CN103872193A - 一种覆胶固晶方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种覆胶固晶方法及其系统，包括步骤：A、通过固晶臂拾取晶圆盘上的晶粒；B、将拾取的晶粒的底部浸入胶盘包覆胶水进行黏胶处理；C、将黏胶处理后的晶粒粘焊在载体上的待固晶位。由于使用同一个机械及控制结构进行拾晶，并靠晶片自身取胶，避免了传统方式的晶粒与胶点粘接位置有盲点，粘接面分布不均，易出现晶粒与胶滴重置点偏差较大、胶型不饱满、吸附牢固性差等不良现象。该固晶方法采用独立的系统即可实现，完全避免两个独立机构同工位生产碰撞问题，简化机械结构，降低控制难度，同时又提高产品精度。
Description
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方法及其系统。
背景技术
固晶之目的是为将晶粒（或芯片）固着于载体之上，使晶粒（或芯片）与载体间实现热信号或电信号的输入。晶粒（或芯片）放入载体封装位置的精确与否直接影响器件发光和导电效能，若晶粒（或芯片）在载体封装位置有所偏差，在照明器件方面会导致光线未能完全发射出来从而影响成品的光亮度，在集成电路方面会导致电信号未能完全连接而影响成品的功效。因此晶粒（或芯片）在载体上的固晶点精度要求非常高，这样才能有效保证成品质量。
目前国内外封装厂商普遍使用的传统固晶工艺的工作过程是，通过点胶臂先在胶盘中点取银浆后，将胶点点至载体上的待固晶位，再通过固晶臂将晶圆上已分离的晶粒（或芯片）逐一利用真空吸起，并传送放置在载体涂有银浆的目标中心点上，使芯片在载体上被粘焊固定。这种封装工艺引起的问题有：
1）胶点与晶粒（或芯片）分别由两个独立的机械机构结构放置，而且两组机械机构重置点间会存在偏差，因此晶粒（或芯片）与胶点的重合位置会存在偏差。
2）点胶头取胶时易受到针头形状、针头下降深度差异等因素的影响，加上晶粒与胶点接触现时受到时间、速度、作用力的影响，很难始终使胶点形状、大小、厚度保持一致性。
3）胶点与晶粒为先后放置的顺序，且受针头形状影响，胶滴落下时呈水滴状（即中间厚周边薄），胶滴表面在待黏合时间内张力会逐渐变大，所以晶粒（或芯片）的包胶高度不易控制，而且一般都无法超出35um的高度。
4）点胶臂和固晶臂是由两个独立的机构控制，由于两臂作用于同一工位，在持续工作状态下，要避开两臂在同工位间的碰撞，所以机械设计、运动和软件控制、集成控制方面都要求很高。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
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方法及其系统，旨在解决晶粒（或芯片）与胶点位置不重合、芯片包胶高度不易控制、胶点大小一致性差等因素造成产品质量差、产能低等问题。
本发明的技术方案如下：
一种覆胶固晶方法，包括步骤：
A、通过固晶臂拾取晶圆盘上的晶粒；
B、将拾取的晶粒的底部浸入胶盘包覆胶水进行黏胶处理；
C、将黏胶处理后的晶粒粘焊在载体上的待固晶位。
所述的覆胶固晶方法，其中，所述步骤A具体包括：
A1、将固晶臂端部的拾取装置中心对准放置在晶圆盘上的晶粒表面上方；
A2、下放固晶臂，该拾取装置通过夹持、电磁吸附或真空吸附的方式将晶圆盘上顶起的晶粒抓住；
A3、升起固晶臂并移至胶盘工位上方。
所述的覆胶固晶方法，其中，所述步骤B具体包括：
B1、下放固晶臂，将拾取的晶粒浸入到胶盘中，使晶粒的底部包覆胶水；
B2、升起固晶臂，将包覆胶水后的晶粒移至载体工位上方。
所述的覆胶固晶方法，其中，所述步骤C具体包括：
C1、固晶臂端部的拾取装置对准载体上的待固晶位中心；
C2、下放固晶臂，将黏胶处理后的晶粒粘焊在待固晶位上；
C3、升起固晶臂，同时卸掉拾取装置上的作用力，使晶粒与拾取装置分离，并固定安装在载体的待固晶位上。
所述的覆胶固晶方法，其中，在所述步骤C之后还包括步骤：
D、将固晶臂移至清洗盘，对固定臂端部的拾取装置上的抓取物表面进行清洁处理。
一种基于覆胶固晶方法的系统，包括：
晶圆盘，用于放置晶粒；
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，用于拾取晶圆盘上的晶粒，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；
所述固晶臂以直线、摆动或旋转的运动方式到达预定工位，所述晶圆盘、胶盘、载体依次设置在所述固晶臂运动轨迹的对应工位上。
所述的基于覆胶固晶方法的系统，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。
所述的基于覆胶固晶方法的系统，其中，还包括：
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。
所述的基于覆胶固晶方法的系统，其中，所述旋转安装座上间隔设置有若干个固晶臂。
所述的基于覆胶固晶方法的系统，其中，还包括：
清洗盘，用于固晶后对固晶臂端部的拾取装置上的抓取物表面进行清洁处理。
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）采用单臂机械结构进行粘胶和固晶，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是本发明覆胶固晶方法的流程图。
图2是本发明基于覆胶固晶方法的系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种覆胶固晶方法及其系统，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是本发明覆胶固晶方法的流程图。
如图1所示，所述覆胶固晶方法，其包括：
步骤S100，通过固晶臂拾取晶圆盘上的晶粒。
其中，步骤S100具体包括：
步骤S110，将固晶臂端部的拾取装置中心对准放置在晶圆盘上的晶粒表面上方；
步骤S120，下放固晶臂，该拾取装置通过夹持、电磁吸附或真空吸附的方式将晶圆盘上顶起的晶粒抓住；
步骤S130，升起固晶臂并移至胶盘工位上方，之后进入步骤S200。
步骤S200，将拾取的晶粒的底部浸入胶盘包覆胶水进行黏胶处理。
其中，步骤S200具体包括：
步骤S210，下放固晶臂，将拾取的晶粒浸入到胶盘中，使晶粒的底部包覆胶水；
步骤S220，升起固晶臂，将包覆胶水后的晶粒移至载体工位上方，之后进入步骤S300。
步骤S300，将黏胶处理后的晶粒粘焊在载体上的待固晶位。
其中，步骤S300具体包括：
步骤S310，固晶臂端部的拾取装置对准载体上的待固晶位中心；
步骤S320，下放固晶臂，将黏胶处理后的晶粒粘焊在待固晶位上；
步骤S330，升起固晶臂，同时卸掉拾取装置上的作用力，使晶粒与拾取装置分离，并固定安装在载体的待固晶位上。
在所述步骤S300之后还可以包括：
步骤S400，将固晶臂移至清洗盘，对固定臂端部的拾取装置上的抓取物表面进行清洁处理。其中，本实施例中对拾取装置上的抓取物表面进行清洁操作的步骤，在此不作限定。
基于上述覆胶固晶方法的实施例，本发明还提供一种基于覆胶固晶方法的系统的实施例，
请参见图2，图2是本发明基于覆胶固晶方法的系统的结构示意图。
如图2所示，所述基于覆胶固晶方法的系统，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运动轨迹的对应工位上（即对应于吸嘴下方的位置）。
该系统还可以包括：
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2所示，该系统包括：
位于该系统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。
待上述系统组装完毕后，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401拾取芯片，吸嘴吸附到芯片后，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。
即整个系统初始完毕，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，在整个系统初始时，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，该系统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方法及其系统，由于使用同一个机械及控制结构进行拾晶，并靠晶片自身取胶，避免了传统方式的晶粒（或芯片）与胶点粘接位置有盲点，粘接面分布不均，易出现晶粒与胶滴重置点偏差较大、胶型不饱满、吸附牢固性差等不良现象。除此之外，使用晶粒（或芯片）取胶代替点胶头点胶，胶点包覆状态完全不一样，黏接层平整规则，高度容易控制，更易达到较高的包胶高度。该固晶方法采用独立的系统即可实现，完全避免两个独立机构同工位生产碰撞问题，简化机械结构，降低控制难度，同时又提高产品精度。
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 (10)
1. 一种覆胶固晶方法，其特征在于，包括步骤：
A、通过固晶臂拾取晶圆盘上的晶粒；
B、将拾取的晶粒的底部浸入胶盘包覆胶水进行黏胶处理；
C、将黏胶处理后的晶粒粘焊在载体上的待固晶位。
2. 根据权利要求1所述的覆胶固晶方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：
A1、将固晶臂端部的拾取装置中心对准放置在晶圆盘上的晶粒表面上方；
A2、下放固晶臂，该拾取装置通过夹持、电磁吸附或真空吸附的方式将晶圆盘上顶起的晶粒抓住；
A3、升起固晶臂并移至胶盘工位上方。
3. 根据权利要求1所述的覆胶固晶方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：
B1、下放固晶臂，将拾取的晶粒浸入到胶盘中，使晶粒的底部包覆胶水；
B2、升起固晶臂，将包覆胶水后的晶粒移至载体工位上方。
4. 根据权利要求1所述的覆胶固晶方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：
C1、固晶臂端部的拾取装置对准载体上的待固晶位中心；
C2、下放固晶臂，将黏胶处理后的晶粒粘焊在待固晶位上；
C3、升起固晶臂，同时卸掉拾取装置上的作用力，使晶粒与拾取装置分离，并固定安装在载体的待固晶位上。
5. 根据权利要求1所述的覆胶固晶方法，其特征在于，在所述步骤C之后还包括步骤：
D、将固晶臂移至清洗盘，对固定臂端部的拾取装置上的抓取物表面进行清洁处理。
6. 一种基于覆胶固晶方法的系统，其特征在于，包括：
晶圆盘，用于放置晶粒；
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，用于拾取晶圆盘上的晶粒，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；
所述固晶臂以直线、摆动或旋转的运动方式到达预定工位，所述晶圆盘、胶盘、载体依次设置在所述固晶臂运动轨迹的对应工位上。
7. 根据权利要求6所述的基于覆胶固晶方法的系统，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。
8. 根据权利要求6所述的基于覆胶固晶方法的系统，其特征在于，还包括：
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。
9. 根据权利要求8所述的基于覆胶固晶方法的系统，其特征在于，所述旋转安装座上间隔设置有若干个固晶臂。
10. 根据权利要求7所述的基于覆胶固晶方法的系统，其特征在于，还包括：
清洗盘，用于固晶后对固晶臂端部的拾取装置上的抓取物表面进行清洁处理。
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