CN103441091A - 一种半导体器件的制造设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体器件领域。尤其涉及一种半导体器件的制造设备和方法。包括轨道以及设置在轨道上方的固晶机或金丝球焊机，轨道上设有夹具，轨道的入口处设有上料机械手，上料机械手的末端处设有上料机构，所述上料结构末端处设有预热机构，预热机构末端处设有定位结构，所述定位结构之间设有夹具轨道，夹具轨道上设有抽真空装置，定位结构的末端处设有冷却机构，冷却机构的末端处设有下料机构，所述下料机构末端处设有下料机械手。通过上料结构和下料结构配合上料机械手以及下料机械手完成整个工序的自动化进行，大大提高工作效率，通过定位结构限制夹具水平方向移动，通过抽真空装置限制夹具竖直方向移动，提高工作精度，从而提高最终产品质量。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件领域。尤其涉及一种半导体器件的制造设备和方法。
背景技术
随着电子产业的不断发展，尤其是半导体材料研究技术的进展，半导体器件的市场需求量呈现不断上升的趋势。在这种趋势下，对半导体器件制造的效率提出了更高的要求。
半导体器件由于体积小，重量轻，寿命长，效率高，在光通信，光泵浦，光存储和激光显示领域应用广泛。针对半导体器件的制造方法，传统的工艺流程一般是经过夹具装夹、固晶、焊线以及封帽等。涉及到的制造制具和设备包括器件夹具、固晶机、金丝球焊机及封帽机等。
一般的半导体器件整个封装制造过程为：来自晶圆前道工艺的晶圆通过划片工艺后被切割为小的晶片，然后将切割好的晶片用胶水贴装到相应的器件基板上，再利用超细的金属导线或者导电性树脂将晶片的接合焊盘连接到基板的相应引脚，并构成所要求的电路；然后再对独立的晶片用外壳加以封装保护，塑封之后还要进行一系列操作，封装完成后进行成品测试，通常经过入检、测试和包装等工序，最后入库出货。
传统的制造方法操作繁琐，需要频繁更换夹具调试设备工作台，工作效率低，操作繁琐且无法与自动化设备的效率相匹配。因此亟需一种方法及设备来适应半导体的自动化生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种半导体器件的制造方法及一种半导体器件的制造设备来解决现有技术中由于制造方法操作繁琐，需要频繁更换夹具调试设备工作台，工作效率低，操作繁琐且无法与自动化设备的效率相匹配的问题。
本发明解决上述技术问题采用的一种半导体器件的制造设备的技术方案如下：包括轨道以及设置在轨道上方的固晶机和金丝球焊机，所述轨道上设有夹具，所述轨道的入口处设有上料机械手，所述轨道上上料机械手的末端处设有上料机构，所述轨道上上料结构末端处设有预热机构，所述轨道上预热机构末端处设有定位结构，所述定位结构之间设有夹具轨道，所述夹具轨道上设有抽真空装置，所述轨道上定位结构的末端处设有冷却机构，所述轨道上冷却机构的末端处设有下料机构，所述轨道上下料机构末端处设有下料机械手。
本发明的有益效果是：在通过使用上料机械手和下料机械手将夹具盒中的夹具送入轨道进行加工，加工完成后再送入夹具盒，通过上料结构和下料结构配合上料机械手以及下料机械手完成整个工序的自动化进行，大大提高工作效率，通过定位结构限制夹具水平方向移动，通过抽真空装置限制夹具竖直方向移动，提高工作精度，从而提高最终产品质量，整个过程自动化进行，操作简便，工作效率高，由于使用的轨道相同，在转换固晶、焊线等过程中，无需对设备进行调试即可自动化进行。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述上料机械手与下料机械手为相同结构，均包括与轨道平行的直线导轨和机械手本体，设置于轨道底部的机械手平动电机，与机械手本体平行的传动机构，设置于机械手本体一端的机械手气缸；
进一步，上料机构与下料机构为相同结构，均包括两端开口的料盒，所述上料机构与下料机构的内侧壁上设有卡槽，所述料盒内层叠放置夹具，所述轨道底部设有固定结构，所述固定结构连接有竖直轨道的一端，所述竖直轨道的另一端连接有料盒电机；
进一步，所述预热机构为安装在轨道上的热电偶，所述热电偶所在位置上设有预热温度传感器，所述热电偶的末端设有预热位置传感器，所述定位结构为设置在夹具轨道两端的沿竖直方向运动的细柱；
进一步，所述抽真空装置包括设置在夹具轨道中央的通孔，所述通孔的底部连接有真空泵，所述夹具轨道的末端设有抽真空位置传感器。
进一步，所述夹具包括管状支撑体，所述管状支撑体沿轴向方向的一端固定连接有盖板，所述盖板上设有若干个阶梯通孔，所述阶梯通孔靠近管状支撑体的一端设置在管状支撑体径向横截面内，每个所述阶梯通孔的直径均沿远离管状支撑体一端到靠近管状支撑体一端的方向依次减小，所述阶梯通孔的边缘上设有定位卡口，所述盖板面积大于管状支撑体的径向截面面积，使盖板的四周形成凸边。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过真空泵对夹具内的空间进行抽真空，通过预热温度传感器和预热位置传感器能够高精度的控制夹具达到预定位置才开始加热，并将加热温度控制在最佳温度，所述上料机构与下料机构的内侧壁上设有的卡槽能将夹具卡在卡槽内，进而整齐叠放在料盒中，进一步提高工作效率及工作精度，从而提高最终产品质量。
本发明基于上述方案的一种半导体器件的制造方法的技术方案如下：包括以下步骤，
步骤一，将夹具盒内装有半导体器件的夹具分别通过机械手放入上料机构的料盒；
步骤二，料盒升起将夹具送入轨道，预热位置传感器检测到夹具，轨道停止，并对夹具进行加热，当预热温度传感器检测到预热温度达到阈值温度时，停止加热，并重新启动轨道；
步骤三，当抽真空位置传感器检测到夹具时，轨道停止，定位结构升起，真空泵开始抽真空，达到阈值压强时，停止抽真空；
步骤四，对夹具上的电子器件进行贴片，贴片完成后，定位结构下降，夹具内压强恢复，将夹具送入下料机构的料盒；
步骤五，重复步骤一至步骤四直至夹具盒内夹具全部贴片完成，并将夹具盒送入烘烤箱进行烘烤；
步骤六，将烘烤后的夹具盒送入与固晶机有相同轨道的金丝球焊机完成打线过程；
步骤七，将完成打线过程的夹具盒送至封冒机中进行封冒处理完成整个制造过程。
进一步，所述所述步骤二中阈值温度为110℃至130℃，所需的预热时间为2min至4min；
所述步骤三中阈值压强为16Kpa至81Kpa；
所述步骤二中的温度传感器的检测精度为正负1℃，所述步骤二中预热位置传感器和步骤三中抽真空位置传感器的检测精度为正负1mm；
采用上述方案的有益效果是：通过抽真空对夹具进行上下限位，通过定位结构对水平进行限位，达到较好的固定效果，进而提高后续工艺的效率，由于温度传感器的检测精度为正负1℃，且预热位置传感器和抽真空位置传感器的检测精度为正负1mm，进一步提高了温度精度以及位置精度，从而提高工艺精度，提高产品质量。
附图说明
图1为本发明半导体器件的制造设备的结构示意图；
图2为本发明半导体器件的制造设备中夹具结构示意图；
图3为本发明一种半导体器件的制造方法的流程图。
附图中，各标号所代表的部件如下：
1、上料机械手，101、机械手本体，102、直线导轨，103、传动机构，104、机械手气缸，105、机械手平动电机，2、下料机械手，3、上料机构，301、料盒，302、料盒电机，303、竖直轨道，304、固定结构，4、下料机构，5、预热机构，6、冷却机构，7、定位结构，8、抽真空装置，9、夹具，10、盖板，11、管状支撑体，12、阶梯通孔，13、定位卡口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，为本发明半导体器件的制造设备的结构示意图，包括轨道以及设置在轨道上方的固晶机和金丝球焊机，所述轨道上设有夹具9，所述轨道的入口处设有上料机械手1，所述轨道上上料机械手1的末端处设有上料机构3，所述轨道上上料结构3末端处设有预热机构5，所述轨道上预热机构5末端处设有定位结构7，所述定位结构7之间设有夹具轨道，所述夹具轨道上设有抽真空装置8，所述轨道上定位结构7的末端处设有冷却机构6，所述轨道上冷却机构6的末端处设有下料机构4，所述轨道上下料机4构末端处设有下料机械手2。
所述上料机械1手与下料机械手2为相同结构，均包括与轨道平行的直线导轨102和机械手本体101，设置于轨道底部的机械手平动电机105，与机械手本体101平行的传动机构103，设置于机械手本体101一端的机械手气缸104；上料机构3与下料机构4为相同结构，均包括两端开口的料盒301，所述上料机构3与下料机构4的内侧壁上设有卡槽，所述料盒301内层叠放置夹具9，所述轨道底部设有固定结构304，所述固定结构304连接有竖直轨道303的一端，所述竖直轨道303的另一端连接有料盒电机302；所述预热机构5为安装在轨道上的热电偶，所述热电偶所在位置上设有预热温度传感器，所述热电偶的末端设有预热位置传感器，所述定位结构7为设置在夹具轨道两端的沿竖直方向运动的细柱；所述抽真空装置8包括设置在夹具轨道中央的通孔，所述通孔的底部连接有真空泵，所述夹具轨道的末端设有抽真空位置传感器。
图2为为本发明半导体器件的制造设备中夹具结构示意图，包括管状支撑体11，所述管状支撑体11沿轴向方向的一端固定连接有盖板10，所述盖板10上设有若干个阶梯通孔12，所述阶梯通孔12靠近管状支撑体11的一端设置在管状支撑体11径向横截面内，每个所述阶梯通孔12的直径均沿远离管状支撑体11一端到靠近管状支撑体11一端的方向依次减小，所述阶梯通孔12的边缘上设有定位卡口13，所述盖板10面积大于管状支撑体11的径向截面面积，使盖板10的四周形成凸边。
图3是本发明一种半导体器件的制造方法的流程图，包括以下步骤：
步骤s1，将夹具盒内装有半导体器件的夹具分别通过机械手放入上料机构的料盒；
步骤s2，料盒升起将夹具送入轨道，预热位置传感器检测到夹具，轨道停止，并对夹具进行加热，当预热温度传感器检测到预热温度达到阈值温度时，停止加热，并重新启动轨道；
步骤s3，当抽真空位置传感器检测到夹具时，轨道停止，定位结构升起，真空泵开始抽真空，达到阈值压强时，停止抽真空；
步骤s4，对夹具上的电子器件进行贴片，贴片完成后，定位结构下降，夹具内压强恢复，将夹具送入下料机构的料盒；
步骤s5，重复步骤一至步骤四直至夹具盒内夹具全部贴片完成，并将夹具盒送入烘烤箱进行烘烤；
步骤s6，将烘烤后的夹具盒送入与固晶机有相同轨道的金丝球焊机完成打线过程；
步骤s7，将完成打线过程的夹具盒送至封冒机中进行封冒处理完成整个制造过程。
所述所述步骤s2中阈值温度为110℃至130℃，所需的预热时间为2min至4min；所述步骤s3中阈值压强为16Kpa至81Kpa；所述步骤s2中的温度传感器的检测精度为正负1℃，所述步骤s2中预热位置传感器和步骤s3中抽真空位置传感器的检测精度为正负1mm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种半导体器件的制造设备，包括轨道以及设置在轨道上方的固晶机或金丝球焊机，其特征在于：所述轨道上设有夹具，所述轨道的入口处设有上料机械手，所述轨道上上料机械手的末端处设有上料机构，所述轨道上上料结构末端处设有预热机构，所述轨道上预热机构末端处设有定位结构，所述定位结构之间设有夹具轨道，所述夹具轨道上设有抽真空装置，所述轨道上定位结构的末端处设有冷却机构，所述轨道上冷却机构的末端处设有下料机构，所述轨道上下料机构末端处设有下料机械手。
2.根据权利要求1所述的一种半导体器件的制造设备，其特征在于：所述上料机械手与下料机械手为相同结构，均包括与轨道平行的直线导轨和机械手本体，设置于轨道底部的机械手平动电机，与机械手本体平行的传动机构，设置于机械手本体一端的机械手气缸。
3.根据权利要求1所述的一种半导体器件的制造设备，其特征在于：上料机构与下料机构为相同结构，均包括两端开口的料盒，所述上料机构与下料机构的内侧壁上设有卡槽，所述料盒内层叠放置夹具，所述轨道底部设有固定结构，所述固定结构连接有竖直轨道的一端，所述竖直轨道的另一端连接有料盒电机。
4.根据权利要求1所述的一种半导体器件的制造设备，其特征在于：所述预热机构为安装在轨道上的热电偶，所述热电偶所在位置上设有预热温度传感器，所述热电偶的末端设有预热位置传感器，所述定位结构为设置在夹具轨道两端的沿竖直方向运动的细柱。
5.根据权利要求1至4任一所述的一种半导体器件的制造设备，其特征在于：所述抽真空装置包括设置在夹具轨道中央的通孔，所述通孔的底部连接有真空泵，所述夹具轨道的末端设有抽真空位置传感器。
6.根据权利要求5所述的一种半导体器件的制造设备，其特征在于：所述夹具包括管状支撑体，所述管状支撑体沿轴向方向的一端固定连接有盖板，所述盖板上设有若干个阶梯通孔，所述阶梯通孔靠近管状支撑体的一端设置在管状支撑体径向横截面内，每个所述阶梯通孔的直径均沿远离管状支撑体一端到靠近管状支撑体一端的方向依次减小，所述阶梯通孔的边缘上设有定位卡口，所述盖板面积大于管状支撑体的径向截面面积，使盖板的四周形成凸边。
7.一种半导体器件的制造方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一，将夹具盒内装有半导体器件的夹具分别通过机械手放入固晶机的上料机构的料盒；
步骤二，料盒升起将夹具送入轨道，预热位置传感器检测到夹具，轨道停止，并对夹具进行加热，当预热温度传感器检测到预热温度达到阈值温度时，停止加热，并重新启动轨道；
步骤三，当抽真空位置传感器检测到夹具时，轨道停止，定位结构升起，真空泵开始抽真空，达到阈值压强时，停止抽真空；
步骤四，对夹具上的电子器件进行贴片，贴片完成后，定位结构下降，夹具内压强恢复，将夹具送入下料机构的料盒；
步骤五，重复步骤一至步骤四直至夹具盒内夹具全部贴片完成，并将夹具盒送入烘烤箱进行烘烤；
步骤六，将烘烤后的夹具盒送入与固晶机有相同轨道的金丝球焊机完成打线过程；
步骤七，将完成打线过程的夹具盒送至封冒机中进行封冒处理完成整个制造过程。
8.根据权利要求7所述的一种半导体器件的制造方法：所述步骤二中阈值温度为110℃至130℃，所需的预热时间为2min至4min。
9.根据权利要求7所述的一种半导体器件的制造方法：所述步骤三中阈值压强为16Kpa至81Kpa。
10.根据权利要求7至9任一所述的一种半导体器件的制造方法：所述步骤二中的温度传感器的检测精度为正负1℃，所述步骤二中预热位置传感器和步骤三中抽真空位置传感器的检测精度为正负1mm。
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