CN100394572C - 用于处理电子器件的系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于检查电子器件的系统，特别用于电子器件的处理、检查、分类和卸载。一种用于检查电子器件的装置，其包含有：支持体，其用于支撑电子器件；驱动机构，其用于在装载位置和卸载位置之间移动电子器件，在该装载位置处将该电子器件放置于该支持体上，而在卸载位置处将该电子器件移离该支持体；第一光学系统，其位于该装载位置和卸载位置之间，被装配来检查由该支持体所支撑时的电子器件的第一表面；第二光学系统，其位于该装载位置和卸载位置之间，被装配来检查由该支持体所支撑时的电子器件的第二表面，该第二表面和该第一表面相对。

Description

用于处理电子器件的系统

技术领域

本发明涉及用于处理电子器件，如半导体封装件的装置和方法，更具体地说是涉及电子器件的处理(handling)、检查(inspection)、分类(sorting)和卸载(offloading)。

背景技术

当采用带体切割(tape sawing)方法时，带体上的切割封装件(sawn packages)的分类是用于制造诸如芯片级封装件(Chip-ScalePackages：CSP)之类的电子封装件的关键的后端工序之一。一个CSP半导体封装件包括一个用于和其他器件形成电气联结的引线面(leadside)或者焊球面(ball side)，以及一个包含有用于保护内部电路的密封材料(encapsulant)的模塑面(mold side)。该模塑面也被通称为标记面，因为标签或者其他信息可以被标记于该封装件的此表面之上。当分类不同的封装件时，针对该引线/焊球面和模塑/标记面上的检查结果使用已形成的普通标准，以确定封装件是否已被满意地装配。因此，用于机器处理CSP封装件的一个重要的性能指标是其检查和分类的吞吐量。

目前的分类系统通常采用下述两种方法之一，第一种方法是随着焊球或者引线远离粘合装配带体(adhesive mounting tape)，在该装配带体上定位排列(align)该切割封装件，并同时检查该封装件上的焊球或引线。其次使用拾取头(pick head)从该装配带体拾取该切割封装件，然后该拾取头移动至一位置处，在此设置有一模塑/标记面检查光学系统以查验被拾取的封装件的模塑/标记面。此后，合格的封装件被卸载到一容器，如托盘或者管道(tray or tube)容器，而不合格的封装件被处理到废料箱(reject bin)。并且，回收部分(reworkedunits)可以被传递到另一个托盘或者箱体中。使用该第一种方法，很难避免涉及装配带体上封装件的排列定位、引线或焊球面的检查以及最后模塑或标记面的检查的连续作业。其结果是延长了工作周期和降低了产能。为了适应这种连续作业，该方法通常采用很长的移动距离，因此进一步增加了工作周期，缩短该工作周期的通常做法是提供多个安装于传送臂上的拾取头(例如，4-10个拾取头)。这种方法的缺点是增加了传送臂的负荷和复杂性，当封装件的尺寸变化很大时，因为拾取头的吸盘(suction pads)必须保持变化，所以使得从处理一种尺寸的封装件到另一种尺寸的封装件的更长的变换时间成为必要。

第二种方法包括：使用附着于塔体(turret)的拾取头拾取安装于粘合装配带体之上的切割封装件。通常每个塔体包括8个以上的拾取头，该拾取封装件被放置于包含有支持体(holder)的转盘(turntable)上，在此完成引线或焊球面的检查。另一个带有拾取头的塔体(再一次，通常带有8个以上的拾取头)从转盘上拾取封装件。然后，该被拾取的封装件的模塑/标记面沿着该塔体的拾取头的旋转路径在另一位置处被检查。其后，封装件按照品质被卸载到不同容器。

该第二种方法包括一个相对复杂的设计。当两个塔体和多个拾取头的一个转盘必须被定位时，需要产生很长的定位和加工准备时间，如果封装件的尺寸频繁变化时，因为两个塔体的多个拾取头和转盘的支持体必须变化，所以变换时间也同样增加。基于相同的理由，变换设备(conversion kit)会更加昂贵。

在拾取，检查和/或其他的检查工序完成后，封装件必须被分类和卸载到一个卸载系统。通常，存在两种类型的卸载方法，即卸载到托盘和卸载到管道。合格的封装件被放入托盘，管道或者其他卸载形式。回收的封装件通常将被放入到托盘或者回收箱中，而不合格的封装件被放入到废料箱。通常对于大尺寸的封装件而言(比如，6mm×6mm或者更大)，建议将托盘作为用于合格和回收封装件的卸载形式。对于较小封装件而言(比如，5mm×5mm或者更小)，管道卸载形式通常被建议用于合格的封装件，而选择箱体形式用于回收和不合格的封装件。因此，所需的卸载配置可能经常从一种使用对象(user)变化到另一种，并且向使用对象提供一个以上的卸载形式是令人期望的。

在现有技术所述的系统中，卸载系统的配置不是足够灵活。往往在机器制造以前就必须决定卸载配置，而且一旦制造，除非迫不得已，卸载配置的变化是很困难的。结果，生产控制时间很长。

而且，由于这种不灵活性，卸载配置可能仅仅适合于一种类型的封装件。例如，托盘-托盘-管道配置可能被安排来处理大型封装件，这样第三位的管道卸载形式被视作为闲置以用于将来的使用。万一使用仅仅适合于管道卸载的小型封装件，卸载的周期时间将更长，由于运送距离和时间更长，所以无法选择通过调换导管卸载以更靠近待卸载的封装件。

发明内容

因此本发明的一个目的是试图提供一种检查和处理半导体器件的装置和方法，以克服前述现有技术的部分缺点。

本发明的另一个目的是提供一种改良的弹出机构，以用于将电子器件从粘合装配带体上更加有效地分离。

本发明的又一个目的是还提供一种可装配的卸载装置，其和现有技术相比使用时更加灵活。

因此，第一方面，本发明提供一种用于检查电子器件的装置，其包含有：支持体(holder)，其用于支撑电子器件；驱动机构(drivingmechanism)，其用于在装载位置和卸载位置之间移动电子器件，在该装载位置处将该电子器件放置于该支持体上，而在卸载位置处将该电子器件移离该支持体；第一光学系统(optical system)，其位于该装载位置和卸载位置之间，被装配来检查由该支持体所支撑时的电子器件的第一表面；第二光学系统，其位于该装载位置和卸载位置之间，被装配来检查由该支持体所支撑时的电子器件的第二表面，该第二表面和该第一表面相对。

第二方面，本发明还提供了一种用于检查电子器件的方法，其包含有如下步骤：使用支持体支撑电子器件；在装载位置和卸载位置之间移动电子器件，在该装载位置处将该电子器件放置于该支持体上，而在卸载位置处将该电子器件移离该支持体；检查由该支持体所支撑时电子器件的第一表面，并将其从装载位置移动到卸载位置；检查由该支持体所支撑时电子器件的第二表面，该第二表面和该第一表面相对，并将其从装载位置移动到卸载位置。

再一方面，本发明提供了一种用于从粘合带体的粘合表面上分离电子器件的弹出机构，该电子器件装配于该粘合带体上，该弹出机构包含有：弹出销(ejector pin)，其用于沿着背离该粘合表面的方向推动和抬起该电子器件，该粘合表面装配有该电子器件；弹出盖(ejectorcap)，其用于在所述的推动和抬起过程中有效支撑该粘合带体和电子器件；以及凸缘(flange)，其位于定位校准该电子器件而和该弹出销相接合的位置处，以便于邻接(abutting)该电子器件并部分抬起该电子器件。

又一方面，本发明提供了一种用于卸载电子器件以便于储存的装置，其包含有：多个容器，其中储存有电子器件；平台，其配置用来接收该多个容器，其中每个容器包含有一结构以用于可分离地将该容器装配到该平台上；以及拾取设备，其用于将每个电子器件拾取和有选择地放置到该容器中的任一个中或者另一个位置。

参阅后附的描述本发明实施例的附图，随后来详细描述本发明是很方便的。附图和相关的描述不能理解成是对本发明的限制，本发明的特点限定在权利要求书中。

附图说明

根据本发明所述装置和方法的较佳实施例现将参考附图加以描述，其中：

图1所示为根据本发明第一较佳实施例所述检查装置的立体示意图；

图2所示为图1检查装置的侧视图；

图3所示为根据本发明第二较佳实施例所述检查装置的侧视图；

图4A-B所示为用于帮助从安装有封装件的粘合带体上拾取切割封装件的现有弹出机构，而图4C为根据本发明较佳实施例帮助拾取切割封装件的弹出机构；

图5(a)和5(b)所示分别为根据本发明较佳实施例的卸载系统的平面示意图(沿X-Y轴)和侧面示意图(沿X-Z轴)，其相邻于检查装置放置；

图5(c)为卸载子系统通用表述的立体示意图；

图6(a)至6(d)所示为可被装配的卸载系统不同配置示例的立体示意图；

具体实施方式

图1所示为根据本发明第一较佳实施例所述检查装置10的立体示意图；图2所示为图1中检查装置10的侧视图。该装置10包含有：一拾取头11(其驱动机构未示)；一圆形平台或转盘12，其包括12个封装件支持体14以便于固定以电子封装件24形式存在的电子器件；一校准光学系统18，一第一光学系统如顶面(引线/焊球)检查光学系统20，以及一第二光学系统如底面(模塑/标记)检查光学系统22。例如马达16之类的驱动机构驱使转盘12沿着所示的方向旋转，以便于从放置封装件24于封装件支持体14上的装载位置移动该封装件到卸载位置，在该卸载位置封装件从封装件支持体14上被卸下。

本装置10的特征在于：其具有能够同步进行处理不同的操作和检查工序的能力，因此而缩短处理的周期时间。诸如拾取头11的拾取装置在装载位置处在包含有粘合装配带体27的晶圆环26(wafer ring)和转盘12的封装件支持体14之间移动，该装配带体上安装有一个或多个切割封装件24。模式识别校准光学系统18(pattern recognitionalignment optical system)关于封装件支持体14在X，Y和θ轴上校准一个或多个封装件，以确保方位正确。拾取头11最好从装配带体上一次拾取一个封装件24，并在装载位置处将其放置于转盘12的单个区段的封装件支持体14上，其引线/焊球面朝上。虽然图1中的转盘12被分为12个弧段或者支持体14，但是该转盘12可能包含有任何适宜数量的区段。当封装件24由拾取头11拾取时，弹出机构的弹出销28有助于每个封装件24从晶圆环26的装配带体27上分离。

当封装件由封装件支持体14支撑时，已放置的封装件24的顶面(引线/焊球面)在装载位置和卸载位置之间由顶面检查光学系统20查验，并检查任何的缺陷。顶面检查光学系统20对准于一个区段位置处的封装件支持体14，该位置位于封装件24放置位置沿着旋转方向的下游。而在封装件由封装件支持体14支撑时，已放置的封装件24的底面(模塑/标记面)由底面检查光学系统22查验，并检查任何的缺陷，该底面检查光学系统22对准于转盘12的另一个区段处的封装件支持体14，该区段位于下游位置，同时该沿着旋转方向位于装载位置和卸载位置之间的底面检查光学系统22和顶面检查光学系统20偏离。当然，底面检查光学系统22和顶面检查光学系统20设置为垂直对齐也是可能的，以便于在转盘12的相同位置或区段检查封装件24。

为了便于底面检查光学系统22适宜地检查已放置封装件的底面，每个封装件支持体14最好包括一个透明部(transparent portion)，相应地每个封装件支持体14安装有一个透明玻璃窗30以支撑该封装件24，这样支撑于封装件支持体14一侧的模塑/标记面在位于转盘12下面的支持体14的另一侧是可见的。

在完成检查后，从转盘12沿着旋转方向下游更远的区段处的各个支持体14上卸载每个封装件24。值得注意的是，只要空间允许，其他类型的处理或作业可以被设置，例如封装件厚度测量。重复上述步骤，转盘12一段接一段地保持旋转，以致于各种处理、检查和卸载工序的同步行动得以继续。

因此，使得标记/底面检查在上述过程中作为同步工序之一得以进行的一个重要特征是在转盘12的支持体14的背部设置有玻璃窗口。实际上，这种设计特征可以被应用成类似装置的其他装配形式。

另一种装配形式的实例是一种在透明玻璃支撑板34上方移动大量封装件24的机构，如图3所示，图3为根据本发明第二较佳实施例所述检查装置32的侧视图。该封装件24相互相邻排列在支持体上，该支持体包含有滑动架36和透明玻璃支撑板34。

当上游的封装件24由顶面检查光学系统20查验以进行顶面(引线/焊球)检查，下游的封装件24由底面检查光学系统22查验以通过透明玻璃支撑板34进行底面(模塑/标记)检查。封装件24相互相邻排列，因此，封装件24通过以定位设备38(indexing device)形式存在的驱动机构被推抵于相邻封装件上，以同时移动封装件24的队列至一增加的距离。在移动所需的距离之后，由顶面检查光学系统20查验的上游封装件将随后被底面检查光学系统22查验。随着如此的布置，如同上述第一实施例所述，包含有封装件24两侧一致检查的同步工序得以进行。

图4A-B所示为用于帮助从安装有封装件的粘合装配带体27上拾取切割封装件24的现有弹出机构(ejection mechanism)，而图4C为根据本发明较佳实施例帮助拾取切割封装件24的弹出机构。

首先参考图4A所示，在安装于粘合装配带体27上的封装件24弹出期间，弹出盖40通常作为固定封装件24的平台，典型地是讲是通过使用真空吸力固定装配带体27的方式。然后，装配带体27上的封装件24中的一个被移动到弹出盖40的中部，和弹出销28的位置对齐定位。封装件24处于待命位置以便于拾取。参考图4B所示，弹出销28然后上升以推动和抬起装配带体27，随着封装件24以背离粘合剂表面的方向向上，以致于封装件24开始和带体27脱离。由于弹出销28导致的装配带体27的升起，在弹出期间在装配带体27上形成了显著的圆锥形状41。封装件24在装配带体27的其余部位保持其位置，并仍然被作用于装配带体27上的真空吸力从弹出盖40所牵制。同时，带有真空吸盘的拾取头11被降至封装件24上，以通过真空吸力拾取封装件。在封装件24被拾取之后，弹出销28回复到其原来位置。当下一个封装件被定位到弹出盖40的中部时，这种拾取过程被重复。

接着参考图4C，本发明实施例在弹出盖40的上表面包含有小型台阶或者凸缘42，在此处封装件被校正定位以和弹出销28相接合。该凸缘42最好围绕一孔洞的周围形成，弹出销28穿越该孔洞和封装件24相接触。该凸缘42的宽度最好略小于封装件的宽度(约为封装件宽度的2/3)，该凸缘42的高度最好略小于封装件的厚度(约为封装件厚度的1/3-2/3)。当封装件24移动到弹出盖40的中部时，该凸缘42随同该凸缘42中的内容物一起和封装件24相邻接，并部分抬起该封装件，以便于从装配带体27上实现部分分离。然后，升起弹出销28以从装配带体27上实现完全分离，同时拾取头11降至封装件24上以通过真空吸力拾取封装件。和在弹出过程中使用现有装置时更显著的圆锥形状41相比较，当弹出销28接合装配带体27时，根据本发明实施例所述的装置在装配带体27上产生相对扁平的圆锥形状43。

一旦封装件24定位到弹出盖40的中部时，该封装件24从装配带体27的预分离能够降低所需的将封装件24从带体27上完全分离的弹出销28的冲击，因此降低了弹出销28可能穿透和损坏带体的风险。这同样也减少了损坏封装件24背部的可能性。和现有技术相比，弹出销28上方封装件24附近的粘合装配带体27上升得更少。这样将减少对相邻封装件或者其他物体，如封装件24附近的系杆(tie bars)的干扰。结果是获得了相邻封装件更稳定的待命状态，和因此产生更高的拾取产能。

图5(a)和5(b)所示分别为根据本发明较佳实施例的卸载系统50的平面示意图(沿X-Y轴)和侧面示意图(沿X-Z轴)，在该描述中，其相邻于检查装置放置，该检查装置包含有转盘12。图5(c)为卸载子系统68通用表述的立体示意图。该卸载系统50由多个具有类似尺寸和装配形式的、形成于多槽孔卸载平台51之上的卸载槽52、54、56组成。在所描述的实施例中设置有三个卸载槽52、54、56，每个卸载槽52、54、56中能够容置存储电子封装件的容器，例如托盘72、管道74或者其他类型的卸载子系统68。因此，容器的不同组合的灵活配置是可能实现的，例如托盘-托盘、托盘-管道、托盘-管道-托盘、托盘-托盘-管道。通常将托盘、管道或其他卸载子系统(例如：带体和卷轴)在卸载槽52、54、56的边界内设计成最大尺寸。

这种灵活的、有标准组件的卸载系统达成特定的标准是更合适的。该卸载子系统，如托盘或管道容器，具有两个重要的尺寸：宽度”a”和高度”b”(参见图5(c)中的61)，它们应该分别小于卸载槽的内部宽度”A”和可允许的高度”B”这两个重要尺寸(参见图5(b)中的63)。由于卸载子系统能伸出卸载槽之外，所以其深度”c”(图5(c))不是重要的。如果满足了这些标准，托盘72、管道74或者其他卸载子系统68，如带体和卷轴(图中未示)能够放置于在先的两个卸载槽52、54的任一个中，该卸载槽允许最大宽度“A”和高度“B”。最后的卸载槽56实际上是和第二卸载槽54的外壁相邻的空间，如此其能够容纳大型尺寸的卸载子系统68。

另一种可取的标准是卸载系统50应该能够提供通用的、标准的装配参考(例如通过使用标准螺钉来固定卸载子系统)，以便于不同种类的的卸载子系统68能被分离地固定在卸载平台51的卸载槽52、54、56中，而不需令人厌烦的修改。

使用时，所有的卸载子系统68首先通过螺钉(图中未示)被装配到卸载槽的左侧壁58上，这样卸载槽的左侧壁58的表面能被用作为参考平面以在X-轴上设置卸载槽中的卸载子系统68。其次，在Z-轴上，每个卸载子系统的左侧壁58上的参考块体60是关于每个卸载槽的左侧壁58的上表面担当了一装配参考平面。第三，在Y-轴上，在每个卸载槽的左侧壁58的上表面上增添有一参考杆62，这样其作为一个参考点以在Y-轴上设置参考块体60和因此设置整个卸载子系统68。侧壁58的表面、参考块体60和参考杆62包含有定位导轨，以用于卸载子系统68和卸载平台51的定位对齐。

现在描述整个的作业顺序。以卸载拾取头64形式存在的拾取装置从转盘12上拾取封装件24。根据检查结果，按照预先设定的用来识别合格品或劣质品封装件24的标准，卸载拾取头64有选择性的将各个封装件24放置于卸载槽52、54、56中的卸载子系统68这个或者那个中，或者甚至放置于回收/废品箱70中。具有两个卸载拾取头64的卸载拾取臂66能被用来加速拾取和放置过程。当第一卸载拾取头64移动拾取封装件24时，另一个拾取头可以移动放置封装件24和钳住versa。拾取每个封装件24之后，转盘12将旋转经过单个区段等量的长度，以致于将转盘12上的所有封装件24移动经过单个区段以进行拾取放置，检查和卸载，如同图1所讨论的。

可是，从转盘12上拾取封装件24是不必要的。实际上，卸载拾取头64或者其他拾取设备可以从装配带体27或者其他位置上直接拾取封装件24，以传送封装件到卸载系统50。

图6(a)至6(d)所示为可被装配的卸载系统50不同配置示例的立体示意图。它们表示了不同的卸载配置，其包括：托盘-托盘-管道(图6(a))、托盘-管道-托盘(图6(b))、托盘-托盘(图6(c))、托盘-管道(图6(d))。值得注意的是，不偏离本发明宗旨的其他配置也是可能的。

上述的本较佳实施例提供了用于同步处理电子封装件的简单的装置和方法是值得注意的，其包括封装件的拾取，引线/焊球的检查，模塑/标记检查和其他所期望的合并于该装置中的处理。

所述的实施例因为这些优点而寻求实现降低成本，缩短周期时间和更高生产能力。而且，所述的实施例提供的简单方法和设计可导致更高可靠性的加工和更高的产量。

此处描述的本发明在所具体描述的内容基础上很容易产生变化、修正和/或补充，可以理解的是所有这些变化、修正和/或补充都包括在本发明的上述描述的精神和范围内。

Claims (18)

1.一种用于检查电子器件的装置，其包含有：

支持体，其用于支撑电子器件；

驱动机构，其用于在装载位置和卸载位置之间移动电子器件，在该装载位置处将该电子器件放置于该支持体上，而在卸载位置处将该电子器件移离该支持体；

第一光学系统，其位于该装载位置和卸载位置之间，被装配来检查由该支持体所支撑时的电子器件的第一表面；

第二光学系统，其位于该装载位置和卸载位置之间，被装配来检查由该支持体所支撑时的电子器件的第二表面，该第二表面和该第一表面相对；

其中该支持体包含有一透明部，以便于由该支持体一侧所支撑的电子器件的表面在该支持体的相对侧是可见的。

2.如权利要求1所述的装置，其中该支持体的透明部是由玻璃制成的。

3.如权利要求1所述的装置，其中该支持体形成于圆形平台上，该圆形平台由该驱动机构驱动旋转。

4.如权利要求3所述的装置，其中该平台包含有多个支持体，每个支持体用来支撑一个电子器件。

5.如权利要求1所述的装置，其中该装置包含有：

拾取设备，其用于将电子器件放置于该支持体；

校准光学系统，其用于在该电子器件由该拾取设备拾取以前，随着该支持体校准该电子器件。

6.如权利要求1所述的装置，其中该第一光学系统用来在第一位置检查该电子器件，同时该第二光学系统用来在第二位置检查该电子器件，该第二位置和第一位置相偏离。

7.如权利要求1所述的装置，其中该第一光学系统和该第二光学系统用来在同一位置检查该电子器件。

8.如权利要求1所述的装置，其中该支持体被装配来支撑多个互相相邻排列的电子器件。

9.如权利要求8所述的装置，其中该驱动机构包含有定位设备，该定位设备通过将电子器件推抵于相邻的由支持体支撑的电子器件，而将电子器件有效移动。

10.一种用于检查电子器件的方法，其包含有如下步骤：

使用支持体支撑电子器件；

在装载位置和卸载位置之间移动电子器件，在该装载位置处将该电子器件放置于该支持体上，而在卸载位置处将该电子器件移离该支持体；

检查由该支持体所支撑时电子器件的第一表面，并将其从装载位置移动到卸载位置；

检查由该支持体所支撑时电子器件的第二表面，该第二表面和该第一表面相对，并将其从装载位置移动到卸载位置；

其中，该支持体包含有一透明部，以便于由该支持体一侧所支撑的电子器件的表面在该支持体的相对侧是可见的。

11.如权利要求10所述的方法，其中该支持体的透明部是由玻璃制成的。

12.如权利要求10所述的方法，该方法包括：从装载位置将电子器件和支持体移动到卸载位置，该电子器件和支持体位于一旋转平台上。

13.如权利要求12所述的方法，其中该旋转平台包含有多个支持体，每个支持体用来支撑一个电子器件。

14.如权利要求10所述的方法，其中该方法包含有下述步骤：在将该电子器件放置于支持体上以前，随着该支持体定位校准该电子器件。

15.如权利要求10所述的方法，其中检查该电子器件的第一表面，和检查该电子器件的第二表面是在相互偏离的位置处完成的。

16.如权利要求10所述的方法，其中检查该电子器件的第一表面，和检查该电子器件的第二表面是在同一位置处完成的。

17.如权利要求10所述的方法，该方法包括：

当从装载位置将多个电子器件移动到卸载位置时，互相相邻排列这些电子器件。

18.如权利要求17所述的方法，该方法包括：

将多个电子器件中的一个电子器件推抵于相邻的由支持体支撑的多个电子器件中的另一个电子器件，以便于将多个电子器件从装载位置移动到卸载位置。

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