CN107799432B - 管芯分拣装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管芯分拣装置，涉及半导体装置测试领域，主要包括固定机构，用于固定晶片，晶片包括多个管芯；定位机构，包括指示器，用于根据坐标来指示晶片上对应的管芯；顶针机构，用于对定位机构所指示的管芯施加力，以使其从晶片分离，指示器与顶针机构对准；移动机构，与定位机构和顶针机构机械耦接，用于根据坐标使定位机构在与顶针机构对准的状态下移动来指示对应的管芯；以及顶针机构；其中，顶针机构包括顶针、腔体和顶针驱动装置。本发明可以精确定位待挑取管芯，避免了现有技术中的人工挑选方法挑选待测试的管芯，带来的管芯损伤和切割带形变等问题。

Description

管芯分拣装置

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及半导体装置测试领域，更具体地涉及一种管芯(die)分拣装置。

背景技术

传统的芯片测试方式为先对晶片(wafer)进行切割形成管芯，然后对管芯进行封装并测试，然而封装使得芯片体积增加。晶片级芯片规模封装(Wafer level chip scalepacking(WLCSP))技术不同于传统的芯片封装技术，该技术是先在整片晶片上进行封装和测试，然后将晶片切割成管芯(die)颗粒，封装后的管芯体积基本等同于裸晶的原尺寸。由于晶片级芯片规模封装的上述特点，其对管芯切割的要求也更加严格。在日常产品检验流程中，需要将封装后的管芯从不同的位置挑出来，来对其进行检测(包括但不限于检查管芯的侧边和背面的质量)。

现有技术中选取管芯进行测试采用的是人工挑选的方法，即人工用针挑选待测试的管芯，由此产生了两个问题。第一，人工在挑取管芯时，容易触碰到待测试管芯周围的其他管芯，从而造成待测试管芯或周围其他管芯的损伤，进而造成测试误判；第二，人工挑选管芯具有随意性，导致切割带(dicing tape)的皱曲，进而在自动光学检测仪测试时无法完成扫描，无形中增加了将缺陷管芯流出的风险。

因此，需要改善的管芯分拣技术。

发明内容

本发明的发明人发现了上述现有技术中存在的问题，并针对上述问题中的至少一个问题提出了本发明。

根据本发明的一个方面，提供了一种管芯分拣装置，包括：固定机构，用于固定晶片，晶片包括多个管芯；定位机构，包括指示器，用于根据坐标来指示晶片上对应的管芯；顶针机构，用于对定位机构所指示的管芯施加力，以使其从晶片分离，指示器与顶针机构对准；移动机构，与定位机构和顶针机构机械耦接，用于根据坐标使定位机构在与顶针机构对准的状态下移动来指示对应的管芯；以及，其中，顶针机构包括：顶针，固定在顶针轴的一端，用于对管芯施加力，腔体，顶针轴的至少一部分以及顶针设置于腔体中，腔体的要面对晶片的第一面中形成有多个开口，开口包括通气口以及允许顶针从其通过的顶针伸缩口，以及顶针驱动装置，在腔体外部，用于通过顶针轴驱动顶针经由顶针伸缩口往复移动。

在一个实施例中，在腔体的其他的第二面中形成有抽气口，用于经抽气口抽气以使腔体内外处于相对负压，在顶针机构对定位机构所指示的管芯施加力时，晶片由于腔体内的相对负压而被吸附在腔体的第一面上。

在一个实施例中，当晶片固定于固定机构时，指示器位于晶片上方并与顶针机构对准，顶针机构位于晶片下方。

在一个实施例中，移动机构还包括U型臂，指示器固定在U形臂一端，顶针机构固定在U形臂另一端；移动机构通过根据坐标使使U形臂移动，来使定位机构在与顶针机构对准的状态下移动。

在一个实施例中，移动机构包括第一驱动装置和第二驱动装置，从而能够根据坐标驱动定位机构在与顶针机构对准的状态下在正交的第一方向和第二方向上移动。

在一个实施例中，第一驱动装置和第二驱动装置各自包括步进马达和导轨。

在一个实施例中，指示器发射的激光光束直径为0.2-0.3毫米。

在一个实施例中，第一驱动装置和\或第二驱动装置的导轨的精度为小于3微米。

在一个实施例中，控制装置根据晶片的厚度调整顶针的位移。

在一个实施例中，顶针机构的顶针的高度是可调节的。

在一个实施例中，定位机构还包括校准机构，设置于U型臂一端，用于调节指示器与顶针机构对准。

在一个实施例中，管芯分拣装置还包括负压装置，用于通过抽气口抽气来使腔体内相对外部处于负压。

在一个实施例中，管芯分拣装置还包括：坐标识别装置，用于识别各管芯的坐标，控制器，用于根据用户输入的坐标控制移动机构来使定位机构在与顶针机构对准的状态下移动至与所输入的坐标对应的管芯，以及当定位机构移动至与对应的管芯对准后，控制顶针机构来对定位机构所指示的管芯施加力，以使所指示的管芯从晶片分离。

在一个实施例中，管芯分拣装置还包括负压装置，用于通过抽气口抽气，使腔体内相对于外部处于相对负压，其中，当定位机构移动至与对应的管芯对准后，控制器还控制负压装置来使腔体内处于相对负压，并在腔体内处于相对负压的情况下，控制顶针驱动装置通过顶针轴驱动顶针经由顶针伸缩口向上移动，对对应的管芯施加力以使其从晶片分离。

在一个实施例中，管芯分拣装置还包括管芯拾取装置，用于拾取被从晶片分离的管芯。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其他特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：

图1为本发明的一种管芯分拣装置的结构示意图。

图2为本发明中的顶针机构的结构示意图。

图3为本发明中的顶针机构的透视图。

图4为本发明的一种管芯分拣装置一个实施例的示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1为根据本发明一个实施例的管芯分拣装置的结构示意图。图2、图3分别为示意性的示出了根据本发明一个实施例的顶针机构的结构示意图和透视图。图4为示意性的示出了根据本发明一个实施例的管芯分拣装置的示意图。下面结合图1-4来进行说明。

如图1-3所示，本发明的管芯分拣装置包括：固定机构101、定位机构103、顶针机构105和移动机构107。

固定机构101用于固定晶片(图内未示出)。晶片可以包括多个管芯。晶片可以被预切割，以使得管芯彼此之间部分分离。在一种实现方式中，如图1所示，固定机构101包括框架1011(frame)用于支承晶片的边缘部分。框架上可以具有多个挟持拨片1012来固定晶片。应理解，本发明不限于此。固定机构101也可以用卡扣装置、啮合装置、挟持装置等实现。

定位机构103包括指示器1031，用于根据坐标来指示晶片上与所述坐标对应的管芯。优选地，这里所述的坐标可以是管芯的中心坐标，然而本发明并不限于此，例如，可以是管芯中心附近的坐标，或者也可以是接近其边缘的坐标。

在一种实现方式中，指示器1031可以包括激光指示器，其可以发射激光光束来标示所指示的管芯。当晶片固定于固定机构101时，指示器1031位于晶片的上方，并根据坐标指示晶片上对应的管芯；顶针机构105位于晶片的下方，与指示器1031对齐。指示器1031发射的激光光束直径可以为例如0.2-0.3毫米。在一种实现方式中，定位机构103还可以包括校准机构1032，设置于U型臂1071的一端，通过校准机构1032来调节指示器1031的位置，使其与顶针机构105中的顶针1051(下面将详细说明)对准。作为示例，校准机构可以包括一个或多个微调旋钮。通过旋转微调旋钮，可以调节指示器1031的位置或者定向等，来使得指示器与对应的顶针对准。图1中示出了一个微调旋钮作为校准机构的示例。注意，本文中所使用的术语“对准”或者“对齐”可以包括基本对准或者基本对齐，也即，其可以包括本领域或者相关领域中认为适当的误差或者偏差。

顶针机构105用于对定位机构103所指示的管芯施加力，以使其从晶片分离。指示器1031可以保持与顶针机构105对准。图2和3示出了作为示例的顶针机构的细节。

如图2和图3所示，顶针机构105可以包括顶针1051，其固定在顶针轴1053的一端，用于对管芯施加力。顶针机构105还可以包括腔体1055，其中顶针轴1053的至少一部分以及顶针1051设置于腔体1055中。腔体1055的要与管芯相对的面(例如，图中的上壁)中可以形成有多个开口1052。开口1052可以包括通气口以及允许顶针从其通过的顶针伸缩口。在腔体1055的其他的面(例如，侧壁)中可以形成有抽气口1054。可以经抽气口1054抽气(例如，通过连接到抽气口1054的负压装置106(图中未示出))以使腔体1055内处于相对负压。如此，当对晶片进行操作时，该负压将使得晶片(或其一部分)被吸附到顶针机构的与晶片相对的面。

顶针机构105还可以包括顶针驱动装置1057，通过与其耦接的顶针轴1053驱动顶针1051。在一个实现方式中，如图2所示，顶针驱动装置1057被设置在腔体1055外部，用于通过顶针轴1053驱动顶针1051经由顶针伸缩口往复移动。

在移动机构107将定位机构103移动来指示出与目标坐标对应的管芯的情况下，由于顶针机构105与定位机构103对准，因此顶针机构105与定位机构103所指示的目标管芯也对准。在此情况下，顶针驱动装置1057可以驱动(例如，通过顶针轴1053)顶针1051对定位机构103所指示的管芯施加力。此时，晶片由于腔体1055内的相对负压而被吸附在腔体1055的上壁上。顶针1051将作为目标的所选择(并被指示)的管芯顶起，从而使其与晶片分离。

在一种实现方式中，顶针机构105还可以包括直线轴承1056，用于保持顶针1051沿竖直方向运动。可以根据具体情况(例如，晶片厚度、脆度、切片带厚度等条件或参数)，来设置或调节顶针机构105的各项参数，诸如：顶针1051的顶部几何特征、长度(或纵向尺寸)和/或直径(或横向尺寸)，驱动顶针的力，驱动顶针移动的距离，等等。

优选地，移动机构107与定位机构103和顶针机构105机械耦接。移动机构107可以根据待定位或者待指示的管芯的坐标，来使定位机构的指示器1031在与顶针机构105对准的状态下移动来指示对应的管芯。该坐标可以来自于例如用户输入或者根据库文件或者描述文件自动生成。

在一种实现方式中，移动机构107可以包括有U型臂1071，如图1所示。指示器1031可以耦接到U形臂一端，顶针机构105可以耦接或者固定在U型臂另一端。移动机构107还包括第一驱动装置和第二驱动装置，用于根据坐标来驱动定位机构的指示器1031在与顶针机构105对准的状态下分别在正交的第一方向和第二方向上移动。

例如，第一驱动装置和第二驱动装置可以各自包括步进马达和导轨。第一驱动装置和第二驱动装置的导轨正交。步进马达驱动U型臂1071沿导轨在正交的第一方向或第二方向移动，直至指示器1031移动并对准至目标坐标(或者与目标坐标对应的管芯)。

在一种实现方式中，第一驱动装置和第二驱动装置的导轨的精度可以为小于3微米。也即，移动机构107的在第一方向或第二方向上的移动的精度可以为小于3微米。例如，第一驱动装置和第二驱动装置的导轨的长度可以为300毫米，精度可以为3微米。

在定位机构103移动以使得指示器1031指示或者对准目标管芯(即，与坐标对应的管芯)后，顶针驱动装置1057驱动顶针1051经由顶针伸缩口向上移动，对所选定(指示)的管芯施加力(例如，将该管芯顶起)，以使其从晶片分离；此时，优选地，通过抽气口1054抽气(例如，由负压装置106(图4)来抽气)，使腔体1055内处于相对负压。

在本公开的一个实现方式中，还可以包括管芯拾取装置(图内未详细示出)，可以拾取被从晶片分离的管芯。在一个实施例中，在定位机构103移动以使得指示器1031指示或者对准目标管芯(即，与坐标对应的管芯)后，可以在晶片上放置具有开孔的静电纸，该开孔可以位于所选定(指示)的管芯上方，其尺寸大于目标管芯，使指示器1031可以通过该开口指示或者对准目标管芯。在顶针驱动装置1057驱动顶针1051经由顶针伸缩口向上移动，对所选定(指示)的管芯施加力使其从晶片分离并穿过静电纸的开口后，所选定的管芯跳至静电纸上。在此情况下，可以使用管芯拾取装置对被从晶片分离的管芯进行拾取操作。在该示例中，管芯拾取装置可以包括夹取装置、吸嘴等。在另一实施例中，管芯拾取装置可以与指示装置集成在一起。在这种情况下，管芯拾取装置包括可以升降的吸嘴。在指示装置指示出目标管芯之后，拾取装置可以沿着指示激光的光轴下降至接近晶片表面。在顶针驱动装置1057驱动顶针1051经由顶针伸缩口向上移动，使目标管芯与晶片分离之后，管芯被吸嘴吸附。

在本公开的另一种实现方式中，本发明的装置还可以包括坐标识别装置109和控制器111。坐标识别装置109可以识别各管芯的坐标。例如，坐标识别装置109可以根据晶片上的对准标记以及管芯的大小和布局，识别各管芯的坐标。控制器111可以根据用户输入的坐标移动机构107来使定位机构的指示器1031在与顶针机构105对准的状态下移动至与所输入的坐标对应的管芯。本公开中的坐标并不限于用户输入的坐标，该坐标还可以来自于根据库文件或者描述文件自动生成。

当定位机构103移动至指示器1031指示或对准目标管芯(即，与坐标对应的管芯)后，控制器111控制顶针机构105对目标管芯施加力，以使目标管芯(即，与坐标对应的管芯)从晶片分离。

在本公开的一种实现方式中，还可以包括负压装置106(图4)。负压装置106可以通过腔体1055的抽气口1054抽气，使腔体内相对于外部处于相对负压。例如，控制器111在定位机构103移动至指示器1031与目标管芯(即，与坐标对应的管芯)对准后，控制负压装置106通过抽气口1054抽气，使腔体内相对于外部处于相对负压，并在腔体内处于相对负压的情况下，控制顶针驱动装置1057通过顶针轴驱动顶针1051经由顶针伸缩口向上移动，对目标管芯(即，与坐标对应的管芯)施加力以使其从晶片分离。

本发明的管芯分拣装置，可以精确定位待挑取管芯，避免了现有技术中的人工挑选方法挑选待测试的管芯，带来的管芯损伤和切割带形变等问题。

至此，已经详细描述了根据本公开实施例的管芯分拣装置。为了避免模糊本公开的教导，没有描述本领域所公知的一些细节，本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。另外，本说明书公开所教导的各实施例可以自由组合。本领域的技术人员应该理解，可以对上面说明的实施例进行多种修改而不脱离如所附权利要求限定的本公开的精神和范围。

Claims (14)

1.一种管芯分拣装置，其特征在于，包括：

固定机构，用于固定晶片，所述晶片包括多个管芯；

定位机构，包括指示器，用于根据坐标来指示晶片上对应的管芯；所述指示器包括激光指示器；

顶针机构，用于对所述定位机构所指示的管芯施加力，以使其从晶片分离，所述指示器与所述顶针机构对准；

移动机构，与所述定位机构和所述顶针机构机械耦接，用于根据所述坐标使所述定位机构在与所述顶针机构对准的状态下移动来指示对应的管芯；以及

其中，所述顶针机构包括：

顶针，固定在顶针轴的一端，用于对管芯施加力，

腔体，所述顶针轴的至少一部分以及所述顶针设置于所述腔体中，所述腔体的要面对所述晶片的第一面中形成有多个开口，所述开口包括通气口以及允许顶针从其通过的顶针伸缩口，以及

顶针驱动装置，在所述腔体外部，用于通过顶针轴驱动顶针经由顶针伸缩口往复移动；

所述移动机构还包括U型臂，所述指示器固定在所述U型臂一端，所述顶针机构固定在所述U型臂另一端；

所述移动机构通过根据所述坐标使所述U型臂移动，来使定位机构在与所述顶针机构对准的状态下移动；

所述管芯分拣装置还包括：

坐标识别装置，用于识别各管芯的坐标；

控制器，用于根据用户输入的坐标或者根据库文件或者描述文件自动生成的坐标控制所述移动机构来使所述定位机构的指示器在与所述顶针机构对准的状态下移动至与所输入的坐标或所生成的坐标对应的管芯。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中，

在所述腔体的其他的第二面中形成有抽气口，用于经所述抽气口抽气以使腔体内处于相对负压，

在顶针机构对所述定位机构所指示的管芯施加力时，晶片由于腔体内的相对负压而被吸附在所述腔体的第一面上。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述晶片固定于所述固定机构时，所述指示器位于所述晶片上方并与所述顶针机构对准，所述顶针机构位于所述晶片下方。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述移动机构包括第一驱动装置和第二驱动装置，从而能够根据所述坐标驱动所述定位机构在与所述顶针机构对准的状态下在正交的第一方向和第二方向上移动。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置各自包括步进马达和导轨。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述指示器发射的激光光束直径为0.2-0.3毫米。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一驱动装置和\或所述第二驱动装置的导轨的精度为小于3微米。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述顶针机构的顶针的高度是可调节的。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述定位机构还包括校准机构，设置于所述U型臂一端，用于调节所述指示器与所述顶针机构对准。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

负压装置，用于通过抽气口抽气来使所述腔体内相对于外部处于负压。

11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器还用于当所述定位机构移动至与所述对应的管芯对准后，控制所述顶针机构来对所述定位机构所指示的管芯施加力，以使所指示的管芯从晶片分离。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括负压装置，用于通过抽气口抽气，使所述腔体内相对于外部处于负压，

其中，当所述定位机构移动至与所述对应的管芯对准后，所述控制器还控制负压装置来使所述腔体内处于相对负压，并在所述腔体内处于相对负压的情况下，控制所述顶针驱动装置通过顶针轴驱动顶针经由顶针伸缩口向上移动，对所述对应的管芯施加力以使其从晶片分离。

13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

管芯拾取装置，用于拾取被从晶片分离的管芯。

14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述控制器根据所述晶片的厚度调整所述顶针的位移。

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