专利名称：夹持装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半导体芯片封装领域，特别是涉及一种倒装芯片封装过 程中所使用的夹持装置。
背景技术：
倒装芯片(flip chip )是棵芯片封装技术之一，目前已有大量的专利申请
涉及倒装芯片的封装技术，例如，申请号为200610003171.5的中国发明专利申 请公开了一种倒装芯片方法，包括下述步骤在半导体芯片上形成金凸点； 利用喷墨打印技术将焊料墨印刷在基板的第一焊盘上；将半导体芯片安装到 基板上，以使金凸点和第一焊盘接触；以及回流焊该基板。因此，在半导体 芯片上形成金凸点后，就需要使用封装设备的夹持装置来夹持并翻转半导体 芯片，以使芯片的金凸点和基板的第一焊盘接触。
现有技术中的夹持装置如图l所示，该夹持装置1包括基座10、垂直连接 所述基座10的第一夹持体11和第二夹持体12,所述的第一夹持体ll设有气嚢 111，所述的基座10i殳有与气嚢lll相通的充气孔100,所述的第一夹持体ll和 第二夹持体12的间距D1等于芯片的长度。该夹持装置1的使用状态如图2所示， 半导体芯片2夹于第一夹持体11的气嚢111和第二夹持体12之间，对基座10的 充气孔100充入空气，与充气孔100相通的气嚢111因充入空气而膨胀，由此可 以夹紧半导体芯片2。
但是，上述第一夹持体ll的气嚢lll使用的是耐高温和耐磨的硅管，而第 二夹持体12是由金属材料制成，也就是半导体芯片2两边接触的是不同材料， 一边是具有弹性的硅管，另一边是较硬的金属材料，在两边受力不均匀的情 况下，芯片2的一边20会因金属材料的作用力而容易产生边角裂紋(corner chipping)或损坏，芯片边角裂紋或损坏都将直接导致半导体芯片封装的成品率降低。同时，由于芯片2的一边20对金属材料的反作用力也容易对金属边造 成磨损或凹陷，因此降低了夹持装置的使用寿命；而且金属边被磨损或有凹 陷就需要更换整个夹持装置，由于金属材料价格较高，因而会增加夹持装置 的制造成本。
实用新型内容
本实用新型解决的问题是，提供一种夹持装置，可以避免所夹持的半导 体芯片产生边角裂紋或损坏，进而提高半导体芯片封装的成品率。
本实用新型解决的另一个问题是，提供一种夹持装置，可以提高使用寿 命、降低制造成本。
为解决上述问题，本实用新型提供一种夹持装置，包括基座、连接所述 基座的第一夹持体和第二夹持体，所述的第一夹持体设有第一气嚢，所述的 第二夹持体设有第二气嚢，所述的第一气嚢和第二气嚢相向而设，所述的基 座设有与所述的第一气嚢和第二气嚢相通的充气孔。
可选的，所述的充气孔设于基座的中心位置，所述第一夹持体与基座中 心的距离等于第二夹持体与基座中心的距离。
可选的，所述的基座设有分别对应于第一夹持体和第二夹持体的两个充 气孔，所述的充气孔分别与第一气嚢和第二气嚢相通。
可选的，所述的第一、第二气嚢是硅管。
可选的，所述的第一夹持体还包括套接于第一气嚢内的第一内套管和套 接于第一气嚢外的第一外套管，所述的第一内套管侧壁设有缺口，所述的第 一外套管侧壁设有对应于第一内套管缺口的缺口 ，所述的充气孔通过第一内 套管缺口与第一气嚢相通，所述的第一气嚢部分外露于第一外套管缺口。所 述的第一气嚢的内径等于第一内套管的外径，第一气嚢的外径等于第一气嚢 的内径力口上lmm。
可选的，所述的第一夹持体还包括套接于第一内套管和第一气嚢之间的第一密封圏；所述的第一密封圏的内径等于第一内套管的外径，第一密封圏的外径等于第一内套管的外径加上0.5mm;所述的第一气嚢的内径等于第一 密封圈的外径，第一气嚢的外径等于第一气嚢的内径加上lmm。可选的，所述的第二夹持体还包括套接于第二气嚢内的第二内套管和套 接于第二气嚢外的第二外套管，所述的第二内套管侧壁设有缺口，所述的第 二外套管侧壁设有对应于第二内套管缺口的缺口 ，所述的充气孔通过第二内 套管缺口与第二气嚢相通，所述的第二气嚢部分外露于第二外套管缺口。所 述的第二气嚢的内径等于第二内套管的外径，第二气嚢的外径等于第二气囊 的内^圣力口上lmm。可选的，所述的第二夹持体还包括套接于第二内套管和第二气嚢之间的 第二密封圏；所述的第二密封圈的内径等于第二内套管的外径，第二密封圏 的外径等于第二内套管的外径加上0.5mm;所述的第二气嚢的内径等于第一 密封圏的外径，第二气囊的外径等于第二气嚢的内径加上lmm。可选的，所述的夹持装置还包括连接第一夹持体和第二夹持体的支撑体， 所述支撑体与所述基座对应设置。所述的支撑体设有对应于第一夹持体、第 二夹持体的通孔，所述的夹持装置还包括连接所述的支撑体的通孔和第一夹 持体、第二夹持体的连接件。可选的，所述的充气孔充入的空气压强是0.15Pa至0.25Pa。可选的，所述的基座是圆盘。可选的，所述的基座设有供第一夹持体、第二夹持体对应插接的连接孔。 可选的，所述的第一夹持体和第二夹持体的间距等于所夹持的半导体芯 片的长度。与现有技术相比，上述技术方案中用于夹持半导体芯片的第 一气嚢和第 二气囊可以通过充气而膨胀，因而具有弹性，半导体芯片两边受力均匀，因 此可以避免芯片边角产生裂紋或损坏，进而也就提高了半导体芯片封装的成品率。由于气嚢(例如，硅管)耐磨且具有弹性，就不容易被夹持于中间的 半导体芯片磨损，因此可以提高夹持装置的使用寿命。同时，由于硅管的价 格比金属材料要低，即使硅管被磨损需要更换，相较于现有技术中需要更换 整个夹持装置而言，其制造成本也会降低。
图l是现有技术中的夹持装置的内部结构示意图；图2是现有技术中的夹持装置夹持有芯片的使用状态示意图；图3是本实用新型较佳实施例的夹持装置的立体分解结构示意图；图4是本实用新型较佳实施例的夹持装置的内部结构示意图；图5是本实用新型较佳实施例的夹持装置夹持有芯片的使用状态示意图。
具体实施方式
本实用新型提供一种用于夹持半导体芯片的夹持装置，其与半导体芯片 两边接触的部分都是可充气的气嚢。所述的夹持装置包括基座、连接所述 基座的第一夹持体和第二夹持体，所述的第一夹持体设有第一气囊，所述的 第二夹持体设有第二气嚢，所述的第一气囊和第二气嚢相向而设，所述的基座设有与所述的第一气嚢和第二气嚢相通的充气孔。图3是本实用新型较佳实施例的夹持装置的立体分解结构示意图；图4 是本实用新型较佳实施例的夹持装置的内部结构示意图；图5是本实用新型 较佳实施例的夹持装置夹持有芯片的使用状态示意图。
以下结合附图和较佳 实施例对本实用新型的具体实施方式
做详细的说明。如图3和图4所示，本实用新型所提供的夹持装置3包括基座30、连 接所述基座30的第一夹持体31和第二夹持体32,本实施例中，所述第一、 第二夹持体31、 32垂直于所述基座30。所述的第一夹持体31包括第一气嚢311、套接于第一气嚢311内的第一内套管310和套接于第一气嚢311外的第一外套管312。所述的第一内套管 310侧壁设有缺口 310a,所述的第一外套管312侧壁设有对应于第一内套管 缺口 310a的缺口 312a，所述的第一内套管缺口 310a与第一气囊311相通， 所述的第一气囊311部分外露于第一外套管缺口 312a。其中，所述的第一气 囊311是耐高温、耐磨且具有弹性的材料，例如硅管。所述第一气嚢311的 内、外径之差(气嚢的厚度)可以根据第一内套管310尺寸和夹持芯片所需 的力度来确定，例如，第一气嚢311的内径dl等于第一内套管310的外径， 第一气嚢的外径D1等于第一气嚢311的内径dl加上lmm。所述的第一内套 管310和第一外套管312是由金属(例如，铝)制成，用于保护和支撑第一 气嚢311(硅管)，以防止第一气嚢311变形并提高其夹持力度。另外，本实 施例中所述的第一夹持体31还包括套接于第一内套管310和第一气嚢311之 间的第一密封圏313,所述的第一密封圏313是0型密封圏，用于防止气囊 漏气。所述第一密封圏313内、外径可以根据第一内套管310尺寸和对第一 气嚢311的密封程度来确定，所述第一气嚢311的内、外径可以根据第一密 封圏313尺寸和夹持芯片所需的力度来确定，例如，第一密封圏313的内径 等于第一内套管310的外径，第一密封圏313的外径等于第一内套管310的 内径加上0.5mm,第一气嚢311的内径dl是等于第一密封圈313的外径，第 一气囊311的外径D1等于第一气嚢311的内径dl加上lmm。所述的第二夹持体32包括第二气嚢321、套接于第二气嚢321内的第 二内套管320和套接于第二气嚢321外的第二外套管322。所述的第二内套管 320侧壁设有缺口 320a,所述的第二外套管322侧壁设有对应于第二内套管 缺口 320a的缺口 322a,所述的第二内套管缺口 320a与第二气嚢321相通， 所述的第二气嚢321部分外露于第二外套管缺口 322a。其中，所述的第二气 嚢321是耐高温、耐磨且具有弹性的材料，例如硅管。所述第二气嚢321的 内、外径之差(气嚢的厚度)可以根据第二内套管320尺寸和夹持芯片所需的力度来确定，例如，第二气嚢321的内径d2等于第二内套管320的外径， 第二气嚢的外径D2等于第二气囊321的内径d2加上lmm。所述的第二内套 管320和第二外套管322是由金属(例如，铝)制成，用于保护和支撑第二 气嚢321(硅管)，以防止第二气嚢321变形并提高其夹持力度。本实施例中 所述的第二夹持体32还包括套接于第二内套管320和第二气嚢321之间的第 二密封圏323,所述的第二密封圏323是0型密封圏，用于防止气嚢漏气。 所述第二密封圈323内、外径之差可以根据第二内套管320尺寸和对第二气 嚢321的密封程度来确定，所述第二气嚢321的内、外径之差可以根据第二 密封圏323尺寸和夹持芯片所需的力度来确定，例如，第二密封圏323的内 径等于第二内套管320的外径，第二密封圏323的外径等于第二内套管320 的内径加上0.5mm,第二气嚢321的内径d2等于第二密封圏323的外径，第 二气囊321的外径D2等于第二气嚢321的内径d2加上lmm。上述的第一夹持体31和第二夹持体32的间距D等于所夹持的半导体芯 片的长度。第一内套管缺口 310a和第二内套管缺口 320a相向而设，对应地， 第一外套管缺口 312a和第二外套管缺口 322a相向而设，因此，第一气嚢311 外露于第一外套管312的部分与第二气嚢321外露于第二外套管322的部分 也是相向而设的，即可用于夹持半导体芯片。所述的基座30设有与第一夹持体31的第一气嚢311、第二夹持体32的 第二气囊321相通的充气孔300。如图4所示，所述的充气孔300设于基座 30的中心位置，所述第一夹持体31与基座30中心的距离等于第二夹持体32 与基座30中心的距离。充气孔300通过基座30中的通道303、 304与第一夹 持体31的第一内套管310、第二夹持体32的第二内套管320相通，并通过第 一内套管缺口 310a、第二内套管缺口 320a与第一气嚢311、第二气嚢321相 通。由于充气孔300是设置于基座30的中心位置，对充气孔300充入空气可 使第一气嚢311和第二气嚢321的外露部分同时受到相同的空气压力而膨胀，因此，夹持于第一气嚢311和第二气囊312之间的半导体芯片两边受力均匀， 就不容易产生碎片。需要说明的是，本实施例充气孔300是设置于基座30的 中心位置，但并非以此为限，充气孔的设置位置应以使第一气嚢311和第二 气嚢321的外露部分同时受到相同的空气压力而膨胀为佳，例如，可以在基 座30对应于第一夹持体31、第二夹持体32的位置分别设置一个充气孔，所 述的充气孔分别与第一气嚢311、第二气嚢312相通，然后对两个充气孔同时 充入相同量的空气而使第一气嚢311和第二气嚢321的外露部分膨胀。本实施例中，所述的基座30还设有对应于第一夹持体31、第二夹持体 32的连接孔301、 302,所述的第一夹持体31、第二夹持体32可以对应插接 并固定于基座30上。需要说明的是，所述的第一夹持体31、第二夹持体32 与基座30的连接方式并非以本实施例所述的为限，例如，还可以是第一内套 管310、第二内套管320与基座30直接一体成型，然后再在第一内套管310 外套接第一气嚢311和第一外套管312,在第二内套管320外套接第二气嚢 321和第二外套管322。本实施例中所述的基座30是可以360度旋转的圆盘。另外，在本实施例中，所述的夹持装置3还包括连接第一夹持体31和第 二夹持体32的支撑体33,所述支撑体33与所述基座30对应设置。所述的支 撑体33设有对应于第一夹持体31、第二夹持体32的通孔331、 332,所述的 夹持装置3还包括连接所述的支撑体33的通孔331、 332和第一夹持体31、 第二夹持体32的连接件34、 35。支撑体33用于加强对第一夹持体31、第二 夹持体32的支撑强度，以防止第一夹持体31、第二夹持体32因所夹持的芯 片的作用力而变形。同样地，也可以通过加厚所述的基座30来加强对第一夹 持体31、第二夹持体32的支撑强度，以防止第一夹持体31、第二夹持体32 变形。请继续参考图5,半导体芯片2夹于相向而设的第一气嚢311和第二气嚢 321之间，对充气孔300充入一定量的空气，例如充入的空气压强在0.15Pa至0.25Pa,由于充气孔300设于基座30的中心位置，因此，充入的空气通过 基座30的通道303、 304、第一内套管缺口310a、第二内套管缺口 320a使第 一气嚢311和第二气嚢321的外露部分同时受到相同的空气压力而膨胀，以 此来夹紧半导体芯片2。由于半导体芯片2的两边接触的都是具有弹性的气嚢 (硅管)，因此不容易产生边角裂紋或损坏。综上所述，上述技术方案的夹持装置具有以下优点1. 用于夹持半导体芯片的第一夹持体的第一气嚢和第二夹持体的第二气 嚢是可收缩和膨胀的，也就是说，半导体芯片两边接触的都是具有弹性的材 料，因此可以避免芯片边角产生裂紋或损坏，进而也就提高了半导体芯片封 装的成品率。2. 第一气嚢和第二气嚢使用的是相同的弹性材料如硅管，并且与第一气 嚢、第二气囊相通的充气孔是设于基座的中心位置，对充气孔充入空气可以 使第一气囊和第二气嚢的外露部分同时受到相同的空气压力而膨胀，也就是 说，夹持于第一气嚢和第二气嚢间的半导体芯片的两边受力均匀，因此芯片 就不容易被损坏。3. 由于硅管耐磨且具有弹性，就不容易被夹持于中间的半导体芯片磨损， 因此可以提高夹持装置的使用寿命。同时，由于硅管的价格比金属材料要低， 即使硅管被磨损需要更换，相较于现有技术中需要更换金属材料而言，其制 造成本也会降低。4. 套接在第一、第二气嚢内的第一、第二内套管和套接在第一、第二气 嚢外的第一、第二外套管是由较硬的金属制成，用于保护和支撑第一气嚢和 第二气嚢，因此不仅可以防止气嚢变形，也可以提高气嚢的夹持力度。5. 支撑体或加厚的基座用于加强对第一夹持体、第二夹持体的支撑强度， 以防止第一夹持体、第二夹持体因所夹持的半导体芯片的作用力而变形。6. 套接在第一气囊和第一内套管之间的第一密封圏、套接在第二气嚢和第二内套管之间的第二密封圏可以防止气嚢在充气后漏气，进而加强了气嚢 的夹持力度。本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新 型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以^故出 可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求 所界定的范围为准。
权利要求1. 一种夹持装置，包括基座、连接所述基座的第一夹持体和第二夹持体，所述的第一夹持体设有第一气囊，其特征在于，所述的第二夹持体设有第二气囊，所述的第一气囊和第二气囊相向而设，所述的基座设有与所述的第一气囊和第二气囊相通的充气孔。
2. 根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，所述的充气孔设于基座的中心位置，所述第一夹持体与基座中心的距离等于第二夹持体与基座中心的距离。
3. 根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，所述的基座设有分别对应于第一夹持体、第二夹持体的两个充气孔，所述的充气孔分别与第一气嚢、 第二气嚢相通。
4. 根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，所述的第一、第二气嚢是硅管。
5. 根据权利要求l所述的夹持装置，其特征在于，所述的第一夹持体还包括 套接于第一气嚢内的第一内套管和套接于第一气嚢外的第一外套管，所述的 第一内套管侧壁设有缺口 ，所述的第一外套管侧壁设有对应于第一内套管缺 口的缺口，所述的充气孔通过第一内套管缺口与第一气嚢相通，所述的第一 气嚢部分外露于第一外套管缺口 。
6. 根据权利要求5所述的夹持装置，其特征在于，所述的第一气嚢的内径等 于第一内套管的外径，第一气嚢的外径等于第一气嚢的内径加上lmm。
7. 根据权利要求5所述的夹持装置，其特征在于，所述的第一夹持体还包括 套接于第一内套管和第一气嚢之间的第一密封圈。
8. 根据权利要求7所述的夹持装置，其特征在于，所述的第一密封圈的内径 等于第一内套管的外径，第一密封圏的外径等于第一内套管的外径加上 0.5mm。
9. 根据权利要求7所述的夹持装置，其特征在于，所述的第一气嚢的内径等于第一密封圈的外径，第一气囊的外径等于第一气嚢的内径加上lmm。
10. 根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，所述的第二夹持体还包括 套接于第二气嚢内的第二内套管和套接于第二气囊外的第二外套管，所述的第二内套管侧壁设有缺口，所述的第二外套管侧壁设有对应于第二内套管缺口的缺口，所述的充气孔通过第二内套管缺口与第二气囊相通，所述的第二气囊部分外露于第二外套管缺口 。
11. 根据权利要求10所述的夹持装置，其特征在于，所述的第二气嚢的内径 等于第二内套管的外径，第二气嚢的外径等于第二气囊的内径加上lmm。
12. 根据权利要求10所述的夹持装置，其特征在于，所述的第二夹持体还包 括套接于第二内套管和第二气嚢之间的第二密封圏。
13. 根据权利要求12所述的夹持装置，其特征在于，所述的第二密封圏的内 径等于第二内套管的外径，第二密封圏的外径等于第二内套管的外径加上 0.5mm。
14. 根据权利要求12所述的夹持装置，其特征在于，所述的第二气嚢的内径 等于第一密封圏的外径，第二气嚢的外径等于第二气嚢的内径加上lmm。
15. 根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，还包括连接第一夹持体和 第二夹持体的支撑体，所述支撑体与所述基座对应设置。
16. 根据权利要求15所述的夹持装置，其特征在于，所述的支撑体设有对应 于第一夹持体、第二夹持体的通孔，所述的夹持装置还包括连接所述的支撑 体的通孔和第一夹持体、第二夹持体的连接件。
17. 才艮据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，所述的充气孔充入的空气 压强是0.15Pa至0.25Pa。
18. 根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，所述的基座是圆盘。
19. 根据权利要求l所述的夹持装置，其特征在于，所述的基座设有供第一、 第二夹持体对应插接的连接孔。20.根据权利要求l所述的夹持装置，其特征在于，所述的第一夹持体和第二 夹持体的间距等于所夹持的半导体芯片的长度。
专利摘要一种夹持装置，包括基座、连接所述基座的第一夹持体和第二夹持体，所述的第一夹持体设有第一气囊，所述的第二夹持体设有第二气囊，所述的第一气囊和第二气囊相向而设，所述的基座设有与所述的第一气囊和第二气囊相通的充气孔。在倒装芯片封装过程中使用所述的夹持装置可以避免所夹持的半导体芯片产生边角裂纹或损坏，进而提高半导体芯片封装的成品率；同时也可以提高夹持装置的使用寿命、降低夹持装置的制造成本。
文档编号H01L21/687GK201112371SQ20072007308
公开日2008年9月10日 申请日期2007年7月30日 优先权日2007年7月30日
发明者文关权, 涛 陈 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司