CN103177984B - 封装全过程视觉监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种封装全过程视觉监控方法，其包括以下步骤：1）在封装设备的多个用于封装的工位上设置多个照相机构，该多个照相机构再电连接一工控机，对应该多个照相机构还设置多个光源；2）在工控机中设定一没有缺陷的模板图片，用于和实际的图片进行比较；3）光源照着各个工位上的物料，照相机构对该各个工位上的物料进行照相，照相所得的图像输入至工控机中并与既定的模板图片进行比较，如有差异，则说明物料存在缺陷，如无差异，则说明物料无缺陷。本发明实现了在半导体器件的封装过程中对物料的全程监控，从而可以有效地控制废品率。

Description

封装全过程视觉监控方法

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，特别涉及一种封装全过程视觉监控方法。

背景技术

半导体器件的封装过程主要包括了将晶粒贴合到基板这一步骤，因此晶粒和基板的质量也直接影响着成品的质量。

为了提高成品的质量，对于晶粒和基板的质量控制也成了封装作业过程中的一个重要步骤，其中晶粒的质量又取决于晶圆的质量。因此，如果不能在封装过程中就对各个物料的质量进行监控，那么封装完毕的成品只能作为废品在终测时被丢弃。如果一批次的物料质量非常差，并且在封装过程中也没有进行相应的质量把控，那么最终成品的废品率就会增加，这样无疑就增加了生产的成本。

现在也出现了一些监控技术，但是这些技术主要是对单个工位上的物料进行监控，具体也只是对晶圆的质量进行监控，对于其他工位上的物料或者全过程的物料的质量监控则难以达到，因此对成品的废品率的控制效果也比较有限。

因此，亟需要一种可以在半导体器件的封装过程中对物料进行全程监控的技术，来提高对成品的废品率的控制效果。

发明内容

本发明的目的就是针对上述问题，提供一种在半导体器件的封装过程中对物料进行全程监控、从而可以有效地控制废品率的封装全过程视觉监控方法。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：封装全过程视觉监控方法，用于对芯片和基板的贴合过程进行监控，其包括以下步骤：

1）在封装设备的多个用于封装的工位上设置多个照相机构，该多个照相机构再电连接一工控机，对应该多个照相机构还设置多个光源；

2）在上述的工控机中设定一没有缺陷的模板图片，用于和实际的图片进行比较；

3）上述的光源照着各个工位上的物料，上述的照相机构对该各个工位上的物料进行照相，照相所得的图像输入至上述的工控机中并与既定的上述模板图片进行比较，如有差异，则说明物料存在缺陷，如无差异，则说明物料无缺陷。

进一步地，上述的封装全过程视觉监控方法还包括步骤4）：在封装设备的多个用于封装的工位上设置多个与上述的工控机电连接的报警模块并在该工控机中设定一用于启动该报警模块的程序，当上述的照相机构检测到存在缺陷的物料时，该照相机构给出相应的控制信号到工控机中，该工控机中的程序根据该控制信号启动上述的报警模块。

进一步地，上述的多个用于封装的工位包括用于放置未点胶基板的第一工位、用于取晶和固晶的第二工位和用于放置固晶完毕的物料的第三工位，上述的多个照相机构分设于所述第一、第二及第三工位上。

再进一步地，在对上述的第一工位进行监控时：

上述的第2）步骤中，将一没有缺陷的基板图片设定在上述的工控机中；

上述的第3）步骤中，上述的照相机构对上述第一工位上的基板进行照相，照相所得的图像输入至上述的工控机中与既定的上述基板图片进行比较。

更进一步地，上述的缺陷包括上述的基板上的裂纹、缺角和无标示。

再进一步地，在对上述的第二工位进行监控时：

上述的第2）步骤中，将一晶圆图和/或没有缺陷的晶圆图片设定在上述的工控机中；

上述的第3）步骤中，上述的照相机构对该第二工位上的晶圆进行照相，照相所得的图像输入至上述的工控机中与既定的上述晶圆图和/或晶圆图片进行比较。

更进一步地，上述的缺陷包括上述的晶圆上的墨点。

再进一步地，在对上述的第三工位进行监控时：

上述的第2）步骤中，将一没有缺陷的固晶完毕的物料图片设定在上述的工控机中；

上述的第3）步骤中，上述的照相机构对该第三工位上的物料图片进行照相，照相所得的图像输入至上述的工控机中与既定的上述物料图片进行比较。

更进一步地，上述的缺陷包括固晶位置偏离基板的中心以及物料上的爬胶。

更进一步地，上述的照相机构包括CCD相机或者CMOS相机以及安装于该CCD相机或者CMOS相机上的镜头。

采用以上技术方案的有益效果在于：

1）本发明在封装设备的多个工位上依次设置了多个照相机构，对于不同的半导体器件的封装，其所需要的工位也不同，因此照相机构可以根据工位的数量来设置，这多个照相机构还电连接至一外部的工控机，而对应这多个照相机构还在各个工位上设置了光源，通过在工控机设定好物料没有缺陷的模板图片，再通过照相机构和光源照得各个工位上物料的实际图片，将模板图片和实际图片在工控机中进行比较即可以得到物料是否存在缺陷的结果，从而来对封装过程中物料的质量进行把控，因此可以看到的是，本技术实现了在半导体器件封装过程中对各个物料的质量的全过程视觉监控，与现有技术相比，其对各个物料的质量的监控更加全面，从而也可以更为有效地控制废品率；

2）本发明进一步的实施方案中，上述的封装全过程视觉监控方法还包括了一报警步骤，具体是在封装设备的多个用于封装的工位上设置多个与工控机电连的报警模块，通过工控机来控制启动相应工位上的报警模块来提醒作业人员注意相应工位上具有缺陷的物料，并及时将该物料去除，可以看到的是，这样可以使得作业人员及时地注意到具有缺陷的物料并及时将其从封装设备上撤下，防止在批量生产中，这些缺陷物料混进其他物料中一起输送到下一工位上来影响到成品的质量。

附图说明

图1是本发明的封装全过程视觉监控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是本发明的封装全过程视觉监控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。

图3是本发明的封装全过程视觉监控方法所涉及的设备在实施例2中前视角度下的结构示意图。

图4是本发明的封装全过程视觉监控方法所涉及的设备在实施例2中俯视角度下的结构示意图。

其中，1.机座2.输送机构3.点胶机构41.固晶摆臂42.顶针机构43.晶圆夹具5.照相机构51.CCD相机52.镜头53.支架6.光源61.支架62.灯7.工控机8.报警模块9.第二点胶机构10.第一工位11.第二工位12.第三工位13.第四工位。

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

本实施例以传感器的封装为例子来进行介绍。结合图1、图2所示，本实施例中的封装全过程视觉监控方法包括以下步骤：

1）在封装设备的三个用于封装的工位上设置三个照相机构5，这三个照相机构5再电连接一工控机7，电连接的方式可以通过USB线、通讯线等连接，对应这三个照相机构5还设置三个光源6；

2）在工控机7中设定一没有缺陷的模板图片，用于和实际的图片进行比较；

3）光源6照着工位上的物料，照相机构5对工位上的物料进行照相，照相所得的图像输入至工控机7中并与既定的模板图片进行比较，如有差异，则说明物料存在缺陷，如无差异，则说明物料无缺陷。

如图1和图2所示，上述的光源6可以采用包括进行支撑作用的支架61和进行照明的灯62。

继续结合图1及图2所示，上述的封装全过程视觉监控方法还包括步骤4）：在封装设备的三个用于封装的工位上设置三个与工控机7电连接的报警模块8并在该工控机7中设定一用于启动该报警模块8的程序，当照相机构5检测到存在缺陷的物料时，该照相机构5给出相应的控制信号到工控机7中，该工控机7中的程序根据该控制信号启动报警模块8。其中，该报警模块8可以采用以亮灯方式或者鸣叫方式进行报警的已知的一些报警装置来进行实施。

如图1和图2所示，上述的多个用于封装的工位包括用于放置未点胶基板的第一工位10，用于取晶和固晶的第二工位11和用于放置固晶完毕的物料的第三工位12，上述的三个照相机构5分设于这第一、第二及第三工位上。其中，第二工位11上设置有固晶摆臂41、顶针机构42和晶圆夹具43，照相机构5和灯源6设置于靠近晶圆夹具42取晶位置的附近。第一工位10和第二工位11之间是给基板点胶的点胶机构。

在对第一工位10进行监控时：

第2）步骤中，是将一没有缺陷的基板图片设定在工控机7中；

第3）步骤中，照相机构5对第一工位10上的基板进行照相，照相所得的图像输入至工控机7中与既定的基板图片进行比较。

上述的缺陷包括上述的基板上的裂纹、缺角和无标示，当然也可以对其他缺陷进行检测，只需在工控机设定相应的对比图片即可。

而在对第二工位11进行监控时：

第2）步骤中，是将一晶圆图和/或没有缺陷的晶圆图片设定在工控机7中；

第3）步骤中，照相机构5对该第二工位11上的晶圆进行照相，照相所得的图像输入至工控机7中与既定的晶圆图和/或晶圆图片进行比较。

上述的缺陷包括上述的晶圆上的墨点，当然也可以对其他缺陷进行检测，只需在工控机设定相应的对比图片即可。

在对上述的第三工位12进行监控时：

第2）步骤中，是将一没有缺陷的固晶完毕的物料图片设定在工控机7中；

第3）步骤中，照相机构5对该第三工位12上的物料图片进行照相，照相所得的图像输入至工控机7中与既定的物料图片进行比较。

上述的缺陷包括固晶位置偏离基板的中心以及物料上的爬胶，当然也可以对其他缺陷进行检测，只需在工控机设定相应的对比图片即可。

上述的爬胶，主要是指点胶的量过多，导致固晶后胶水向晶粒周边的基板扩散或者直接爬到晶粒上，这样可能会导致产品在使用时出现短路等影响正常使用的现象。而对于爬胶的检测，应该是将基板上不应该出现胶的位置记录在工控机中，即点胶量合适的话胶水不应该向晶粒周边的基板扩散，这样将无胶的基板周边的图像存储在工控机中来和实际图片进行比较，即可以检测出胶是否扩散到晶粒周边的基板，而对于胶水爬到晶粒上，则将无胶的晶粒周边的图像存储在工控机中来和实际图片进行比较即可。

如图1和图2所示，上述的照相机构可以包括CCD相机51以及安装于该CCD相机51上的镜头52。还可以包括支架53。其中，CCD相机51也可以使用CMOS相机进行代替实施。

本发明还应该结合SPC等已知的统计方法来对进一步地实施图像比较的作业。

实施例2

本实施例是以二极管的封装过程为例子来进行介绍的。其与实施例1的内容大致相同，不同之处在于：如图3、图4所示，其还包括给芯片点胶的第二点胶机构9，该位置构成第四工位13，设置于第二工位和第三工位之间。该第四工位13也配有照相机构5和光源6。也可以包括报警模块8。

在对上述的第四工位13进行监控时：

第2）步骤中，是将一没有缺陷的给晶粒点胶完毕的物料图片设定在工控机7中；

第3）步骤中，照相机构对该第三工位14上的物料图片进行照相，照相所得的图像输入至工控机中与既定的物料图片进行比较。

上述的缺陷包括点胶位置是否为点在晶粒上，即点胶位置出现偏差，当然也可以对其他缺陷进行检测，只需在工控机设定相应的对比图片即可。

上述实施例的有益效果在于：

1）本发明在封装设备的多个工位上依次设置了多个照相机构，对于不同的半导体器件的封装，其所需要的工位也不同，因此照相机构可以根据工位的数量来设置，这多个照相机构还电连接至一外部的工控机，而对应这多个照相机构还在各个工位上设置了光源，通过在工控机设定好物料没有缺陷的模板图片，再通过照相机构和光源照得各个工位上物料的实际图片，将模板图片和实际图片在工控机中进行比较即可以得到物料是否存在缺陷的结果，从而来对封装过程中物料的质量进行把控，因此可以看到的是，本技术实现了在半导体器件封装过程中对各个物料的质量的全过程视觉监控，与现有技术相比，其对各个物料的质量的监控更加全面，从而也可以更为有效地控制废品率；

2）本发明进一步的实施方案中，上述的封装全过程视觉监控方法还包括了一报警步骤，具体是在封装设备的多个用于封装的工位上设置多个与工控机电连的报警模块，通过工控机来控制启动相应工位上的报警模块来提醒作业人员注意相应工位上具有缺陷的物料，并及时将该物料去除，可以看到的是，这样可以使得作业人员及时地注意到具有缺陷的物料并及时将其从封装设备上撤下，防止在批量生产中，这些缺陷物料混进其他物料中一起输送到下一工位上来影响到成品的质量。

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 (7)

1.封装全过程视觉监控方法，用于对芯片和基板的贴合过程进行监控，其特征在于：包括以下步骤：

1）在封装设备的多个用于封装的工位上设置多个照相机构，所述多个照相机构再电连接一工控机，对应所述多个照相机构还设置多个光源；

2）在所述工控机中设定一没有缺陷的模板图片，用于和实际的图片进行比较；

3）所述光源照着各个工位上的物料，所述照相机构对所述各个工位上的物料进行照相，照相所得的图像输入至所述工控机中并与既定的所述模板图片进行比较，如有差异，则说明物料存在缺陷，如无差异，则说明物料无缺陷；

所述多个用于封装的工位包括用于放置未点胶基板的第一工位、用于取晶和固晶的第二工位和用于放置固晶完毕的物料的第三工位，所述多个照相机构分设于所述第一、第二及第三工位上；

在对所述第三工位进行监控时，

所述第2）步骤中，将一没有缺陷的固晶完毕的物料图片设定在所述工控机中；

所述第3）步骤中，所述照相机构对所述第三工位上的物料进行照相，照相所得的图像输入至所述工控机中与既定的所述物料图片进行比较；

固晶完毕的物料的所述缺陷包括固晶位置偏离基板的中心以及物料上的爬胶，对于所述爬胶的检测，将基板上不应该出现胶的位置记录在工控机中，即点胶量合适的话胶水不应该向晶粒周边的基板扩散，将无胶的基板周边的图像存储在工控机中来和实际图片进行比较，即能够检测出胶是否扩散到晶粒周边的基板，而对于胶水爬到晶粒上，则将无胶的晶粒周边的图像存储在工控机中来和实际图片进行比较。

2.根据权利要求1所述的封装全过程视觉监控方法，其特征在于：还包括步骤4）：在封装设备的多个用于封装的工位上设置多个与所述工控机电连接的报警模块并在所述工控机中设定一用于启动所述报警模块的程序，当所述照相机构检测到存在缺陷的物料时，所述照相机构给出相应的控制信号到所述工控机中，所述工控机中的程序根据所述控制信号启动所述报警模块。

3.根据权利要求1所述的封装全过程视觉监控方法，其特征在于：在对所述第一工位进行监控时：

所述第2）步骤中，将一没有缺陷的基板图片设定在所述工控机中；

所述第3）步骤中，所述照相机构对所述第一工位上的基板进行照相，照相所得的图像输入至所述工控机中与既定的所述基板图片进行比较。

4.根据权利要求3所述的封装全过程视觉监控方法，其特征在于：基板的所述缺陷包括所述基板上的裂纹、缺角和无标示。

5.根据权利要求1所述的封装全过程视觉监控方法，其特征在于：在对所述第二工位进行监控时：

所述第2）步骤中，将一没有缺陷的晶圆图片设定在所述工控机中；

所述第3）步骤中，所述照相机构对所述第二工位上的晶圆进行照相，照相所得的图像输入至所述工控机中与既定的所述晶圆图片进行比较。

6.根据权利要求5所述的封装全过程视觉监控方法，其特征在于：晶圆的所述缺陷包括所述晶圆上的墨点。

7.根据权利要求1-6任一所述的封装全过程视觉监控方法，其特征在于：所述照相机构包括CCD相机或者CMOS相机以及安装于所述CCD相机或者CMOS相机上的镜头。