用于微辐射热计真空封装组件的晶片级封装的装置的制造方法_4

文档序号:10248423阅读:来源:国知局
即,包括借助于升降器258在上部或晶片储存室部分264和下部或晶片装载和卸载室部分266之间竖直地可移动的晶片匣(在图11A、11B中不可见)。实际上,缓冲模块222可以有利地配置成使用与烘干模块220相同的部件,区别在于它们可以带有用于单独的低温栗274的端口,但是不需要配备有单独的低温栗274。因此,在一些实施例中,缓冲模块222可以通过配备配置成接收闸阀276和低温栗274的端口 278容易地转化为烘干模块220。
[0088]图12A和12B分别是WLP装置200的新型晶片对准和粘结模块224的示例性实施例的俯视和侧视透视图和部分剖视俯视和侧视透视图。如图中所示,晶片对准和粘结模块包括通过关联UHV槽阀226与中心室218连通的中空、大体圆柱形室280。在所示的特定实施例中,室218可以例如带有通过关联槽阀286相应地与其连通的一对低温栗284,并且所述低温栗能够将室排空到UHV压力。优选地,室218的直径和高度是安装获得该UHV水平所需的低温栗284所必需的最小值,所有密封件是金属,并且构造为304L不锈钢或等效物,其在内部电抛光,和/或其中所有表面以另外方式被精整以便获得最小吸收性,等等。
[0089]在图12B中,对准和粘结模块224的室280的侧壁被省略以显示下面更详细所述的一对静电晶片夹子(ESC)和晶片粘结系统的各部分,S卩,上部或盖晶片夹头288,和下部或辐射热计晶片夹头290,其在下面所述的示例性晶片粘结方法中分别用于操作对准和粘结模块224内的盖和辐射热计晶片。另外,对准和粘结模块室280带有一对相对端口 292,下面所述的一对双头对准照相机的每一个可以通过所述相对端口的相应一个延伸到室280中和从室280缩回。
[0090]图13是对准和粘结模块224的上部或盖晶片夹头288的俯视和侧视透视图,并且图14是其下部或辐射热计晶片夹头290的俯视和侧视透视图。如下面更详细地所述,在本文中所述的示例性实施例中,晶片夹头288和290中的每一个和因此相应地安装在其上的晶片(例如,和/或包括各种ESC)的温度可以使用被适当地加热或冷却的循环气体(例如,空气)独立地加热。为此,夹头288和290的每一个带有关联入口和出口歧管294和296,每个歧管用多个单独的气体管道298相应地联接到关联夹头288或290。入口歧管294的每一个由关联气体入口管道300给送,并且出口歧管286的每一个由关联气体出口管道302排空。如图13中所示,盖晶片夹头288的加热和冷却气体入口和出口 300和302两者可以通过室280的上部闭合板306中的密封中心开口 304引入对准和粘结模块224的室280中,并且如图15中所示,辐射热计晶片夹头290的加热和冷却气体入口和出口 300和302可以通过室280的下部闭合板310中的密封中心开口 308引入对准和粘结模块224的室280中。
[0091]图18A和18B分别是辐射热计晶片夹头290的俯视和侧视透视图和仰视和侧视透视图,显示与其关联的各种加热和冷却气体入口和出口歧管294和296,单独的气体管道298,以及气体入口和出口管道300和302。图19是辐射热计晶片夹头290的部分俯视和侧视图,其中夹头290被绘制成部分透明以显示加热或冷却气体直接循环通过夹头290,经由单独的气体管道290从夹头的入口侧312到达夹头的出口侧314。本领域的技术人员将认识到,该布置包括“单程”系统,其导致夹头290和因此安装在其上的关联辐射热计晶片的温度的相对均匀分布。未在图中示出公知类型的电极和电极控制,其设在夹头290的顶部上以提供将关联晶片紧紧地保持在其上表面上的足够大小的力的静电荷。应当理解,盖或盖晶片夹头288的加热和冷却和静电充电布置可以基本类似于辐射热计晶片夹头290的布置。
[0092]图20是可以在一些实施例中用于支撑辐射热计晶片夹头290的下表面(或盖晶片夹头288的上表面)的支撑盘316的俯视和侧视透视图,显示用于相应晶片的碟形弹簧顺应安装件318。由安装件318提供的顺应性在下面更详细所述的晶片粘结过程期间提供两个夹头之间的平行度偏差的裕度。
[0093]在一些实施例中,具有包含在其中的静电夹子的热晶片夹头288和290例如可以包括无氧、高电导率(0FHC)铜(Cu)或氮化铝(A1N)。优选地,可以钎焊到夹头298或290的、用于单独的气体管道298的管道接头的材料应当具有尽可能接近夹头材料的CTE。例如,如果夹头包括A1N,则管道接头可以包括42%的镍/铁合金,并且在0FHC铜的情况下,接头可以包括304不锈钢以便合理地接近CTE匹配。
[0094]如图15中所示,对准和粘结模块224还可以包括可缩回辐射护罩320,其可以在模块中的晶片的预粘结加热期间移动到盖晶片和辐射热计晶片之间的位置从而防止由辐射热计晶片产生的盖晶片的辐射加热,并且然后在晶片粘结期间从两个晶片之间缩回。如图16中所示,在一些实施例中,对准和粘结模块224可以包括延伸通过模块的下部盖板310的竖直可移动推杆322。推杆322可以包括一对水平臂,其限定具有配置成位于共同水平面中的相应上部尖端的三个提升销324,并且其相应地定位在其外周边处的下部或辐射热计晶片夹头290中的相应孔中。推杆322的向上运动导致提升销324的尖端接合布置在辐射热计晶片夹头290上的辐射热计晶片的下侧,并且从夹头的上表面向上提升晶片使得晶片例如可以由中心室的晶片操作机器人242的末端执行器244抓握。
[0095]如上面结合图12A和12B所述,对准和粘结模块224的室280可以带有一对相对端口 292,一对双头晶片对准照相机的每一个可以通过所述相对端口的相应一个延伸到室280中和从室280缩回。图17A和17B是对准和粘结模块220的部分透视图,其中室280的侧壁已被省略,从而显示分别布置在位于两个晶片之间的晶片基准测量位置和在从它们之间缩回的位置的两个双头晶片对准照相机326。每个照相机326位于侧向可移动吊杆328的端部处,所述侧向可移动吊杆带有配置成与布置在以上的相对端口 292中的相应一个上的凸缘密封地配合的凸缘330。两个照相机326的每一个能够向上和向下看,S卩,看到盖晶片的面向下或配合表面和辐射热计晶片上的面向上或配合表面。
[0096]如图17A中所示,当相对的盖和辐射热计晶片竖直地间隔开时,两个相对照相机326可以朝着彼此、在相对晶片之间被推动到晶片对准测量位置。照相机326可操作以确定形成于晶片的相应的相对表面上的“基准”的位置,并且下述的、下部或辐射热计夹头290可操作以在X和Y两个方向上(即,侧向地)并且在θζ方向上(即,可旋转地围绕垂直于X和Υ轴线的Ζ轴线)移动辐射热计晶片,直到两个晶片的相对表面上的基准精确地对准以便粘结。在两个晶片已使用两个照相机326对准以便粘结之后,照相机可以从两个晶片之间侧向地缩回,使得两个晶片然后可以压紧在一起以便粘结,如图17B中所示。
[0097]图21A是示意图,示出用于控制通过WLP装置200的盖晶片夹头288和/或辐射热计晶片夹头290输送的加热和冷却气体(例如,空气)的流率和温度的装置332的示例性实施例,如上所述。如图21A中所示,装置332可以包括洁净干空气(CDA)的供给334和用于控制供应到晶片夹头288、290的空气的流率和温度的计算机336 (例如,PC)。控制冷却和加热空气的流率的元件可以包括手动控制压力调节器338、计算机控制动力斜坡流动阀340、手动控制斜坡节流阀342和手动控制怠速节流阀344。用于控制空气的温度的元件例如可以包括电气体加热器346。
[0098]图21B是类似于图21A的示意图,显示用于控制和分配图21A的控制装置332的电子功率和控制信号的装置的示例性实施例。如图21B中所示,除了上述的相同控制计算机336以外,控制器332的电子功率和控制信号元件可以包括稳压电源348 (例如,208VAC),单相、斜坡加热器控制器350,稳态加热器控制器352,用于控制例如到达加热器346的功率的固态继电器354,和机械安全继电器356。
[0099]如上所述,晶片夹头288、290的相应温度由热(用于加热)或环境温度(用于冷却)CDA驱动。该压力可以适当地变化以调节空气密度,并且因此调节夹头288、290的加热/冷却速率。空气加热可以使用包括电阻加热元件的商业上可获得的气体加热器346实现,所述电阻加热元件容易地由PC和/或常规加热器控制器可控制。这样描述的加热系统具有2个模式,即,“用于”夹头288、290的温度的快速斜升的“高功率”模式和用于当达到相应的夹头温度时保持它们的“低功率”模式。在高功率模式期间,空气的温度保持来自晶片夹头288、290的恒定温度差。例如,当夹头288、290的温度在加热斜坡期间上升时,空气的温度将随着夹头上升。在冷却期间,保持相同的温度差。该方法可以将夹头中的热应力限制到预定限度。
[0100]图22是使用上述的WLP装置200制造微辐射热计VPA的WLP方法400的示例性实施例的过程流程图。如上所述,方法400开始于步骤1 (S1),将至少一个盖晶片和至少一个辐射热计晶片储存在布置在前端模块(EFEM)201和开放匣适配器(0CA)204中的相应洁净室晶片匣中。在S2,两个晶片使用EFEM 202的晶片操作机器人210从它们的相应匣顺序地取出并且由此放置在装载锁模块216的晶片匣234中。在S3,晶片由中心室218的晶片操作机器人242从装载锁模块216的匣234取出并且由此相应地分配到烘干模块220中的专用模块的或替代的缓冲模块222中的专用模块的关联晶片匣256,其中在S4,l)辐射热计晶片在UHV环境中以期望温度“预烘烤” 一段时间,并且2)盖晶片在UHV环境中以期望温度预烘烤一段时间。根据实施例,辐射热计和盖晶片可以使用独立的、不同的路径移动通过WLP装置200。例如对于实施例,辐射热计晶片可以在逆时针方向上(通过在图5的右侧的相应的烘干模块220和/或缓冲模块222)从装载锁模块216移动到晶片对准和粘结模块224,而盖晶片可以在顺时针方向上(通过图5的左侧的相应的烘干模块220和/或缓冲模块222)沿着独立的、不同的路径从装载锁模块216移动到晶片对准和粘结模块224。
[0101]如图22中进一步所示,在已预烘烤盖和辐射热计晶片之后,它们用中心室218的晶片操作机器人242从相应的烘干模块220或缓冲模块222的
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