[发明专利]焊接头组件、热压焊接系统及其组装和操作方法

说明书

提供了用于将半导体元件焊接至基板的焊接头组件。焊接头组件包括基座结构、加热器、以及将加热器固定至基座结构的夹持系统。夹持系统包括多个弹性元件，沿着多个轴线约束加热器。

本申请是于2016年2月26日递交的申请号为201610107787.0、发明名称为“焊接头组件、热压焊接系统及其组装和操作方法”的中国发明专利申请的分案申请。

交叉相关申请

本申请要求2015年2月17日递交的美国临时专利申请No.62/121,868的优选权，其全文结合在此引作参考。

技术领域

本发明涉及半导体封装中的电互连的形成，并且更具体地讲涉及改进的热压焊接系统及其操作方法。

背景技术

在半导体封装工业的特定方面中，半导体元件被焊接至焊接部位。例如，在传统的管芯贴装(也称为管芯焊接)应用中，半导体管芯被焊接至基板的焊接部位(例如，引线框架、堆叠的管芯应用中的另一个管芯、隔块等)。在先进的封装应用中，半导体元件(例如裸半导体管芯、封装好的半导体管芯等)被焊接至基板的焊接部位(例如引线框架、PCB、载体、半导体晶片、BGA基板等)。导电结构(例如导电凸点、导电垫、焊料凸点、导电柱、铜柱等)在半导体元件与焊接部位之间提供电互连。在特定的应用中，这些导电结构可以提供与采用焊线机形成的线圈类似的电互连。

在许多应用(例如，半导体元件的热压焊接)中，焊料被包含在导电结构中。在多个这样的处理中，热量被施加至正在被焊接的半导体元件(例如，通过承载焊接工具的焊接头组件中的加热器)。重要的是，热量的施加快速地完成以使得机器产能(例如UPH或单位每小时)处于可接受的级别。这可能是有挑战性的，因为加热器(或加热器的一部分)期望地在不同的时间/部位处于不同的温度(例如在将部件从诸如晶片的源取出的过程中较冷的温度，相反在热压焊接至基板时的较热的温度)。

由于加热器的加热和冷却而导致的加热器的无法预测的膨胀和收缩将不期望地影响热压焊接应用中的定位精度。

因而，期望的是提供用于热压焊接的改进的结构和方法，以在热压焊接处理的过程中令人期望地维持加热器的相对位置。

发明内容

根据本发明的示意性实施例，提出了用于将半导体元件焊接至基板的焊接头组件(也称为“焊接头”或者“用于焊接的头”)。焊接头组件包括：基座结构；加热器；以及将加热器固定至基座结构的夹持系统，夹持系统包括沿着多个轴线约束加热器的多个弹性元件。