專利名稱：植球設備和植球方法
技術領域：
本發明涉及半導體裝置制造工藝領域，更具體地講，本發明涉及一種半導體芯片封裝工藝中使用的植球設備和植球方法。
背景技術：
在半導體裝置的制造工藝中，為了保護半導體芯片，通常采用封裝工藝來包封半導體芯片，從而形成半導體芯片封裝件。為了將包括在封裝件中的半導體芯片電連接到外部，例如，印刷電路板(PCB)，需要在封裝件上設置電連接件，所述電連接件通常為焊球。在球柵陣列(BGA)封裝件中，采用植球設備將焊球設置在經歷了封裝工藝的封裝件上，這樣的工藝稱為植球工藝。通常，封裝工藝是在高溫條件下進行的，因此，封裝件或包括在封裝件中的基板會在高溫下膨脹。當接下來在室溫條件下進行植球工藝時，封裝件或包括在封裝件中的基板會因溫度降低而收縮，因此尺寸會變小。然而，現有技術中的植球設備是以封裝件或基板的設計的焊盤圖案作為植球參考圖案進行植球的，因此，這樣的膨脹和收縮將導致植球設備的植球參考圖案與實際的焊盤圖案之間出現不匹配的現象，進而導致植球偏移。
發明內容
本發明的示例性實施例的目的在于克服在現有技術中的上述和其他缺點。為此， 本發明的示例性實施例提供一種能夠補償待植球的封裝件的焊盤圖案與植球參考圖案之間的不匹配的植球設備和植球方法。根據本發明的一個示例性實施例，所述植球設備可以包括拾取裝置、基臺、助焊劑轉移裝置和焊球轉移裝置。拾取裝置可以拾取待植球的封裝件，并可以將拾取的待植球的封裝件放置在基臺上。基臺可以包括第一加熱裝置第一加熱裝置可以將放置在基臺上的待植球的封裝件保持在第一溫度，以補償待植球的封裝件的焊盤圖案與所述植球設備的植球參考圖案之間的不匹配。助焊劑轉移裝置可以將助焊劑施加到放置在基臺上的待植球的封裝件的焊盤上。焊球轉移裝置可以將焊球設置在基臺上的待植球的封裝件的施加有助焊劑的焊盤上。基臺還可以包括固定裝置，以固定放置在基臺上的封裝件。基臺還可以包括位置調整裝置，以通過調整放置在基臺上的待植球的封裝件的位置來使待植球的封裝件的焊盤先后與助焊劑轉移裝置和焊球轉移裝置對準。第一加熱裝置可以包括線圈式加熱器和電阻式加熱器中的至少一種。第一溫度可以為不高于100°C的溫度。所述植球設備還可以包括傳送裝置和引導裝置，其中傳送裝置可以將裝載有待植球的封裝件的封裝件承載器傳送到指定位置；引導裝置可以將被傳送到指定位置的封裝件承載器中的待植球的封裝件引導到拾取位置，以供拾取裝置進行拾取。傳送裝置可以包括第二加熱裝置。在傳送裝置將裝載有待植球的封裝件的封裝件承載器傳送到指定位置的過程中，第二加熱裝置可以將裝載在封裝件承載器中的待植球的封裝件保持在第二溫度，以對待植球的封裝件進行預加熱。第二溫度可以為不高于80°C的溫度。傳送裝置還可以包 括傳送帶和設置在傳送帶的兩側的擋板，第二加熱裝置可以安裝在擋板上。第二加熱裝置可以包括輻射式加熱器。根據本發明的一個示例性實施例，所述植球方法可以包括下述步驟拾取待植球的封裝件并將拾取的待植球的封裝件放置在基臺上；將助焊劑施加到放置在基臺上的待植球的封裝件的焊盤上；將焊球設置在放置在基臺上的待植球的封裝件的施加有助焊劑的焊盤上，其中，將放置在基臺上的待植球的封裝件保持在第一溫度，以補償待植球的封裝件的焊盤圖案與所述植球設備的植球參考圖案之間的不匹配。可以通過包括在基臺中的固定裝置來固定放置在基臺上的封裝件所述植球方法還可以包括通過調整放置在基臺上的待植球的封裝件的位置來使待植球的封裝件的焊盤先后與助焊劑轉移裝置和焊球轉移裝置對準。可以通過安裝在基臺上的第一加熱裝置將放置在基臺上的待植球的封裝件保持在第一溫度，其中，第一加熱裝置可以包括線圈式加熱器和電阻式加熱器中的至少一種。第一溫度可以為不高于100°C的溫度。所述植球方法還可以包括將裝載有待植球的封裝件的封裝件承載器傳送到指定位置；將被傳送到指定位置的封裝件承載器中的待植球的封裝件引導到拾取位置，以供拾取。在將裝載有待植球的封裝件的封裝件承載器傳送到指定位置的過程中，可以將裝載在封裝件承載器中的待植球的封裝件保持在第二溫度，以對待植球的封裝件進行預加熱。第二溫度可以為不高于80°C的溫度。可以通過包括傳送帶和設置在傳送帶的兩側的擋板的傳送裝置來將裝載有待植球的封裝件的封裝件承載器傳送到指定位置，可以通過安裝在擋板上的第二加熱裝置來對待植球的封裝件進行預加熱。第二加熱裝置可以包括輻射式加熱器。根據本發明的示例性實施例，通過在對放置在基臺上的待植球的封裝件進行加熱，可以補償待植球的封裝件的焊盤圖案與所述植球設備的植球參考圖案之間的不匹配， 以將它們之間的偏差控制到允許的誤差范圍內。因此，可以提高植球工藝的精度，并因此提高了完成了植球工藝的諸如BGA封裝件的半導體芯片封裝件的可靠性。根據本發明的示例性實施例，可以根據待植球的封裝件的結構和特性以及植球設備的結構和半導體芯片封裝件制造工藝的各種工藝條件來不同地設置待植球的封裝件的加熱溫度和預熱溫度，從而可以針對不同類型的封裝件進行不匹配的補償。
通過下面結合附圖的詳細描述，可以更清楚地理解本發明的上面的和其他的方面、特征和其他優點，在附圖中
圖1是示出了根據本發明的示例性實施例的植球設備的示意圖；圖2是示出了根據本發明的示例性實施例的植球方法的流程圖。
具體實施例方式下文中，將參照附圖來詳細描述本發明的示例性實施例。然而，本發明的示例性實施例可以以許多不同的形式來實施，且不應該限于這里闡述的示例。相反，提供這些示例使得本公開將是徹底且完整的，并將本發明的范圍充分地傳達給本領域技術人員。為了清楚起見，在附圖中夸大了各個部件的尺寸和相對尺寸。在附圖中，相同的標號始終表示相同的元件。圖1是示出了根據本發明的示例性實施例的植球設備的示意圖。如圖1中所示，根據本發明的示例性實施例的植球設備可以包括基臺30、助焊劑轉移裝置50和焊球 轉移裝置60。基臺30用于放置待植球的封裝件。基臺30可以包括用于固定封裝件的固定裝置 (未示出)。這樣的用于固定封裝件的固定裝置可以例如為真空吸嘴，以通過真空吸力來固定放置在基臺上的封裝件。因此，可以在施加助焊劑和設置焊球時保持封裝件的位置不變。根據本發明的示例性實施例，基臺30可以包括第一加熱裝置31。第一加熱裝置 31可以將基臺30上的待植球的封裝件保持在第一溫度。因為封裝件在高溫的環境下經歷封裝工藝之后在溫度相對較低(例如，室溫)的環境下被轉移并進行植球工藝，所以封裝件的焊盤圖案會因溫度的變化而變化因此導致將進行植球工藝的待植球的封裝件的焊盤圖案與作為植球設備的植球參考圖案的原始設計圖案之間存在不匹配。然而，通過第一加熱裝置31在植球工藝期間將封裝件保持在特定的溫度，可以補償封裝件的焊盤圖案與植球設備的植球參考圖案之間的不匹配，從而提高植球精度，提高了諸如BGA封裝件的半導體芯片封裝件的可靠性。根據本發明的示例性實施例，第一加熱裝置31可以包括線圈式加熱器和電阻式加熱器中的至少一種。第一加熱裝置31所保持的第一溫度可以依據模擬計算來確定，即， 根據封裝工藝的溫度來計算封裝件或封裝件中的基板的收縮量，并根據封裝件結構來推導得出的第一溫度的適合的值。例如，第一溫度可以小于封裝工藝的溫度。在本發明的一個示例性實施例中，第一加熱裝置31可以將基臺30上的待植球的封裝件保持在不高于100°C 的第一溫度因為在基臺30處對待植球的封裝件進行加熱，所以基臺30可以由具有耐熱、保溫、隔熱等特性的部件構成。助焊劑轉移裝置50可以將助焊劑施加到放置在基臺30上的待植球的封裝件的焊盤上。例如，助焊劑轉移裝置50可以包括按植球參考圖案排列的多個針尖。助焊劑轉移裝置50首先可以在助焊劑池51中蘸取助焊劑，從而每個針尖上可以余留一部分助焊劑。助焊劑轉移裝置50然后可以移動到放置在基臺上的待植球的封裝件附近，并通過接觸，將助焊劑施加(轉移)到待植球的封裝件的焊盤上。焊球轉移裝置60可以將焊球設置在基臺30上的待植球的封裝件的施加有助焊劑的焊盤上。例如，焊球轉移裝置60可以包括按植球參考圖案排列的多個真空吸嘴。焊球轉移裝置60的工作原理可以與助焊劑轉移裝置50類似即，焊球轉移裝置60首先可以在焊球池61中吸取焊球，從而每個真空吸嘴上可以吸取有60。焊球轉移裝置60然后可以移動到放置在基臺上的待植球的封裝件的附近，并通過釋放真空吸嘴上的真空吸力，將焊球放置到待植球的封裝件的施加有助焊劑的焊盤上。根據本發明的其他的示例性實施例，為了保證助焊劑的涂覆與焊球的設置的準確性，基臺30還可以包括位置調整裝置(未示出)，以通過調整放置在基臺30上的封裝件的位置來使封裝件的焊盤先后與助焊劑轉移裝置50和焊球轉移裝置60對準。在本發明的其他的示例性實施例中，為了將待植球的封裝件放置在基臺30上，植球設備還可以包括拾取裝置20。例如，拾取裝置20可以拾取被放置或弓丨導到拾取位置的待植球的封裝件，并將拾取的待植球的封裝件放置在基臺30上。例如，拾取裝置20的上部可以具有真空吸頭，和/或拾取裝置20的側壁可以具有抓爪。拾取裝置20可以吸取待植球的封裝件，并將拾取的待植球的封裝件穩定地傳輸到基臺30。在本發明的其他的示例性實施例中，為了將待植球的封裝件引導到拾取位置，植球設備還可以包括引導裝置10。例如，引導裝置10可以為導軌引導裝置10可以將裝載在封裝件承載器1中的待植球的封裝件引導到拾取位置。例如，封裝件承載器(或彈夾)1可以是容納完成了封裝工藝但尚未植球的多種封裝件的一種開放式容器。在待植球的封裝件被從封裝件承載器1中推出之后，導軌10可以將待植球的封裝件移動到可被拾取裝置20 的拾取位置。在本發明的其他的示例性實施例中，植球設備還可以包括傳送裝置40。傳送裝置 40可以將裝載有待植球的封裝件的封裝件承載器1傳送到指定位置，以供導軌10進行待植球的封裝件的引導。例如，傳送裝置40可以包括傳送帶41和設置在傳送帶41的兩側的擋板42。在上面描述的本發明的示例性實施例中，在基臺30處對待植球的封裝件進行加熱。然而，因為待植球的封裝件在基臺上停留的時間較短，因此可能不會在較短的停留時間期間達到期望的第一溫度，因此，在本發明的當前的示例性實施例中，可以在傳送裝置40 上安裝第二加熱裝置43。因此，在傳送裝置40將裝載有待植球的封裝件的封裝件承載器1 傳送到指定位置的過程中，第二加熱裝置43對裝載在封裝件承載器1中的待植球的封裝件進行預加熱，以將其保持在第二溫度。第二加熱裝置43可以包括輻射式加熱器。例如，第二加熱裝置43可以安裝在擋板42上。第二溫度可以根據第一溫度的值、經過預加熱的封裝件被傳送到基臺30以被第一加熱裝置31加熱之間時間長短以及基臺30上的封裝件的升溫速度來確定。在本發明的一個示例性實施例中，第二加熱裝置43可以將基臺30上的待植球的封裝件保持在不高于 80°C的第二溫度，以實現對待植球的封裝件的預加熱。在本發明的另一個示例性實施例中， 因為傳送帶41的結構較為復雜，不適合較高的溫度的加熱，所以可以將第二溫度設定為低于第一溫度。此外，第二加熱裝置43還可以包括設置在傳送帶41的上方的隔熱板，以進一步保持待植球的封裝件的預加熱溫度。 圖2是示出了根據本發明的示例性實施例的植球方法的流程圖。下面將參照圖2 以及圖1來詳細描述根據本發明的示例性實施例的植球方法。如圖2中所示，在步驟Sl中，可以拾取待植球的封裝件并可以將拾取的待植球的封裝件放置在基臺30上。在步驟S2中，可以將助焊劑施加到放置在基臺30上的待植球的封裝件的焊盤上。在步驟S3中，可以將焊球設置在放置在基臺30上的待植球的封裝件的施加有助焊劑的焊盤上。因此，完成了待植球的封裝件的植球工藝。在根據本發明的示例性實施例的植球方法中，可以將放置在基臺30上的待植球的封裝件保持在第一溫度，以補償待植球的封裝件的焊盤圖案與所述植球設備的植球參考圖案之間的不匹配。
基臺30可以包括用于固定封裝件的固定裝置(未示出)。在這樣的情況下，根據本發明的示例性實施例的植球方法可以包括通過包括在基臺30中的固定裝置來固定放置在基臺30上的封裝件。這樣的用于固定封裝件的固定裝置可以例如為真空吸嘴，以通過真空吸力來固定放置在基臺30上的封裝件。基臺30還可以包括位置調整裝置(未示出)。在這樣的情況下，根據本發明的示例性實施例的植球方法可以包括通過調整放置在基臺30上的封裝件的位置來使封裝件的焊盤先后與助焊劑轉移裝置50和焊球轉移裝置60對準。根據本發明的示例性實施例的植球方法可以包括通過安裝在基臺30上的第一加熱裝置31將放置在基臺30上的封裝件保持在第一溫度。第一加熱裝置31可以包括線圈式加熱器和電阻式加熱器中的至少一種。第一溫度可以依據模擬計算來確定，即，根據在植球工藝之前的封裝工藝的溫度來計算封裝件或封裝件中的基板的收縮量，并根據收縮量來推導得出的第一溫度的適合的值。例如，第一溫度可以小于封裝工藝所采用的溫度。在本發明的一個示例性實施例中，可以將基臺30上的待植球的封裝件保持在不高于100°C的第一溫度。根據本發明的其他的示例性實施例，在執行步驟Sl之前，可以將裝載有待植球的封裝件的封裝件承載器1傳送到指定位置，然后，可以將被傳送到指定位置的封裝件承載器1中的待植球的封裝件引導到拾取位置，以供例如拾取裝置20進行拾取。這時，在將裝載有待植球的封裝件的封裝件承載器1傳送到指定位置的過程中，可以將裝載在封裝件承載器1中的待植球的封裝件保持在第二溫度，以對待植球的封裝件進行預加熱。根據本發明的一個示例性實施例的植球方法可以包括通過包括傳送帶41和設置在傳送帶的兩側的擋板42的傳送裝置40來將裝載有待植球的封裝件的封裝件承載器1傳送到指定位置，并通過安裝在擋板40上的第二加熱裝置43來對待植球的封裝件進行預加熱。第二加熱裝置40可以包括例如輻射式加熱器。第二溫度可以根據第一溫度的值、經過預加熱的封裝件被傳送到基臺以被第一加熱裝置加熱之間經歷的時間以及基臺30上的封裝件的升溫速度來確定。在本發明的一個示例性實施例中，第二溫度可以不高于80°C，以實現對待植球的封裝件的預加熱。在本發明的另一個示例性實施例中，因為執行裝載有待植球的封裝件的封裝件承載器1傳送到指定位置的傳輸帶41的結構較為復雜，可能不適合較高的溫度的加熱，所以可以將第二溫度設定為低于第一溫度。根據本發明的示例性實施例，通過在對放置在基臺上的待植球的封裝件進行加熱，可以補償待植球的封裝件的焊盤圖案與所述植球設備的植球參考圖案之間的不匹配， 以將它們之間的偏差控制到允許的誤差范圍內。因此，可以提高植球工藝的精度，并因此提高了完成了植球工藝的諸如BGA封裝件的半導體芯片封裝件的可靠性。
根據本發明的示例性實施例，可以根據待植球的封裝件的結構和特性以及植球設備的結構和半導體芯片封裝件制造工藝的各種工藝條件來不同地設置待植球的封裝件的加熱溫度和預熱溫度，從而可以針對不同類型的封裝件進行不匹配的補償。雖然已經示出并描述了本發明的示例性 實施例的示例，但是本領域技術人員應該理解的是，本發明的示例性實施例不限于此，在不脫離如權利要求所限定的本發明的精神和范圍的情況下，可以對這些示例性實施例進行各種修改。
權利要求
1.一種植球設備，其特征在于，所述植球設備包括拾取裝置、基臺、助焊劑轉移裝置和焊球轉移裝置，其中拾取裝置拾取待植球的封裝件，并將拾取的待植球的封裝件放置在基臺上；基臺包括第一加熱裝置，第一加熱裝置將放置在基臺上的待植球的封裝件保持在第一溫度；助焊劑轉移裝置將助焊劑施加到放置在基臺上的待植球的封裝件的焊盤上；焊球轉移裝置將焊球設置在基臺上的待植球的封裝件的施加有助焊劑的焊盤上。
2.如權利要求1所述的植球設備，其特征在于，基臺還包括固定裝置，以固定放置在基臺上的封裝件。
3.如權利要求1所述的植球設備，其特征在于，基臺還包括位置調整裝置，以通過調整放置在基臺上的待植球的封裝件的位置來使待植球的封裝件的焊盤先后與助焊劑轉移裝置和焊球轉移裝置對準。
4.如權利要求1所述的植球設備，其特征在于，第一加熱裝置包括線圈式加熱器和電阻式加熱器中的至少一種。
5.如權利要求1所述的植球設備，其特征在于，第一溫度為不高于100°C的溫度。
6.如權利要求1-5所述的植球設備，其特征在于，所述植球設備還包括傳送裝置和引導裝置，其中傳送裝置將裝載有待植球的封裝件的封裝件承載器傳送到指定位置；引導裝置將被傳送到指定位置的封裝件承載器中的待植球的封裝件引導到拾取位置， 以供拾取裝置進行拾取。
7.如權利要求6所述的植球設備，其特征在于，傳送裝置包括第二加熱裝置，在傳送裝置將裝載有待植球的封裝件的封裝件承載器傳送到指定位置的過程中，第二加熱裝置對裝載在封裝件承載器中的待植球的封裝件進行預加熱，以將待植球的封裝件保持在第二溫度。
8.如權利要求7所述的植球裝置，其特征在于，第二溫度為不高于80°C的溫度。
9.如權利要求7所述的植球設備，其特征在于，傳送裝置還包括傳送帶和設置在傳送帶的兩側的擋板，第二加熱裝置安裝在擋板上。
10.如權利要求9所述的植球設備，其特征在于，第二加熱裝置包括輻射式加熱器。
11.一種植球方法，其特征在于，所述植球方法包括下述步驟拾取待植球的封裝件并將拾取的待植球的封裝件放置在基臺上；將助焊劑施加到放置在基臺上的待植球的封裝件的焊盤上；將焊球設置在放置在基臺上的待植球的封裝件的施加有助焊劑的焊盤上，其中，將放置在基臺上的待植球的封裝件保持在第一溫度。
12.如權利要求11所述的植球方法，其特征在于，通過包括在基臺中的固定裝置來固定放置在基臺上的封裝件。
13.如權利要求11所述的植球方法，其特征在于，所述植球方法還包括通過調整放置在基臺上的待植球的封裝件的位置來使待植球的封裝件的焊盤先后與助焊劑轉移裝置和焊球轉移裝置對準。
14.如權利要求11所述的植球方法，其特征在于，通過安裝在基臺上的第一加熱裝置將放置在基臺上的待植球的封裝件保持在第一溫度，其中，第一加熱裝置包括線圈式加熱器和電阻式加熱器中的至少一種。
15.如權利要求11所述的植球方法，其特征在于，第一溫度為不高于100°C的溫度。
16.如權利要求11-15所述的植球方法，其特征在于，所述植球方法還包括 將裝載有待植球的封裝件的封裝件承載器傳送到指定位置；將被傳送到指定位置的封裝件承載器中的待植球的封裝件引導到拾取位置。以供拾取。
17.如權利要求16所述的植球方法，其特征在于，在將裝載有待植球的封裝件的封裝件承載器傳送到指定位置的過程中，對裝載在封裝件承載器中的待植球的封裝件進行預加熱，以將對待植球的封裝件保持在第二溫度。
18.如權利要求17所述的植球方法，其特征在于，第二溫度為不高于80°C的溫度。
19.如權利要求17所述的植球方法，其特征在于，通過包括傳送帶和設置在傳送帶的兩側的擋板的傳送裝置來將裝載有待植球的封裝件的封裝件承載器傳送到指定位置，通過安裝在擋板上的第二加熱裝置來對待植球的封裝件進行預加熱。
20.如權利要求19所述的植球設備，其特征在于，第二加熱裝置包括輻射式加熱器。
全文摘要
本發明提供一種植球設備和植球方法。所述植球設備包括拾取裝置、基臺、助焊劑轉移裝置和焊球轉移裝置。拾取裝置可以拾取待植球的封裝件，并可以將拾取的待植球的封裝件放置在基臺上。助焊劑轉移裝置可以將助焊劑施加到放置在基臺上的待植球的封裝件的焊盤上。焊球轉移裝置可以將焊球設置在基臺上的待植球的封裝件的施加有助焊劑的焊盤上。基臺可以包括第一加熱裝置。第一加熱裝置可以將放置在基臺上的待植球的封裝件保持在第一溫度，以補償待植球的封裝件的焊盤圖案與所述植球設備的植球參考圖案之間的不匹配。
文檔編號H01L21/687GK102368472SQ201110340018
公開日2012年3月7日 申請日期2011年10月28日 優先權日2011年10月28日
發明者杜茂華 申請人:三星半導體(中國)研究開發有限公司, 三星電子株式會社