CN103177976B - 二极管封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二极管封装方法，包括以下步骤：将下料片置于一输送单元上，输送单元将下料片输送至第一点胶机构的工位进行点胶作业；将点胶完毕的下料片继续通过输送单元输送至固晶机构的工位完成固晶作业；将固晶完毕的下料片和芯片继续通过输送单元输送至上述第二点胶机构的工位，对下料片上的芯片上进行点胶作业；将点胶完毕的下料片和芯片继续通过输送单元输送至机械手机构的工位，通过该机械手机构抓取上料片并放置在芯片的点胶位上，完成二极管的封装作业。使用本方法可以减少芯片暗伤、提高二极管成品一致性并提高加工效率。

Description

二极管封装方法

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，特别涉及一种二极管封装方法。

背景技术

在二极管的封装过程中，将芯片贴合到二极管的上、下料片之间是一非常重要的工序。

传统中对于这一工序的实现大多是通过人工或者半人工的方法实现的。具体的实施方法为：第一位工人使用点胶机在下料片上进行点胶，然后将点完胶的下料片移给下一位工人，这位工人此时则进行固晶步骤，一般是通过摇盘将晶粒（即芯片）筛到下料片的点胶位上，完成固晶，固晶完毕的半成品再移给下一位工人，这位工人再使用点胶机在上料片上进行点胶，然后自己或者由其他人将上料片和本成品贴合，完成将芯片贴合到二极管的上、下料片之间这一工序。

现在，也出现了很多固晶机，其通过机器来代替传统人工的固晶方法。如公开号为102543801的中国专利申请就公开了一种固晶机，其在一台机器上安装了固晶运动机构、固晶摆臂、固晶邦头、点胶模块、取晶运动机构等。作业时，固晶运动机构将下料片移动到固晶位，取晶运动机构将晶圆移动到取晶位，此时点胶模块对置于固晶运动机构上的下料片进行点胶作业，然后固晶邦头驱动固晶摆臂到取晶位取得晶粒然后将晶粒置于下料片的点胶位上，完成固晶。可见，这种固晶机在给下料片点胶和固晶这两个步骤实现了机器操作。

以上所提的现有技术所存在的缺点在于：

首先且最为重要的是，在传统的人工或半人工的作业中，利用摇盘来进行固晶或者人工的逐级手工贴合是会对晶粒产生潜在的一定的暗伤，这种存在于晶粒中的暗伤在加工中也是很难被注意或者检测到，这种暗伤带入到二极管成品中后，也势必会影响到二极管的整体质量和使用寿命，对二极管成品造成影响，另外，分步骤的人工作业会对二极管成品的一致性造成影响，如点胶机的出胶不均匀，晶粒的摆放位置不一致等问题，都会使得同批次的二极管成品出现差异，这种差异也会直接影响到下游产品，虽然固晶机的出现解决给下料片点胶和固晶这两个步骤中的一致性问题，但是在最后与上料片贴合这一步骤，仍然需要通过人工或者其他设备来进行，一致性的问题仍然存在；

其次，传统的人工作业方法，其至少需要3-4个人进行作业，即使使用固晶机来协助作业，也至少需要2-3人进行作业，因此其对于人力资源的耗费是比较大的；一方面，在人力成本日益看涨以及出现用工荒的今天，许多企业都在竭力压缩工人数量，来控制企业的成本支出或者保证企业的正常生产，上述的这些作业方法显然难以满足企业的需求；另一方面，人工或者半人工的作业方法，其生产效率显然也是不高的，并且工人的情绪高低势必都会影响到其工作中来，使得加工效率不稳定。

因此，为了能够更好地完成二极管中芯片与上、下料片的贴合，亟需一种可以克服上述缺点的技术。

发明内容

本发明的目的就是针对上述问题，提供一种可以减少芯片暗伤、提高二极管成品一致性并提高加工效率的二极管封装方法。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：二极管封装方法，用于将二极管的芯片贴合于二极管的上、下料片之间，该方法包括以下步骤：

1）在一机座上依次设置第一点胶机构、至少一固晶机构、第二点胶机构和至少一机械手机构形成多个工位，同时在该固晶机构的一侧设置至少一供晶机构；

2）将下料片置于一输送单元上，该输送单元通过一驱动单元的驱动将下料片输送至上述第一点胶机构的工位，通过该第一点胶机构在下料片上进行点胶作业；

3）将点胶完毕的下料片继续通过上述的输送单元和驱动单元输送至上述固晶机构的工位，该固晶机构通过上述的供晶机构获得芯片并将其放置于下料片的点胶位上，完成固晶作业；

4）将固晶完毕的下料片和芯片继续通过上述的输送单元和驱动单元输送至上述第二点胶机构的工位，通过该第二点胶机构在下料片上的芯片上进行点胶作业；

5）将点胶完毕的下料片和芯片继续通过上述的输送单元和驱动单元输送至上述机械手机构的工位，通过该机械手机构抓取上料片并放置在芯片的点胶位上，完成二极管的封装作业。

进一步地，上述的二极管封装方法还包括步骤6）：在上述的机械手机构后设置至少一下料机构，其包括抓料机械手，通过该抓料机械手从上述机械手机构的工位上抓取完成封装作业的二极管。

进一步地，上述的固晶机构包括固晶摆臂以及驱动该固晶摆臂的摆臂驱动装置，该固晶摆臂的一端与上述的机座转动连接，上述的供晶机构包括顶针机构和取晶运动机构，该取晶运动机构与上述的机座滑动连接和/或转动连接，该顶针机构设置于上述的机座上、取晶运动机构的运动方向的下方，通过该取晶运动机构取得晶圆并输送至上述顶针机构的上方，该顶针机构沿竖直方向顶出芯片，上述的固晶摆臂通过上述的摆臂驱动装置转动至顶针机构取得芯片并继续转动将芯片放置于下料片的点胶位上。

再进一步地，上述的取晶运动机构包括底座和取晶夹具，该底座与上述的机座滑动连接和/或转动连接，该取晶夹具包括夹具臂和晶圆夹具，该夹具臂的一端与上述的底座固定连接、另一端与上述的晶圆夹具固定连接，上述的顶针机构设置于该晶圆夹具的运动方向的下方，通过该夹具臂和晶圆夹具取得晶圆，通过上述底座的运动将晶圆输送至顶针机构的上方。

更进一步地，上述的固晶摆臂的另一端设置有吸嘴，通过该吸嘴从上述的顶针机构上取拿芯片。

进一步地，上述的第一点胶机构包括至少一个第一点胶头，通过该第一点胶头在下料片上进行点胶作业；上述的第二点胶机构包括至少一个第二点胶头，通过该第二点胶头在下料片上的芯片上进行点胶作业。

再进一步地，上述的第一点胶机构还包括对应上述第一点胶头的第一相机模块，上述的第二点胶机构还包括对应上述第二点胶头的第二相机模块，在步骤2）和4）中，分别通过该第一相机模块和第二相机模块对上述第一点胶头和第二点胶头的点胶作业进行监控。

更进一步地，上述的第一点胶机构还包括用于检测目标物的第一传感器，上述的第二点胶机构还包括用于检测目标物的第二传感器，该第一传感器和第二传感器分别与上述的第一点胶机构和第二点胶机构电连接，在步骤2）和4）中，分别通过该第一传感器和第二传感器对放入上述第一点胶机构和第二点胶机构内的目标物进行感应后将电信号发送至上述的第一点胶机构和第二点胶机构，来分别启动上述的第一点胶机构和第二点胶机构进行点胶作业。

进一步地，上述的驱动单元包括多个气缸，其间隔设置于上述机座的多个位置上，通过不同位置上的气缸驱动上述的输送单元运动至上述的多个工位。

进一步地，上述的输送单元包括导轨以及滑动连接于该导轨上的滑座，该滑座通过该导轨运动至不同的工位进行送料作业。

采用以上技术方案的有益效果在于：

1）本发明在一机座上依次设置第一点胶机构、至少一固晶机构、第二点胶机构和至少一机械手机构形成多个工位，同时在该固晶机构的一侧设置至少一供晶机构，将待加工工件置于由一驱动机构驱动的输送机构上，输送至上述的各个工位进行分步骤的作业，对整个封装过程进行机器化的分步骤操作，减少了传统摇盘筛晶粒或者手工贴合所带来的潜在的且一定量的暗伤，整个工序的机器化的分步骤操作也使得加工的一致性得到了保证；

2）从第一点中对技术方案的介绍可以看到，整个封装过程的机器化操作也降低了人工的强度，整个封装过程只需要一个工人进行察看和协作即可，相对于传统的至少2-3个工人进行加工，数量上进行了较大的缩减，提高了加工效率，另外也减少了人工干预，保证了加工效率的稳定性；

3）本发明进一步的实施方案中还包括在机械手机构后设置至少一包括抓料机械手的下料机构并通过该抓料机械手从机械手机构的工位上抓取完成封装作业的二极管，方便二极管的整理出货。

附图说明

图1是本发明的二极管封装方法所涉及的设备在实施例1中前视角度下的结构示意图。

图2是本发明的二极管封装方法所涉及的设备在实施例1中俯视角度下的结构示意图。

其中，1.机座 2.输送单元 21.导轨 22.滑座 3.第一点胶机构 31.第一点胶头 32.第一相机模块 33.传感器4.固晶机构 41.固晶摆臂 42.摆臂驱动装置、邦头51.顶针机构 511.顶针 512.顶针座 52.取晶运动机构521.底座 522.夹具臂 523.晶圆夹具 6.第二点胶机构 61.第二点胶头 62.第二相机模块63.传感器7.机械手机构 71.机械手 711.机械臂 712.机械爪 72.支座81.抓料机械手 811.机械臂 812.机械爪 82.支座 9.气缸。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。

实施例1

本实施例中的二极管封装方法，用于将二极管的芯片贴合于二极管的上、下料片之间，该方法包括以下步骤：

1）如图1-2所示，在一机座1上依次设置第一点胶机构3、一固晶机构4、第二点胶机构6和一机械手机构7形成多个工位，同时在该固晶机构4的一侧设置一供晶机构；

2）将下料片置于一输送单元2上，该输送单元2通过一驱动单元的驱动将下料片输送至第一点胶机构3的工位，通过该第一点胶机构3在下料片上进行点胶作业；

3）将点胶完毕的下料片继续通过上述的输送单元2和驱动单元输送至固晶机构4的工位，该固晶机构4通过供晶机构获得芯片并将其放置于下料片的点胶位上，完成固晶作业；

4）将固晶完毕的下料片和芯片继续通过输送单元2和驱动单元输送至第二点胶机构6的工位，通过该第二点胶机构6在下料片上的芯片上进行点胶作业；

5）将点胶完毕的下料片和芯片继续通过输送单元2和驱动单元输送至机械手机构的工位，通过该机械手机构抓取上料片并放置在芯片的点胶位上，完成二极管的封装作业。

上述的固晶机构4、供晶机构和机械手机构7也可以设置为多于一个，来同样适应更大规模的作业需要。

如图1所示，上述的机械手机构包括机械手71和支座72。该机械手71包括机械臂711和机械爪712。支座72与机座1滑动连接，机械臂711与支座72转动连接，这样可以实现机械手多个方向的运动。

上述的二极管封装方法还包括步骤6）：如图1-2所示，在上述的机械手机构7后设置至少一下料机构，其包括抓料机械手81，通过该抓料机械手81从机械手机构7的工位上抓取完成封装作业的二极管。

如图1-2所示，上述的固晶机构4包括固晶摆臂41以及驱动该固晶摆臂的摆臂驱动装置42，该固晶摆臂41的一端与机座1转动连接，上述的供晶机构包括顶针机构51和取晶运动机构52，该取晶运动机构52与机座1滑动连接和转动连接，该顶针机构51设置于机座1上、取晶运动机构52的运动方向的下方，通过该取晶运动机构52取得晶圆并输送至顶针机构51的上方，该顶针机构51沿竖直方向顶出芯片，固晶摆臂41通过摆臂驱动装置42转动至顶针机构51取得芯片并继续转动将芯片放置于下料片的点胶位上。上述的取晶运动机构52与机座1的连接方式也可以设置为滑动连接或者转动连接，以满足实际操作中的使用需要。其中，摆臂驱动装置42在本实施例中采用邦头进行实施。

如图1-2所示，上述的顶针机构51包括顶针511和顶针座512，顶针511固定连接在顶针座512上，顶针座512与机座1滑动连接和转动连接，来实现顶针机构51各个方向的运动，滑动连接可以通过安装滑轨和滑座等来实现，转动连接可以通过安装铰接件等来实现，顶针511用于顶出晶圆内的晶粒（即芯片），该顶针511是通过顶针座512的运动实现移动。

如图1-2所示，上述的取晶运动机构52包括底座521和取晶夹具，该底座521与机座1滑动连接和转动连接，该取晶夹具包括夹具臂522和晶圆夹具523，该夹具臂522的一端与底座1固定连接、另一端与晶圆夹具523固定连接，顶针机构51设置于该晶圆夹具523的运动方向的下方，通过该夹具臂522和晶圆夹具523取得晶圆，通过底座521的运动将晶圆输送至顶针机构51的上方。上述的底座521与机座1的连接方式也可以设置为滑动连接或者转动连接，以满足实际操作中的使用需要。

上述的固晶摆臂522的另一端设置有吸嘴（图中未示出），通过该吸嘴从顶针机构51上取拿芯片。

如图1-2所示，上述的第一点胶机构3包括两个第一点胶头31，通过该第一点胶头31在下料片上进行点胶作业；上述的第二点胶机构6包括两个第二点胶头61，通过该第二点胶头61在下料片上的芯片上进行点胶作业。

上述的第一点胶头31和第二点胶头61的数量也可以设置为一个或者多于两个，来满足不同的作业需要，如作业规模较小则可以只设置一个、如作业规模较大则可以设置两个以上，至少应该设置一个。

如图1-2所示，上述的第一点胶机构3还包括对应第一点胶头31的第一相机模块32，上述的第二点胶机构6还包括对应第二点胶头61的第二相机模块62，在步骤2）和4）中，分别通过该第一相机模块61和第二相机模块62对第一点胶头31和第二点胶头61的点胶作业进行监控。

如图1-2所示，上述的第一点胶机构3还包括用于检测目标物的第一传感器33，上述的第二点胶机构6还包括用于检测目标物的第二传感器63，该第一传感器33和第二传感器63分别与第一点胶机构3和第二点胶机构6电连接，在步骤2）和4）中，分别通过该第一传感器33和第二传感器63对放入第一点胶机构3和第二点胶机构6内的目标物进行感应后将电信号发送至该第一点胶机构3和第二点胶机构6，来分别启动该第一点胶机构3和第二点胶机构6进行点胶作业。

如图1所示，上述的驱动单元包括四个气缸9，其间隔设置于机座1的多个位置上，通过不同位置上的气缸9驱动输送单元2运动至上述的多个工位。气缸9的数量应该根据工位的多少来进行调整，但是至少都是多于一个的。

如图1-2所示，上述的输送单元2包括导轨21以及滑动连接于该导轨上的滑座22，该滑座22通过该导轨21运动至不同的工位进行送料作业。导轨21和滑座22也可以用滑槽和滑块等现有技术中已知的滑动连接方式来代替实施。

实施例2

其他与实施例1所述的内容相同，不同之处在于：摆臂驱动装置42为一解耦式直驱装置，该装置包括旋转直驱装置、线性直驱装置和花键机构，该花键机构包括花键轴（或者叫外花键）、和花键母（或者叫内花键），并且旋转直驱装置的转动部件与线性直驱装置的线性运动部件中的一个与花键轴相连并同步运动，另外一个与花键母相连并同步运动。

上述实施例的有益效果在于：

1）本发明在一机座上依次设置第一点胶机构、至少一固晶机构、第二点胶机构和至少一机械手机构形成多个工位，同时在该固晶机构的一侧设置至少一供晶机构，将待加工工件置于由一驱动机构驱动的输送机构上，输送至上述的各个工位进行分步骤的作业，对整个封装过程进行机器化的分步骤操作，减少了传统摇盘筛晶粒或者手工贴合所带来的潜在的且一定量的暗伤，整个工序的机器化的分步骤操作也使得加工的一致性得到了保证；

2）从第一点中对技术方案的介绍可以看到，整个封装过程的机器化操作也降低了人工的强度，整个封装过程只需要一个工人进行察看和协作即可，相对于传统的至少2-3个工人进行加工，数量上进行了较大的缩减，提高了加工效率，另外也减少了人工干预，保证了加工效率的稳定性；

3）本发明进一步的实施方案中还包括在机械手机构后设置至少一包括抓料机械手的下料机构并通过该抓料机械手从机械手机构的工位上抓取完成封装作业的二极管，方便二极管的整理出货。

本发明其他未提及的内容皆为现有技术中可以得知的，因此在此不再赘述。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和该进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.二极管封装方法，用于将二极管的芯片贴合于二极管的上、下料片之间，其特征在于：所述二极管封装方法包括以下步骤：

1）在一机座上依次设置第一点胶机构、至少一固晶机构、第二点胶机构和至少一机械手机构形成多个工位，同时在所述固晶机构的一侧设置至少一供晶机构；

2）将下料片置于一输送单元上，所述输送单元通过一驱动单元的驱动将下料片输送至所述第一点胶机构的工位，通过所述第一点胶机构在下料片上进行点胶作业；

3）将点胶完毕的下料片继续通过所述输送单元和驱动单元输送至所述固晶机构的工位，所述固晶机构通过所述供晶机构获得芯片并将其放置于下料片的点胶位上，完成固晶作业；

4）将固晶完毕的下料片和芯片继续通过所述输送单元和驱动单元输送至所述第二点胶机构的工位，通过所述第二点胶机构在下料片上的芯片上进行点胶作业；

5）将点胶完毕的下料片和芯片继续通过所述输送单元和驱动单元输送至所述机械手机构的工位，通过所述机械手机构抓取上料片并放置在芯片的点胶位上，完成二极管的封装作业。

2.根据权利要求1所述的二极管封装方法，其特征在于：还包括步骤6）：在所述机械手机构后设置至少一下料机构，其包括抓料机械手，通过所述抓料机械手从所述机械手机构的工位上抓取完成封装作业的二极管。

3.根据权利要求1所述的二极管封装方法，其特征在于：所述固晶机构包括固晶摆臂以及驱动所述固晶摆臂的摆臂驱动装置，所述固晶摆臂的一端与所述机座转动连接，所述供晶机构包括顶针机构和取晶运动机构，所述取晶运动机构与所述机座滑动连接和/或转动连接，所述顶针机构设置于所述机座上、所述取晶运动机构的运动方向的下方，通过所述取晶运动机构取得晶圆并输送至所述顶针机构的上方，所述顶针机构沿竖直方向顶出芯片，所述固晶摆臂通过所述摆臂驱动装置转动至顶针机构取得芯片并继续转动将芯片放置于下料片的点胶位上。

4.根据权利要求3所述的二极管封装方法，其特征在于：所述取晶运动机构包括底座和取晶夹具，所述底座与所述机座滑动连接和/或转动连接，所述取晶夹具包括夹具臂和晶圆夹具，所述夹具臂的一端与所述底座固定连接、另一端与所述晶圆夹具固定连接，所述顶针机构设置于所述晶圆夹具的运动方向的下方，通过所述夹具臂和晶圆夹具取得晶圆，通过所述底座的运动将晶圆输送至顶针机构的上方。

5.根据权利要求4所述的二极管封装方法，其特征在于：所述固晶摆臂的另一端设置有吸嘴，通过所述吸嘴从所述顶针机构上取拿芯片。

6.根据权利要求1所述的二极管封装方法，其特征在于：所述第一点胶机构包括至少一个第一点胶头，通过所述第一点胶头在下料片上进行点胶作业；所述第二点胶机构包括至少一个第二点胶头，通过所述第二点胶头在下料片上的芯片上进行点胶作业。

7.根据权利要求6所述的二极管封装方法，其特征在于：所述第一点胶机构还包括对应所述第一点胶头的第一相机模块，所述第二点胶机构还包括对应所述第二点胶头的第二相机模块，在步骤2）和4）中，分别通过所述第一相机模块和第二相机模块对所述第一点胶头和第二点胶头的点胶作业进行监控。

8.根据权利要求1或6所述的二极管封装方法，其特征在于：所述第一点胶机构还包括用于检测目标物的第一传感器，所述第二点胶机构还包括用于检测目标物的第二传感器，所述第一传感器和第二传感器分别与所述第一点胶机构和第二点胶机构电连接，在步骤2）和4）中，分别通过所述第一传感器和第二传感器对放入所述第一点胶机构和第二点胶机构内的目标物进行感应后将电信号发送至所述第一点胶机构和第二点胶机构，来分别启动所述第一点胶机构和第二点胶机构进行点胶作业。

9.根据权利要求1所述的二极管封装方法，其特征在于：所述驱动单元包括多个气缸，其间隔设置于所述机座的多个位置上，通过不同位置上的气缸驱动所述输送单元运动至所述多个工位。

10.根据权利要求1或9所述的二极管封装方法，其特征在于：所述输送单元包括导轨以及滑动连接于所述导轨上的滑座，所述滑座通过所述导轨运动至不同的工位进行送料作业。