專利名稱：用于采用超聲焊接在其上安裝半導體芯片的基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及安裝半導體芯片的方法，安裝半導體芯片的裝置，以及用于安裝半導體芯片的基板。
背景技術(shù)：
安裝半導體芯片的方法適用于將硬盤裝置10的磁頭IC芯片11安裝到懸桿(suspension)12上，如圖1A和1B所示，或?qū)⒂≈齐娐钒鍐卧?0的IC芯片31安裝到基板32上，如圖3A到3C所示。
如圖1A和1B所示，硬盤裝置10有一個在氣密地密封的外殼15中高速旋轉(zhuǎn)的硬盤16，而且磁頭滑動器組件19固定到臂18的頂端。磁頭滑動器組件19包括磁頭滑動器20和安裝在懸桿12上的磁頭IC芯片11，如圖2所示。磁頭滑動器20帶有一個由薄膜形成技術(shù)形成的磁頭21。磁頭IC芯片11通過例如放大由磁頭21讀取的弱信號而控制磁頭21。如圖2的放大圖所示，磁頭IC芯片11在它的下表面有金突點(Au bump)22焊接到布線圖形23邊緣處的金焊盤24上。
印制電路板單元30包括提供有熱沉的多芯片組件36、存儲器插座38以及I/O連接器39，所有這些都安裝在母板35上，如圖3A所示。多芯片組件36有多個安裝在基板32上的IC芯片31，如圖3B所示。磁頭IC芯片31在它的下表面有金突點42焊接到形成在基板32上的金焊盤43上。磁頭IC芯片31通過底填料(underfill)44焊接到基板32上。
圖4A到4C表示常規(guī)的磁頭滑動器組件的制造方法。在磁頭IC芯片11的下表面有金突點51。在懸桿12的上表面有金焊盤61。所述磁頭滑動器組件以下面的方式制造。
首先，懸桿12固定到工作臺70上。然后使用精密的分配器(未示出)，將作為“底填料”的預定量絕緣粘合劑71涂敷到懸桿12的上表面。磁頭IC芯片11由具有吸氣孔76的工具75的負壓吸引拾取，并移到懸桿12上。然后工具75用力F按壓磁頭IC芯片11，幾微米振幅的超聲振動施加到磁頭IC芯片11幾秒鐘，如箭頭B所示。由此，金突點51焊接到金焊盤61上。然后停止工具75的負壓吸引，由此工具75與磁頭IC芯片11分離。之后將懸桿12移到加熱爐80，以便通過加熱固化粘合劑71。這里，形成底填料72，并通過底填料72將磁頭IC芯片11焊接到懸桿12上。由此，完成了磁頭滑動器組件19。
以上常規(guī)的磁頭滑動器組件19的制造方法至少顯示出以下不足1.底填料的輪廓線的形狀不穩(wěn)定。
作為底填料的粘合劑71在懸桿12上為圓形，如圖5A中的雙點劃線所示。當工具75按壓磁頭IC芯片11時，粘合劑71被磁頭IC芯片11的下表面按壓，并放射狀地擴展。擴展的粘合劑71延伸到磁頭IC芯片11下表面的周圍，并形成輪廓線90。由作為底填料的粘合劑71的擴展狀態(tài)確定輪廓線90的形狀。粘合劑71的擴展狀態(tài)隨粘合劑71的施加量和施加位置而變化。根據(jù)情況，粘合劑71會在懸桿12的上表面上顯著溢流，如圖5A和5B中的參考數(shù)字91所示。
隨著硬盤裝置變小，懸桿12的寬度W1也變小。另一方面，隨著添加更多的功能，磁頭IC芯片11在圖5A所示的L1的方向上變大。因此，懸桿12上安裝的磁頭IC芯片11的外部的額外部分92寬度W2變小。此外，粘合劑大量的溢流對于磁頭滑動器20相對于硬盤的浮動特性具有不利影響。
對于圖3A到3B中所示的多芯片組件36來說，基板32上表面上粘合劑的大量溢流經(jīng)常妨礙其它部件的安裝。
2.溢流的粘合劑粘到工具75上根據(jù)粘合劑71的施加量和施加位置，粘合劑71溢流到磁頭IC芯片11的上表面，并粘到工具75的頂端，如圖6A和6B中的參考數(shù)字93所示。
當粘合劑71粘到工具75的頂端時，工具75的吸引操作變成不穩(wěn)定。因此，工具75的頂端需要經(jīng)常清理。然而，每次完成一個磁頭IC芯片11的安裝時，清理工具75的頂端很麻煩。
當從上面看時，施加的粘合劑71為圓形并放射狀擴展。因此粘合劑71從磁頭IC芯片11的側(cè)面溢出，并延伸到磁頭IC芯片11的上表面。
3.由工具75到磁頭IC芯片11的超聲波傳導率很低。
如圖4B所示，工具75直接與磁頭IC芯片11接觸。工具75由不銹鋼制成，磁頭IC芯片11由硅制成。工具75和IC芯片11之間的摩擦系數(shù)μ1在0.5到0.7的范圍內(nèi)，較低。因此，由工具75到磁頭IC芯片11的超聲波傳導率很低，且金突點51到金焊盤61的焊接需要很長的時間。
4.安裝時磁頭IC芯片經(jīng)常偏離，偏離導致有缺陷安裝。
如圖4B所示，工具75和磁頭IC芯片11直接相互接觸。由于工具75的端面75的輕微取向，每次工具75超聲振蕩時，沿超聲振蕩的一個方向(例如沿X1方向)，磁頭IC芯片11與圖7A所示的初始位置稍微偏離。根據(jù)情況，金突點51可能會脫離金焊盤61，如圖7B所示，導致有缺陷的焊接。
在圖3A到3C所示的多芯片組件36中，在基板32上形成的焊盤中每個均為矩形，如圖8中的參考數(shù)字43A所示。然而，圖8中水平對準的焊盤43A的縱向等于圖8中垂直對準的焊盤43A的寬度方向。因此，當工具75超聲振蕩時，基板32上的焊盤不能總是有效地防止磁頭IC芯片11偏離。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于此，本發(fā)明致力于提供一種半導體芯片的安裝方法和裝置，其中消除了以上問題。
為解決以上問題，本發(fā)明提供一種安裝半導體芯片的方法，包括以下步驟通過按壓半導體芯片，將形成在半導體芯片上的突點焊接到基板上形成的焊盤上，利用絕緣粘合劑置于半導體芯片和基板之間；以及硬化在半導體芯片和基板之間擴展出的絕緣粘合劑，其中焊接步驟包括硬化半導體芯片和基板之間擴展出的絕緣粘合劑的周邊部分的步驟。
當按壓半導體芯片時，由于絕緣粘合劑的周邊部分從半導體芯片和基板之間被擴展出去，因此可以防止大量的絕緣粘合劑溢流。由此底填料的輪廓線可以形成希望的形狀。
按照以上方法，焊接步驟還包括向半導體芯片施加超聲振蕩以將形成在半導體芯片上的突點焊接到基板上形成的焊盤上。
由于絕緣粘合劑不會大量溢流，因此可以防止絕緣粘合劑進入焊接工具和半導體芯片之間的接觸空間。由此可以保持優(yōu)選的接觸條件。
按照以上方法，通過光或熱固化絕緣粘合劑的周邊部分。
采用光或加熱，可以快速和穩(wěn)定地固化在半導體芯片和基板之間擴展的絕緣粘合劑的周邊部分。
本發(fā)明還提供一種半導體芯片安裝裝置，其包括按壓半導體芯片的機構(gòu)，同時絕緣粘合劑置于提供有突點的半導體芯片和提供有焊盤的基板之間，并通過將突點焊接到焊盤上而將半導體芯片安裝到基板上，該裝置還包括周邊部分硬化單元，當按壓半導體芯片時，其硬化由半導體芯片的周邊露出的絕緣粘合劑的周邊部分。
由于按壓半導體芯片時絕緣粘合劑的周邊部分在半導體芯片和基板之間擴展，因此絕緣粘合劑可以防止大量溢流。由此底填料的輪廓線可以形成希望的形狀。
以上的半導體芯片安裝裝置還包括將突點超聲焊接到焊盤上的超聲波振蕩器。
由于絕緣粘合劑不會大量溢流，因此可以防止絕緣粘合劑進入傳輸超聲振蕩的焊接工具和半導體芯片之間的接觸空間。由此可以保持希望的接觸條件。
在以上的半導體芯片安裝裝置中，周邊部分硬化單元為光提供單元或熱提供單元。
采用光提供單元或熱提供單元，可以快速和穩(wěn)定地固化在半導體芯片和基板之間擴展的絕緣粘合劑的周邊部分。
本發(fā)明還提供一種半導體芯片安裝裝置，其包括按壓半導體芯片的焊接工具，同時絕緣粘合劑置于提供有突點的半導體芯片和提供有焊盤的基板之間，并將突點超聲焊接到焊盤上，其中該焊接工具基本為方桿形，其側(cè)面相對于焊接工具的相鄰拐角之間假想(virtual)的平坦表面向內(nèi)彎曲。
當焊接工具按壓并且超聲振蕩施加到半導體芯片時，絕緣粘合劑從半導體芯片的側(cè)面，而不是半導體芯片的拐角溢出。焊接工具基本為方桿形，而且焊接工具的側(cè)面相對于焊接工具的相鄰拐角之間假想的平坦表面向內(nèi)彎曲。在所述結(jié)構(gòu)中，溢流的絕緣粘合劑沒有延伸和粘住焊接工具。因此，不需要清理焊接工具。此外，由于焊接工具基本為方桿形，因此焊接工具可以均勻地按壓包括拐角在內(nèi)的整個半導體芯片。由此，不會在半導體芯片中發(fā)生龜裂。
本發(fā)明還提供一種將半導體芯片安裝在基板上的安裝方法，通過焊接工具按壓半導體芯片，同時將絕緣粘合劑置于提供有突點的半導體芯片和提供有焊盤的基板之間，并將突點超聲焊接到焊盤上，其中將一對于半導體芯片和焊接工具的摩擦系數(shù)比半導體芯片和焊接工具之間的摩擦系數(shù)大的薄片置于半導體芯片和焊接工具之間，由此進行超聲焊接。
由于置于半導體芯片和焊接工具之間的薄片對于半導體芯片和焊接工具的摩擦系數(shù)比半導體芯片和焊接工具之間的摩擦系數(shù)大，因此可以高效率地進行由焊接工具到半導體芯片的能量傳輸，而且將形成在半導體芯片上的突點焊接到形成在基板上的焊盤上可以在短時間周期內(nèi)完成。此外，在半導體芯片的位置很少發(fā)生偏離。
本發(fā)明還提供一種半導體芯片安裝裝置，包括一按壓半導體芯片的焊接工具，同時絕緣粘合劑置于提供有突點的半導體芯片和提供有焊盤的基板之間，并將突點超聲焊接到焊盤上；以及在半導體芯片和焊接工具之間移動和放置一對于半導體芯片和焊接工具的摩擦系數(shù)比半導體芯片和焊接工具之間的摩擦系數(shù)大的薄片的裝置。
由于焊接工具和薄片以及薄片和半導體芯片之間的摩擦系數(shù)都大于焊接工具和半導體芯片之間的摩擦系數(shù)，因此通過在半導體芯片和焊接工具之間放置薄片，可以有效地進行由焊接工具到半導體芯片的能量傳輸。因此，將形成在半導體芯片上的突點焊接到形成在基板上的焊盤可以在短時間周期內(nèi)完成。此外，在半導體芯片的位置很少發(fā)生偏離。
本發(fā)明還提供一種通過超聲焊接將半導體芯片安裝其上的基板，其所包括的每個焊盤具有沿施加到半導體芯片上的超聲振蕩的方向拉長的形狀。
當焊接工具向半導體芯片施加超聲振蕩時，由于焊接工具的取向使半導體芯片趨于移動。然而在以上結(jié)構(gòu)中，形成在半導體芯片上的突點不會離開具有沿施加到半導體芯片上的超聲振蕩的方向拉長的形狀的每個焊盤。由此可以防止半導體芯片和基板之間的有缺陷焊接。


圖1A和1B表示常規(guī)的硬盤裝置；圖2表示在圖1A和1B的硬盤裝置中的磁頭滑動組件；圖3A到3C表示常規(guī)的印制電路板單元；圖4A到4C表示制造常規(guī)半導體芯片的方法；圖5A和5B表示現(xiàn)有技術(shù)存在的第一個問題；
圖6A和6B表示現(xiàn)有技術(shù)存在的第二個問題；圖7A和7B表示現(xiàn)有技術(shù)存在的第四個問題；圖8表示現(xiàn)有技術(shù)的矩形焊盤；圖9A和9B表示本發(fā)明第一實施例的磁頭IC芯片安裝裝置；圖10為圖9A和9B所示紫外線燈的布局的平面圖；圖11為磁頭滑動組件的制造工序的流程圖；圖12A到12D為圖9A和9B的芯片安裝裝置的操作時序圖；圖13表示圖11的流程中的定位步驟；圖14表示圖11的流程中的按壓和紫外線照射的步驟；圖15表示圖11的流程中的按壓、超聲振蕩、以及紫外線照射步驟；圖16表示按壓、超聲振蕩、以及紫外線照射步驟之后的情況；圖17A和17B表示由圖11所示的工序完成的磁頭滑動組件的一部分；圖18A和18B表示本發(fā)明第二實施例的芯片安裝裝置；圖19A和19B表示本發(fā)明第三實施例的芯片安裝裝置；圖20表示圖19A和19B所示焊接工具的頂端；圖21表示圖20焊接工具的第一種改型；圖22表示圖20焊接工具的第二種改型；圖23A和23B表示本發(fā)明第四實施例的芯片安裝裝置；圖24表示圖23A和23B所示聚酰亞胺薄膜支撐機構(gòu)；圖25為使用圖23A和23B的芯片安裝裝置制造圖2的磁頭滑動組件的方法流程圖；圖26A到26F為圖23A和23B的芯片安裝裝置的操作的時序圖；圖27表示圖25的工序中芯片定位步驟之后的情況；圖28表示圖25的工序中的臨時放置步驟；圖29表示圖25的工序中的焊接工具提升步驟；圖30表示圖25的工序中的聚酰亞胺薄膜插入步驟；
圖31表示圖25的工序中按壓和超聲振蕩步驟；圖32表示圖25的工序中焊接工具提升和聚酰亞胺薄膜支撐機構(gòu)的縮回步驟；圖33A和33B表示圖25的工序中聚酰亞胺薄膜饋送步驟；圖34A到34D表示本發(fā)明第五實施例的磁頭滑動組件；圖35A到35H表示圖34A到34D所示金焊盤的制造工序；圖36A到36F表示從圖35H繼續(xù)的制造工序；以及圖37A和37B表示本發(fā)明第六實施例的磁頭滑動組件。
具體實施例方式
第一實施例解決了底填料的輪廓線的形狀不可靠的問題。
圖9A和9B表示作為本發(fā)明第一實施例的磁頭IC芯片安裝裝置100。磁頭IC芯片安裝裝置100包括工作臺101、焊接單元110以及控制單元130。
工作臺101容納圖2所示的懸桿12，并提供有吸氣孔102用于吸引和牽引懸桿12。在工作臺101上，還有四個紫外線燈104到107環(huán)繞在芯片安裝位置109周圍，面向被安裝的磁頭IC芯片11的四個側(cè)面，以便用紫外線照射磁頭IC芯片11的全部四個側(cè)面。
焊接單元110包括焊接頭111、從焊接頭111垂下的焊接工具112、以及與焊接工具112形成一體的超聲振蕩器113。焊接工具112通過升降機構(gòu)(未示出)上下移動。焊接單元110由磁頭IC芯片安裝裝置100的框架103可移動地支撐，并且可以通過移動機構(gòu)(未示出)移動。
焊接頭111包含連接到電源或真空源(未示出)上的負載傳感器(按壓機構(gòu))114和閥115。負載傳感器114上下移動焊接工具112，并測量通過焊接工具112施加到磁頭IC芯片50上的力。
焊接工具112提供有與閥115相通的吸氣孔116。超聲振蕩器113向焊接工具112提供超聲振蕩。
控制單元130包括控制超聲振蕩器113的控制器131、控制負載傳感器114的控制器132、控制閥115的控制器133、以及控制紫外線燈104到107的控制器134?？刂茊卧?30還包括控制所有控制器130到134的綜合控制器135。
現(xiàn)在參考圖11，下面介紹使用以上的磁頭IC芯片安裝裝置100制造圖2的磁頭滑動器組件19的方法。
通過進行圖11所示的步驟140到147制造磁頭滑動器組件19。在步驟140到147之中，通過圖12A到12D所示操作磁頭IC芯片安裝裝置100進行步驟144到146。
步驟140使用引線接合裝置使金突點51形成在磁頭IC芯片11的下表面上。
步驟141、142和143金焊盤61形成在懸桿12上，作為底填料的粘合劑150施加到芯片安裝位置109的中心。金焊盤61和粘合劑150面朝上，懸桿12放置在工作臺101上，并被吸附到工作臺101上。
粘合劑150由熱固性粘合劑和紫外線固化劑的混合物組成。具體地說，粘合劑150由氨基甲酸乙酯丙烯酸酯樹脂作為主要成分，安息香烷基醚作為用于聚合的光引發(fā)劑，丙烯酸鹽作為熱固性引發(fā)劑。
定位步驟144(參見圖13和12A)焊接單元110位于與磁頭IC芯片11對準的位置。通過升降機構(gòu)(未示出)向下移動焊接工具112。如圖12A所示，根據(jù)由控制器133傳來的控制信號打開閥115。由焊接工具112的頂端真空吸取一個磁頭IC芯片11。然后焊接工具112向上移動以提升磁頭IC芯片11。接著，通過移動機構(gòu)(未示出)沿框架103移動焊接單元110以運送磁頭IC芯片11。然后焊接單元110停止在磁頭IC芯片11設(shè)置在懸桿12上的位置處，如圖13所示。
按壓和紫外線照射步驟145(圖14、12B和12C)隨著升降機構(gòu)(未示出)的啟動，負載傳感器114根據(jù)控制器132傳來的控制信號工作，如圖12C所示。然后焊接工具112向下移動用預定的力F按壓磁頭IC芯片11，由此將金突點51壓向金焊盤61。磁頭IC芯片11也通過力F擴展粘合劑150。這里，粘合劑150被擴展到粘合劑150的邊緣溢出磁頭IC芯片11邊緣的程度。在圖14中，參考數(shù)字151表示粘合劑在懸桿12上擴展到磁頭IC芯片11。
當負載傳感器114開始對磁頭IC芯片11加壓時，紫外線燈104到107根據(jù)控制器134傳來的控制信號點亮。磁頭IC芯片11周圍的區(qū)域由紫外線108照射，并且露出磁頭IC芯片11邊緣的粘合劑151的一部分151a開始硬化。因此，擴展的粘合劑151部分地硬化。在圖14中，參考數(shù)字152表示硬化的部分。
按照以上的方式，露出磁頭IC芯片11邊緣的粘合劑151的一部分151a被硬化，由此在露出部分151a處形成堅硬的膜。因此，當將磁頭IC芯片11壓向懸桿12時，可以防止粘合劑151流出懸桿12。
紫外線108不會到達磁頭IC芯片11的底部。因此，此時磁頭IC芯片11下面的那部分粘合劑151不會硬化。由此，當按壓磁頭IC芯片11時，粘合劑150可以平滑地擴展，金突點51可以準確地壓向金焊盤61。
按壓、超聲振蕩以及紫外線照射步驟146(參見圖15，16，12A，12B，12C和12D)如圖12A，12B和12C所示，紫外線燈104到107點亮，焊接工具112真空吸取磁頭IC芯片11，負載傳感器114按壓磁頭IC芯片11。在該條件下，超聲振蕩器113根據(jù)控制器131傳來的控制信號開始振蕩，并保持振蕩幾秒鐘。
圖15表示以上情況。當超聲振蕩器113振蕩時，焊接工具112按箭頭B所示超聲振蕩。焊接工具112的超聲振蕩傳送到磁頭IC芯片11的金突點51，金突點51對金焊盤61超聲振蕩。由此，金突點51被焊接到金焊盤61上。
露出磁頭IC芯片11邊緣的粘合劑151的一部分151a進一步硬化。在圖15中，參考數(shù)字153表示進一步硬化的部分。由于露出磁頭IC芯片11邊緣的部分151a被硬化，因此當磁頭IC芯片11超聲振蕩時，可以防止粘合劑151流出懸桿12。此外，可以防止粘合劑151進入焊接工具112和磁頭IC芯片11之間的接觸部分。由此，在焊接工具112和磁頭IC芯片11之間可以保持希望的接觸條件。
紫外線108不會到達磁頭IC芯片11的底部。因此，此時磁頭IC芯片11下面的那部分粘合劑151沒有硬化。金突點51可以正確地壓向金焊盤61。由此，在金突點51和金焊盤61之間可以保持希望的焊接條件圖16表示按壓、超聲振蕩以及紫外線照射步驟146之后的情況。紫外線燈104到107關(guān)閉，而且金突點51被焊接到金焊盤61上。粘合劑151填充磁頭IC芯片11的下表面和懸桿12的上表面之間的小空間152，僅有露出磁頭IC芯片11邊緣的部分151a硬化。
加熱步驟147從芯片安裝裝置100中取出焊接有磁頭IC芯片11的懸桿12。然后把懸桿12放置到加熱爐內(nèi)以熱硬化粘合劑151。此時，整個粘合劑151完全被硬化而形成底填料155。
通過以上的步驟，完成了圖17A和17B中所示的磁頭滑動器組件19A。形成在磁頭IC芯片11下表面的金突點51被焊接到懸桿12上的金焊盤61上。磁頭IC芯片11也通過底填料155焊接到懸桿上，底填料155由紫外線固化和熱固性粘合劑150硬化形成。底填料155在它的整個周邊部分有希望的輪廓線156。由于首先施加粘合劑150，因此底填料155具有高質(zhì)量并且沒有空隙。
本發(fā)明的第二實施例為第一實施例的改型，解決了底填料的輪廓線形狀變化的問題。
圖18A和18B表示本發(fā)明第二實施例的芯片安裝裝置100。芯片安裝裝置100提供加熱器164到167代替圖9A和9B中示出的芯片安裝裝置100的紫外線燈104到107。加熱器164到167環(huán)繞芯片安裝位置109設(shè)置，以用熱線168照射磁頭IC芯片11的所有側(cè)面。
至于粘合劑，可以使用熱固性粘合劑150A。
當磁頭IC芯片11被壓在懸桿12上和對磁頭IC芯片11施加超聲波時，加熱器164到167接通而用熱線168照射露出磁頭IC芯片11邊緣的熱固性粘合劑150A的一部分151a，由此硬化露出部分151a。由此，可以防止粘合劑150A流出懸桿12，并且可以形成優(yōu)良的輪廓線156。
第三、第四和第五實施例解決了溢出的粘合劑粘到焊接工具的問題。
圖19A和19B表示本發(fā)明第三實施例的芯片安裝裝置100B。芯片安裝裝置100B不包括圖9A和9B所示的芯片安裝裝置100的紫外線燈104到107和控制器134，并且提供有圖20所示的焊接工具112C代替焊接工具112。
焊接工具112C由不銹鋼制成，為柱形。焊接工具112C的剖面為對應于磁頭IC芯片11的方形。此外，焊接工具112C與常規(guī)的焊接工具112的尺寸相同。焊接工具112C與焊接工具112的不同之處為它具有V形的側(cè)面。換句話說，焊接工具112C為基本上的方柱，具有四個V形側(cè)面112Ca到112Cd和四個拐角112Ce到112Ch。側(cè)面112Ca到112Cd相對于拐角112Ce到112Ch每兩個相鄰的拐角之間實際的平坦表面向內(nèi)彎曲。
如圖19A所示，焊接工具112C吸取磁頭IC芯片11，以便磁頭IC芯片11壓向懸桿12，拐角112Ce到112Ch則對應于磁頭IC芯片11的拐角11a。焊接工具112C的側(cè)面112Ca到112Cd相對于磁頭IC芯片11的側(cè)面11b朝磁頭IC芯片11的中心彎曲。
當通過焊接工具112C按壓磁頭IC芯片11時，粘合劑150C會從下面溢出到磁頭IC芯片11的上表面。在圖19A和19B中，粘合劑150C的溢出部分由參考數(shù)字150Ca表示。當從上面看時，施加的粘合劑150C為圓形，且溢出部分應放射形地擴展。因此，磁頭IC芯片11上表面上的粘合劑150C的溢出部分150Ca位于磁頭IC芯片11的側(cè)面11b上。
由于焊接工具112C的側(cè)面112Ca到112Cd朝磁頭IC芯片11的中心彎曲，因此粘合劑150C的溢出部分150Ca不會粘到焊接工具112C的側(cè)面112Ca到112Cd上。因此焊接工具112C的頂端總是保持干凈的，且每次完成一個磁頭IC芯片11的安裝時，不需要麻煩地清理焊接工具112C的頂端。
為防止磁頭IC芯片11上表面粘合劑的溢出部分粘到焊接工具的頂端，也可以將焊接工具的頂端加工成方形，并且使焊接工具比磁頭IC芯片小得多。然而此時，焊接工具按壓磁頭IC芯片11的中心，焊接工具的壓力集中在磁頭IC芯片11的中心。其結(jié)果是在磁頭IC芯片11中將發(fā)生龜裂。
由于焊接工具112C基本上與常規(guī)的焊接工具112尺寸相同，因此四個拐角112Ce到112Ch按壓磁頭IC芯片11的拐角11a的相鄰區(qū)域。因此，和常規(guī)的焊接工具112一樣，焊接工具112C按壓磁頭IC芯片11的整個上表面，由此而在磁頭IC芯片11中不會發(fā)生龜裂。
代替圖20所示的焊接工具112C，可以使用圖21所示的焊接工具112D或圖22所示的焊接工具112E。
圖21所示的焊接工具112D有四個拐角112De到112Dh，和四個彎曲的側(cè)面112Da到112Dd。側(cè)面112Da到112Dd相對于相鄰拐角112De到112Dh之間假想的平坦表面向內(nèi)彎曲。
焊接工具112E有四個拐角112Ee到112Eh，和四個彎曲的側(cè)面112Ea到112Ed。側(cè)面112Ea到112Ed相對于相鄰拐角112Ee到112Eh之間假想的平坦表面向內(nèi)彎曲。
采用圖21所示的焊接工具112D或圖22所示的焊接工具112E，可以得到和圖20所示焊接工具112C一樣的效果。
本發(fā)明的第四實施例解決了由工具到磁頭IC芯片的超聲波傳導率低的問題。
圖23A和23B表示本發(fā)明第四實施例的芯片安裝裝置100F。芯片安裝裝置100F在工作臺101上提供有聚酰亞胺薄膜支撐機構(gòu)170，代替圖9A和9B中芯片安裝裝置100的紫外線燈104到107。在圖23A和23B中，與圖9A和9B中相同的部件由相同的參考數(shù)字表示，省略了對這些部件的說明。芯片安裝裝置100F的寬度方向由X1和X2表示，芯片安裝裝置100F的深度方向由Z1和Z2表示。
如圖24所示，聚酰亞胺薄膜支撐機構(gòu)170包括U形框架172、設(shè)置在框架172的X1一側(cè)并支撐用于饋送帶型聚酰亞胺薄膜171的供料輥173的供料輥支撐部件174、以及設(shè)置在框架172的X2一側(cè)并支撐電動機175和卷繞輥176的卷繞輥支撐部件174。U形框架172可以在工作臺101上在Y1-Y2方向上沿導軌178移動。含有電動機180的移動機構(gòu)181在焊接工具112下的插入位置P1和沿Y2方向從插入位置P1移動的收回位置之間移動框架172。帶型聚酰亞胺薄膜171在供料輥173和卷繞輥176之間水平地延伸，與被安裝的磁頭IC芯片11的上表面在相同的高度P3。
控制單元130F包括控制電動機180的控制器190和控制電動機175的控制器191，代替圖9B中的控制器134。
現(xiàn)在參見圖25，介紹使用以上的芯片安裝裝置100F制造圖2的磁頭滑動器組件19的方法。
通過步驟140到144，147和200到205制造磁頭滑動器組件19。在這些步驟140到144，147和200到205之中，通過圖26A到26F所示操作芯片安裝裝置100F進行步驟144和200到205。
聚酰亞胺薄膜支撐機構(gòu)170位于圖23B和24中所示的收回位置P2。以和圖11中所示工序的相同方式進行步驟140到144。
圖27表示定位步驟144之后的情況。在圖27中，焊接工具112的頂端真空吸取一個磁頭IC芯片11，并停止在預定的位置，以將磁頭IC芯片11定位到固定在工作臺101上的懸桿上。
臨時放置步驟200(參見圖28、26A和26B)
隨著升降機構(gòu)(未示出)的啟動，焊接工具112向下移動，以便磁頭IC芯片11擴展粘合劑150。因此，磁頭IC芯片11通過粘合劑150定位并粘接到懸桿12上。由此，磁頭IC芯片11被臨時地放置在懸桿12上。
焊接工具提升步驟201(參見圖29、26A和26B)如圖26A所示，關(guān)閉閥115以停止真空吸取。如圖28和26B所示，焊接工具112通過升降機構(gòu)(未示出)向上移動，將磁頭IC芯片11留在懸桿12上。
聚酰亞胺薄膜插入步驟202(參見圖30和26C)如圖26C所示，通過控制器190驅(qū)動電動機180，聚酰亞胺薄膜支撐機構(gòu)170通過移動機構(gòu)181沿Y1方向移動。聚酰亞胺薄膜支撐機構(gòu)170移動到圖30所示的插入位置P1，以便聚酰亞胺薄膜171覆蓋磁頭IC芯片11。
按壓和超聲振蕩步驟203(參見圖31、26D和26E)隨著升降機構(gòu)(未示出)的啟動，焊接工具112如圖26B所示向下移動。負載傳感器114根據(jù)控制器132傳來的控制信號工作，如圖26D所示。如圖31所示，降低的焊接工具112以預定的力F經(jīng)由聚酰亞胺薄膜171按壓磁頭IC芯片11，由此而將金突點51壓向金焊盤61。
如圖26E所示，超聲振蕩器113根據(jù)控制器131傳來的控制信號開始振蕩，并保持振蕩幾秒鐘。隨著超聲振蕩器113振蕩，焊接工具112沿圖31所示的箭頭B的方向超聲振蕩。焊接工具112的超聲振蕩經(jīng)由聚酰亞胺薄膜171傳送到磁頭IC芯片11上的金突點51。金突點51進而對金焊盤61超聲振蕩。由此而將金突點51焊接到金焊盤61上。
不銹鋼的焊接工具112和聚酰亞胺薄膜171之間的摩擦系數(shù)μ10在1到4的范圍內(nèi)，聚酰亞胺薄膜171和硅磁頭IC芯片11之間的摩擦系數(shù)μ11也在1到4的范圍內(nèi)，這些摩擦系數(shù)μ10和μ11大于工具75和磁頭IC芯片11之間的摩擦系數(shù)μl。因此可以比現(xiàn)有技術(shù)更高效地從焊接工具112到磁頭IC芯片11進行超聲波傳送，并且可以在比現(xiàn)有技術(shù)更短的時間周期內(nèi)完成金突點51到金焊盤61的焊接。
焊接工具提升和聚酰亞胺薄膜支撐機構(gòu)收回步驟204(參見圖32，26B和26C)隨著圖26B所示啟動升降機構(gòu)(未示出)，焊接工具112向上移動，如圖32B所示。如圖26C所示，通過控制器190驅(qū)動電動機180，通過移動機構(gòu)181沿Y2方向移動聚酰亞胺薄膜支撐機構(gòu)170。聚酰亞胺薄膜支撐機構(gòu)170退回圖32B所示的收回位置P2，且聚酰亞胺薄膜171從磁頭IC芯片11收回，使磁頭IC芯片11處于暴露狀態(tài)。
加熱步驟147從芯片安裝裝置110F中取出其上焊接有磁頭IC芯片11的懸桿12，并放置到加熱爐內(nèi)，如圖4C所示。在加熱爐中，熱硬化整個粘合劑151。由此，完成圖17A和17B所示的磁頭滑動器組件19A。
粘合劑151變成底填料155。形成在磁頭IC芯片11下表面上的金突點51焊接到懸桿12上的金焊盤61上。磁頭IC芯片11通過紫外線固化和硬化熱固性粘合劑150形成的底填料155焊接到懸桿12上。
聚酰亞胺薄膜供料步驟205(參見圖33A、33B和26F)如圖26F所示，根據(jù)控制器191傳送的信號驅(qū)動電動機175。如圖33A和33B所示，卷繞輥176沿箭頭E的方向卷起帶型聚酰亞胺薄膜171。然后聚酰亞胺薄膜171沿X2方向從供料輥173中送出。帶型聚酰亞胺薄膜171沿X2方向移動的長度等于磁頭IC芯片11的每側(cè)長度。由此，制備用于安裝下一個磁頭IC芯片的新聚酰亞胺薄膜。
按照以上方式，完成芯片安裝裝置100F的操作。在以上的工序中，按壓超聲振蕩步驟203需要比現(xiàn)有技術(shù)更短的時間周期。因此，可以比現(xiàn)有技術(shù)實用性更高地制造磁頭滑動器組件。
由于焊接工具112如圖31所示經(jīng)由聚酰亞胺薄膜171向磁頭IC芯片11施加壓力和超聲振蕩，故可以獲得以下兩個附帶效果1.由于通過焊接工具112按壓的聚酰亞胺薄膜171由合成樹脂組成，因此由于焊接工具112端面的微小凹凸使聚酰亞胺薄膜171的上表面變形。由此，焊接工具112的端面牢固地粘附到聚酰亞胺薄膜171的上表面。因此，可以省卻焊接工具112端面的定向。聚酰亞胺薄膜的下表面也牢固地粘附到磁頭IC芯片11的上表面上。當焊接工具112超聲振蕩時，磁頭IC芯片11由放置點返回到原始位置。因此在磁頭IC芯片11的位置上不會發(fā)生偏離。
2.覆蓋磁頭IC芯片11上表面的聚酰亞胺薄膜171可防止粘合劑溢流到磁頭IC芯片11的上表面上。
本發(fā)明的第五實施例解決了磁頭IC芯片的偏離導致有缺陷安裝的問題。
圖34A到34D表示本發(fā)明第五實施例的磁頭滑動器組件19G。和以上的實施例相同，磁頭滑動器組件19G將磁頭IC芯片11設(shè)置在懸桿12G上，且焊接工具112向磁頭IC芯片11施加壓力和超聲振蕩。由此，金突點51被焊接到懸桿12G上的金焊盤61G上，而且磁頭IC芯片11通過硬化的底填料155焊接到懸桿12G上。
每個金焊盤61G在焊接工具112產(chǎn)生的超聲振蕩B方向(X1-X2方向)上有長度L20，在垂直于超聲振蕩B的方向上有長度L21。長度L20為長度L21的四倍。因此，每個金焊盤61G在超聲振蕩B的方向上伸長。
圖34A和34B表示設(shè)置在懸桿12G上的磁頭IC芯片11。每個金突點51接觸每個對應的金焊盤61G的中心。由于焊接工具112的端面112a有小的取向，所以每當焊接工具112超聲振蕩時，在超聲振蕩的一個方向上(例如，在X1方向上)，磁頭IC芯片11稍微偏離圖34A和34B所示的原始位置。然而在由焊接工具112施加超聲振蕩B的方向上伸長的金焊盤61G，可以防止各金突點51偏離各金焊盤61G。由此，金突點51被正確地焊接到金焊盤61G上。
代替焊接工具112，可以使用圖20到22所示的任何一種焊接工具112C、112D和112E。
如圖35A到35H以及36A到36D所示制造長的金焊盤61G。
首先，如圖35A和35B所示，銅箔211被焊接到由不銹鋼制成的懸桿基底部件210的上表面，由此形成銅箔懸桿212。接下來，光刻膠膜213形成在銅箔懸桿212上，如圖35C和D所示。具有與長的金焊盤61G相同形狀的窗口214a的光掩模214設(shè)置在光刻膠膜213上，如圖35E和35F所示。然后光源215曝光懸桿212，如圖35G和35H所示，由此硬化光刻膠膜213。接下來，腐蝕光刻膠而留下光刻膠部分213a，如圖36A和36B所示。也腐蝕銅箔211，如圖36C和36D所示，并且除去光刻膠部分213a，如圖36E和36F所示。由此，長的金焊盤61G便形成在懸桿基底部件210上。
本發(fā)明的第六實施例解決了與第五實施例相同的問題。
圖37B表示本發(fā)明第六實施例的磁頭滑動器組件19H。磁頭滑動器組件19H包括磁頭IC芯片11H。所述磁頭IC芯片11H具有沿四個邊設(shè)置的金突點51H。為了圖示，用雙點劃線表示磁頭IC芯片11H的輪廓和焊接工具112C的輪廓。如圖37A所示，磁頭滑動器組件19H將磁頭IC芯片11H定位在懸桿12H上。然后焊接工具112向磁頭IC芯片11H施加壓力和超聲振蕩，以將金突點51H焊接到懸桿12H上的金焊盤61H上，且磁頭IC芯片11H通過硬化的底填料(未示出)焊接到懸桿12H上。
與附著到磁頭IC芯片11H上的金突點51H的結(jié)構(gòu)一致，沿方形的四邊設(shè)置懸桿12H上的金焊盤61H。每個金焊盤16H具有與圖34A到34D所示金焊盤61G相同的形狀。金突點51H在X1方向和Y1方向之間有一縱方向V1-V2，等效于軸線X1-X2逆時針旋轉(zhuǎn)45度。按照這種布局，可以防止金突點51H之間相互干擾。此外，設(shè)計焊接工具112在V1-V2的方向上超聲振蕩。
由于焊接工具112端面的輕微取向，所以每當焊接工具112超聲振蕩時，在一個超聲振蕩方向上(例如，在V1方向上)磁頭IC芯片11H稍微偏離圖37A所示的初始位置。然而，金突點51H不會與金焊盤61H分離，并且留在金焊盤61G上。由此，金突點51H可被正確地焊接到金焊盤61H上。
代替焊接工具112，可以使用圖20、21和22所示的任何一種焊接工具112C、112D和112E。
應該指出，本發(fā)明不僅適用于以上介紹的磁頭滑動器組件，也適用于在圖3所示的印制電路板單元30的多芯片組件36中，以將IC芯片31安裝到基板32上。
權(quán)利要求
1.一種通過超聲焊接將半導體芯片安裝其上的基板，該基板包括焊盤，每個所述焊盤具有沿施加到半導體芯片上的超聲振蕩的方向拉長的形狀。
全文摘要
一種通過超聲焊接將半導體芯片安裝其上的基板，該基板包括焊盤，每個所述焊盤具有沿施加到半導體芯片上的超聲振蕩的方向拉長的形狀。
文檔編號H01L21/60GK1542933SQ200410001878
公開日2004年11月3日 申請日期2000年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月25日
發(fā)明者馬場俊二, 豐, 山上高豐, 夫, 海沼則夫, 健二, 小八重健二, 吉良秀彥, 彥, 小林弘 申請人:富士通株式會社