CN103871910A - 一种覆胶固晶设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种覆胶固晶设备，包括：晶圆盘，用于放置待固晶的晶粒；胶盘，用于对该晶粒的底部包覆胶水进行黏胶处理；载体，用于提供该晶粒的待固晶位；固晶臂，用于拾取该晶粒，并通过该固晶臂将所述晶粒送至胶盘工位进行黏胶处理，再通过该固晶臂将黏胶处理后的晶粒粘焊在载体上的待固晶位。采用单个机械臂完成个工艺过程（包括拾晶、取胶和固晶），解决了传统工艺时序及结构空间问题，采用增加工作单元的方式大幅提高设备产能，同时最主要的是解决了传统工艺中每次出胶高径比底，点胶精度和固晶精度交互影响，胶点形状、厚度、大小一致性差，厚度难以控制，引起黏结面有盲点或牢固性差等问题。

Description

一种覆胶固晶设备

技术领域

本发明涉及半导体精密制造与装备领域，尤其涉及的是一种用于IC和LED半导体封装的覆胶固晶设备。

背景技术

固晶机（或叫粘片机）是将芯片与载体粘结起来，使之形成热通路或电通路的一款高精密自动化封装设备。鉴于传统固晶工艺的限制，目前国际领先的半导体封装厂家都仍然使用传统的点胶固晶机构先后执行工艺方式把芯片粘结在目标区域，使芯片与载件间形成热通路或电通路，因此设备封装厂家也是以此工艺为基础对固晶设备的结构、控制、驱动等多方位进行不断的改进，但经过多年来的努力，以此工艺为基础的固晶设备的速度已接近极限，单纯提高硬件性能已无多少空间，无革命性的创新在速度上就无法突破。

目前国内外固晶机从布局上分仅只有摆臂式和直线式两种，既使是国外引进的高端固晶机也不例外。但无论如何改善其硬件、软件及控制性等多方面性能，固晶速度和精度都没有太大的突破，精密程度和速度提升空间几乎已经接近极限。究其根源问题在于，传统的固晶封装工艺的操作方法限制了设备的速度和精度提升空间。无论如何改进，均是以点胶和固晶两个机构独立先后执行，主要原因是点胶和固晶两臂重合精度不可能完全无偏差，影响到芯片粘接的牢固性，因此国内外固晶设备都不可能生产出最为较理想的产品品质，如强烈实施，那么设备效率会非常的低，而且该封装设备的价格也会非常昂贵。

经以上原因总结，要解决固晶品质和速度的问题，必然要在传统芯片固晶工艺和固晶设备的整体布局上有开创性的改变。 

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种覆胶固晶设备，采用单个机械臂完成个工艺过程（包括拾晶、取胶和固晶），解决了传统工艺时序及结构空间问题，采用增加工作单元的方式大幅提高设备产能，同时最主要的是解决了传统工艺中每次出胶高径比底，点胶精度和固晶精度交互影响，胶固牢度及形状不好控制等问题。

本发明的技术方案如下：

一种覆胶固晶设备，包括：

晶圆盘，用于放置待固晶的晶粒；

胶盘，用于对该晶粒的底部包覆胶水进行黏胶处理；

载体，用于提供该晶粒的待固晶位；

固晶臂，用于拾取该晶粒，并通过该固晶臂将所述晶粒送至胶盘工位进行黏胶处理，再通过该固晶臂将黏胶处理后的晶粒粘焊在载体上的待固晶位；

还包括一旋转装置，若干个所述固晶臂间隔设置在所述旋转装置的周侧，通过所述旋转装置带动转动至预定工位，所述晶圆盘、胶盘、载体依次设置在所述固晶臂运动轨迹上的预定工位。

覆胶固晶设备，其中，所述旋转装置为一驱动电机，所述驱动电机的驱动端套接有旋转安装座，所述固晶臂可上下运动地安装在所述旋转安装座上。

覆胶固晶设备，其中，所述旋转安装座的周侧均匀分布有若干个安装位，所述固晶臂的端部活动连接在所述安装位上。

覆胶固晶设备，其中，所述固晶臂端部设置有拾取装置，所述拾取装置通过夹持、电磁吸附或真空吸附的方式将晶圆盘上顶起的晶粒抓住。

覆胶固晶设备，其中，所述拾取装置为一吸嘴座上设置有吸嘴，用于吸附待固晶的晶粒。

覆胶固晶设备，其中，所述预定工位包括：拾晶位、黏胶位及固晶位。

覆胶固晶设备，其中，还包括：

清洗盘，用于固晶后对固晶臂端部的吸嘴座上的吸嘴进行清洁处理。

本发明有益效果：

1）采用单臂（单个固晶臂）连续执行拾晶、点胶、固晶整个工艺过程，简化了两臂（两组固晶臂）固晶机执行的复杂步骤，同时消除了两臂同工位的等待时间。

2）采用单臂同时进行粘胶和固晶，完全避免了两臂同工位先后工作带来的位置偏差的问题。

3）采用单臂机械结构，可避免两臂相撞的问题，简化了设备复杂结构、降低了设计布局和计算难度，运动控制难度以及安装调试的难度。

4）通过芯片自身取胶后进行固晶，确保芯片与胶液位置的一致性，解决了胶点大小不一致的情况，并有效加强了胶液与芯片粘接的牢固性。

5）通过表面平整的芯片自身取胶，使胶液易形成呈饱满状态，同时更容易控制芯片的包胶高度，目前已达到40um以上，远远超出传统工艺能达到的极限水平，完全能满足高端客户的特殊需求。另外，芯片的包胶高度越高，牢固性越好，而且易于成品散热，延长用寿命。

6）可扩展性强，可采用增加多个工作单元方式大幅度提高设备产能。如多个的单元固晶臂以一定角度固设于电机四周，单臂能同时完成拾晶、沾胶及固晶的动作，使每个单元臂在各个工位都始终保持着工作状态。

附图说明

图1是本发明覆胶固晶设备的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种覆胶固晶设备，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参见图1，图1是本发明覆胶固晶设备的结构示意图。

如图1所示，所述覆胶固晶设备，其包括：

晶圆盘10，用于放置晶粒。

胶盘20，用于对该晶粒的底部包覆胶水进行黏胶处理。

载体30，用于提供该晶粒的待固晶位。

固晶臂40，用于拾取晶圆盘10上的晶粒，并通过该固晶臂40将所述晶粒送至胶盘20工位进行黏胶处理，再通过该固晶臂40将黏胶处理后的晶粒粘焊在载体30上的待固晶位。

具体地，固晶臂40是以直线、摆动或旋转的方式到达预定工位，较好的是，固晶臂40处于整个系统的中心位置，作为该系统的核心部件，并且该固定臂40以转动的工作方式到达预定工位（即拾晶位、黏胶位、固晶位）。

相应地，可采用驱动电机60进行驱动，带动其转动从而到达预定工位，具体结构为驱动电机60的驱动端套接一旋转安装座61，而所述固晶臂40可上下运动地安装在所述旋转安装座61上，即该固定臂40安装在该旋转安装座61上，不仅可以实现固定臂的转动，而且还可以相对于该旋转安装座61可以做下放或升起的动作。

另外，出于固晶效率的考虑，该固晶臂40可以设置若干个，间隔均匀的装配在旋转安装座61的周侧。其中，对于固晶臂的个数并不作限制，可以有3个、6个等等，依所设置的驱动电机的功率而定。

其中，所述固晶臂40端部设置有拾取装置，通过夹持、电磁吸附或真空吸附的方式将晶圆盘上顶起的晶粒抓住，该拾取装置较好的是吸嘴座41，在所述吸嘴座41上设置有吸嘴。

进一步地，所述晶圆盘10、胶盘20、载体30则依次设置在该固晶臂40圆形运动轨迹的对应工位上（即对应于吸嘴下方的位置）。

该设备还可以包括：

清洗盘50，用于固晶后对固晶臂端部的吸嘴座上的吸嘴进行清洁处理。

下面通过一具体实施例对本发明作详细的阐述：

如图1所示，该设备包括：

位于该设备中心设置的驱动电机60，套接在该驱动电机60驱动端上的旋转安装座61，在该旋转安装座61的周侧设置有四个安装位，相应地，在该四个安装位上装配有四个固晶臂40（分别为固晶臂401、固晶臂402、固晶臂403、固晶臂404，其中，每个固晶臂的结构完全一样，而且工作步骤也完全相同），该四个固晶臂40可以伴随旋转安装座61转动，同时也可相对于该旋转安装座61做上下运动。

在固晶臂40的端部设置有吸嘴座41，在吸嘴座上设置有吸嘴，在固晶臂40圆形运动轨迹的工位上（即吸嘴对应的下方位置）依次设置有晶圆盘10、胶盘20、载体30、清洗盘50，将固晶臂40圆形运动轨迹均分为四个方向的工位，而晶圆盘10、胶盘20、载体30、清洗盘50按照固晶循序依次放置在对应的四个方向的工位上。

待上述设备组装完毕后，接下来具体固晶步骤如下：

步骤一，启动驱动电机，进入第一个90度旋转（每一个工序，驱动电机都是旋转90度，而且整个系统为一循环系统，且驱动电机的旋转方向并不限定，顺时针或逆时针旋转均可）；

步骤二，固晶臂401进入拾晶位，下放固晶臂401拾取晶粒，吸嘴吸附到晶粒后，升起固晶臂401，驱动电机进入第二个90度旋转；

步骤三，固晶臂401进入黏胶位，固晶臂402进入拾晶位，同时下放固晶臂401和固晶臂402，固晶臂401进行黏胶操作，固晶臂402进行拾晶操作，完成后再同时升起固晶臂401和固晶臂402，驱动电机进入第三个90度旋转；

步骤四，固晶臂401进入固晶位，固晶臂402进入黏胶位，固晶臂403进入拾晶位，同时下放固晶臂401、固晶臂402和固晶臂403，固晶臂401进行固晶操作，固晶臂402进行黏胶操作，固晶臂403进行拾晶操作，完成后再同时升起固晶臂401、固晶臂402和固晶臂403，驱动电机进入第四个90度旋转；

步骤五，固晶臂401进入清洗位（清洗盘对应的工位），固晶臂402进入固晶位，固晶臂403进入黏胶位，固晶臂404进入拾晶位，同时下放固晶臂401、固晶臂402、固晶臂403和固晶臂404，固晶臂401进行清洗操作，固晶臂402进行固晶操作，固晶臂403进行黏胶操作，固晶臂404进行拾晶操作，完成后再同时升起固晶臂401、固晶臂402、固晶臂403和固晶臂404，驱动电机进入第五个90度旋转。

即整个设备初始完毕，往后的阶段，固晶臂401、固晶臂402、固晶臂403和固晶臂404均进行同步上下运动，整个系统将以此循环起来。

需要注意的是，在整个设备初始时，只有每个固晶臂第一次进入拾晶位时，才进行下放固晶臂操作，待最后的固晶臂404进入拾晶位时，四个固晶臂才进行同步操作。

本发明通过多个单元固晶臂（一个单元指的是一个臂，由于它可同臂完成拾晶、取胶和固晶，所以在本发明中称一个单元）以一定角度固设于电机四周，每个单元的臂都可以独立做升降的动作。多个单元的固晶臂随电机放置并同时到达相应的工位后，降下去按设定的方式操作，完成后迅速归位，再通过控制指令随电机继续转动，到达下一个工位时继续工作。这种结构的特点在于单臂能同时完成拾晶、沾胶及固晶的动作，使每个单元臂在各个工位都始终保持着工作状态。

在此强调的是，该设备对于旋转方向没有限制，可做单向顺时针旋转、逆时针旋转或者顺逆往复旋转运动。

综上所述，本发明所提供的一种覆胶固晶设备，采用单个机械臂完成个工艺过程（包括拾晶、取胶和固晶），解决了传统工艺时序及结构空间问题，采用增加工作单元的方式大幅提高设备产能，同时最主要的是解决了传统工艺中每次出胶高径比底，点胶精度和固晶精度交互影响，胶点形状、厚度、大小一致性差，厚度难以控制，引起黏结面有盲点或牢固性差等问题。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1. 一种覆胶固晶设备，其特征在于，包括：

晶圆盘，用于放置待固晶的晶粒；

胶盘，用于对该晶粒的底部包覆胶水进行黏胶处理；

载体，用于提供该晶粒的待固晶位；

固晶臂，用于拾取该晶粒，并通过该固晶臂将所述晶粒送至胶盘工位进行黏胶处理，再通过该固晶臂将黏胶处理后的晶粒粘焊在载体上的待固晶位；

还包括一旋转装置，若干个所述固晶臂间隔设置在所述旋转装置的周侧，通过所述旋转装置带动转动至预定工位，所述晶圆盘、胶盘、载体依次设置在所述固晶臂运动轨迹上的预定工位。

2. 根据权利要求1所述的覆胶固晶设备，其特征在于，所述旋转装置为一驱动电机，所述驱动电机的驱动端套接有旋转安装座，所述固晶臂可上下运动地安装在所述旋转安装座上。

3. 根据权利要求2所述的覆胶固晶设备，其特征在于，所述旋转安装座的周侧均匀分布有若干个安装位，所述固晶臂的端部活动连接在所述安装位上。

4. 根据权利要求1所述的覆胶固晶设备，其特征在于，所述固晶臂端部设置有拾取装置，所述拾取装置通过夹持、电磁吸附或真空吸附的方式将晶圆盘上顶起的晶粒抓住。

5. 根据权利要求4所述的覆胶固晶设备，其特征在于，所述拾取装置为一吸嘴座，所述吸嘴座上设置有吸嘴，用于吸附待固晶的晶粒。

6. 根据权利要求1所述的覆胶固晶设备，其特征在于，所述预定工位包括：拾晶位、黏胶位及固晶位。

7. 根据权利要求5所述的覆胶固晶设备，其特征在于，还包括：

清洗盘，用于固晶后对固晶臂端部的吸嘴座上的吸嘴进行清洁处理。

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