专利名称：用于安装半导体芯片的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及安装半导体芯片的装置。
背景技术：
对于许多应用，半导体芯片要安装到称做引线框架的金属基片上。为此，引线框架存放在储料容器或叠置(stack)中存放时，通过机械手从其中移走引线框架并供应到称做芯片焊接机的自动组装设备的传送系统，传送系统将引线框架一个接一个地传送到涂覆粘结剂或焊料的分配台和安装半导体芯片的粘结台。
当引线框架叠置存放时，通常移走时，两个引线框架粘接在一起，由此代替单个引线框架，两个引线框架被移走并传送到传送系统。为了检测出这种错误，测定传送到传送系统的引线框架的厚度。这通常借助采样针以机械方式测定。当测量的厚度超过预定的最大值时，这意味着移走了两个引线框架。由此，机械手被命令从传送系统移走引线框架并将它们送到废料箱。这种类型的检查具有检测出错误滞后的不足之处。需要花费时间从传送系统上移走粘接在一起的两个引线框架并提供一个新的引线框架，减少了生产量。
发明内容
本发明的目的是改善引线框架的移动和检查。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于安装半导体芯片的装置，包括用于存放基片的装载台，第一和第二传送系统，第一传送系统用于把基片一个接一个地从装载台移走并将移走的基片传送到第二传送系统，第二传送系统用于将基片分步骤地传送到分配或焊接台，在焊接台处施用一部分粘结剂或焊料，然后将基片传送到安装半导体芯片的粘结台，以及传感器，该传感器包括以一个相互距离设置的两个线圈，传感器被这样地设置，即使得由第一传送系统传送基片时基片的端部穿过两个线圈之间形成的间隙，装置用于由传感器的输出信号形成表示第一传送系统是否应将基片传送到第二传送系统的一个控制信号。
根据本发明，使用感应传感器确定移走的一个基片或多个基片的厚度。为此，本发明利用了感应距离测量，当金属物体在它的磁场附近移动时，施加有交流电的线圈的欧姆电阻和/或电感改变。对于本发明，传感器包括以一定间距排列的两个线圈。从装载台移走之后立刻测量移走的一个基片或多个基片的厚度。为此，基片的一端移动穿过两个线圈之间形成的间隙。线圈优选使用平线圈，测量从它们的区域到面向平线圈的基片表面的平均距离。两个线圈可以相互独立工作，由此每个线圈可以同时作为励磁线圈和接收线圈。然后增加来自两个线圈的信号并计算公共信号。或者两个线圈串联电连接。此时，仅产生一个信号，然后被进一步处理并计算。当计算得出仅有一个基片被拾取时，基片被传送到传送系统，传送系统依次(in steps)将基片传送到涂覆粘结剂或焊料的分配或焊接台并传送到安装半导体芯片的粘结台。当计算得出不止一个基片被拾取时，基片被传送到废料箱。
高频交流电施加到每个平线圈，因此产生了高频磁场。将交流电的频率f选择得较高以便基片的面对金属表面中的磁场穿透深度明显小于基片的厚度。穿透深度δ由表面效应得到，可以根据以下方程计算δ≈1πμσf]]>其中μ表示导磁率，σ表示金属表面的导电性。施加高频f用于以下电技术原因由于，通常，平线圈的感应率L很低，平线圈和电容器一起形成振荡电路，只有当振荡电路的共振频率很高时电容器的电容值C才可以获得的合理值。实际上，10MHz区域中的频率f已证实自身。平线圈的输出信号例如为由平线圈和电容器形成的振荡电路的共振频率，或者为施加到平线圈的交流电压的振幅，或者为施加到平线圈的交流电压的相移或者为直接来自平线圈的另一信号。一方面，平线圈因此用于产生磁交流场以及获得由面向平线圈的基片表面施加到磁场的效果。
如果两个线圈串联电连接并一起类似于单个线圈工作，仅产生一个输出信号是由于在本实施例中串联连接的两个线圈得到“形成总和”。
也可以利用本发明以便简化对于新产品芯片焊接机的改装。之后芯片焊接机与数据库相互交换数据记录，每个数据记录表示芯片焊接机上要处理的产品。每个数据记录具有表征属于产品的基片的特性数据，由此学习阶段期间借助传感器获取这些数据。此外，每个数据记录具有设置用于产品的机器参数。当从一个产品转换为数据记录已存在于数据库中的新产品时，现在芯片焊接机设置为初始化模式以便a)借助传感器获取属于新产品的基片的特性数据，b)建立数据记录，它的特性数据对应于已测量基片的确定的特性数据，以及c)加载用于建立的数据记录的机器参数。
现在可以开始制造。
在下文中，根据附图更详细地介绍本发明的各实施例。
图1示出了根据本发明具有传感器的安装半导体芯片的装置，图2示出了沿图1的线I-I截取的传感器的剖面图，图3示出了传感器的线圈，图4示出了传感器信号的级数(progression)，以及图5示出了具有几个传感器的例子。
具体实施例方式
图1示出了用于安装半导体芯片的装置的示意性平面图，就便于理解本发明而言，称做芯片焊接机。芯片焊接机包括装载台1，在其上存放有要装配半导体芯片的基片2。在例子中，基片2相互叠置。此外，芯片焊接机还包括废料箱3、第一和第二传送系统4和5、分配或焊接台6、粘结台7以及用于确定从装载台1移走的基片2数量的传感器8。第一传送系统4具有在y方向中可向前或向后移动的夹持器9，夹持器将基片2一个接一个地从装载台1移走，并在y方向中传送它们穿过传感器8并将它们传送到废料箱3或第二传送系统5。第二传送系统5将基片2依次传送到涂覆部分粘结剂或焊料的分配或焊接台6并传送到粘结半导体芯片的粘结台7。
图2示出了沿图1的线I-I截取的传感器8的剖面图。传感器8具有以间距D相互排列的两个线圈10和11。线圈10和11优选由常规的印制电路板12或13上印制的导体形成的平线圈。印制电路板12或13由隔离垫14隔开。由装载台1(图1)传送到第二传送系统5时，基片2的一端穿过两个线圈10和11之间存在的间隙。第一线圈10测量从线圈10到基片2下表面15的距离A。第二线圈11测量从线圈11到基片2的上表面16的距离B。然后得到基片2的厚度TT＝D-A-B＝D-(A+B)图3示出了传感器8的线圈10的平面图。螺旋形印制的线圈17形成线圈10的绕组，从而形成平线圈。线圈10的直径通常约为1到2cm。然而平线圈的绕组可以是其它任何形状，例如矩形或三角形。印制电路板12也含有电路18，以操作线圈10并计算由线圈10传递的测量信号。这种线圈10产生正比于从线圈到金属表面的距离的信号的操作是已知的并且已在上面进行了介绍。类似地，第二印制电路板13含有用于操作线圈11的电路。在下面，接收来自第一线圈10的测量信号表示为UA，接收来自第二线圈11的测量信号表示为UB。
称做引线框架的金属基片和由塑料制成例如称做BGA的基片2被用作基片2。塑料基片在它的上表面和下表面上含有金属结构。引线框架也如此构成。结构的形状影响了两个线圈10和11的测量信号UA和UB。由于线圈10，11的直径稍大于由金属结构形成的线和表面，两个线圈10，11没有直接测量到基片2下表面15的距离A或到基片2上表面2的距离B。然而可以从两个测量信号UA和UB获取各种信息。
在传送期间，伸入传感器8间隙内的基片2端部可以晃动，由此距离A和B也“晃动”。然而，距离A+B的总和保持不变。因此将两个测量信号UA和UB相加成为一个信号US＝UA+UB比较有利。
对于延伸线19，图4示出了当如图2所示基片2的端部传送穿过两个线圈10和11时信号US的级数。信号US具有几个局部最大值，由几个局部最小值隔开。在例子中，有三个局部最大值M1、M2和M3。最大值M1大于其它两个最大值M2和M3，因此为总的最大值。当两个基片接合在一起并一起传送穿过传感器8时，那么信号US改变。
在学习阶段，一个信号基片2传送穿过传感器8，并由信号US确定参考值WRef。在芯片焊接机的制造操作中，由信号US以相同的方式确定值W。由|W-WRef|的差值的绝对值量确定控制信号，该差值的绝对值量表示是否第一传送系统或夹持器9应将拾取的基片2传送到第二传送系统5。如果|W-WRef|的量小于预定的公差值R，那么这意味着夹持器9仅拾取了一个基片2。然后命令夹持器9将基片2传送到第二传送系统5。然而，如果|W-WRef|的量大于公差值R，那么这意味着夹持器9拾取了一个以上的基片2。因此命令夹持器9将拾取的基片2传送到废料箱3。在下文中，给出两个例子介绍如何从信号US获取需要的信息。
例1总的最大值M1的值确定为值W。这表示在图4中。
例2信号US(t)对时间的积分被作为值WW=∫tatbUs(t)dt----(1)]]>由此，时间ta和tb的点表示基片2进入传感器8的灵敏度范围和离开传感器8的灵敏度范围。
当基片2相对于它的纵轴不对称时，那么信号US的级数也不对称。进一步分析信号US，因此可以确定装载台1中的基片2是否存在于正确的取向中。在图4的例子中，总的最大值M1发生在时间点t1，位于时间点t3的局部最大值M3之前。因此，计算信号US时，如果可以确定局部最大值M3发生在总的最大值M1之前，即t3＜t1，那么这意味着基片2存在于装载台1中错误的位置处。由此，芯片焊接机的制造操作停止，相应的信息发出报警。
在制造中，也可能不同类型的基片错误地存在于装载台1中。这可以用传感器8检测出。当|W-WRef|的量大于公差值R时，与以上介绍的例子相比，可以认为是夹持器9拾取了多于一个基片。然而，可以进一步以不同的方式更细致地分析A)当连续测量例如两次或三次测量时，得到|W-WRef|的量大于公差值R，那么这也意味着不是拾取了两个基片2，而是不同类型的基片错误地存在于装载台1中。由此，芯片焊接机的制造操作停止，相应的信息发出报警。
B)当|W-WRef|的量大于第二公差值R2时，由此第二公差值R2大于公差值R，那么可以认为不同类型的基片错误地存在于装载台1中。由此，芯片焊接机的制造操作停止，相应的信息发出报警。
C)当到|W-WRef|的量大于公差值R时，在某些情况下，也可以由W-WRef的差值推断出，是否存在错误类型的基片。
在下文中，介绍本发明的另一改进使用由传感器8传送的信号US(t)，以便当改变成不同的产品时，自动地设置用于新产品的芯片焊接机。为此，芯片焊接机具有一个数据库，其中一方面设置用于产品制造的机器参数，另一方面，存储表征属于产品的基片的数据。这些特性数据从传感器8传送的信号US(t)得到。这种特性数据的例子为-信号US(t)的级数，和/或-由信号US(t)推导出的至少一个值，例如最大值M1或根据方程(1)的积分值，或者局部最大值M2等。
当产品P首次在芯片焊接机上处理时，在学习模式中，属于该产品P的一个基片2从以上介绍的第一传送系统4传送穿过传感器8的线圈10和11之间的间隙。之后，由传感器8传送的信号US(t)确定特征数据。此外，确定处理产品P需要的机器参数。所有这些数据都存储在数据库中作为属于产品P的新数据记录。
当制造转换为已在芯片焊接机上制备的不同产品P2时，那么可以使用存储在数据库中的数据记录以便自动地为产品P2设置芯片焊接机。这可以在初始化模式中完成，其中属于该产品P2的基片由第一传送系统4传送穿过传感器8，然后确定来自传感器信号US(t)的特征数据。然后建立数据库中的数据记录，该数据记录的特性数据对应于为刚传送的基片2确定的特性数据。该数据记录包含了处理属于被测基片的产品P2的处理需要的所有机器参数。芯片焊接机现在加载这些机器参数，这样做是为了设置用于要制备的新产品P2，由此现在可以由初始化模式转变为制造模式并开始制造。
为了可靠地进行所有这些任务，在某些情况下，可以有利地减少传感器8的尺寸。传感器的尺寸越小，空间分辨率越高。分辨率越高，更有可能可靠地检测不同类型的基片之间的较小结构差异。
另一可能形式为如图5所示使用几个较小传感器8，每个传感器也包括两个线圈，每个传感器一个挨一个地排列，并与第一传送系统4的传送方向成直角。每个传感器8覆盖基片2的不同区域。在例子中，存在三个传感器8，8’和8”。对应线圈用参考数字10，10’和10”或11，11’和11”表示。
权利要求
1.一种用于安装半导体芯片的装置，包括用于存放基片(2)的装载台(1)，第一和第二传送系统(4；5)，第一传送系统(4)用于把基片(2)一个接一个地从装载台(1)移走并将移走的基片(2)传送到第二传送系统(5)，第二传送系统(5)用于将基片(2)分步骤地传送到分配或焊接台(6)，在焊接台处施用一部分粘结剂或焊料，然后将基片(2)传送到安装半导体芯片的粘结台(7)，以及传感器(8)，该传感器包括以一个相互距离设置的两个线圈(10，11)，传感器(8)被这样地设置，即使得由第一传送系统(4)传送基片(2)时基片(2)的端部穿过两个线圈(10，11)之间形成的间隙，装置用于由传感器的输出信号形成表示第一传送系统(4)是否应将基片(2)传送到第二传送系统(5)的一个控制信号。
2.根据权利要求1的装置，装置用于由表示基片(2)是否存在于装载台(1)中正确取向的传感器(8)的信号级数确定信息。
3.根据权利要求1的装置，装置与数据库相互交换数据记录，每个数据记录表示装置上要处理的产品，其中每个数据记录具有表征属于产品的基片(2)的特性数据，由此学习阶段期间借助传感器获取这些数据，其中每个数据记录还包括设置用于产品的机器参数，并且其中当从一个产品转换为数据记录已存在于数据库中的新产品时，装置处于初始化模式借助传感器(8)获取属于新产品的基片(2)的特性数据，建立数据记录，它的特性数据对应于为已测量基片(2)确定的特性数据，以及加载建立的数据记录的机器参数。
4.根据权利要求2的装置，装置与数据库相互交换数据记录，每个数据记录表示装置上要处理的产品，其中每个数据记录具有表征属于产品的基片(2)的特性数据，由此学习阶段期间借助传感器获取这些数据，其中每个数据记录还包括设置用于产品的机器参数，并且其中当从一个产品转换为数据记录已存在于数据库中的新产品时，装置处于初始化模式借助传感器(8)获取属于新产品的基片(2)的特性数据，建立数据记录，它的特性数据对应于为已测量基片(2)确定的特性数据，以及加载建立的数据记录的机器参数。
全文摘要
一种安装半导体芯片的装置，包括存放基片(2)的装载台(1)，第一传送系统(4)和第二传送系统(5)。第一传送系统(4)用于在另一个基片离开装载台(1)之后移走一个基片(2)并将移走的基片(2)传送到第二传送系统(5)，第二传送系统(5)将基片(2)传送到分配或焊接台(6)，然后传送到安装半导体芯片的粘结台(7)。具有相互以预定距离设置的两个线圈(10，11)的传感器(8)设置为使由第一传送系统(4)传送时基片(2)的端部穿过两个线圈(10，11)之间形成的间隙。由传感器(8)传送的信号用于确定表示第一传送系统(4)是否应将基片(2)传送到第二传送系统(5)的控制信号。
文档编号H01L21/00GK1449242SQ0310838
公开日2003年10月15日 申请日期2003年3月28日 优先权日2002年3月28日
发明者尤金·曼哈特, 拉特·舒彼格 申请人:Esec贸易公司