专利名称：用于安装半导体芯片的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将半导体芯片安装在基板上的方法和设备。这样的自动安装设备在技术圈被称为粘片机。所述自动安装设备包括分配站和粘接站，所述分配站用于将粘合剂涂敷至基板的基板位置，并且所述粘接站用于将半导体芯片放置在设有粘合剂的基板位置上。
背景技术：
基板包含其上分别安装一个半导体芯片的预定数目的基板位置。处理通常用如下方式实现，即在分配站处的第一步骤中，将粘合剂的一部分分配至基板的每个基板位置。基板然后被传送至粘接站，并且涂敷半导体芯片。现在存在其中将数千个小的半导体芯片安装在每块基板上的应用。基板位置的数目可如此大，使得即使以非常高的吞吐率(UPH=单位每小时)，自动安装设备也需要用于给基板的所有基板位置提供粘合剂的时间，所述时间比粘合剂的所谓“停留时间”或“干燥时间”长。停留时间对于某一粘合剂指定粘合剂的涂敷与半导体芯片的放置之间的最长时间在不出现质量问题的情况下可以是多长。该问题具体地是表层随着时间的推移形成在涂敷至基板位置的粘合剂的一部分上，该表层在半导体芯片的安装期间不利地影响粘合剂的性能。该问题现今通过如下方式避免仅给基板位置的一部分提供粘合剂，然后装配半导体芯片并使基板多次穿过粘片机，直到所有基板位置装配半导体芯片为止；或者将分配站与粘接站彼此尽可能靠近布置，使得粘合剂到一个基板位置的涂敷与半导体芯片在所述一个基板位置上的放置可在较短的时间延迟的情况下出现。这些解决方案具有各种缺点。
发明内容
本发明的目的是为这些应用研制较好的解决方法。每块基板具有按矩阵的方式布置成行与列的预定数目M的基板位置，其中行与传送的方向平行，并且列与传送的方向垂直。每块基板根据本发明被划分成K个大致相同尺寸的子区域，即每个子区域大致包括N=M/K个基板位置。子区域的数目至少为 K=2。半导体芯片通过以下步骤安装-将基板传送至分配站，-将粘合剂部分分配至第一子区域的每个基板位置中，-将基板传送至粘接站，-将半导体芯片放置在第一子区域的基板位置上，-将基板传送回分配站，-将粘合剂部分分配至第二子区域的每个基板位置中，-将基板传送至粘接站，-将半导体芯片放置在第二子区域的基板位置上，并如此继续，直到给基板的所有子区域装配半导体芯片为止。
在此的事实是一块接一块基板设有粘合剂部分并装配半导体芯片，其中一块基板总是位于分配站处，并且同时另一基板位于粘接站处。为了能自动序列，将缓冲站设置在分配站与粘接站之间，该缓冲站被构造为通过处，待从分配站传送至粘接站的一块或两块基板和待在相反的方向上从粘接站传送至分配站的一块基板可在该通过处处越过。缓冲站因此被构造成临时接纳一块或两块基板和从传送路径移除所述一块或两块基板。τ i指示在分配站处将粘合剂的一部分涂敷至基板位置所需的平均循环时间，并且12指示在粘接站处将半导体芯片放置在基板位置上所需的平均循环时间。给子区域的所有基板位置提供粘合剂部分所需的时间Λ h因此为Λ t1=N* τ 1D将半导体芯片放置在子区域的所有基板位置上所需的时间Λ t2因此为Λ t2=N* τ 2。粘合剂到指定的基板位置的涂敷与半导体芯片在该指定的基板位置处的放置之间经过的时间Λ t因此是两个时间Λ h与Δ t2的较大者，即Λ t=maximum( Δ ^Δ t2),其中从分配站到粘接站的传送时间比较起来可以忽略。停留时间tD是由粘合剂的厂家提供的时间，该时间指定粘合剂的涂敷与半导体芯片的放置之间的最长时间在不出现质量问题的情况下可以是多长。原则上，子区域的数目K应尽可能地小，但应选择成使得通常满足条件Λ t < tD。
数目K例如可确定如下a)将由分配站给基板的所有M个基板位置提供粘合剂所需的时间Λ tsl计算为Δ tsl=M* τb)将由粘接站给基板的所有M个基板位置装配半导体芯片所需的时间Ats2计算为 Λ tS2=M* τ 2,c)将时间Λ ts选择为两个时间Λ tsl与Λ tS2的较大者，即Λ ts=maximum( Δ tsl、Δ tS2)，d)计算比率 R= Δ ts/tD,e)通过将比率R上舍入至下一较大的整数或下舍入至下一较小的整数确定数目K0如果通过将比率R上舍入至下一较大的整数确定数目K，则粘合剂到一个基板位置的涂敷与半导体芯片在该基板位置上的放置之间经过的时间肯定比停留时间tD短。然而，如果比率R仅比整数L稍大、例如R=L. 13或R=L. 23或者甚至更大，则可相当合理地通过将比率R下舍入至下一较小的整数确定数目K，并且具体地是因为尽管超过停留时间tD，但质量可满足在指定的应用中强加的需求。该决定在于工艺工程师的判断。例如由于基板位置的总数M不可被数目K除尽为整数或者由于一列在所有情况下要精加工并且基板的列的数目不可被数目K除尽为整数，所以事实可能是K个子区域不完全具有相同的尺寸。因此，事实可能是K个子区域仅大致具有相同的尺寸。如果基板划分成的K个子区域大致具有相同的尺寸，则如果采用的缓冲站使得待从分配站传送至粘接站的一块基板和待在相反的方向上从粘接站传送至分配站的一块基板可越过，则这是足够的。为了可处理被划分成通常为K-1个相同尺寸的子区域和一个较小的子区域的不同尺寸的子区域的基板，必须采用缓冲站，以使待从分配站传送至粘接站的两块基板和待从粘接站传送至分配站的一块基板越过。
并入并构成该说明书的一部分的附示了本发明的一个或更多个实施例，并且与详细说明一起用于说明本发明的原理和实现。附图没有按比例。在附图中图1、2为了理解本发明的需要而示出用于将半导体安装在基板上的设备的部件；图3、4分别示出图1和2的放大部分；以及图5、6示出序列图。
具体实施例方式图1和2为了理解本发明的需要而示出用于将半导体安装在基板上的设备即所谓粘片机的部件。图3示出图1的放大部分，图4示出图2的放大部分。该设备包括分配站1、缓冲站2、粘接站3和用于传送基板的传送装置4，分配站1、缓冲站2、粘接站3和传送装置4以所述序列相继布置。在该示例中，传送装置4包括其上搁置基板的两根平行延伸的导轨5和可与导轨5平行或成锐角移动的至少两个夹具6，其中为了传送，每个夹具6分别将一块基板夹在两个夹爪之间并将该基板移至期望的站。分配站I被构造成将粘合剂分配至基板的基板位置。粘接站3被构造成将半导体芯片放置在设有粘合剂的基板位置上。缓冲站2被构造成从传送路径移除已在粘接站3处部分地装配有半导体芯片并待从粘接站3传送至分配站I的基板，并临时停放该基板，使得已在分配站I处被涂敷粘合剂部分并且此时必须被装配半导体芯片的一块相继基板或两块相继基板能够从分配站I被传送至粘接站3即经过被停放的基板。
在示出的优选实施例中，缓冲站2包括紧固至共用支撑件7的四根平行延伸的导轨，即设置在第一平面中的两根第一导轨8和设置在位于上方的第二平面中的两根第二导轨9。支撑件7可借助于驱动器10在与传送路径垂直延伸的高度z上升高和降低。在该示例中，缓冲站2可采取两个位置、即升高位置A(图1和图3)与降低位置B (图2和图4)，在该升高位置A中，第一导轨8与传送装置4的导轨5齐平，在该降低位置B中，第二导轨9与传送装置4的导轨5齐平。如在图2和图4中显而易见的，重叠的导轨8、9可由单体材料制成。面对夹具6的导轨8、9优选地形成有突出的止动部，远离夹具6地面向的导轨8、9优选地形成为凹槽。因此，缓冲站2被构造成从传送装置临时接纳一块或两块基板并从传送路径移除所述一块或两块基板，即所述一块或两块基板可临时被停放在传送路径的外部，使得待从分配站I传送至粘接站3的一块或两块基板可越过待在相反的方向上从粘接站3传送至分配站I的基板。图5示出了序列图，该序列图参考三块基板SI至S3图示了根据本发明的第一示例性实施例如何处理基板，其中K个子区域大致具有相同数目的基板位置、即大约M/Κ个基板位置。在该示例中，K=3。分配站I的位置、缓冲站2的位置和粘接站3的位置由箭头标记，t指示时间轴。缓冲站2位于位置A。半导体芯片被如下安装在基板上Al)将第一基板SI传送至分配站I。BI)基板SI的第一子区域的基板位置设有粘合剂部分。Cl)将第一基板SI传送至粘接站3，将第二基板S2传送至分配站I。Dl)基板S2的第一子区域的基板位置设有粘合剂部分。与此平行，给基板SI的第一子区域的基板位置装配半导体芯片。
El)通过下述步骤交换两块基板SI与S2 :-将基板SI传送至缓冲站2。-使缓冲站2进入位置B。-将基板S2传送至粘接站3，其中基板S2经过缓冲站2。-使缓冲站2进入位置A。-将基板SI传送至分配站I。Fl)基板SI的第二子区域的基板位置设有粘合剂部分。与此平行，给基板S2的第一子区域的基板位置装配半导体芯片。Gl)通过下述步骤 交换两块基板SI与S2 :-将基板S2传送至缓冲站2。-使缓冲站2进入位置B。-将基板SI传送至粘接站3，其中基板SI经过缓冲站2。-使缓冲站2进入位置A。-将基板S2传送至分配站I。Hl)基板S2的第二子区域的基板位置设有粘合剂部分。与此平行，给基板SI的第二子区域的基板位置装配半导体芯片。II)与在步骤El)中一样地交换两块基板SI与S2。Kl)基板SI的第三子区域的基板位置设有粘合剂部分。与此平行，给基板S2的第二子区域的基板位置装配半导体芯片。LI)与在步骤Gl)中一样地交换两块基板SI与S2。Ml)基板S2的第三子区域的基板位置设有粘合剂部分。与此平行，给基板SI的第三子区域的基板位置装配半导体芯片。NI)将基板SI传送至自动安装设备的出口。01)将基板S2传送至粘接站。Pl)将基板S3传送至分配站I。Ql)基板S3的第一子区域的基板位置设有粘合剂部分。与此平行，给基板S2的第三子区域的基板位置装配半导体芯片。第二基板S2此时完成装配半导体芯片并被传送至自动安装设备的出口。半导体芯片的安装以同样的方式继续基板S3及其它的基板。当分配站I的平均循环时间τ i比粘接站3的平均循环时间τ 2短时，执行步骤序列Ε1。当τ i > τ2时，用以下的步骤序列E1’代替步骤序列El交换基板SI与S2 :-将基板S2传送至缓冲站2。-使缓冲站2进入位置B。-将基板SI传送至分配站1，其中基板SI经过缓冲站2。-使缓冲站2进入位置A。-将基板S2传送至粘接站3。同样的情形适用于步骤序列G1。图6示出了序列图，该序列示了根据本发明的第二示例性实施例如何处理基板，其中K-1个子区域大致具有相同数目的基板位置，并且一个子区域具有近似一半的基板位置(例如M=18000，K=3, ^=^=7200, Ν3=3600，其中NI至Ν3指示三个子区域的基板位置的数目)。缓冲站2位于位置Α。半导体芯片被如下安装在基板上Α2)将第一基板SI传送至分配站I。Β2)基板SI的第一子区域的基板位置设有粘合剂部分。C2)将第一基板SI传送至粘接站3，将第二基板S2传送至分配站I。D2)基板S2的第一子区域的基板位置设有粘合剂部分。与此平行，给基板SI的第一子区域的基板位置装配半导体芯片。Ε2)与在描述的第一过程的步骤El或Ε1’中一样地交换两块基板SI与S2。F2)基板SI的第二子区域的基板位置设有粘合剂部分。与此平行，给基板S2的第一子区域的基板位置装配半导体芯片。G2)与在步骤Gl中一样地或者根据Ε1’类推与在步骤G1’中一样地交换两块基板SI 与 S2。Η2)基板S2的第二子区域的基板位置设有粘合剂部分。与此平行，给基板SI的第二子区域的基板位置装配半导体芯片。12)与在步骤El或E广中一样地交换两块基板SI与S2。Κ2)基板SI的第三子区域 的基板位置设有粘合剂部分。只要已将此完成，就将基板SI传送至缓冲站2，并将基板S3传送至分配站I。基板S3的第一子区域的基板位置设有粘合剂部分。与此平行，给基板S2的第二子区域的基板位置装配半导体芯片。为了在分配站I处或者在粘接站3处不存在不生产的空闲时间，第三基板S3的第一子区域的基板位置的数目大致与第一基板SI的第三子区域的基板位置的数目相同。对基板S2和S4来说情况也是如此。L2)通过以下方式交换两块基板SI和S3与基板S2 -将基板S3传送至缓冲站2。两块基板SI与S3此时一个接一个地位于缓冲站2中。-使缓冲站2进入位置B。-将基板S2传送至分配站1，其中基板S2经过缓冲站2。-使缓冲站2进入位置Α。-将基板SI传送至粘接站3。M2)基板S2的第三子区域的基板位置设有粘合剂部分。只要已将此完成，就将基板S2传送至缓冲站2。将粘合剂部分涂敷至基板S4的第一子区域的基板位置。只要已将此完成，就将基板S4传送至缓冲站2。两块基板S2与S4此时一个接一个地位于缓冲站2中。与此平行，首先，给基板SI的第三子区域的基板位置装配半导体芯片。只要基板SI的第三子区域完全装配，就将基板SI传送至自动安装设备的出口，并将基板S3从缓冲站2传送至粘接站3。然后给基板S3的第一子区域的基板位置装配半导体芯片。Ν2)通过以下方式交换基板S2和S4与基板S3 -使缓冲站2进入位置B。-将基板S3传送至分配站1，其中基板S3经过缓冲站2。-使缓冲站2进入位置Α。-将基板S2传送至粘接站3。
02)基板S3的第二子区域的基板位置设有粘合剂部分。与此平行，给基板S2的第三子区域的基板位置装配半导体芯片。只要基板S2的第三子区域完全装配，就将基板S2传送至自动安装设备的出口，并将基板S4从缓冲站2传送至粘接站3。然后给基板S4的第一子区域的基板位置装配半导体芯片。P2)根据步骤E2类推交换基板S3与S4。Q2)基板S3的第三子区域的基板位置设有粘合剂部分。与此平行，给基板S4的第二子区域的基板位置装配半导体芯片。等等。这些过程步骤描述了本发明的双过程特性的基本原理。本领域的技术人员将基于他的知识使单独的步骤或子步骤彼此协调，使得用于基板的处理时间最短，即自动安装设备的吞吐UPH尽可能闻。在已示出并描述本发明的实施例与应用的同时，对受益于本公开的领域的技术人员显而易 见的是，在不偏离在此的发明概念的情况下可能有比上述更多的许多变型。因此，除了在所附权利要求及它们的等同物的精神下之外，本发明不受限制。
权利要求
1.一种用于安装半导体芯片的方法，其中在分配站处，将一个接一个粘合剂部分分配至基板的基板位置，并且在粘接站处，将一个接一个半导体芯片放置在设有粘合剂的所述基板位置上，所述方法包括 将所述基板划分成至少两个子区域以及 根据以下步骤将所述半导体芯片安装在每块这样的基板上 A)将所述基板传送至所述分配站(I)； B)将粘合剂部分分配至所述基板的第一子区域的每个基板位置； C)将所述基板传送至所述粘接站(3)； D)将半导体芯片放置在所述基板的所述第一子区域的所述基板位置上； E)将所述基板传送回所述分配站(I)； F)将粘合剂部分分配至所述基板的第二子区域的每个基板位置； G)将所述基板传送至所述粘接站(3);以及 H)如果所述子区域的数目是二，则将半导体芯片放置在所述基板的所述第二子区域的所述基板位置上并将所述基板传送至出口，或者对于所述基板的每个另一子区域重复步骤E至H， 其中在步骤E中的所述基板在设置于所述分配站(I)与所述粘接站(3)之间的缓冲站(2)中越过从所述分配站(I)传送至所述粘接站(2)的一块或两块相继基板。
2.根据权利要求1所述的方法，其中每块基板的所述至少两个子区域包含大致相同数目的基板位置。
3.一种用于安装半导体芯片的设备，所述设备包括 分配站(I)，所述分配站(I)被构造成将粘合剂部分分配至基板的基板位置； 粘接站(3)，所述粘接站(3)被构造成将半导体芯片放置在设有粘合剂的所述基板位置上； 传送装置(4)，所述传送装置(4)被构造成沿着传送路径传送所述基板，所述传送路径从入口通向所述分配站(I)、从所述分配站(I)通向所述粘接站(3)和从所述粘接站(3)通向出口 ；以及 缓冲站(2)，所述缓冲站(2)设置在所述分配站(I)与所述粘接站(3)之间，并被构造成 (A)从所述传送装置(4)临时接纳待从所述分配站(I)传送至所述粘接站(3)的基板并将所述基板从所述传送路径移除，使得另一基板能够被所述传送装置(4)从所述粘接站(3)传送至所述分配站(I);或者 (B)从所述传送装置(4)临时接纳待从所述粘接站(3)传送至所述分配站(I)的基板并将所述基板从所述传送路径移除，使得另一基板能够被所述传送装置(4)从所述分配站(I)传送至所述粘接站(3)。
4 根据权利要求3所述的设备，其中所述缓冲站(2)被构造成从所述传送路径临时接纳并移除两块基板。
5.根据权利要求3或4所述的设备，其中 所述传送装置(4)具有导轨(5)，在所述导轨(5)上搁置待传送的所述基板， 所述缓冲站(2)具有设置在两个重叠的平面中的第一导轨(8)与第二导轨(9)，所述缓冲站(2)被构造成被升高至升高位置和降低至降低位置，在所述升高位置中，所述第一导轨(8)与所述传送装置(4)的所述导轨(5)齐平，并且在所述降低位置中，所述第二导轨(9)与所述传送装置(4)的所述导轨(5)齐平。`
全文摘要
本发明提供用于安装半导体芯片的方法和设备。设备具有分配站(1)，其被构造成将粘合剂部分分配至基板的基板位置；粘接站(3)，其被构造成将半导体芯片放置在基板位置上；和传送装置(4)，其被构造成沿着传送路径传送基板。传送装置(4)包括设置在分配站(1)与粘接站(3)之间的缓冲站(2)。缓冲站(2)被构造成从传送路径临时移除待从分配站(1)传送至粘接站(3)或者在相反的方向上传送的基板，使得另一基板可由传送装置(4)分别从粘接站(3)传送至分配站(1)或者在相反的方向上传送。
文档编号H01L21/67GK103035550SQ20121023103
公开日2013年4月10日 申请日期2012年7月4日 优先权日2011年7月8日
发明者马可·格拉夫, 多米尼克·哈特曼, 于尔根·斯图尔纳 申请人:Esec公司