[发明专利]用于焊接半导体元件的焊接机的操作方法和焊接机

说明书

提供了一种用于焊接半导体元件的焊接机的操作方法。该方法包括下面的步骤：(a)在模拟焊接工序中测量焊头组件的基于时间的z轴高度测量特性；(b)基于所测量的基于时间的z轴高度测量特性，确定用于随后的焊接工序的z轴调整曲线；以及(c)利用z轴调整曲线，在随后的焊接工序中用z轴移动系统调整焊头组件的z轴位置。

相关申请的相互参考

本申请要求2013年12月17日提交的美国临时专利申请第61/916,912号的优先权，其内容在此引用作为参考。

技术领域

本发明涉及半导体封装的形成，尤其涉及用于焊接半导体元件的焊接机的改进的操作方法。

背景技术

在半导体封装产业的特定情况下，将半导体元件焊接到焊接位置上。例如，在常规的管芯附连(也称为管芯焊接)应用中，将半导体管芯焊接到衬底(例如引线框、堆叠的管芯应用中的另一个管芯、间隔件等)的焊接位置上。在先进的封装应用中，将半导体元件(例如裸半导体管芯、封装的半导体管芯等)焊接到衬底(例如引线框、PCB、载体、半导体晶片、BGA衬底等)的焊接位置上，导电结构(例如导电凸块、接触片、焊料凸块、导电柱、铜柱等)提供半导体元件与焊接位置之间的电互连。

在很多应用(例如半导体元件的热压焊接)中，在导电结构中包括焊料。在很多这样的工序中，给正在被焊接的半导体元件加热(例如通过承载焊接工具的焊头组件中的加热器)。也可以通过支撑结构将热施加给衬底(配置为接收半导体元件)。通过循环施加热(例如通过焊头组件中的加热器)并且通过基于时间的系统变化，焊头组件的元件的膨胀和收缩会导致不令人满意的结果。

从而，希望提供用于焊接半导体元件的焊接机的改进的操作方法。

发明内容

根据本发明的示例性实施方式，提供一种用于焊接半导体元件的焊接机的操作方法。该方法包括下面的步骤：(a)在模拟焊接工序中测量焊头组件的基于时间的z轴高度测量特性；(b)基于测量的基于时间的z轴高度测量特性确定用于随后的焊接工序的z轴调整曲线；以及(c)利用z轴调整曲线，在随后的焊接工序中用z轴移动系统调整焊头组件的z轴位置。

根据本发明另一个示例性实施方式，提供一种用于焊接半导体元件的焊接机的操作方法。该方法包括下面的步骤：(a)测量焊头组件的多个位置处的温度值；(b)用步骤(a)中测量的温度值确定z轴调整量；以及(c)基于步骤(b)中确定的z轴调整量，用z轴移动系统在焊接工序中调整焊头组件的z轴位置。

根据本发明另一个示例性实施方式，提供一种用于焊接半导体元件的焊接机。该焊接机包括：焊头组件，包括用于将半导体元件焊接到衬底上的焊接工具；用于支撑衬底的支撑结构；校准站，其与焊头组件焊接使用，用来测量模拟焊接工序中焊头组件的基于时间的z轴高度测量特性；和计算机，其基于测量的基于时间的z轴高度测量特性，确定用于随后的焊接工序中的z轴调整曲线。例如，这种焊接机可以是热压焊接机(例如倒装芯片热压焊接机)等。在这种机器中，焊接工具例如通过熔化和再固化正被放置的半导体元件上的焊料凸块以形成焊料接头来将半导体元件(例如半导体管芯、内插件等)放置并焊接到衬底上。

附图说明

通过与附图一起阅读下面的详细说明可以最好地理解本发明。应该强调的是，根据常规的实践，附图的各种特征不是按比例的。相反，为清楚起见各种特征的尺寸进行了任意放大或缩小。附图中包括下面的图：

图1A-1B是图示用于解释本发明各个示例性实施方式的焊接机的元件的侧视框图；

图2A是图示根据本发明示例性实施方式的随着焊接操作下降的焊接工具的侧视框图；

图2B-2D是图示用于解释和图示本发明各个示例性实施方式的焊接到衬底上的各种半导体元件的侧视框图；

图3是根据本发明示例性实施方式的焊接机的俯视框图；