半導(dǎo)體封裝設(shè)備及其中的噴頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型大體上涉及芯片封裝，更具體地，涉及晶片結(jié)合工藝(die bonding) ο
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體器件的制造過(guò)程通常包括將晶片附著或結(jié)合到基板上的步驟。附著或結(jié)合步驟的一個(gè)目的是產(chǎn)生晶片和基板之間的牢固的物理結(jié)合。已有不同的晶片附著方法，如共熔方法、焊接方法和膠合方法。膠合方法因?yàn)槠浣?jīng)濟(jì)性且適于流水線作業(yè)而得到廣泛的應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]傳統(tǒng)的晶片結(jié)合工藝中，采用涂布頭與基板或引線框架近距離地流體接觸的方式，通過(guò)涂布頭的虹吸作用和毛細(xì)作用將膠體涂布于基板或引線框架上。膠體的涂布量(體積)受到涂布頭與基板或引線框架之間的距離的影響，距離稍遠(yuǎn)則涂布量較多，距離稍近則涂布量較少。由于流水線的起伏、基板或引線框架的翹曲等各種不理想的因素，導(dǎo)致每一次的膠體涂布量不穩(wěn)定，從而影響了晶片結(jié)合的品質(zhì)乃至成品半導(dǎo)體器件的良品率，降低了生產(chǎn)效率。
[0004]本實(shí)用新型的至少一個(gè)目的在于提供新的半導(dǎo)體封裝設(shè)備及方法，以改善晶片結(jié)合的品質(zhì)。
[0005]在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于半導(dǎo)體封裝中膠體噴涂的噴頭，該噴頭包括:中空的柱體；位于所述柱體內(nèi)腔中的活塞，其與所述柱體所包圍的腔體用于容納所述膠體；所述柱體的底部設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)噴嘴；在所述柱體上還設(shè)置有加熱裝置。
[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，在所述噴頭的端部還設(shè)置有遮罩以當(dāng)所述噴頭接近需噴涂的載體時(shí)將包含所述噴嘴的噴頭端部與外界隔離。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，所述噴頭的外徑在2至5毫米范圍之內(nèi)，所述噴嘴的孔徑在0.3至1.5毫米的范圍之內(nèi)。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于半導(dǎo)體封裝的設(shè)備，該設(shè)備包括上述的噴頭。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括第一夾具和第二夾具。所述第一夾具至少可在第一位置和第二位置之間水平移動(dòng)，并可在所述第二位置夾持需噴涂的載體以供所述噴頭噴涂膠體。所述第二夾具至少可在第三位置和第四位置之間水平移動(dòng)，當(dāng)所述第一夾具在所述第二位置夾持所述載體時(shí)，所述第二夾具可在所述第三位置夾持所述載體。
[0010]一種控制上述設(shè)備的方法包括:控制所述噴頭的行進(jìn)路線以避開(kāi)所述第一夾具和第二夾具。
[0011 ] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括當(dāng)所述第二夾具在所述第三位置夾持所述載體后，使所述第一夾具與所述載體脫離。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括用于控制膠體下降路徑的路徑保護(hù)裝置。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括用于清潔噴頭上的殘留膠體的清潔裝置。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，所述清潔裝置包括真空泵。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，所述清潔裝置包括清潔材料或包裹著清潔材料的滾筒。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，所述設(shè)備包括并排設(shè)置的多個(gè)所述噴頭。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于半導(dǎo)體封裝的方法。該方法包括:為上述的噴頭中的膠體和需噴涂的載體分別注入極性相反的電荷。
【附圖說(shuō)明】
[0018]結(jié)合附圖，以下關(guān)于本揭示的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明將更易于理解。本揭示以舉例的方式予以說(shuō)明，并非受限于附圖，附圖中類似的附圖標(biāo)記指示相似的元件。
[0019]圖1示出了一種用于制作半導(dǎo)體器件的系統(tǒng)10的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2A示出了噴頭200的局部剖面示意圖；
[0021]圖2B示出了由噴頭200實(shí)施的一種噴注方向控制方案的示意圖；
[0022]圖3示出了噴頭300的局部剖面示意圖；
[0023]圖4示出了本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的噴膠操作示意圖；
[0024]圖5示出了本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的噴膠操作示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]附圖的詳細(xì)說(shuō)明意在作為本揭示的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明，而非意在代表本揭示能夠得以實(shí)現(xiàn)的僅有形式。應(yīng)理解的是，相同或等同的功能可以由意在包含于本揭示的精神和范圍之內(nèi)的不同實(shí)施例完成。
[0026]如圖1所示，系統(tǒng)10包括控制器20、噴頭12、裝配頭16、圖像傳感器14和18、傳送器25以及外殼28。為了清楚地示出其他部件，外殼28以虛線示出。外殼28通常作為其他部件的支撐結(jié)構(gòu)，并且能夠起到防塵等作用。噴頭12、裝配頭16、圖像傳感器14和18可通信地耦合到控制器20，并在控制器20的控制下動(dòng)作。
[0027]圖像傳感器14配置為檢測(cè)載體15的位置，根據(jù)檢測(cè)到的位置，噴頭12受控通過(guò)活塞的運(yùn)動(dòng)向載體上噴注膠體。圖像傳感器18配置為檢測(cè)經(jīng)過(guò)噴膠的載體15的位置，根據(jù)檢測(cè)到的位置，裝配頭16受控將半導(dǎo)體晶片貼合到膠體上。在作業(yè)中，對(duì)載體定位時(shí)，可以采用單顆載體單元定位方法，除此之外，圖像傳感器14和18也可以通過(guò)區(qū)域定位的方式對(duì)載體定位。噴頭12和裝配頭16作業(yè)時(shí)根據(jù)區(qū)域定位結(jié)果在該區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行作業(yè)，當(dāng)對(duì)第一個(gè)載體單元作業(yè)后，根據(jù)載體上的載體單元之間的固定間距跳轉(zhuǎn)到下一個(gè)載體單元進(jìn)行作業(yè)，直至該區(qū)域內(nèi)的載體單元全部作業(yè)完畢，再次通過(guò)圖像傳感器對(duì)下一個(gè)區(qū)域進(jìn)行定位。圖中示出了尚未噴注膠體的載體15a、已經(jīng)噴注了膠體但尚未貼合晶片的載體15b以及已經(jīng)貼合了晶片的載體15c。之后，完成晶片貼合的載體可以被送入烤箱加熱固化。通常，噴頭12中包括一個(gè)管狀腔室來(lái)容納膠體，該腔室的容積即限定了每一次噴注的膠體的體積。噴頭12利用氣體及機(jī)械運(yùn)動(dòng)完成膠體噴注動(dòng)作。因此，在流水線作業(yè)中，每一次膠體實(shí)施的量得以保持穩(wěn)定，從而保證了晶片結(jié)合的品質(zhì)，提高了成品半導(dǎo)體器件的良品率，提高了生產(chǎn)效率，降低了成本。
[0028]圖像傳感器14和18除了用于檢測(cè)載體15的位置，還可以用來(lái)檢測(cè)作業(yè)品質(zhì)，如檢測(cè)器14用于檢測(cè)噴膠的品質(zhì)，圖像傳感器18用來(lái)檢測(cè)晶片貼合品質(zhì)。
[0029]雖然圖1所示實(shí)施例中，噴頭12和裝配頭16被示為容納于同一個(gè)外殼28之內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，噴注程序和晶片貼合程序可以分離，噴頭和裝配頭也可以分別集成于兩個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)之內(nèi)，由各自獨(dú)立的控制器所控制。
[0030]在另一個(gè)實(shí)施例中，用于制作半導(dǎo)體器件的系統(tǒng)包括噴頭、裝配頭、固定平臺(tái)以及傳送機(jī)械手等。固定平臺(tái)用于放置載體以供噴頭和裝配頭進(jìn)行作業(yè)。傳送機(jī)械手用于在固定平臺(tái)上傳送載體。
[0031]在一個(gè)實(shí)施例中，噴頭的支撐結(jié)構(gòu)包括大體上垂直于傳送帶的前進(jìn)方向的懸軌，噴頭附著于該懸軌上的機(jī)械臂，從而能夠受控沿著懸軌的方向來(lái)回移動(dòng)。噴頭所附著的機(jī)械臂還可以設(shè)置為能夠沿著傳送帶的長(zhǎng)度方向做短距離的移動(dòng)，這可以通過(guò)懸吊于懸軌之上且與懸軌方向垂直的次級(jí)懸軌來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0032]圖2A示出了噴頭200的局部剖面示意圖。噴頭200包括柱體201 (由斜線陰影所示)，其具有大體上為圓柱體的側(cè)壁和可封閉的底部。柱體201的內(nèi)壁和活塞203所包圍的腔體210用以容納粘合晶片的膠體(點(diǎn)狀陰影所示)。柱體201的底部設(shè)置有多個(gè)噴嘴205。多個(gè)噴嘴205優(yōu)選地呈均勻分布。噴頭200的外徑D在2至5毫米范圍之內(nèi)，噴嘴205的孔徑在0.3至1.5毫米的范圍之內(nèi)。較小的噴頭外徑適于晶片和引線框架的微小化趨勢(shì)。較小的噴嘴孔徑適于晶片和引線框架的微小化趨勢(shì)，且有利于膠體噴注量的精確控制。在柱體201底部靠近噴嘴205之處還設(shè)置有加熱裝置207，用于控制從噴嘴205流出的膠體的溫度，以使得膠體保持較佳的流動(dòng)性，從而提高噴注量的穩(wěn)定性、提升噴膠質(zhì)量。圖中示出的加熱裝置207設(shè)置于柱體201的底