CN100392798C - 薄晶粒分离装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于薄晶粒分离装置及方法，在粘性膜未粘附该晶粒的一表面上，接触并向上抬起位于晶粒下面的粘性膜，且对准于该晶粒几何形状的角处，并与该晶粒边缘保持一预定距离；从晶粒上分离位于晶粒几何形状角处下面的粘性膜，藉此使该晶粒自粘性膜表面部分脱离；以及夹取该自粘性膜表面部分脱离的晶粒，并将其自粘性膜表面分离。

Description

薄晶粒分离装置及方法
技术领域
本发明提供一种运用于电子封装流程中薄晶粒分离装置及方法，具方法为将一组复数个分离用上推针置于特定位置上，以利于晶粒分离程序的进行。
背景技术
通常，在晶圆加工过程中，以阵列形式排列的半导体晶粒所组成的晶圆会先在膜构架(fiImframe)上进行切割(dicing)，然后送到打线接合(diebonding)机器中进行置放(Placement)。在一典型的晶粒打线接合程序中，首先是从如塑胶粘性膜(PIasticadhesivefilm)或聚酯薄膜(如mylar)等的膜构架(fiImframe)上分离并提起晶粒，然后转送到一基材如铅构架(leadframe)基材或是印刷电路板基材上。典型的分离程序(pick-upprocess)做法是先将选定的晶粒精准地放到塑胶粘性膜上的特定位置，由上推针(Push-upp；ns)将晶粒向上抬起。过程中该塑胶粘性膜则是利用真空抽吸使其保持固定不动。接着移动一夹套(coIlet)或是拾起装置(Pick-uptooI)至晶粒的正上方，晶粒在上推针将晶粒向上推至一特定高度时会从塑胶粘性膜上部分分离，接着由夹套以真空抽吸的方式将晶粒固定并转移到打线接合基材上。
传统对于欲分离的晶粒为小晶粒(宽度小于2mm)，通常使用单一上推针，将其置于对准晶粒中央的位置。然而，若欲分离的晶粒为较大的晶粒，则会使用复数个上推针，以使向上的推力能平均地分散在晶粒上并减少夹挤作用(Pinchingeffect)。当晶粒愈薄，在晶粒与塑胶粘性膜分离的过程中愈有可能发生晶粒断裂或是碎裂的情形，主要是因为上推针带给晶粒的应力在使晶粒与粘性膜剥离(deIamination)之前就先到达了晶粒可承受的弯曲应力的临界点(criticaIfaiIurebendingstress)。这样的情况在(1)晶粒较大(2)晶粒较蒲(3)晶粒与塑胶粘性膜之间的粘著力较大的状况时尤为严重。
传统的分离程序包含一使用单一或是复数个上推针的典型上推装置(Push-upmechanism)。图1为一典型上推装置与其周边设备。一真空分离平台(vacuumejectorplatform)，其保护盖上的孔洞是与真空抽吸器连接，以便于在分离过程中用来将选定的欲分离晶粒及塑胶粘性膜固定在某特定的位置上。真空分离平台保护盖的内部有一固定上推针用的卡盘，其另一端连接於一可提供上推针垂直上推运动动力的动力机组。上推针在上推运动的过程中会向上移动并推动晶粒与塑胶粘性膜，以使得粘著在粘性膜上的晶粒剥离并与粘性膜分开，其中，当上推针上升至某一特定高度，晶粒与塑胶粘性膜之间的附著力会小到足以让夹取夹套(Pick-upcolIet)将晶粒通过真空抽吸的方式拉离粘性膜。
美国专利案第5755373号晶粒上推装置所使用单一上推针的推针分离装置。此装置可以在小且厚(超过2mm)的晶粒上有较佳的应用效果但所处理晶粒的尺寸较大(例如，宽度超过5mm)时，可能就得使用两步骤的分离程序(如关国专利案第4850780号预剥离晶粒分离装置)。尤其，使用单一上推针的装置在处理较薄(厚度小于0.1mm)及尺寸较大(宽度大于4mm)的晶粒时会发生问题。
至于先前技艺中，如美国专利案第4850780号及审查中已公开的美国专利案第2001/0017403A1号等皆已经揭露使用复数个上推针的方法，然而对于上推针位置的安排并没有针对极薄(如厚度小于1mm)的晶粒作最佳化的处置。虽然这些先前技艺的设计在某种程度上已经能减少夹挤作用并将晶粒在分离程序中所受到的损害降低，然而在处理较大(宽度大于4mm)且较蒲(厚度小于一mm)的晶粒时，就必须针对上推针位置的安排作最佳化处理以避免晶粒在分离(pick-up)的过程申断裂或碎裂。
发明内容
鉴于上述的发明背景中，为了符合产业上的要求，本发明的一目的是在于寻找一种方法以求在不对晶粒造成伤害的前提下尽可能于晶粒分离程序中增加晶粒与粘性膜之间的剥离应力并有效强化剥离效果。
本发明首先揭露一种将薄晶粒从粘性膜分离的装置，该粘性膜具有一粘性面并粘附多个晶粒，该装置包含有：具有多个推针的分离装置，其中，该推针对准该欲分离晶粒几何形状的角处，且与该晶粒边缘保持预定距离内，通过接触晶粒下面粘性膜上未粘附该晶粒的一表面，开始从粘性膜有效分离晶粒，并且通过抬起晶粒角处下面的粘性膜，将晶粒从粘性膜分离开；以及夹套，该夹套在经过分离装置开始分离后，用以将晶粒从粘性膜有效分开，并从粘性膜上夹取该分离后的晶粒。
本发明其次揭露薄晶粒分离方法，其步骤包含：在粘性膜未粘附该晶粒的一表面上，接触并向上抬起位于晶粒下面的粘性膜，且对准于该晶粒几何形状的角处，并与该晶粒边缘保持一预定距离；从晶粒上分离位于晶粒几何形状角处下面的粘性膜，藉此使该晶粒自粘性膜表面部分脱离；以及夹取该自粘性膜表面部分脱离的晶粒，并将其自粘性膜表面分离。
通过参考说明本发明的实施例的附图将有助于对本发明的细节作描述。图示中任何独特之处不妨碍本发明的一般性及其如权利要求中所定义的广泛类似装置。
附图说明
图1为现有技术的侧剖面图；
图2a为现有技术中使用单一上推针其上推针排列方法的俯视图；
图2b为现有技术中使用复数个上推针其上推针排列方法的俯视图；
图3为本发明较佳实施例的侧剖面图；
图4为本发明一较佳实施例中，对准欲分离晶粒几何形状的角处的复数个上推针的不同排列方式的俯视图，图中A为上推针与晶粒边缘的预定距离。
[主要符号]
1、真空抽吸装置                      6a、上推针
2、夹套                              7、卡盘
3、欲分离晶粒                        8、真空分离平台
4、粘性膜                            9、真空抽吸装置
5、真空分离平台保护盖上的孔洞        10、外环抽吸装置
6、上推针
具体实施方式
本发明在此所探讨的方向为一种用於薄晶粒分离的装置与方法。为了能彻底地了解本发明，将在下列的描述中提出详尽的技术步骤或结构元件。显然地，本发明的施行并未限定於晶粒分离装置与方法之技艺者所熟习的特殊细节。另一方面，众所周知的元件并末描述於细节中，以避免造成本发明不必要之限制。本发明的较佳实施例会详细描述如下，然而除了这些详细描述之外，本发明还可以厂泛地施行在其他的实施例中，且本发明的范围不受限定，其以之后的专利范围为准。
第一图所示为先前技艺之晶粒分离装置与其周边设施。复数个晶粒3粘附於一粘性膜4上，粘性膜4系固定於一粘晶机(wafertabIe)上并由一扩张机(expande一适用於晶粒切割后将胶膜上的晶粒间距离加大，图上无显示)将晶粒移动至真空分离平台8(vacuumeJectorplatform)处。此真空分离平台8为一圆形截面的装置，内含一组动力机组以推动卡盘7并支撑单一或复数个上推针6。卡盘7提供上推针6固定孔及固定用的托座，而其本身则藉由一动力机组(图上无显示)的推动而上下运动。将欲分离之晶粒3移动至真空分离平台8之中央处即可开始整个分离程序。粘性膜4由一真空抽吸装置9透过真空分离平台8上之孔洞5以真空抽吸方式固定在真空分离平台8之表面，而膜的四周则是透过外环真空抽吸装置10以真空抽吸方式固定在真空分离平台8之表面。上推针6会上升至超过真空分离平台8之表面并将粘附於粘性膜4表面之欲分离晶粒3抬起。於此同时，自上方移动一灭套2至欲分离晶粒3的正上方并启动真空抽吸装置1以夹取欲分离晶粒3，并将欲分离晶粒3自粘性膜4表面剥离。
在先前技艺中，欲分离晶粒的上推运动系由如第二图所示之单一或复数个上推针，或是二步骤的上推运动(如关国专利案第4,850,780号中所述)无成。先前技艺对上推针的排列方式并无特别设计。当晶粒的厚度较薄及尺寸较大时，晶粒於上推针6向上推动粘性膜4的过程中很可能会碎裂或是破裂成二或更多块。
第三图所示为本发明之一较佳实施例。粘附固定复数个晶粒3於粘性膜4上。用於灭取固定晶粒3之一具有真空抽吸装置1的夹套2将复数个晶粒3自粘性膜4的表面分离。一组包含上推针6及6a之上推装置，其中，上推针6a系用於抬起粘性膜4上未粘附晶粒3之一表面。此外，上推针6a之位置大体上对准欲分离晶粒3几何形状的角处并与选定欲分离晶粒3之边缘保持一预定距离。上推针6及6a系由一可移动的卡盘7所支撑。当欲分离晶粒3半脱自离粘性膜4的表面时，下降夹套2至分离晶粒3处并将欲分离晶粒3自粘性膜4表面分离。
真空分离平台8系用以在上推针6及6a与粘性膜4接触的过程中提供上推针所需之支撑，其中，真空分离平台8於其上对准欲分离晶粒3之每一角落处提供支撑上推针用的孔洞。此外，当上推装置具有一或多个上推针6以接触欲分离晶粒3之中央处时，则真空分离平台8提供一或多个支撑上推针用的孔洞於其上对准欲分离晶粒3之中央处。
粘性膜4系藉由一真空抽吸装置9及外环真空抽吸装置10以真空抽吸方式固定於真空分离平台8上。
本发明独特之处系在於处理较薄及较大晶粒之分离程序。为了得到较佳的分离效果，对准欲分离晶粒几何形状角处的上推针6a之位置与晶粒边缘的距离不能超过某一预定距离值A，此项要求的成立背景可以是另有单一或复数个之大体上对准晶粒申央处的上推针，如第四图a及4b所示；或是没有其他的上推针，如第四图c所示。
而预定距离的大小则取决於以下一或多个因子：
1、欲分离晶粒3的厚度、尺寸和其弹性模数。苫欲分离晶粒3较厚、较小且/或弹性较大，则A可取用较大的值。
2、粘性膜4的厚度及其弹性模数。苫粘性膜较厚且/或弹性较大，则A可取用较大的值。
3、晶粒3与粘性膜4粘附介面之粘附力强度。苫该粘附力强度较低，则A可取用较大的值。
4、上推针6及6a的形状和尺寸。苫上推针6及6a之有效支撑面积较大，则A可取用较大的值。
另一方面，预定距离A取值应小於某一临界值Ac。在此只以举例的方式，说明几种较佳的Ac值：
1、苫欲分离晶粒3系为矽晶粒，而其宽度介於3mm至8mm之间，且厚度小於0·15mm另粘性膜4厚度约为0·1mm，且欲分离晶粒3与粘性膜4粘附介面之粘附力强度小於每平方公尺15焦耳时，预定距离A最好小於1·2mm。
2、苫欲分离晶粒3系为矽晶粒，而其宽度大於8mm，且厚度小於0·15mm，另该粘性膜4厚度约为0·1mm，且欲分离晶粒3与粘性膜4粘附介面之粘附力强度小於每平方公尺15焦耳时，预定距离A最好小於一·6mm。
3、苕欲分离晶粒3为砷化镓晶粒，而其宽度介於3m至8mm之间，且厚度小於0·15mm，另粘性膜4厚度为约0·1mm，且欲分离晶粒3与粘性膜4粘附介面之粘附力强度小於每平方公尺15焦耳忖，预定距离A最好小於0·6mm。
由於矽与砷化镓各自之不同特性，某一预定距离A在晶粒为砷化镓时一般来说会较晶粒为矽时要来得小。上推针6或是其他任何形式的上推装置的尺寸应有一定限制以令其於上推粘性膜4的过程中能产生一定的有效接触面积。每一上推针6及6a最好能有至少1×10″4mmz的有效接触面积。
应注意的是，藉由排列具有限尺寸的复数个上推针6a於大体上对准欲分离晶粒3几何形状角处，欲分离晶粒3与粘性膜4粘附介面於分离程庠申产生之高剥离应力将集中於晶粒边缘及角处。排列上推针6a於欲分离晶粒3几何形状角处增加了正向的剥离应力，有助於自粘性膜4表面剥离欲分离晶粒巳亦即，欲分离晶粒3将更容易在其碎裂之前自粘性膜4表面脱离。同时，将复数个上推针6a排列於晶粒3几何形状的角处亦有助於降低分离过程中产生的形变应力，特别是弯曲形式的形变，并从而减少因分离程序造成晶粒碎裂的机率。
本发明包含符合上述实施例所描述实施方式之精神之任何形式的变化，修改或是其他元件的添加，而非仅局限於上述实施例所描述的特定实施方式。
显然地，依照上面实施例中的描述，本发明可能有许多的修正与差异。因此需要在其附加的权利要求项之范围内加以理解，除了上述详细的描述外，本发明还可以广泛地在其他的实施例中施行。上述仅为本发明之较佳实施例而已，并非用以限定本发明之申请专利范围；凡其它未脱离本新型所揭示之精神下所无成的等效改变或修饰，均应包含在下述申请专利范固内。

Claims (18)

1.一种将薄晶粒从粘性膜分离的装置，该粘性膜具有一粘性面并粘附多个晶粒，该装置包含有：
具有多个推针的分离装置，其中，该推针对准该欲分离晶粒几何形状的角处，且与该晶粒边缘保持预定距离内，通过接触晶粒下面粘性膜上未粘附该晶粒的一表面，开始从粘性膜有效分离晶粒，并且通过抬起晶粒角处下面的粘性膜，将晶粒从粘性膜分离开；以及
夹套，该夹套在经过分离装置开始分离后，用以将晶粒从粘性膜有效分开，并从粘性膜上夹取该分离后的晶粒；
该与所述晶粒边缘的预定距离小于1.2mm，此时，该晶粒为宽度介于3m至8mm之间且厚度小于0.15mm的硅晶粒，而该粘性膜厚度约为0.1mm，且该晶粒与该粘性膜粘附介面之间的粘附力强度小于每平方公尺15焦耳。
2.一种将薄晶粒从粘性膜分离的装置，该粘性膜具有一粘性面并粘附多个晶粒，该装置包含有：
具有多个推针的分离装置，其中，该推针对准该欲分离晶粒几何形状的角处，且与该晶粒边缘保持预定距离内，通过接触晶粒下面粘性膜上未粘附该晶粒的一表面，开始从粘性膜有效分离晶粒，并且通过抬起晶粒角处下面的粘性膜，将晶粒从粘性膜分离开；以及
夹套，该夹套在经过分离装置开始分离后，用以将晶粒从粘性膜有效分开，并从粘性膜上夹取该分离后的晶粒；
该与所述晶粒边缘的预定距离值小于1.6mm，此时，该晶粒宽度大于8mm且厚度小于0.15mm的硅晶粒，而该粘性膜厚度约为0.1mm，且该晶粒与该粘性膜粘附介面之间的粘附力强度小于每平方公尺15焦耳。
3.一种将薄晶粒从粘性膜分离的装置，该粘性膜具有一粘性面并粘附多个晶粒，该装置包含有：
具有多个推针的分离装置，其中，该推针对准该欲分离晶粒几何形状的角处，且与该晶粒边缘保持预定距离内，通过接触晶粒下面粘性膜上未粘附该晶粒的一表面，开始从粘性膜有效分离晶粒，并且通过抬起晶粒角处下面的粘性膜，将晶粒从粘性膜分离开；以及
夹套，该夹套在经过分离装置开始分离后，用以将晶粒从粘性膜有效分开，并从粘性膜上夹取该分离后的晶粒；
该与所述晶粒边缘的预定距离小于0.5mm，此时，该晶粒为宽度介于3mm至8mm之间且厚度小于0.15mm的砷化镓晶粒，而该粘性膜厚度约为0.1mm，且该晶粒与该粘性膜粘附介面之间的粘附力强度小于每平方公尺15焦耳。
4.如权利要求1、2或3所述的薄晶粒分离装置，其特征在于：该预定距离取决于以下所述一个或多个因素，该些因素包含有：
该晶粒的厚度、尺寸及弹性系数；
该粘性膜的厚度及弹性系数；
该晶粒与该粘性膜之间粘附介面的粘附力强度；
该推针的形状和尺寸大小。
5.如权利要求1、2或3所述的薄晶粒分离装置，其特征在于：该装置包含真空分离平台，该真空分离平台是在该粘性膜与该分离装置接触时支撑粘附有该欲分离晶粒的该粘性膜的一部分。
6.如权利要求5所述的薄晶粒分离装置，其特征在于：该装置包含有位置大体上对准该欲分离晶粒几何形状角处的孔洞，及复数个推针，其中该推针容置于该真空分离平台内，并凸伸穿过所述孔洞和该晶粒接触。
7.如权利要求1、2或3所述的薄晶粒分离装置，其特征在于：该分离装置包含至少四个位置大体上对准该晶粒几何形状角处的推针。
8.如权利要求7所述的薄晶粒分离装置，其特征在于，该装置还包含一或多个位置大体上对准该晶粒中央处的推针。
9.如权利要求1、2或3所述的薄晶粒分离装置，其特征在于，该每一推针具有至少10-4mm2的有效接触面积。
10.一种薄晶粒分离方法，该分离粘性膜上所粘附薄晶粒的方法包含有以下步骤：
在粘性膜未粘附该晶粒的一表面上，接触并向上抬起位于晶粒下面的粘性膜，且对准于该晶粒几何形状的角处，并与该晶粒边缘保持一预定距离；
从晶粒上分离位于晶粒几何形状角处下面的粘性膜，藉此使该晶粒自粘性膜表面部分脱离；以及
夹取该自粘性膜表面部分脱离的晶粒，并将其自粘性膜表面分离；
该与所述晶粒边缘的预定距离小于1.2mm，此时，该晶粒为宽度介于3m至8mm之间且厚度小于0.15mm的硅晶粒，而该粘性膜厚度约为0.1mm，且该晶粒与该粘性膜粘附介面之间的粘附力强度小于每平方公尺15焦耳。
11.一种薄晶粒分离方法，该分离粘性膜上所粘附薄晶粒的方法包含有以下步骤：
在粘性膜未粘附该晶粒的一表面上，接触并向上抬起位于晶粒下面的粘性膜，且对准于该晶粒几何形状的角处，并与该晶粒边缘保持一预定距离；
从晶粒上分离位于晶粒几何形状角处下面的粘性膜，藉此使该晶粒自粘性膜表面部分脱离；以及
夹取该自粘性膜表面部分脱离的晶粒，并将其自粘性膜表面分离；
该与所述晶粒边缘的预定距离小于1.6mm，此时，该晶粒为宽度大于8mm且厚度小于0.15mm的硅晶粒，而该粘性膜厚度为约0.1mm，且该晶粒与该粘性膜粘附介面之间的粘附力强度小于每平方公尺15焦耳。
12.一种薄晶粒分离方法，该分离粘性膜上所粘附薄晶粒的方法包含有以下步骤：
在粘性膜未粘附该晶粒的一表面上，接触并向上抬起位于晶粒下面的粘性膜，且对准于该晶粒几何形状的角处，并与该晶粒边缘保持一预定距离；
从晶粒上分离位于晶粒几何形状角处下面的粘性膜，藉此使该晶粒自粘性膜表面部分脱离；以及
夹取该自粘性膜表面部分脱离的晶粒，并将其自粘性膜表面分离；
该与所述晶粒边缘的预定距离小于0.5mm，此时，该晶粒为宽度介于3mm至8mm之间且厚度小于0.15mm的砷化镓晶粒，而该粘性膜厚度为约0.1mm，且该晶粒与该粘性膜粘附介面之间的粘附力强度小于每平方公尺15焦耳。
13.如权利要求10、11或12所述的薄晶粒分离方法，其特征在于，该方法包含有：确定该预定距离的步骤，该预定距离取决于以下所述一个或多个因素，这些因素包含有：
该晶粒的厚度、尺寸及弹性系数；
该粘性膜的厚度、及弹性系数；
该晶粒与该粘性膜之间粘附介面的粘附力强度；
该推针的形状和尺寸大小。
14.如权利要求10、11或12所述的薄晶粒分离方法，其特征在于：该方法包含有：于一真空分离平台内产生真空状态，以便在该粘性膜与该推针接触时，在该粘性膜的另一表面上支撑粘附有该欲分离晶粒的该粘性膜的一部分。
15.如权利要求14所述的薄晶粒分离方法，其特征在于，该方法还包含有：通过真空分离平台上位置大体上对准该晶粒几何形状角处的孔洞，将该真空分离平台内的该推针向该粘性膜推动。
16.如权利要求10、11或12所述的薄晶粒分离方法，其特征在于，至少有四个推针位置大体上分别对准该晶粒几何形状角处进行接触。
17.如权利要求16所述的薄晶粒分离方法，其特征在于，该方法包含有：一个或多个推针位置大体上分别对准该晶粒中央处进行接触。
18.如权利要求10、11或12所述的薄晶粒分离方法，其特征在于：该每一推针具有至少10-4mm2的有效接触面积。
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