CN101198450A - 拉伸持箔器的箔片的工具、从晶片移除晶粒的机器及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于拉伸持箔器(1)的箔片(2)的工具，所述箔片与框架(3)连接，所述工具包括圆形内机体(6)和圆形外机体(7)，通过利用至少一个机体支撑所述框架并使一个机体相对于另一机体沿轴向移动，并使所述内机体伸入所述外机体中，从而拉伸所述箔片，其中，所述工具设置有连接装置(10)，所述连接装置在旋转运动过程中将一个机体与另一机体连接在一起，并将所述旋转运动转换成拉伸所述箔片(2)所需的轴向运动。此外，本发明还公开一种用于从持箔器上移除晶粒的机器和方法。

Description

拉伸持箔器的箔片的工具、从晶片移除晶粒的机器及方法
技术领域
本发明涉及一种用于拉伸持箔器的箔片的工具，其中该箔片连接到框架上，该工具包括内机体和具有开口的外机体，通过利用至少一个机体支撑框架并使该机体相对于另一机体沿轴向移动，并使内机体伸入外机体的开口中来拉伸箔片。
本发明还涉及一种用于从设置在持箔器上的晶片移除晶粒的机器，该机器包括用于拉伸持箔器的工具。
此外，本发明涉及一种用于从晶片上移除晶粒的方法。
背景技术
例如，在美国专利US5,979,728中描述了以上第一段中所述的工具，该美国专利披露了用于从晶片上断开并分离晶粒的装置。尽管该工具可用于任何设置在框架上的需要被拉伸的箔片，但此类应用仍然是本发明的基础。该美国专利中的机体分别包括砧座和基座夹具。箔片被置于共同形成框架的内环和外环之间。当砧座相对于基座夹具沿轴向移动时，框架的内环相对于外环沿轴向移动，从而拉伸挠性的箔片。
这种已知的工具存在的问题是用于拉伸箔片的工具占据了大量空间。这主要与工具的轴向尺寸有关(环形机体的轴向)。砧座需要某种驱动装置产生轴向运动。在US5,979,728中提出了为此使用某种驱动轴或杆。考虑到其功能，此轴将大致沿轴向延伸。
该工具通常与在通过拉伸箔片分离晶粒之后处理晶粒所需的其它工具一起结合应用。例如，可以想到测试工具或抓放工具，该抓放工具从箔片上移除各个晶粒并将晶粒置于外部封装体内或置于基板上。考虑到晶粒在晶片上的取向，其它工具也将大致沿轴向延伸。由于拉伸箔片的工具当然地位于箔片的背面，也就是晶片的背面，其它工具最可能沿着与拉伸工具相反的方向延伸。这导致在轴向上占据了更大的空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在轴向上需要较小空间的根据第一段所述的工具。
本发明提供了一种用于拉伸持箔器的工具。对至少一个机体施加旋转运动或扭矩，而非仅施加轴向运动，借助于所述连接装置将所述旋转运动转换成所需要的轴向运动。这样可获得杠杆作用，以下将更具体地说明这一点。特别是当所述机体具有相对较大的外尺寸时，可获得强的杠杆作用。因此，用于驱动所述机体产生所需要的运动的驱动装置可具有紧凑而轻质的设计，所述驱动装置可以是诸如电动机等任何种类的发动机或致动装置。由于不需要直接轴向驱动一个机体，所述驱动装置将在此方向上占据较小的空间。所述连接装置甚至允许手动施加所需的旋转运动。例如在所述外机体上安装手柄将便于此手动操作。具有与根据本发明的连接装置相似功能的连接装置的最普通的实例是分别设置在瓶盖和瓶顶上的螺纹。
在根据本发明的优选实施例中，所述连接装置包括突出部分和细长的凹进部分，所述突出部分设置在一个机体上并与设置在另一机体上的所述凹进部分连接，所述凹进部分相对于对应机体同时沿切向和轴向延伸。至少与将所述突出部分或所述凹进部分设置在所述外机体外部的情形相比，这使所述连接装置具有简单的构造并减小了在径向上占据的空间。特别优选的是，所述凹进部分相对于其纵向具有小的倾角。这些凹进部分可设计成具有例如小于10度的倾角。小的倾角将产生最大的杠杆作用。将对应的圆形机体设计成具有相对较大的直径便于实现这样的角度。
在另一优选实施例中，所述外机体的外表面或所述内机体的内表面带有齿。特别优选的是，由电动机驱动与所述带齿面啮合的齿轮。这产生能够获得所需旋转运动的高效驱动机构。
本发明还涉及一种用于从晶片上移除晶粒的机器，所述晶片设置在持箔器上，所述机器包括根据本发明的用于拉伸持箔器的工具和抓放单元，所述工具布置在机器支撑体上，所述抓放单元布置在所述机器支撑体上并面向所述工具，并从所述持箔器上抓起各个晶粒并将所述晶粒放置在外部部件上。优选的是，为了测试所述各个晶粒，在所述机器支撑体上还安装有测试单元。这提供了一种可以同时测试晶片上的晶粒并从晶片上移除晶粒的机器。此外，所述机器需要相对较小的力来驱动用于拉伸所述箔片的工具，因此相对较轻。
本发明还涉及一种利用根据本发明的机器从持箔器上移除晶粒的方法，所述方法包括：
提供持箔器，箔片支撑具有多个晶粒的晶片，所述晶粒沿着其边缘分离；
将所述持箔器放置在内机体与外机体之间；
沿第一方向使两个机体相对于彼此旋转，并将所述旋转运动转换成拉伸所述箔片的相对轴向运动；
从所述晶片上抓取各个晶粒，并将所述晶粒放置在外部部件中；
沿着与所述第一方向相反的方向使两个机体相对于彼此旋转，以释放所述箔片；
移除所述内机体与外机体之间的所述持箔器。
这获得从晶片上移除晶粒的快速方法。优选的是，所述方法还包括测试所述晶粒的功能的步骤。
特别优选的是，所述方法还包括：
提供多个持箔器，每个箔片支撑具有多个晶粒的晶片；
将所述持箔器放置在载物架上；
从所述载物架上抓取持箔器，并将所述持箔器放置在内机体与外机体之间；
移除所述内机体与外机体之间的所述持箔器，并将所述持箔器放回到所述载物架上。
这些步骤允许进行间断处理，即，部分地处理晶片，然后临时将持箔器存放在载物架上，最终在后续阶段将所述持箔器置于圆形机体之间，以进一步处理仍然位于所述晶片上的晶粒。当然，上述方法中的步骤可以任意而有利的次序进行组合。此外，由于能够在没有人干预的情况下连续地处理多个晶片，因此该方法可提高总体处理速度。通过将相应处理步骤自动化并提供例如布置在卷轴上的外部封装体，可以实现上述效果。
附图说明
以下将参照附图进一步描述本发明，其中：
图1为包括晶片的持箔器的透视图；
图2a为根据优选实施例的工具的截面图，其中该工具在起始位置保持持箔器；
图2b为根据优选实施例的工具的截面图，其中该工具在拉伸位置保持持箔器；
图3为内机体的局部透视图；
图4为外机体的局部透视图；以及
图5为用于从晶片上移除晶粒的机器的示意图。
具体实施方式
图1显示了持箔器1，其包括沿着外边缘与环形框架3连接的箔片2。晶片4粘附在箔片上，该晶片包括多个晶粒511-51n。晶粒可以为最终成品或未完全处理的晶粒。“晶粒”是指诸如IC、分立式晶体管、MEMS元件、无源网络等半导体基板的任何单体元件。尽管本发明主要涉及包括晶片的持箔器(本领域中有时称作薄膜框架承载器或FFC)上，但其原理适用于任何与框架连接并需要进行可逆拉压的箔片。
结合图2a和2b可最好地说明本发明的原理，其中图2a和2b显示了根据优选实施例的工具的横截面，在这两幅图中工具分别在起始位置和拉伸位置保持持箔器。除了持箔器1以外，这两幅图还显示了圆形内机体6和圆形外机体7。这两个机体优选地都是圆环形。外机体7包括凸缘12，该凸缘支撑持箔器1的框架3。内机体包括凸缘11，该凸缘在操作状态下接触箔片。至少在操作状态下内机体的凸缘11布置在外机体的内部。因此，尽管事实上机体6的另一部分14布置在外机体7的外侧，但是仍将机体6称作内机体，这一点乍看起来可能会令人有些不容易理解。
两个机体均包括连接装置10，凹进部分8设置在内机体6中，而突出部分9安装在外机体7上，该突出部分与凹进部分相连接。从起始位置使一个机体相对于另一机体产生绕着旋转轴线A的旋转运动。于是突出部分9通过凹进部分8移动，于是产生这样的过程：即，此旋转运动转换成或导致一个机体相对于另一机体同时地沿着轴向y位移。由于此位移，凸缘11伸入外机体7的开口中并拉伸持箔器1的箔片2。圆形凸缘12限定了外机体7的该开口。通过施加反方向的旋转运动可再次到达起始位置，由此释放箔片。在实际应用中，两个机体的直径将远大于图2a和2b中所示出的直径。当将晶粒511、51n置于机体6、7之间时，晶粒511、51n面向外机体7。
凸缘11具有与内机体6的剩余部分相连接的挠性连接部分13。这样有利于防止位于凸缘11和12之间的箔片发生皱褶或卷缩。
在一个特别的实施例(图2a和2b中未示出)中内机体具有特别的凸缘11，该凸缘11适于与凸缘12协同操作从而在不拉伸箔片的情况下刚好夹持框架3。例如当工具仅用于对设置在由工具夹持的持箔器上的晶片上的晶粒进行测试时，可使用此实施例。
图3和4分别显示了内、外机体的局部透视图。从此图上可以清晰地看出两个机体均是环形的并相对较薄，这有利于使工具的总重量较低。凸缘11和12的典型厚度分别为3mm和7mm。两个机体6和7的典型外径分别为335mm和320mm。
图3和4还显示出，每个机体分别包括多个细长的凹进部分8或突出部分9。优选的是，在内机体6中总共布置6个凹进部分，这6个凹进部分沿着部分14的内表面16的圆周以小于60度的限度延伸。每个凹进部分具有入口部分15，该入口部分用于在初始阶段将突出部分引导至凹进部分中。这意味着驱动装置也适于在一个机体上施加相对于另一个机体的轴向运动，但该轴向运动是有限距离内的运动。而且，当突出部分和凹进部分适当地倾斜时，这样的运动仅需要非常低的驱动力。
为了更清楚地示出凹进部分，在图3中没有显示凸缘11。凹进部分相对于内机体6同时沿切向和轴向延伸，其中切向分量远大于轴向分量。因此凹进部分的倾角α相对较小，优选地小于10度。在典型的实例中倾角大约为5°。如此小的倾角使操作者容易施加大的扭矩以产生需要的轴向位移。因此可以使上述杠杆作用最大化。
图5示意地显示了用于从晶片上移除晶粒的机器30。该机器包括机器支撑体21。在机器支撑体上至少安装有下述部件：
用于拉伸持箔器的箔片的工具20，该工具可沿着x、y方向移动并包括两个圆形机体6、7；
适于容纳多个持箔器的载物架22；
运送工具26，其可沿着x、y方向移动并可在xy平面内旋转，以便于在工具20与载物架22之间传送持箔器；
供应封装部件32的卷轴31；
抓放单元28，其移除箔片上的晶粒(晶粒布置在贴附于箔片的晶片上)并将晶粒放置在封装部件32中；
驱动装置25，其使机体6、7之一相对于另一机体产生轴向和旋转运动；
用于观察各个晶粒的观察组件27。
借助于控制单元24操作机器。驱动装置25优选包括驱动与带齿面33啮合的齿轮的电动机，该带齿面至少沿圆形机体的一部分设置。该驱动装置的主要尺寸在xy平面内。也可利用液压装置驱动工具或手动对机体施加需要的运动。驱动装置适于对一个机体施加相对于另一机体的旋转运动。借助于连接装置将此运动转换成轴向运动，从而对夹持在机体之间的持箔器进行拉伸。通过反向旋转，可以再次释放持箔器。
优选的是，至少一个机体在其侧面上包括开口，在装载位置中该开口面向运送工具26，当将持箔器分别置于机体之间或由运送工具从机体上移除持箔器时，该开口分别用于接收或释放持箔器。更优选的是，仅在外机体上布置这样的开口。
如上所述，由于用于拉伸的工具20重量相对轻，因此其相对于用于处理各个晶粒的抓放单元28在x、y方向上的速度可以相对较高。这将提高机器的总体输出。
抓放单元28还可包括测试各个晶粒的功能的测试工具。这样的测试工具包括与晶粒的有源区接触的非常精细的触针。观察组件27优选地包括与控制单元24连接的数码照相机。抓放单元28的功能部分面向工具20。为了抓取并保持晶粒，抓放单元28通常应用真空。
优选的是，机器包括某种适于朝向箔片背面吹出热气流的鼓风机(未示出)。这样使得箔片在拉伸之后能够恢复。此外优选的是，控制单元将各个晶粒的测试结果与对抓放单元28的控制结合起来。这样可将功能不良的晶粒与其余晶粒分离开。
为了执行根据本发明的从持箔器上移除晶粒的方法，机器可以进行适当地装备。下面将参考图1和2说明步骤“将持箔器置于机体之间”的确切含义，该步骤为此方法的步骤之一。事实上，图2a最清楚地示出了在将持箔器置于机体6和7之间后持箔器如何取向。外机体7的凸缘12支撑框架3。内机体6的凸缘11接触箔片2的背面。该持箔器的正面承载着面向外机体7的晶粒511-51n。
也可将晶粒置于被供应至机器的基板上，而非将各个晶粒放置在外封装部件32中。随后利用焊接将晶粒连接到基板上。因此优选的是，机器也可装备有焊接装置或类似的连接装置。
在拉伸操作过程中将箔片拉伸大约10％。这导致预先沿边缘分离的各个晶粒之间的相互距离增加10％。优选的是，利用非常精确的锯切处理来分离晶粒。在实际应用中，此相互距离从50μm(锯宽)增加到大约55μm。拉伸箔片所产生的更为重要的效果是各个晶粒与箔片的粘附力大大降低，从而可以更容易地从箔片上移除各个晶粒。
应该注意的是，上述实施例是举例说明本发明而非限制本发明，在不背离后附权利要求书所限定的本发明范围的情况下，本领域的技术人员能够设计出很多可选实施例。在权利要求书中，括号内的任何附图标记都不应该理解为是对权利要求书的限制。词语“包含有”和“包括”等并不排除存在没有在任何权利要求或整篇说明书中所列出的元件或步骤。对元件的单数形式的描述并不排除对该元件的复数描述，并且反之亦然。

Claims (8)

1.一种用于拉伸持箔器(1)的箔片(2)的工具(20)，所述箔片与框架(3)连接，所述工具包括内机体(6)和具有开口的外机体(7)，通过利用至少一个机体支撑所述框架并使一个机体相对于另一机体沿轴向移动，并使所述内机体伸入所述外机体的开口中，从而拉伸所述箔片，其特征在于，
所述工具设置有连接装置(10)，所述连接装置在旋转运动过程中将一个机体与另一机体连接在一起，并将所述旋转运动转换成拉伸所述箔片(2)所需的轴向运动。
2.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，
所述连接装置(10)包括突出部分(9)和细长的凹进部分(8)，所述突出部分设置在一个机体上并与设置在另一机体上的所述凹进部分连接，所述凹进部分相对于相应机体同时沿切向和轴向延伸。
3.根据权利要求2所述的工具，其特征在于，
所述凹进部分(8)相对于其纵向维度具有例如小于10度的小倾角。
4.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，
所述外机体(7)的外表面或所述内机体(6)的内表面带有齿。
5.根据权利要求4所述的工具，其特征在于，
由电动机驱动与带齿面(33)啮合的齿轮。
6.一种用于从晶片上移除晶粒(511-51n)的机器(30)，所述晶片设置在持箔器(1)上，所述机器包括根据权利要求1至5中任一项所述的用于拉伸持箔器的工具(20)和抓放单元(28)，所述工具布置在机器支撑体(21)上，所述抓放单元布置在所述机器支撑体上并面向所述工具，并从所述持箔器上抓取各个晶粒并将所述晶粒放置在外部部件(32)上。
7.一种利用根据权利要求6所述的机器从持箔器上移除晶粒的方法，所述方法包括：
提供持箔器，箔片支撑具有多个晶粒的晶片，所述晶粒沿其边缘分离；
将所述持箔器放置在内机体与外机体之间；
沿第一方向使两个机体相对于彼此旋转，并将所述旋转运动转换成拉伸所述箔片的相对轴向运动；
从所述晶片上抓取各个晶粒，并将所述晶粒放置在外部部件中；
沿着与所述第一方向相反的方向使两个机体相对于彼此旋转，以释放所述箔片；以及
移除所述内机体与外机体之间的所述持箔器。
8.根据权利要求7所述的利用机器从持箔器上移除晶粒的方法，其特征在于，所述方法还包括：
提供多个持箔器，每个箔片支撑具有多个晶粒的晶片；
将所述持箔器放置在载物架上；
从所述载物架上抓取持箔器，并将所述持箔器放置在内机体与外机体之间；以及
移除所述内机体与外机体之间的所述持箔器，并将所述持箔器放回到所述载物架上。
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