CN108074853A - 晶片校准方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体封装技术领域，提供了一种晶片校准方法，包括如下步骤：将具有若干晶片的基材固定于固定环上；通过设置于固定环顶侧的高清摄像机对晶片进行逐一拍摄；将晶片的图像与标准晶片的图像进行比对，根据比对结果调整固定环的位置和角度；另外，本发明还提供了一种晶片校准装置。本发明提供的晶片校准方法及装置，采用了可调整位置和角度的固定环，以及在固定环的顶侧设置摄像头，使得晶片校准装置能够得到每片晶片的高清图像，并且根据图像的比对结果，通过固定环对晶片的位置和角度进行调整，从而提高了晶片的校准精度，有效地解决了晶片校准无法达到高精度要求的技术问题，保证了共晶工艺的稳定性，提高了共晶的精度。
Description
技术领域
本发明属于半导体封装技术领域，更具体地说，是涉及一种晶片校准方法及装置。
背景技术
半导体封装是指将通过测试的晶圆按照产品型号及功能需求加工得到独立芯片的过程。封装过程一般为：先将晶圆通过划片工艺切割成小的晶片，接着将切割好的晶片用胶水贴装到相应的基板架(引线框架)的小岛上，再利用超细的金属(金、锡、铜、铝)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，构成所要求的电路；然后再对独立的晶片用塑料外壳加以封装保护。
目前，将晶片的接合焊盘连接到基板的相应引脚工序是通过共晶机来完成；为了取得精度高、稳定性好的共晶效果，共晶焊接前需要对晶片的位置和角度进行校准，以保证每片贴装到基板上的晶片都达到所要求的角度和方向。现有晶片校准方法一般是通过在晶片底部设置摄像头，对晶片的底部进行两次拍摄：第一次拍摄是在晶片进入吸取区域时，用于确认晶片的位置；第二次拍摄是在晶片被吸嘴吸起后，对晶片底部进行拍摄，接着将拍摄得到的图片通过图像对比软件与预先拍摄的标准图片进行比对，然后通过吸嘴的旋转和移动校准晶片送入基板的角度和方向。但是，通过底部摄像头拍摄出来的图片清晰度不够，只能呈现晶片的外部轮廓，与标准图片的对比只能做到轮廓重叠和面积计算，对线路走向和角度的校准都比较粗略，校准精度无法满足越来越高的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶片校准方法及装置，以解决现有技术中，晶片校准无法达到高精度要求的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供了一种晶片校准方法，包括如下步骤：
S100、将具有若干晶片的基材固定于固定环上；
S200、通过设置于所述固定环顶侧的高清摄像机对所述晶片进行逐一拍摄；
S300、将所述晶片的图像与标准晶片的图像进行比对，根据比对结果调整所述固定环的位置和角度。
进一步地，所述步骤S100之前还包括如下步骤：
S10、将所述基材拉伸至设定的面积；
S20、移动高清摄像机，使高清摄像机的十字准心对准推顶器的顶针的中心；
S30、移动机械臂，使机械臂的吸嘴孔的中心对准所述顶针的中心。
进一步地，所述步骤S200中，包括如下步骤：
S210、选取一晶片作为标准晶片；
S220、拍摄所述标准晶片的图像并保存；
S230、对所述基材上的晶片进行逐一拍摄。
进一步地，所述步骤S220中，包括如下步骤：
S221、通过视频图像检查所述标准晶片的位置和角度是否满足贴装要求；
如果满足贴装要求，直接转入步骤S222；
如果不满足贴装要求，旋转、移动所述固定环，调整所述标准晶片的位置和角度，然后转入步骤S222；
S222、拍摄所述标准晶片的图像并保存。
进一步地，所述步骤S300中，包括如下步骤：
S310、将完成拍摄的晶片的图像与所述标准晶片的图像进行比对，判断两者的位置和角度是否相同；
如果相同，直接转入步骤S320；
如果不相同，旋转、移动所述固定环，调整所述标准晶片的位置和角度，然后转入步骤S320；
S320、所述顶针将完成校准的晶片顶起，接着所述机械臂将顶起的晶片吸取并送入基板的设定位置，然后返回步骤S230，直至取完所有晶片。
本发明提供的晶片校准方法的有益效果在于：采用了可调整位置和角度的固定环，以及在固定环的顶侧设置摄像头，使得晶片校准装置能够得到每片晶片的高清图像，并且根据图像的比对结果，通过固定环对晶片的位置和角度进行调整，从而提高了晶片的校准精度，有效地解决了晶片校准无法达到高精度要求的技术问题，保证了共晶工艺的稳定性，提高了共晶的精度。
本发明还提供了一种晶片校准装置，包括支撑架、设置于所述支撑架上的高清摄像机、设置于所述高清摄像机底侧的固定环、与所述固定环连接的驱动机构以及用于控制晶片校准的主机。
进一步地，所述高清摄像机包括一可拍摄出微米级清晰图像的镜头，所述镜头正对所述固定环。
进一步地，所述晶片校准装置还包括用于显示所述高清摄像机拍摄的图像的显示器。
本发明提供的晶片校准装置的有益效果在于：采用了在可移动和转动的固定环的顶侧设置高清摄像机，使得晶片校准装置能够得到每片晶片的高清图像，并且根据图像对比软件的比对结果，通过移动和转动固定环对晶片的位置和角度进行调整，从而实现晶片的校准，有效地解决了晶片校准无法达到高精度要求的技术问题，提高了晶片校准的精确度，提升了用户的使用体验效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的晶片校准方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的晶片校准装置的立体示意图；
图3为本发明实施例提供的晶片校准方法中晶片的放大示意图。
其中，图中各附图标记：
10—晶片校准装置、11—支撑架、12—高清摄像机、13—固定环、120—镜头、20—基材、200—晶片。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1至图3，现对本发明提供的晶片校准方法进行说明。该晶片校准方法，至少包括如下步骤：S100、将具有若干晶片200的基材20固定在固定环13上；S200、通过设置在固定环13顶侧的高清摄像机12对晶片200进行逐一拍摄；S300、将晶片200的图像与标准晶片的图像进行比对，根据比对结果，调整固定环13的位置和角度。此处，基材20优选为蓝膜片，蓝膜片是因为将被切割成许多小晶片的晶圆粘贴在蓝色胶膜上而得名；高清摄像机12为具有可拍摄微米级清晰图像的镜头120的摄像机；标准晶片优选为从每张蓝膜片上挑选出来的被技术人员认定为最符合贴装标准的一片小晶片，当然，根据实际情况和需求，在本发明的其他实施例中，标准晶片还可为从同一型号规格的整批蓝膜片中挑选出来的最符合贴装标准的晶片，此处不作唯一限定。
具体晶片校准过程是：先将蓝膜片固定在晶片校准装置10的固定环13上，接着控制固定环13沿水平面的X、Y方向移动，将蓝膜片上的晶片200逐一移送至高清摄像机12的镜头120的下方，并且对晶片200进行拍摄，接着将拍摄出来的晶片图像跟标准晶片图像作比对，同时根据比对结果，控制固定环13沿水平面的X、Y方向移动，或沿与水平面垂直的Z方向移动，或沿X、Y、Z的轴向旋转，以调整晶片200的位置和角度，直至晶片200的图像与标准晶片的图像的表面线路和轮廓等相重合；然后设置在固定环13底侧的推顶器(未图示)的顶针(未图示)升起，将完成校准的晶片200顶起，通过共晶机的机械臂(未图示)上的吸嘴(未图示)吸取，并且贴装在待共晶处理的基板(未图示)上，接着进行下一个晶片200的校准，如此循环上述步骤，直至将蓝膜片上的晶片200全部校准完毕。当然，根据实际情况和需求，在本发明的其他实施例中，晶片的图像与标准晶片的图像还可通过其他参数进行比对，此处不作唯一限定。
本发明提供的晶片校准方法，采用了可调整位置和角度的固定环13，以及在固定环13的顶侧设置摄像头12，使得晶片校准装置10能够得到每片晶片200的高清图像，并且根据图像的比对结果，通过固定环13对晶片200的位置和角度进行调整，从而提高了晶片的校准精度，有效地解决了晶片校准无法达到高精度要求的技术问题，保证了共晶工艺的稳定性，提高了共晶的精度。
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的晶片校准方法的一种具体实施方式，在步骤S100之前还包括如下步骤：S10、将具有若干晶片200的基材20拉伸至设定的面积，具体地，基材20拉伸后的直径等于或大于固定环13的外周直径，即设定的面积为等于或大于固定环13的面积，这样既便于基材20与固定环13固定连接，又能够扩大相邻两个晶片200之间的间距，有利于高清摄像机12拍摄到轮廓完整清晰的晶片图像；
S20、移动高清摄像机12，使高清摄像机12的十字准心对准推顶器的顶针的中心；S30、移动机械臂，使机械臂的吸嘴孔的中心对准顶针的中心；具体地，移动高清摄像机12和机械臂可通过技术人员手动操作，也可通过与高清摄像机12或机械臂相连接的控制系统自动完成，此处不作唯一限定；先将高清摄像机12的十字准心与推顶器的顶针中心的对准，接着将械臂的吸嘴孔中心与顶针中心的对准，保证高清摄像机12的十字准心、吸嘴孔中心、顶针中心在同一中轴线上，这样有效地保证了顶针顶起晶片和吸嘴吸取晶片的位置的精确度，避免了由于顶针和吸嘴的位置偏差，导致校准后晶片的位置和角度出现二次偏差。此处，对步骤S10、步骤S20和步骤S30之间的执行顺序不作唯一限定，步骤S10与步骤S20和步骤S30可同时进行，步骤S30也可在步骤S20之前执行。
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的晶片校准方法的一种具体实施方式，在步骤S200中，具体包括如下步骤：S210、选取一晶片200作为标准晶片，具体由技术人员根据晶片200贴装到基板上的位置、角度和方向进行选取，因为晶片200具有不同的极性和线路走向，所以晶片200的贴装方向也必需考虑，又由于在同一张基材20上，所有晶片200的极性和线路走向是一致的，这样在技术人员选取标准晶片的过程中，已经将晶片200的方向调整好；
S220、通过高清摄像机12拍摄标准晶片的图像，并且保存在晶片校准装置10的主机内，为后续晶片200与标准晶片的图像比对步骤进行准备；
S230、对基材20上的晶片200进行逐一拍摄，以得到基材20每一个晶片200的图像。
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的晶片校准方法的一种具体实施方式，步骤S220是对标准晶片的校准，由于高清摄像机12上装配了可拍摄微米级清晰图像的镜头120，因此通过高清摄像机12拍摄的实时图像对标注晶片进行动态校准更加精确，具体包括如下步骤：S221、通过对高清摄像机12拍摄出来的标准晶片实时图像进行检查，判断标准晶片的位置和角度是否满足贴装要求；如果标准晶片的位置和角度满足贴装要求，直接转入执行步骤S222；如果标准晶片的位置和角度不能满足贴装要求，先控制固定环13沿水平面的X、Y方向移动，或沿与水平面垂直的Z方向移动，或沿X、Y、Z的轴向旋转，以调整标准晶片的位置和角度，直至标准晶片的位置和角度满足贴装要求，接着转入执行步骤S222；
S222、通过高清摄像机12拍摄校准后的标准晶片的图像，并且保存在晶片校准装置10的主机内，作为后续晶片200与标准晶片的图像比对步骤中的比对依据。
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的晶片校准方法的一种具体实施方式，在步骤S300中，具体包括如下步骤：S310、将完成拍摄的晶片200的图像与标准晶片的图像进行比对，判断两者的位置和角度是否相同，此处，通过晶片校准装置10主机内的图像对比软件对晶片200的图像和标准晶片的图像进行分析，即提取晶片图像和标准晶片图像中，如：表面线路、轮廓、面积、旋转角度等作为参数，对两者的参数进行比对；如果比对的结果相同，直接转入执行步骤S320；如果比对的结果不相同，先控制固定环13沿水平面的X、Y方向移动，或沿与水平面垂直的Z方向移动，或沿X、Y、Z的轴向旋转，以调整标准晶片的位置和角度，直至从晶片图像中提取的参数与标准晶片图像的参数两者的阈值相等，接着转入执行步骤S320；
S320、先控制推顶器的顶针将完成校准的晶片200顶起，接着控制机械臂将顶起的晶片200吸取，并且送入基板的设定位置，然后返回执行步骤S230，直至将所有晶片200逐一校准完毕。此处，设定位置为每个晶片200对应贴装在基板上的位置。
请参阅图2，本发明还提供了一种晶片校准装置10，包括支撑架11、高清摄像机12、固定环13、驱动机构(未图示)以及主机(未图示)，其中，高清摄像机12设置在支撑架11上；设置在高清摄像机12的底侧；驱动机构与固定环13连接并且驱使固定环13移动或转动；主机内安装有控制系统和图像对比软件，用于控制驱动机构驱使固定环13移动或转动以实现晶片的校准。使用时，晶片校准装置10设置在一个操作平台(未图示)上，支撑架11优选为包括一个横梁和两个支脚，其中，两个支脚与操作平台的顶面固定连接，高清摄像机12可移动地设置在横梁上，固定环13位于高清摄像机12的底侧，并且高清摄像机12与固定环13一一对应设置，此处，可驱使固定环13移动或转动的驱动机构设置在操作平台的顶部，同时，主机可设置在操作平台上，还可根据实际情况和需求，设置在其它位置，此处不作唯一限定。
本发明提供的晶片校准装置10，采用了在可移动和转动的固定环13的顶侧设置高清摄像机12，使得晶片校准装置10能够得到每片晶片200的高清图像，并且根据图像对比软件的比对结果，通过移动和转动固定环13对晶片200的位置和角度进行调整，从而实现晶片200的校准，有效地解决了晶片校准无法达到高精度要求的技术问题，提高了晶片校准的精确度，提升了用户的使用体验效果。
进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的晶片校准装置的一种具体实施方式，高清摄像机12包括一镜头120，该镜头120正对固定环13，可拍摄出微米级的清晰图像。优选地，镜头120的拍摄范围为可调控，既能清晰地拍摄出晶片200的整体形状和结构，又能清晰地拍摄出晶片200在200～300um(微米)范围内的表面结构和形状，如此，镜头120为晶片200的校准提供了更加精确的图形参数，从而提高了晶片校准的精度。
进一步地，作为本发明提供的晶片校准装置的一种具体实施方式，晶片校准装置10还包括显示器(未图示)，该显示器用于显示高清摄像机12拍摄的图像，此处，显示器可设置在上述操作平台上，还可根据实际情况和需求，设置在其它位置，此处不作唯一限定。具体地，显示器为技术人员提供了晶片校准过程的实时图像，便于技术人员全程监控晶片200的校准过程，并且能够帮助技术人员选取标注晶片和调整高清摄像机12十字准心与顶针中心之间的位置、以及调整吸嘴孔中心与顶针中心之间的位置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.晶片校准方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100、将具有若干晶片的基材固定于固定环上；
S200、通过设置于所述固定环顶侧的高清摄像机对所述晶片进行逐一拍摄；
S300、将所述晶片的图像与标准晶片的图像进行比对，根据比对结果调整所述固定环的位置和角度。
2.如权利要求1所述的晶片校准方法，其特征在于，所述步骤S100之前还包括如下步骤：
S10、将所述基材拉伸至设定的面积；
S20、移动高清摄像机，使高清摄像机的十字准心对准推顶器的顶针的中心；
S30、移动机械臂，使机械臂的吸嘴孔的中心对准所述顶针的中心。
3.如权利要求1或2所述的晶片校准方法，其特征在于，所述步骤S200中，包括如下步骤：
S210、选取一晶片作为标准晶片；
S220、拍摄所述标准晶片的图像并保存；
S230、对所述基材上的晶片进行逐一拍摄。
4.如权利要求3所述的晶片校准方法，其特征在于，所述步骤S220中，包括如下步骤：
S221、通过视频图像检查所述标准晶片的位置和角度是否满足贴装要求；
如果满足贴装要求，直接转入步骤S222；
如果不满足贴装要求，旋转、移动所述固定环，调整所述标准晶片的位置和角度，然后转入步骤S222；
S222、拍摄所述标准晶片的图像并保存。
5.如权利要求4所述的晶片校准方法，其特征在于，所述步骤S300中，包括如下步骤：
S310、将完成拍摄的晶片的图像与所述标准晶片的图像进行比对，判断两者的位置和角度是否相同；
如果相同，直接转入步骤S320；
如果不相同，旋转、移动所述固定环，调整所述标准晶片的位置和角度，然后转入步骤S320；
S320、所述顶针将完成校准的晶片顶起，接着所述机械臂将顶起的晶片吸取并送入基板的设定位置，然后返回步骤S230，直至取完所有晶片。
6.晶片校准装置，其特征在于，包括支撑架、设置于所述支撑架上的高清摄像机、设置于所述高清摄像机底侧的固定环、与所述固定环连接的驱动机构以及用于控制晶片校准的主机。
7.如权利要求6所述的晶片校准装置，其特征在于，所述高清摄像机包括一可拍摄出微米级清晰图像的镜头，所述镜头正对所述固定环。
8.如权利要求7所述的晶片校准装置，其特征在于，所述晶片校准装置还包括用于显示所述高清摄像机拍摄的图像的显示器。
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