于TC结合头的实际偏离D，并将测量的偏离D用于对TC结合头的Z位置的闭环控制，以使芯片夹持器保持被偏离预定距离D_S。

使TC结合头降低的步骤可包括：

确定支承衬底的支座与TC结合头在芯片夹持器施加的力的作用下相对于彼此移位的距离D_TS，并使距离D_S减少D_TS。

使TC结合头降低的步骤可替代地包括：

确定支承衬底的支座与TC结合头在芯片夹持器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TC结合头提升距离D_TS。

根据本发明的一种用于在衬底的表面上安装半导体芯片的装置，包括：

TC结合头，其以在与衬底的表面垂直地延伸的Z方向上可移位的方式安装，并包括挡块；

芯片夹持器，其以在Z方向上可移位的方式安装在TC结合头上，并包括延伸部；

力传递器，其固定到TC结合头，并使芯片夹持器的延伸部在Z方向上压靠TC结合头的挡块；

驱动器，其用于使TC结合头在Z方向上移动；

第一位置测量元件，其用于检测TC结合头的Z位置；

第二位置测量元件，其用于检测芯片夹持器相对于TC结合头的偏离；以及

闭环控制装置，其用于控制驱动器，其中控制装置设定成基于由第一位置测量元件或第二位置测量元件提供的位置信号选择性地控制驱动器。

附图说明

并入本说明书并构成本说明书的一部分的附图示出本发明的一个或多个实施方式，并且与详细描述一起用于解释本发明的原理和实现形式。附图不按比例。

在附图中：

图1显示了适合于执行根据本发明的热压结合方法的装置以及根据本发明的热压结合方法的快照；

图2-4进一步显示了根据本发明的热压结合方法的快照；

图5显示了布线图；以及

图6和7显示了为弹性装置改进的替代装置和热压结合方法的快照。

具体实施方式

热压结合方法是安装半导体芯片的既定方法，半导体芯片经由焊点形式的几个至非常多个焊接连接部连接到衬底。衬底也可以是晶片。衬底还可以是已经安装在另一衬底上的半导体芯片。半导体芯片被压靠于衬底并且被加热，直到焊料熔化且焊点熔合并将半导体芯片和衬底相互连接。半导体芯片随后被冷却，使得焊点将凝固并变成牢固的焊接连接部。