CN108807191A - 一种用于集成电路芯片的固晶方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于集成电路芯片的固晶方法。相比于现有技术，该方法通过执行取料、执行点胶和执行固晶等多道步骤，在固晶运动控制、点胶、芯片拾放机构和图像识别系统的相互配合下，实现了高精度下的快速度固晶技术。且能够适应于广范围的应用领域，无论是零散的小芯片环氧封装，还是集成电路大芯片固晶均可。相比于共晶焊和低温共晶焊的芯片键合，本发明效果在于更加高速、精确、可靠地拾取和放置芯片，实现了生产效率与高质量水平的完美结合。
Description
技术领域
本发明属于半导体集成电路封装的技术领域，具体涉及一种用于集成电路芯片的固晶方法。
背景技术
现代电子信息技术飞速发展，对电子产品的小型化、便携化、多功能、高可靠和低成本等都提出了越来越高的要求；目前，电子封装为满足各种电子产品的要求，已逐渐摆脱作为微电子制造后工序的从属地位而相对独立，针对各种电子产品的特殊要求，发展了多种多样的封装技术，涌现出了大量的新理论、新材料、新工艺、新设备和新的电子产品；电子封装测试技术正在与芯片设计和制造一起，共同推动着信息化社会的发展。
电子封装技术中芯片键合的质量直接影响到后续引线键合的质量和效率；芯片键合在整个封装生产线中的需求量和所占投资比例仅次于引线键合，在相同的生产效率下，芯片键合完成一个芯片固定的时间内引线键合要完成这一芯片上几十甚至上千个焊盘与封装之间的引线连接；因此，芯片键合需要更加高速、精确、可靠地拾取和放置芯片，尤其是对于集成电路芯片的键合，更需要保证芯片键合精度、可靠性、一致性和高效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于集成电路芯片的固晶方法，旨在解决现有技术中芯片键合所存在的固晶速度低，芯片脱落、精度差等问题，从而保证芯片键合精度、可靠性和高效率，为后续引线键合质量和效率提供保障基础。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
本发明提供一种用于集成电路芯片的固晶方法，该方法的具体步骤如下：
步骤1，执行取料，固晶夹持机构在第一步进电机的驱动下，做相对的水平匀速运动至放置有引线框架的物料工作台上方，在第二步进电机的驱动下，物料工作台垂直上升至夹持机构的自动抓料范围内，夹持机构执行自动抓料，将引线框架拾取；
步骤2, 执行上一步骤后，固晶夹持机构在第一步进电机反向偏转的驱动下，沿着反方向水平匀速运动，返回位于进/出料工作台的上方原位；
步骤3，执行上一步骤后，固晶夹持机构松开，引线框架落至进/出料工作台，进/出料工作台底部的传感器检测识别引线框架，并反馈驱动第三步进电机，步进电机转动驱使皮带传动，引线框架通过皮带传动到固晶工作台上；
步骤4，执行上一步骤后，固晶工作台在气缸压力推动下，工作台垂直上升至上芯区域，视觉系统识别引线框架封装基底，对封装基底做出精准定位；
步骤5，执行点胶，点胶拾取臂在胶盘内蘸取一定量黏合剂后，旋转90°到引线框架的封装基底上完成黏合剂的涂覆，点胶拾取臂涂覆黏合剂后返回胶盘内再次蘸取，移动至下一个封装基底进行黏合剂的涂覆，并重复该操作过程，直至完成引线框架上所有封装基底的黏合剂涂覆；
步骤6，执行固晶，摆臂式键合头从承载着芯片的蓝膜框架的承片台上准确地拾取集成电路芯片，在视觉系统的精确定位下，摆臂式键合头旋转180°将芯片放置到涂覆有黏合剂的封装基底上进行固晶，固晶后摆臂式键合头返回承片台拾取芯片，移至下一个涂覆有黏合剂的封装基底进行固晶，重复该操作过程；
步骤7，重复步骤5和步骤6直至完成引线框架所有封装基底的固晶后，固晶工作台垂直下降至和进/出料工作台同一水平高度，在第四步进电机的反向驱动下，固晶工作台通过皮带传动将固晶好的引线框架送至进/出料工作台，进/出料工作台在第三步进电机的反向驱动下，皮带反向传动将引线框架送至固定在角铁上的同一水平高度的周转料盒物料槽里；
步骤8，执行上一步骤后，固定在角铁上的周转料盒的物料槽下移一个槽数，并重复执行步骤1至步骤7，直至将固晶好的引线框架堆放满周转料盒的物料槽后，更换周转料盒继续进行固晶，直到完成所有集成电路芯片的固晶。
优选的，所述固晶夹持机构为一焊接结构件，结构件两边各水平分布有4个橡胶吸嘴，通过橡胶吸嘴的吸取和释放，精准的实现自动抓料和松开引线框架。
进一步的，所述引线框架为纯铜或铜基材料的阵列式排布引线框架，具体为一种表面贴装类SOT-23-5或SOT-23-6封装形式的12排引线框架。
进一步的，所述固晶工作台在执行点胶和执行固晶步骤中，通过伺服电机驱动工作台沿着X-Y轴两个相互垂直的方向运动，以便调整黏合剂涂覆和芯片固定在封装基底上的位置。
更进一步的，所述点胶拾取臂附有一尖锐末端的点胶头，点胶头下降到胶盘内一定深度蘸取黏合剂后，再把点胶头下降到封装基底上涂覆，黏合剂的涂覆量由点胶头在胶盘内的下降深度决定。
更进一步的，所述黏合剂为一种导电银胶，固化或干燥后具有一定导电性能，用于集成电路芯片和引线框架封装基底的电气连接。
更进一步的，所述承片台下方有便于芯片拾取时从蓝膜上剥离的顶针机构，在芯片拾取时顶针机构从芯片下方隔着蓝膜把芯片向上顶起，使芯片表面大部分和蓝膜脱离，便于所述摆臂式键合头拾取芯片。
更进一步的，所述摆臂式键合头附有真空吸嘴，真空吸嘴与承片台相互配合，从蓝膜上准确地拾取芯片，然后把芯片放置在封装基底涂覆了黏合剂的位置上，接着对芯片施加压力，在芯片和封装基底之间形成厚度均匀的黏合剂层。
更进一步的，所述视觉系统由光路和摄像头组成，在承片台和固晶工作台上方各有一套，芯片和引线框架封装基底经光路呈现在摄像头上，通过摄像头获得的图像经过模式识别算法处理后得到芯片和封装基底的位置，对芯片进行精确定位。
更进一步的，所述周转料盒上下均开孔、左右按封装形式开槽，使后期在烘烤固晶作业中有利于热风循环流向，减少烘烤时间，料盒表面均做拉丝、防喷砂氧化加工处理，无毛刺、无锐角、不会卡料，取放方便。
本发明所述的一种用于集成电路芯片的固晶方法的有益效果是：相比于现有技术，本发明方法实现了高精度下的快速度固晶技术，能够适应于广范围的应用领域，无论是零散的小芯片环氧封装，还是集成电路大芯片固晶均可；相比于共晶焊和低温共晶焊的芯片键合，本发明关键在于更加高速、精确、可靠地拾取和放置芯片，实现了生产效率与高质量水平的完美结合。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的一种用于集成电路芯片的固晶方法做进一步的说明。
本实施例结合芯片键合设备进行集成电路芯片的固晶方法解析，该设备为一种固晶机，结合固晶机作为本发明实施例的说明解析效果更为显著，其关键技术在于在整机运动控制、点胶、芯片拾放机构和图像识别系统的相互配合，以确保芯片键合高速、精确、可靠地拾取和放置芯片。
本发明提供一种用于集成电路芯片的固晶方法，该方法的具体步骤如下：
步骤1，执行取料，固晶夹持机构在第一步进电机的驱动下，做相对的水平匀速运动至放置有引线框架的物料工作台上方，在第二步进电机的驱动下，物料工作台垂直上升至夹持机构的自动抓料范围内，夹持机构执行自动抓料，将引线框架拾取；
步骤2, 执行上一步骤后，固晶夹持机构在第一步进电机反向偏转的驱动下，沿着反方向水平匀速运动，返回位于进/出料工作台的上方原位；
步骤3，执行上一步骤后，固晶夹持机构松开，引线框架落至进/出料工作台，进/出料工作台底部的传感器检测识别引线框架，并反馈驱动第三步进电机，步进电机转动驱使皮带传动，引线框架通过皮带传动到固晶工作台上；
步骤4，执行上一步骤后，固晶工作台在气缸压力推动下，工作台垂直上升至上芯区域，视觉系统识别引线框架封装基底，对封装基底做出精准定位；
步骤5，执行点胶，点胶拾取臂在胶盘内蘸取一定量黏合剂后，旋转90°到引线框架的封装基底上完成黏合剂的涂覆，点胶拾取臂涂覆黏合剂后返回胶盘内再次蘸取，移动至下一个封装基底进行黏合剂的涂覆，并重复该操作过程，直至完成引线框架上所有封装基底的黏合剂涂覆；
步骤6，执行固晶，摆臂式键合头从承载着芯片的蓝膜框架的承片台上准确地拾取集成电路芯片，在视觉系统的精确定位下，摆臂式键合头旋转180°将芯片放置到涂覆有黏合剂的封装基底上进行固晶，固晶后摆臂式键合头返回承片台拾取芯片，移至下一个涂覆有黏合剂的封装基底进行固晶，重复该操作过程；
步骤7，重复步骤5和步骤6直至完成引线框架所有封装基底的固晶后，固晶工作台垂直下降至和进/出料工作台同一水平高度，在第四步进电机的反向驱动下，固晶工作台通过皮带传动将固晶好的引线框架送至进/出料工作台，进/出料工作台在第三步进电机的反向驱动下，皮带反向传动将引线框架送至固定在角铁上的同一水平高度的周转料盒物料槽里；
步骤8，执行上一步骤后，固定在角铁上的周转料盒的物料槽下移一个槽数，并重复执行步骤1至步骤7，直至将固晶好的引线框架堆放满周转料盒的物料槽后，更换周转料盒继续进行固晶，直到完成所有集成电路芯片的固晶。
实施例中，固晶夹持机构为一焊接结构件，结构件两边各水平分布有4个橡胶吸嘴，通过橡胶吸嘴的吸取和释放，精准的实现自动抓料和松开引线框架。
实施例中，引线框架为纯铜或铜基材料的阵列式排布引线框架，具体为一种表面贴装类SOT-23-5或SOT-23-6封装形式的12排引线框架。
实施例中，固晶工作台在执行点胶和执行固晶步骤中，通过伺服电机驱动工作台沿着X-Y轴两个相互垂直的方向运动，以便调整黏合剂涂覆和芯片固定在封装基底上的位置。
实施例中，点胶拾取臂附有一尖锐末端的点胶头，点胶头下降到胶盘内一定深度蘸取黏合剂后，再把点胶头下降到封装基底上涂覆，黏合剂的涂覆量由点胶头在胶盘内的下降深度决定。
实施例中，黏合剂为一种导电银胶，固化或干燥后具有一定导电性能，用于集成电路芯片和引线框架封装基底的电气连接。
实施例中，承片台下方有便于芯片拾取时从蓝膜上剥离的顶针机构，在芯片拾取时顶针机构从芯片下方隔着蓝膜把芯片向上顶起，使芯片表面大部分和蓝膜脱离，便于所述摆臂式键合头拾取芯片。
实施例中，摆臂式键合头附有真空吸嘴，真空吸嘴与承片台相互配合，从蓝膜上准确地拾取芯片，然后把芯片放置在封装基底涂覆了黏合剂的位置上，接着对芯片施加压力，在芯片和封装基底之间形成厚度均匀的黏合剂层。
实施例中，视觉系统由光路和摄像头组成，在承片台和固晶工作台上方各有一套，芯片和引线框架封装基底经光路呈现在摄像头上，通过摄像头获得的图像经过模式识别算法处理后得到芯片和封装基底的位置，对芯片进行精确定位。
实施例中，周转料盒上下均开孔、左右按封装形式开槽，使后期在烘烤固晶作业中有利于热风循环流向，减少烘烤时间，料盒表面均做拉丝、防喷砂氧化加工处理，无毛刺、无锐角、不会卡料，取放方便。
本实施例的一种用于集成电路芯片的固晶方法实现了高精度下的快速度固晶技术，为后续引线键合的质量和效率提供了前提保障，相对于共晶焊和低温共晶焊的芯片键合方法，本实施例的固晶方法在固晶机的整机运动控制、点胶、芯片拾放机构和图像识别系统的相互配合下，更加高速、精确、可靠地拾取和放置芯片，实现了生产效率与高质量水平的完美结合。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所运用的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定；对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举；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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于集成电路芯片的固晶方法，其特征在于，该方法的具体步骤如下：
步骤1，执行取料，固晶夹持机构在第一步进电机的驱动下，做相对的水平匀速运动至放置有引线框架的物料工作台上方，在第二步进电机的驱动下，物料工作台垂直上升至夹持机构的自动抓料范围内，夹持机构执行自动抓料，将引线框架拾取；
步骤2, 执行上一步骤后，固晶夹持机构在第一步进电机反向偏转的驱动下，沿着反方向水平匀速运动，返回位于进/出料工作台的上方原位；
步骤3，执行上一步骤后，固晶夹持机构松开，引线框架落至进/出料工作台，进/出料工作台底部的传感器检测识别引线框架，并反馈驱动第三步进电机，步进电机转动驱使皮带传动，引线框架通过皮带传动到固晶工作台上；
步骤4，执行上一步骤后，固晶工作台在气缸压力推动下，工作台垂直上升至上芯区域，视觉系统识别引线框架封装基底，对封装基底做出精准定位；
步骤5，执行点胶，点胶拾取臂在胶盘内蘸取一定量黏合剂后，旋转90°到引线框架的封装基底上完成黏合剂的涂覆，点胶拾取臂涂覆黏合剂后返回胶盘内再次蘸取，移动至下一个封装基底进行黏合剂的涂覆，并重复该操作过程，直至完成引线框架上所有封装基底的黏合剂涂覆；
步骤6，执行固晶，摆臂式键合头从承载着芯片的蓝膜框架的承片台上准确地拾取集成电路芯片，在视觉系统的精确定位下，摆臂式键合头旋转180°将芯片放置到涂覆有黏合剂的封装基底上进行固晶，固晶后摆臂式键合头返回承片台拾取芯片，移至下一个涂覆有黏合剂的封装基底进行固晶，重复该操作过程；
步骤7，重复步骤5和步骤6直至完成引线框架所有封装基底的固晶后，固晶工作台垂直下降至和进/出料工作台同一水平高度，在第四步进电机的反向驱动下，固晶工作台通过皮带传动将固晶好的引线框架送至进/出料工作台，进/出料工作台在第三步进电机的反向驱动下，皮带反向传动将引线框架送至固定在角铁上的同一水平高度的周转料盒物料槽里；
步骤8，执行上一步骤后，固定在角铁上的周转料盒的物料槽下移一个槽数，并重复执行步骤1至步骤7，直至将固晶好的引线框架堆放满周转料盒的物料槽后，更换周转料盒继续进行固晶，直到完成所有集成电路芯片的固晶。
2.根据权利要求1所述的一种用于集成电路芯片的固晶方法，其特征在于，所述固晶夹持机构为一焊接结构件，结构件两边各水平分布有4个橡胶吸嘴，通过橡胶吸嘴的吸取和释放，精准的实现自动抓料和松开引线框架。
3.根据权利要求1所述的一种用于集成电路芯片的固晶方法，其特征在于，所述引线框架为纯铜或铜基材料的阵列式排布引线框架，具体为一种表面贴装类SOT-23-5或SOT-23-6封装形式的12排引线框架。
4.根据权利要求1所述的一种用于集成电路芯片的固晶方法，其特征在于，所述固晶工作台在执行点胶和执行固晶步骤中，通过伺服电机驱动工作台沿着X-Y轴两个相互垂直的方向运动，以便调整黏合剂涂覆和芯片固定在封装基底上的位置。
5.根据权利要求1所述的一种用于集成电路芯片的固晶方法，其特征在于，所述点胶拾取臂附有一尖锐末端的点胶头，点胶头下降到胶盘内一定深度蘸取黏合剂后，再把点胶头下降到封装基底上涂覆，黏合剂的涂覆量由点胶头在胶盘内的下降深度决定。
6.根据权利要求1所述的一种用于集成电路芯片的固晶方法，其特征在于，所述黏合剂为一种导电银胶，固化或干燥后具有一定导电性能，用于集成电路芯片和引线框架封装基底的电气连接。
7.根据权利要求1所述的一种用于集成电路芯片的固晶方法，其特征在于，所述承片台下方有便于芯片拾取时从蓝膜上剥离的顶针机构，在芯片拾取时顶针机构从芯片下方隔着蓝膜把芯片向上顶起，使芯片表面大部分和蓝膜脱离，便于所述摆臂式键合头拾取芯片。
8.根据权利要求1所述的一种用于集成电路芯片的固晶方法，其特征在于，所述摆臂式键合头附有真空吸嘴，真空吸嘴与承片台相互配合，从蓝膜上准确地拾取芯片，然后把芯片放置在封装基底涂覆了黏合剂的位置上，接着对芯片施加压力，在芯片和封装基底之间形成厚度均匀的黏合剂层。
9.根据权利要求1所述的一种用于集成电路芯片的固晶方法，其特征在于，所述视觉系统由光路和摄像头组成，在承片台和固晶工作台上方各有一套，芯片和引线框架封装基底经光路呈现在摄像头上，通过摄像头获得的图像经过模式识别算法处理后得到芯片和封装基底的位置，对芯片进行精确定位。
10.根据权利要求1所述的一种用于集成电路芯片的固晶方法，其特征在于，所述周转料盒上下均开孔、左右按封装形式开槽，使后期在烘烤固晶作业中有利于热风循环流向，减少烘烤时间，料盒表面均做拉丝、防喷砂氧化加工处理，无毛刺、无锐角、不会卡料，取放方便。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110364423A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-10-22 | 深圳市科米三悠科技有限公司 | 一种cob显示模块固晶方法 |
| CN112992750A (zh) * | 2021-02-07 | 2021-06-18 | 微见智能封装技术(深圳)有限公司 | 一种物料定位装置、固晶机及固晶方法 |
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2017
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