專利名稱：半導體芯片安裝設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體芯片安裝設備。
背景技術：
半導體芯片的安裝中，用所謂的裸片鍵合器作自動組裝機，它用焊頭取片器在第1位置抓取要安裝的半導體芯片，并把芯片放到第2位置的襯底上。焊頭有帶真空吸咀的取片器，在芯片輸送過程中，用取片器固定芯片。已開發(fā)出各種測試儀來檢測是否成功地拾取半導體芯片。用第1測試儀，在焊頭中在真空吸咀上端設有光傳感器，取片器在從第1位置到襯底的路徑上通過光源，取片器上無半導體芯片時，光傳感器中產(chǎn)生光感應脈沖。由于空間原因，還沒開發(fā)出體積最小的可能執(zhí)行各功能的焊頭的測試儀。
已知的另一測試儀中，半導體芯片在輸送中通過光障。該測試儀的缺點是光障必須準確地調(diào)節(jié)到輸送高度。
由于半導體芯片與裸片夾彈性頭取片器之間的密封通常很差。因此，當已拾取半導體芯片而吸咀密閉時，真空吸咀的真空強度要很大，測試只部分合適。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是開發(fā)一種測試儀，它能可靠地測試半導體芯片是否位于取片器上，而無須調(diào)節(jié)。
本發(fā)明半導體芯片的安裝設備包括有帶取片器的焊頭，取片器設有抽真空吸抓和輸送半導體芯片的縱向鉆孔；光源和光傳感器，用于檢測取片器是否吸住半導體芯片，在沒有半導體芯片時從光源發(fā)射的光是否進入取片器的縱向鉆孔到達光傳感器，來其特征是，取片器的縱向鉆孔中設反射面構成的體，它偏轉(zhuǎn)從下面進入取片器的縱向鉆孔的光到水平平面；取片器位于光源發(fā)射的光通過的位置；至少一個光學元件設在焊頭上將從取片器側(cè)向出現(xiàn)的偏轉(zhuǎn)光的至少一部分匯聚在光傳感器上。
用測試儀完成提出的任務，測試儀有從光源發(fā)射的光，在無半導體芯片時，由徑向垂直于取片器的縱向鉆孔的光偏轉(zhuǎn)元件偏轉(zhuǎn)從取片器的縱向鉆孔通過的光，并將其引入光傳感器進行檢測。而且，為了盡可能地將大部分橫側(cè)出現(xiàn)的光偏轉(zhuǎn)到光傳感器上，測試儀最好設有反光器。
以下在附圖的基礎上更詳細說明本發(fā)明的實施例，圖中沒有尺度。


圖1是用于半導體芯片的安裝設備，它有帶取片器的焊頭；圖2是設有按本發(fā)明的測試儀的焊頭的橫截面圖；圖3是測試儀第1實施例的平面圖；圖4是取片器的詳細圖；圖5是測試儀的第2實施例；圖6是產(chǎn)生平行光束的光源。
實施方式圖1示出了理解本發(fā)明的半導體芯片安裝設備所必須已知的部件，例如，已由歐洲專利申請EP-932111所公開的部件。設備包括所謂的取片和放置系統(tǒng)1，它能按兩個直角坐標方向2、3移動，具有能按垂直方向4升起和下降的焊頭5，焊頭5有取片器6，取片器6把半導體芯片7從第1位置A輸送到將芯片7放到襯底8上的第2位置B。
取片器6有縱向鉆孔9。通過鉆孔9可以抽真空，以吸住半導體芯片7。焊頭6按從位置A到位置B的路徑通過牢固設置的光源10的上方。貼到取片器6上的半導體芯片7通過光源10上方時，沒有從光源10發(fā)射的光通過縱向鉆孔9。若取片器6上沒有半導體芯片7時，光源10發(fā)射的光通過縱向鉆孔9。
圖2是有取片器6的和有測試儀的焊頭5的橫截面圖。測試儀檢測無半導體芯片7時由光源發(fā)射的通過縱向鉆孔9的光。取片器6能相對于焊頭5按垂直方向4移動，并按它的縱軸轉(zhuǎn)動。取片器6包括不透光的上部11和下部12。用能使光源10發(fā)射的光透過的連接件13把上部11和下部12連在一起。連接件13插入上部11和下部12中的縱向鉆孔9中。連接件13有帶反射尖端16以縱向鉆孔9的對稱軸14為中心的體15。反射尖端16相對于縱向鉆孔9的縱軸14是旋轉(zhuǎn)地對稱。形成尖端16的表面與垂直方向4成45°角的圓錐形，使從光源10發(fā)射的光從下面進入縱向鉆孔9的光在尖端16反射進水平平面17，并隨后從取片器16射出。光傳感器18安裝在焊頭5上，用于測試后面射出的光，并至少一個光學元件19，用于使水平面17中出現(xiàn)的光偏轉(zhuǎn)和/或聚焦在光傳感器8上。為了清楚地畫出，只指出對稱的光學元件；有關它的位置和延伸的詳細情況可從圖3和5中看到。光傳感器18例如是光電二極管或光晶體管。
第1實施例中，光學元件19是橢圓形反光體，它的反射尖端16位于橢圓的一個焦點20中(圖3)，光傳感器18位于橢圓的另一焦點21中(圖3)。按此方式，水平平面17中的光偏轉(zhuǎn)到光傳感器18上而與它在水平平面17上所取的方向無關。
圖3示出了通過水平平面17的部分中的橢圓形反射體19′、反射尖端16和光傳感器18。圖中還畫出了橢圓的兩個焦點20到21，以及在尖端16偏轉(zhuǎn)的光的不同光來路徑22。橢圓反射體19′不是全閉合的，其原因是，在反射體上反射的光必須從前面落在光傳感器18上。用橢圓反射體能使側(cè)面光的80％左右匯聚在光傳感器18上。
圖4示出第2實施例，它有兩個光學元件19.1和19.2，以使水平平面17中反射的光引入到光傳感器18上。第1光學元件19.1是把尖端16上偏轉(zhuǎn)的光的一部分聚焦在光傳感器18上的透鏡。透鏡的數(shù)值孔徑是盡可能大。用0.5的數(shù)字式光柵、孔徑角為60°，水平平面17中的光的17％左右引入光傳感器18。對稱軸14穿過透鏡焦點20。光傳感器18位于透鏡焦點21中。第2光學元件是幾乎為圓柱形的反射體，在其圓周處的角也是60°左右，它反射回落在它上面的光，使通過透鏡的光到達光傳感器18。反射體應使光反射通過本體15的尖端并到達透鏡。由于本體15的尖端16引起的影，應計入的某些光損失約為10-40％?？捎美缬锌狗瓷渫繉拥碾p非球面形透鏡。
第3實施例中，測試儀只包括第1光學元件19.1，即第2實施例中的透鏡，但沒有第2光學元件19.2，即反射體。但是，這只允許尖16偏轉(zhuǎn)的光的很少一部分在光傳感器18聚焦。
光源10發(fā)射的并通過縱向鉆孔9的光有一定的光束寬度。光傳感器18的光敏面積在垂直方向應足夠大，以便收集盡可能是光源10發(fā)射的全部原始光。當主體15的反光尖端16和/或反射體適合光源10發(fā)射的光束23的特性時(圖5)，光傳感器18垂直方向4的延伸可縮短。
例如，如果用沒有附加光學元件的通用的發(fā)光二極管作光源，之后，它發(fā)射的光束不會平行運行，而是發(fā)散。
形成本體15的尖端16的表面最好是凹形，如圖5所示，便于使本體15上反射的光束26按垂直方向在光傳感器18上聚焦。用第1實施例，曲率一方面要適合光束23的發(fā)射，另一方面要適合從本體15至光傳感器18的光束路徑的長度(見圖3)。用第2實施例，一方面曲率要適合光束23的發(fā)散，另一方面，曲率要適合于直接到達光傳感器18的光束的光束路徑的長度，或者，曲率要適合經(jīng)反射體間接到達光傳感器18的光束的光束路徑長度。該實施例中，形成本體15的尖端16的表面最好是曲面，使離開本體15的尖端16的反射光束是平行光束26。該例的優(yōu)點是，能改變在本體15上反射后直接到達光傳感器18的光束的光束路徑長度，使其與只是在反射體上反射后到達光傳感器18的光束的光束路徑長度無差別。
另一種可能是，如圖6所示。用發(fā)射幾乎是平行光束23的光的光源10。這種光源10包括例如，發(fā)光二極管24和透鏡25，使發(fā)光二極管24位于透鏡25的焦點。本體15的反射面最好是圓錐尖，使平行入射光束組成的光23離開本體15時也是平行束光26。但是，本體15的反射面也可是曲面，使光垂直聚焦在光傳感器18上。
所述的實施例中，用鏡面拋光的鋁構成反射體。
為了避免外部光引起誤差，光學元件或元件19和光傳感器18最好裝在不透光的殼中。最好用已知的鎖相技術調(diào)制光源10發(fā)射的光。此外，光源最好以脈沖模式工作。即，當取片器6通過光源10時，它只短期轉(zhuǎn)換。按脈沖模式，施加比連續(xù)工作中電流大的電流，以提高測試靈敏度。
由于尖端16旋轉(zhuǎn)對稱，所以測試結(jié)果與取片器6的實際轉(zhuǎn)動位置無關。
已上已說明了本發(fā)明的實施例和應用。但本行業(yè)的技術人員會發(fā)現(xiàn)，在不脫離本發(fā)明原理的范圍內(nèi)，除了上述內(nèi)容外還會有許多改進。本發(fā)明除了權利要求書及其等效元件所規(guī)定的發(fā)明精神之外，上述實施例不構成對發(fā)明的限制。
權利要求
1.一種半導體芯片的安裝設備，有帶取片器(6)的焊頭(5)，取片器(6)設有抽真空吸抓和輸送半導體芯片(7)的縱向鉆孔(9)；光源(10)和光傳感器(18)，用于檢測取片器(6)是否吸住半導體芯片(7)，在沒有半導體芯片(7)時從光源(10)發(fā)射的光是否進入取片器(6)的縱向鉆孔(9)到達光傳感器，來其特征是，取片器(6)的縱向鉆孔(9)中設反射面構成的體(15)，它偏轉(zhuǎn)從下面進入取片器(6)的縱向鉆孔(9)的光到水平平面(17)；取片器(6)位于光源(10)發(fā)射的光通過的位置；至少一個光學元件(19；19.1，19.2)設在焊頭(5)上將從取片器(6)側(cè)向出現(xiàn)的偏轉(zhuǎn)光的至少一部分匯聚在光傳感器(18)上。
2.按權利要求1的設備，其特征是，光學元件(19)是橢圓形反射體，反射本體(15)的反射面設在橢圓反射體的第1焦點(20)中，光傳感器(18)設在橢圓的第2焦點(21)中。
3.按權利要求1的設備，其特征是，光學元件(19.1)是透鏡，和第2光學元件(19.2)以反射鏡形式存在。
4.按權利要求1的設備，其中，光學元件(19.1)是透鏡，光傳感器(18)設在透鏡的焦點(21)上。
5.按權利要求1至4之一的設備，其特征是，光學元件或光學元件(19)和光傳感器(18)裝在不透光的殼中。
6.按權利要求1至5之一的設備，其特征是，還設有透鏡(25)，以產(chǎn)生幾乎是平行光束(23)的光束，由此，光源(24)設在透鏡(25)的焦點上。
全文摘要
半導體芯片安裝設備,包括帶取片器(6)的焊頭(5),取片器(6)設有抽真空吸抓和輸送半導體芯片的縱向鉆孔(9)。為了檢測取片器(6)是否吸住半導體芯片(7),在取片器(6)的縱向鉆孔(9)中設有反射面形成的體(15),無半導體芯片(7)時取片器在光源(10)上通過時,將從下邊來的光偏轉(zhuǎn)進入取片器(6)的縱向鉆孔(9)并進入水平平面(17),取片器(6)位于讓光源(10)的偏轉(zhuǎn)光通過的位置。設在焊頭(5)上的至少一個光學元件(19、19.1、19.2)使從取片器(6)側(cè)向出射的偏轉(zhuǎn)光的至少一部分聚焦在光傳感器(18)上。
文檔編號H01L21/683GK1344015SQ0113288
公開日2002年4月10日 申請日期2001年9月12日 優(yōu)先權日2000年9月13日
發(fā)明者尤金·曼哈特, 陳勤, 托馬斯·岡瑟, 費力克斯·劉 申請人:Esec貿(mào)易公司