本發(fā)明涉及一種方法，該方法用于在基板的基板定位(location)上安裝設(shè)有凸塊的半導(dǎo)體芯片作為倒裝芯片。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明基于開發(fā)一種用于在基板上安裝作為倒裝芯片的半導(dǎo)體芯片的方法的目的，該方法一方面允許有非常高的放置精度，而另一方面允許有最高可能的吞吐量。

附圖說明

附圖并入本說明書并構(gòu)成本說明書的一部分，附圖示出了本發(fā)明的一個或多個實施例，并且與具體的描述一起用作解釋本發(fā)明的原理和實現(xiàn)。這些附圖是示意性的并且未按比例繪制。在附圖中：

圖1示意性地示出了一種用于安裝作為倒裝芯片的設(shè)有凸塊的半導(dǎo)體芯片的設(shè)備的側(cè)視圖，

圖2示出了在頂視圖中的照相機(jī)支撐體，并且

圖3示出了像素坐標(biāo)系統(tǒng)和機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)。

具體實施方式

圖1示意性地示出了用于安裝作為倒裝芯片3的設(shè)有凸塊1的半導(dǎo)體芯片2的設(shè)備的側(cè)視圖，建立該設(shè)備以用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。該設(shè)備包括用于提供半導(dǎo)體芯片2的晶片臺4、具有拾取頭6的倒裝設(shè)備5、具有運(yùn)送頭8的第一運(yùn)送系統(tǒng)7、具有結(jié)合頭10的第二運(yùn)送系統(tǒng)9、用于在支撐體12上供應(yīng)和提供基板11的運(yùn)送系統(tǒng)(未示出)、用于采用助熔劑潤濕半導(dǎo)體芯片的裝置13、第一照相機(jī)14以及第二照相機(jī)15。裝置13包括：照相機(jī)支撐體16；板17，板17具有腔18，腔18的基體是透明的；以及向下開口的助熔劑容器19。通過機(jī)器坐標(biāo)描述結(jié)合頭10的位置(position)。通過未示出的控制裝置控制該設(shè)備。

建立第一運(yùn)送系統(tǒng)7以在至少兩個空間方向上移動運(yùn)送頭8。建立第二運(yùn)送系統(tǒng)9以在三個空間方向上移動結(jié)合頭10。

在也適合于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的另一設(shè)備中，不存在晶片臺4和具有拾取頭6的倒裝設(shè)備5，但是通過進(jìn)料裝置(也被稱作進(jìn)料器)來替代，進(jìn)料裝置直接提供半導(dǎo)體芯片2作為倒裝芯片3。在這種設(shè)備中，圖1中以參考標(biāo)記4示出的元件代表進(jìn)料裝置。

照相機(jī)支撐體16以固定的方式布置在設(shè)備上，并且包括基體20以及至少兩個側(cè)壁21，第一照相機(jī)14被緊固到基體20。板17可拆卸地安裝在照相機(jī)支撐體16上。圖2示出了在頂視圖中的照相機(jī)支撐體16。照相機(jī)支撐體16包括第一光學(xué)標(biāo)記22并且可選地還包括至少一個另外的光學(xué)標(biāo)記23。照相機(jī)支撐體16如下方式的機(jī)械剛性方式地形成：第一照相機(jī)14和光學(xué)標(biāo)記22以及可選的光學(xué)標(biāo)記23關(guān)于彼此是剛性的幾何關(guān)系，使得分配給第一照相機(jī)14的圖像的像素坐標(biāo)系統(tǒng)的位置和定向相對于光學(xué)標(biāo)記22以及可選的光學(xué)標(biāo)記23的位置是固定關(guān)系(即假設(shè)在這種情況下是不可變化的)。

優(yōu)選地，光學(xué)標(biāo)記22以及可選的光學(xué)標(biāo)記23布置在垂直于用于基板11的支撐體12的表面延伸的方向上，布置在基本上等于基板定位高度的高度處。這提供了以下優(yōu)勢：當(dāng)?shù)诙障鄼C(jī)15記錄光學(xué)標(biāo)記22和可選的光學(xué)標(biāo)記23的圖像或記錄基板定位的圖像或記錄基板的基板標(biāo)記的圖像時，結(jié)合頭10基本上位于相同高度處。這意味著不需要將結(jié)合頭10升高到不同高度，以將待拍攝的對象帶到第二照相機(jī)15的聚焦面。

從通過第一照相機(jī)14記錄的倒裝芯片3的圖像確定倒裝芯片3的像素坐標(biāo)，并且借助第一幾何數(shù)據(jù)來將倒裝芯片3的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為結(jié)合頭10的機(jī)器坐標(biāo)。第一幾何數(shù)據(jù)包括第一光學(xué)標(biāo)記22的位置以及具有固定值(u，v)的矢量A，矢量A指示第一光學(xué)標(biāo)記22相對第一照相機(jī)14像素坐標(biāo)系統(tǒng)的基準(zhǔn)點的方向和距離。第一幾何數(shù)據(jù)進(jìn)一步包括固定角度Ψ，該角度描述了第一照相機(jī)14的像素坐標(biāo)系統(tǒng)和結(jié)合頭10的機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)之間的扭轉(zhuǎn)。如果存在多于一個光學(xué)標(biāo)記，那么第一幾何數(shù)據(jù)包括每一個另外的光學(xué)標(biāo)記的位置以及具有固定值的相關(guān)矢量，所述相關(guān)矢量指示該另外的光學(xué)標(biāo)記相對第一照相機(jī)14的像素坐標(biāo)系統(tǒng)的基準(zhǔn)點的方向和距離。

圖3示意性地示出了結(jié)合頭10的機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)MS、第一照相機(jī)14的像素坐標(biāo)系統(tǒng)PS、第一光學(xué)標(biāo)記22、矢量A以及角度Ψ。矢量A的值(u，v)是機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)MS中的數(shù)字。

正如下面將要更詳細(xì)解釋的，在根據(jù)本發(fā)明的方法中將倒裝芯片3放置在腔18中，其中倒裝芯片3的凸塊1浸入到助熔劑中，用第一照相機(jī)14記錄圖像，并且在潤濕周期期滿之后，將倒裝芯片3從腔18中移走并安裝在基底11上。在這個階段期間腔18位于第一照相機(jī)14上方的固定定位上，并且第一照相機(jī)14的視野定向于腔18的基體，使得其圖像示出具有凸塊1的倒裝芯片3的底側(cè)。

在第一實施例中，以固定的方式布置助熔劑容器19。在這種情況下，裝置13包括用于板17往復(fù)移動的驅(qū)動。板17移動到如下程度：以助熔劑填充腔18，腔18位于助熔劑容器19的下方或位于助熔劑容器19的相對側(cè)上，并且之后板17再次往回移動使得腔18位于第一照相機(jī)14上方的前述定位處。

在第二實施例中，以固定的方式布置板17，其中腔18位于第一照相機(jī)14上方。在這種情況下，裝置13包括用于使助熔劑容器19從腔18的一側(cè)移動到腔18的相對側(cè)的驅(qū)動。助熔劑容器19在板17上滑動并且用助熔劑填充腔18。

第二照相機(jī)15被緊固到結(jié)合頭10。照相機(jī)15的光軸平行于結(jié)合頭10的夾持軸線延伸。第二照相機(jī)15以如下方式機(jī)械地緊固到結(jié)合頭10：分配給第二照相機(jī)15的圖像的像素坐標(biāo)系統(tǒng)的定向與結(jié)合頭10的夾持軸線處于固定的幾何關(guān)系。借助第二幾何數(shù)據(jù)來將基板定位的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成結(jié)合頭10的機(jī)器坐標(biāo)，其中基板定位的像素坐標(biāo)是借助基板定位的至少一個圖像或通過第二照相機(jī)14記錄的基板上的標(biāo)記來確定的。

第二幾何數(shù)據(jù)包括具有數(shù)值(x，y)的矢量B，其指示第二照相機(jī)15的像素坐標(biāo)系統(tǒng)的基準(zhǔn)點相對結(jié)合頭10的機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)的基準(zhǔn)點的方向和距離。第二幾何數(shù)據(jù)進(jìn)一步包括角度該角度描述了這兩個坐標(biāo)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)。

第一和第二幾何數(shù)據(jù)進(jìn)一步包括比例因子，其使得各個照相機(jī)的像素坐標(biāo)系統(tǒng)中的值能夠轉(zhuǎn)換成結(jié)合頭10的機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)中的值。在校準(zhǔn)階段中確定第一和第二幾何數(shù)據(jù)，其中在安裝階段之前執(zhí)行校準(zhǔn)階段。為了增加設(shè)備和方法的長期穩(wěn)定性，可以在不同時間點處執(zhí)行校準(zhǔn)階段。

所描述的設(shè)備的實施例能夠執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的用于在基板上安裝作為倒裝芯片的半導(dǎo)體芯片的方法。根據(jù)本發(fā)明的方法包括一個方面的前述的校準(zhǔn)階段和安裝階段，其中在校準(zhǔn)階段中確定第一和第二幾何數(shù)據(jù)，在安裝階段中對每個半導(dǎo)體芯片執(zhí)行下列步驟：

或者：用晶片臺4在預(yù)定定位處提供半導(dǎo)體芯片2；

用倒裝設(shè)備5的拾取頭6移走所提供的半導(dǎo)體芯片2，并且將半導(dǎo)體芯片2扭轉(zhuǎn)180°以便提供半導(dǎo)體芯片2作為倒裝芯片3；

或者：用進(jìn)料裝置提供半導(dǎo)體芯片2作為倒裝芯片；

用運(yùn)送頭8從拾取頭6或進(jìn)料裝置接收倒裝芯片3；

用助熔劑填充腔18，腔18布置在板17中并且由透明基體形成，其中板17以固定方式布置或者在填充腔18之后被移動，使得腔18在這兩種情況下都位于第一照相機(jī)14上方；

將倒裝芯片3放置在腔18中，其中凸塊1面向腔18的基體；

用第一照相機(jī)14記錄倒裝芯片3的圖像并且基于圖像和第一幾何數(shù)據(jù)來確定倒裝芯片3關(guān)于結(jié)合頭10的機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)的實際位置；

通過結(jié)合頭10將倒裝芯片3從腔18中移走；

通過如下方式確定基板定位關(guān)于結(jié)合頭10的機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)的實際位置，

或者通過：

將結(jié)合頭10移動到基板定位上方的位置，其中基板定位處于第二照相機(jī)15的視野中，

借助第二照相機(jī)15來記錄至少一個圖像，并且

基于所述至少一個圖像的基板定位和第二幾何數(shù)據(jù)來計算基板定位的實際位置；

或者通過：

借助至少兩個基板標(biāo)記的實際位置來計算基板定位的實際位置，其中在將新基板11供應(yīng)到支撐體12之后通過如下方式分別確定所述至少兩個基板標(biāo)記的每一個的實際位置：

將結(jié)合頭10移動到基板11上方的位置，在該位置中基板標(biāo)記處于第二照相機(jī)15的視野中，

用第二照相機(jī)15記錄圖像，并且

借助圖像和第二幾何數(shù)據(jù)來確定基板標(biāo)記的實際位置；并且

基于所確定的倒裝芯片3的實際位置和所確定的基板定位的實際位置來計算結(jié)合頭10將到達(dá)的位置；并且

將結(jié)合頭10移動到所計算的位置并且將倒裝芯片3放置在基板定位上。

因為運(yùn)送頭8和結(jié)合頭10能夠基本上同時地，即平行地工作，因此用運(yùn)送頭8和結(jié)合頭10裝配設(shè)備允許增加設(shè)備的生產(chǎn)量，其中運(yùn)送頭8從拾取頭6或進(jìn)料裝置接收倒裝芯片3并將所述芯片放置在腔18中，結(jié)合頭10從腔18移走倒裝芯片3并且將所述芯片放置在基板11上。建立控制裝置以控制運(yùn)送頭8和結(jié)合頭10的移動，使得兩個頭至少部分地同時運(yùn)動而不相互碰撞。關(guān)于設(shè)備最高可能的生產(chǎn)量，控制裝置尤其被編程來控制該方法的各個步驟的順序，使得一旦結(jié)合頭10已經(jīng)從腔18移走待安裝的下一個倒裝芯片3，則基于各個工藝步驟的持續(xù)時間，運(yùn)送頭8盡可能快地將下一后續(xù)倒裝芯片3放置到腔18中。

圖1示出了在一時間點處的該設(shè)備，在該時間點倒裝設(shè)備5的拾取頭6已經(jīng)從晶片臺4取走半導(dǎo)體芯片2，倒裝芯片3已被放在腔18中，并且結(jié)合頭10將以助熔劑潤濕的倒裝芯片3運(yùn)送到基板11。

由第一照相機(jī)14記錄的倒裝芯片3的圖像，除了用于確定倒裝芯片3的實際位置之外，還可以用于檢查是否所有凸塊1都存在和/或正確地被潤濕。除此之外，第一照相機(jī)14可以在其它倒裝芯片3之后記錄一個圖像，圖像處理軟件可以評估圖像并檢查是否所有凸塊1都已被正確地潤濕，并且一旦出現(xiàn)這種情況可以發(fā)出消息，所述消息為結(jié)合頭10應(yīng)立即將倒裝芯片3從腔18中移走并且將其放在基板定位上。

如果第二照相機(jī)15的視角相對小使得整個基板定位不適合圖像，那么有利的是將結(jié)合頭10移到不同位置并且在包含基板定位的一部分的每個位置處記錄圖像。之后基于這些圖像來確定基板定位的位置和定向。

在第一生產(chǎn)模式中，基于基板定位的至少一個圖像來確定待定位倒裝芯片的基板定位的位置。在第二生產(chǎn)模式中，一旦在供應(yīng)新的基板之后基于基板標(biāo)記確定其位置，并且之后借助幾何材料數(shù)據(jù)來算倒裝芯片的各個目標(biāo)位置。這種應(yīng)用是“晶片級封裝”(WLB)，其中該基板是其上澆鑄有塑料的晶片。該晶片不包含各個基板定位的任何位置標(biāo)記，但是包含附接成靠近晶片邊緣的基板標(biāo)記。

為了排除由溫度改變所引起的倒裝芯片3在基板定位上的定位誤差，通過以下方式，第一光學(xué)標(biāo)記22的位置在校準(zhǔn)階段被確定并且在一個或多個預(yù)定時間點處被更新：

將結(jié)合頭10移動到其中第一光學(xué)標(biāo)記22處于第二照相機(jī)15的視野中的位置；

用第二照相機(jī)15記錄圖像；

基于圖像和第二幾何數(shù)據(jù)來確定第一光學(xué)標(biāo)記22的位置；并且

存儲所確定的位置作為第一光學(xué)標(biāo)記22的新位置。

當(dāng)板17的腔18位于第一照相機(jī)14上方的位置中時，如果光學(xué)標(biāo)記被板17覆蓋，那么方法進(jìn)一步包括在光學(xué)標(biāo)記22、23的位置被更新之前將板17移動到其中光學(xué)標(biāo)記22、23被暴露的位置。

因而，本發(fā)明利用了以下發(fā)現(xiàn)：附接到照相機(jī)支撐體16的一個或多個光學(xué)標(biāo)記足以降低第一照相機(jī)14的像素坐標(biāo)系統(tǒng)、第二照相機(jī)15的像素坐標(biāo)系統(tǒng)和結(jié)合頭10的機(jī)器坐標(biāo)系統(tǒng)之間的變化對在基板定位上將倒裝芯片3定位到滿足當(dāng)前需求的水平的影響，其中第一照相機(jī)14固定在照相機(jī)支撐體16上。

如果存在一個或多個另外的光學(xué)標(biāo)記，例如光學(xué)標(biāo)記23，該另外的光學(xué)標(biāo)記的位置以類似的方式在校準(zhǔn)階段被確定并在前述時間點處被更新。

有利的是，提供兩個拾取和放置系統(tǒng)，其每個都包括具有拾取頭6的倒裝設(shè)備5、具有運(yùn)送頭8的第一運(yùn)送系統(tǒng)7、具有結(jié)合頭10的第二運(yùn)送系統(tǒng)9、用于以助熔劑濕潤倒裝芯片的裝置13以及第一照相機(jī)14和第二照相機(jī)15，所述系統(tǒng)以交替的方式從晶片臺4收集半導(dǎo)體芯片2，并且以交替的方式將半導(dǎo)體芯片2作為倒裝芯片3安裝在設(shè)置在支撐體12上的基板11上。

根據(jù)本發(fā)明的方法提供下列優(yōu)點：

-在腔中放置倒裝芯片的定位與從腔移走倒裝芯片的定位相同，確保腔中的助熔劑分布不會隨著腔從第一定位向第二定位移動而變化，并且倒裝芯片在該腔中不會移位，這種移位可能對潤濕倒裝芯片的凸塊具有負(fù)面影響，或者可能導(dǎo)致該設(shè)備的生產(chǎn)量下降。

-可以獨立于其它處理步驟來調(diào)節(jié)將倒裝芯片的凸塊浸入到助熔劑中的持續(xù)時間。這一方面對于獲得倒裝芯片的凸塊的最優(yōu)潤濕，并且另一方面對于獲得最高可能的生產(chǎn)量都是重要的。

-用運(yùn)送頭和結(jié)合頭的裝配以及運(yùn)送頭和結(jié)合頭的同時平行操作增加了該設(shè)備的生產(chǎn)量。

雖然已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的實施例和應(yīng)用，但是對獲得本公開的益處的所屬領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，在不脫離本文的發(fā)明概念的情況下，很多比上述更多的修改是可能的。因而，本發(fā)明不限于此，而是由權(quán)利要求及其等同形式的精神的限制。