[发明专利]拾取和放置工具研磨

说明书

技术领域

本发明通常涉及芯片装配领域，更具体地，涉及用于拾取和放置工具尖端交换的方法和系统。

背景技术

已经研发了各种集成电路(IC)封装技术来确保微型化的需求。用于IC微型化的改进技术使得能够将白数百万电路元件集成到单一的IC半导体管芯，这导致了对于大规模生产时可靠地封装半导体管芯的方法的进一步需求。

倒装芯片装配是用于将半导体管芯安装到诸如电路板之类的外部电路上的安装方法，所述电路板避免使用连接引线。代替地，将焊料球沉积到每一个半导体管芯触点焊盘上，所述焊盘直接与外部电路的各个触点相连。

为了将半导体管芯安装到外部电路，使用了拾取和放置工具。所述拾取和放置工具在预定的位置用其尖端拾取所述半导体管芯，例如使用夹爪(gripping jaw)或吸盘，并且将所述半导体管芯放置到外部电路上的相应位置，将所述管芯保持到加工件的预定位置，使得焊料球面对所述外部电路。然后例如使用超声加热熔化所述焊料球，以产生与所述外部电路的各个触点的电连接。

随着小型化的增加，倒装芯片装配需要提供半导体管芯触点焊盘和外部电路的各个触点之间改进质量的触点。为了确保对于半导体管芯的所有触点焊盘相同的质量，需要提供半导体管芯相对于外部电路高度精确的平行取向，即在容纳半导体管芯与焊料球相对表面的平面工具尖端表面和容纳外部电路的平面加工件保持器表面之间。

为了提供大量生产装配线中的灵活性，典型地，现有技术的拾取和放置装配设备的状态配置有可互换工具尖端，以便使用不同尺寸的半导体关系。

不幸地是，可互换工具尖端的提供实质上减小了工具尖端表面和加工件保持器表面之间的平行的精确性，即不能够在平行性的高级别精确度下可靠地安装可互换工具尖端，因此不利地发生了高度微型化IC的大量生产时具有可互换工具尖端的拾取和放置工具的使用。

发明内容

因此，非常期望克服这些缺陷，并且提出一种利用研磨工艺的拾取和放置工具尖端互换的方法和系统，所述研磨工艺用于确保平行取向的预定级别的精确度。

根据本发明，提出了一种方法，用于确保工具尖端表面相对于装配设备的加工件保持器表面的平行取向的预定级别精确度。所述方法在包括具有实质上平面加工件保持器表面的加工件保持器的装配设备中实现。所述加工件保持器表面用于在其上容纳第一部件。所述装配设备还包括具有实质上平面工具尖端表面的工具尖端，所述实质上平面工具尖端表面用于在其上容纳第二部件。所述工具尖端用于将第二部件按照预定位置放置到第一部件上。将研磨片提供到加工件保持器表面上，并且在所述研磨片上沉积研磨材料。然后将所述工具尖端在研磨片顶部表面上移动预定距离。然后在实质上与研磨片顶部表面平行朝向的平面内，将工具尖端表面相对于研磨片顶部表面移动。通过研磨颗粒的研磨动作，将材料从工具尖端表面去除，使得所述工具尖端表面按照增加级别的精确度与加工件保持器表面108平行地取向。在所述工具尖端表面的多个预定位置处，测量工具尖端表面和加工件保持器表面之间的距离，并且依赖于所测量的距离来确定工具尖端表面相对于加工件保持器表面的平行取向的精确度级别。然后重复研磨所述工具尖端表面、测量距离以及确定精确度级别，直到所述精确度级别超过预定阈值为止。

根据本发明，提出了一种系统，用于确保工具尖端表面相对于装配设备的加工件保持器表面的平行取向的预定级别精确度。所述系统在包括具有实质上平面加工件保持器表面的加工件保持器的装配设备中实现。所述加工件保持器表面用于在其上容纳第一部件。所述装配设备还包括具有实质上平面工具尖端表面的工具尖端，所述实质上平面工具尖端表面用于在其上容纳第二部件。所述工具尖端用于将第二部件按照预定位置放置到第一部件上。所述系统包括输出端口，用于与装配设备的控制机制相连。所述系统还包括输入端口，用于与高度测量设备相连，所述高度测量设备用于接收在工具尖端表面上的多个预定位置处的、依赖于工具尖端表面和加工件保持器表面之间距离的测量信号。电路与所述输入端口和输出端口相连。所述电路用于：依赖于所测量的距离，来确定工具尖端表面相对于加工件保持器表面的平行取向的精确度级别；依赖于所测量的距离确定研磨材料的颗粒尺寸；依赖于所测量的距离确定工具尖端表面和加工件保持器表面之间的研磨距离，并且依赖于所述研磨距离产生研磨距离控制信号；产生表示在工具尖端和加工件保持器之间相对移动的研磨移动控制信号；以及向所述输出端口提供研磨距离控制信号和研磨移动控制信号。