CN109712912A - 一种芯片倒装设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种芯片倒装设备及方法，所述设备包括：抓取机构，设置有至少一个抓取头，用于抓取芯片；光学检测机构，设置于抓取头一侧，用于利用光学原理检测芯片是否有缺陷。通过上述方式，本发明能够对芯片进行筛查，提高产线良率。

Description

一种芯片倒装设备及方法

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，特别是涉及一种芯片倒装设备及方法。

背景技术

随着集成电路集成度的增加，芯片的封装技术也越来越多样化，因为倒装芯片(flip chip)技术具有缩短封装内互连长度的优点，进而能够更好地适应高度集成的发展需求，目前已广泛应用于芯片封装领域。倒装芯片技术是在芯片晶体管有源层上直接制作焊点阵列作为输入、输出端子并以倒扣方式焊接于封装基板上，从而实现芯片与基板间的电连接。

本申请的发明人在长期的研发过程中，发现目前的芯片倒装设备，直接将划好的芯片从膜上捡起来，倒装在基板等载体上，不会对芯片的质量进行检测。但是，在芯片的划片等过程常常会导致有ELK层(低介电常数层low-K)的损伤，如果没有检测直接将所有芯片倒装进行加工，损伤的芯片也会被加工，直到最终电测试才能筛除，增加了加工过程的浪费，降低了产品良率。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种芯片倒装设备及方法，能够对芯片进行筛查，提高产线良率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种芯片倒装设备，所述设备包括：抓取机构，设置有至少一个抓取头，用于抓取芯片；光学检测机构，设置于抓取头一侧，用于利用光学原理检测芯片是否有缺陷。

其中，光学检测机构包括红外光检测器和/或可见光检测器，红外光检测器用于检测芯片是否有内部缺陷；可见光检测器用于检测芯片是否有表面缺陷。

其中，红外光检测器包括红外光发射器和红外图像采集器，红外光发射器与红外图像采集器相对设置于抓取头的两侧，并使红外光发射器发出的红外光线与芯片切割面垂直。

其中，红外图像采集器用于采集红外图像，若红外图像中有暗斑，则说明芯片有内部缺陷。

其中，可见光检测器包括可见光发射器和可见图像采集器，可见光发射器设置于抓取头的一侧，并使可见光发射器发出的光线与芯片切割面成预定角度，所述角度大于0度小于或等于90度。

其中，可见图像采集器与芯片平行设置，用于采集并处理可见图像，通过可见图像判断切割面是否有表面缺陷。

其中，红外光检测器和可见光检测器的数量各为一个，红外光检测器、可见光检测器能够相对于抓取头转动，以使红外光检测器和可见光检测器对芯片的多个切割面进行检测。

其中，红外光检测器和可见光检测器的数量各为多个，分别设置于抓取头的周边，以分别对芯片的多个切割面进行检测。

其中，抓取机构包括第一抓取头、第二抓取头和旋转马达，第一抓取头为多个，多个第一抓取头等间距的排列于旋转马达的转盘上；第二抓取头为多个，多个第二抓取头平行排列于旋转马达的一侧。

其中，芯片倒装设备还包括传送机构和贴片平台，第二抓取头与传送机构滑动连接，传送机构用于将检测合格的芯片传送至贴片平台进行贴片。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种芯片倒装方法，所述方法包括：抓取待检测芯片；对待检测芯片进行光学检测，以检测芯片是否有缺陷；对检测合格的芯片进行倒装。

其中，在抓取待检测芯片并使其移动到待倒装位置过程中，利用红外光检测芯片是否有内部缺陷；和/或，利用可见光检测芯片是否有表面缺陷。

其中，将红外光以垂直角度对芯片切割面进行照射，采集并检测红外光穿过芯片后的信号强度；若红外光的信号明显减弱，则说明芯片有内部缺陷。

其中，设置一个红外光检测器，将芯片相对红外光检测器进行转动，以对芯片的多个切割面进行检测；或设置多个红外光检测器，以分别对芯片的多个切割面进行检测。

其中，将可见光以预定角度对芯片切割面进行照射，采集切割面的图像，对图像进行处理，以判断切割面表面是否有缺陷，所述角度大于0度小于或等于90度。

其中，设置一个可见光检测器，将芯片相对可见光检测器进行转动，以对芯片的多个切割面进行检测；或设置多个可见光检测器，以分别对芯片的多个切割面进行检测。

其中，若检出芯片有缺陷，则对芯片进行丢弃处理；若芯片合格，则对检测合格的芯片进行倒装。

其中，将检测合格的芯片蘸取助焊剂，并传送至贴片平台进行贴片。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供一种芯片倒装设备，该倒装设备设置有光学检测机构，该检测机构能够利用光学原理检测芯片是否有缺陷。通过设置检测机构，能够实现在倒装前对芯片的筛查，以及时发现缺陷芯片，防止其流入后续工艺，提供产线良率。

附图说明

图1是本申请芯片倒装设备第一实施方式的结构示意图；

图2是本申请芯片倒装设备第二实施方式的结构示意图；

图3是本申请芯片倒装设备第三实施方式的结构示意图；

图4是本申请芯片倒装方法第一实施方式的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本申请进一步详细说明。

请参阅图1，图1是本申请芯片倒装设备第一实施方式的结构示意图。在该实施方式中，芯片倒装设备100包括抓取机构10和光学检测结构20，抓取机构10设置有至少一个抓取头101，用于抓取芯片110；光学检测机构20，设置于抓取头101一侧，用于利用光学原理检测芯片110是否有缺陷。

其中，在芯片的划片等过程中，常常会导致有ELK层的损伤，包括切割面表面的损伤、芯片内部隐藏的裂纹损伤等。这些损伤往往都比较微小，不易被检测发现。本申请通过设置光学检测机构，利用光学原理，能够很好的检出芯片是否有缺陷，实现在倒装前对芯片的筛查，以及时发现缺陷芯片，防止其流入后续工艺，提高产线良率。

其中，在一实施方式中，光学检测机构包括红外光检测器和/或可见光检测器，红外光检测器用于检测芯片是否有内部缺陷，如内部裂纹等；可见光检测器用于检测芯片是否有表面缺陷。

请继续参阅图1，光学检测机构包括可见光检测器，可见光检测器包括可见光发射器201和可见图像采集器202，可见光发射器201设置于抓取头101的一侧，并使可见光发射器201发出的光线与芯片切割面成预定角度，角度大于0度小于或等于90度。其中，可见图像采集器202与芯片110平行设置，用于接收并处理可见图像，通过可见图像判断切割面是否有表面缺陷。

具体地，表面缺陷虽然位于表面便于检测，但是因为这些缺陷一般比较微小，不易看到，本申请利用可见光对芯片切割面表面进行照射，能够提高芯片切割面表面的亮度和可视度，然后利用可见图像采集器拍摄采集芯片切割面的图像，对图像进行放大分析，查看是芯片切割面否有表面缺陷。其中，可见图像采集器202与芯片110平行设置，这样能够准确获取芯片切割面表面图像，避免因拍摄角度造成的阴影，图像变形等带来的误判、漏检等。控制可见光发射器201的位置，以使可见光发射器201发出的光线与芯片切割面成预定角度，以全面照亮芯片表面为最佳角度，例如可以是30度、45度、60度等。

请参阅图2，图2是本申请芯片倒装设备第二实施方式的结构示意图。在该实施方式中，芯片倒装设备200包括抓取机构10和光学检测结构20，抓取机构10设置有至少一个抓取头101，用于抓取芯片110；光学检测机构20包括红外光检测器，红外光检测器包括红外光发射器301和红外图像采集器302，红外光发射器301与红外图像采集器302相对设置于抓取头的两侧，并使红外光发射器301发出的红外光线与芯片切割面垂直。

其中，红外光是波长比可见光要长的电磁波(光)，肉眼不可见。当使用红外光照射芯片时，如果芯片内部是完整无损的，那么透过芯片后，所接受到的红外光信号应该是相同的。如果芯片内部有裂纹，经过此处的红外光就会有部分被反射，那么透过芯片的红外光的信号就会变弱。利用红外图像采集器对透过芯片的红外光信号进行采集，如果所得图像中有暗斑，则说明芯片内部有裂纹。因为有裂纹时，部分红外光被反射，体现在图像中便是亮度减小，相对其他部分则为暗斑。

其中，在一实施方式中，可以根据检测需要设置光学检测器；如果只需要检测芯片内部缺陷则只设置红外光检测器即可；若如果只需要检测芯片表面缺陷则只设置可见光检测器即可。优先地，同时设置红外检测器和可见光检测器。

其中，在一实施方式中，红外光检测器和可见光检测器的数量各为一个，红外光检测器、可见光检测器能够相对于抓取头转动，以使红外光检测器和可见光检测器对芯片的多个切割面进行检测。

具体地，芯片在划片过程中，一个芯片会产生四个切割面，检测时应该对每个切割面进行检测。当红外光检测器和可见光检测器的数量各为一个时，可转动抓取头，以对芯片的多个切割面进行检测。当然也可以是抓取头固定，转动红外光检测器和可见光检测器，以对芯片的多个切割面进行检测。

其中，在一实施方式中，红外光检测器和可见光检测器的数量各为多个，分别设置于抓取头的周边，以分别对芯片的多个切割面进行检测。具体地，对应芯片的各个切割面都设置一套光学检测器，能够提高检测效率。

请参阅图3，图3是本申请芯片倒装设备第三实施方式的结构示意图。在该实施方式中，芯片倒装设备300包括抓取机构10、光学检测结构20、传送结构(图未示)和贴片平台(图未示)。

其中，抓取机构10包括第一抓取头102、第二抓取头101和旋转马达(图未示)，第一抓取头102为多个，多个第一抓取头102等间距的排列于旋转马达的转盘上；第二抓取头101为多个，多个第二抓取头101平行排列于旋转马达的一侧，第二抓取头101与传送机构滑动连接，传送机构用于将没有缺陷的芯片传送至贴片平台进行贴片。

具体地，第一抓取头102通过外接管连通有抽真空装置，利用真空吸附，抓取芯片，并翻转传送给第二抓取头101；第二抓取头101与传送机构滑动连接，可将抓取的芯片传送至光学检测器处，对芯片进行缺陷检测；检测结束后，将合格的芯片传送至助焊剂120储存处，将芯片蘸取助焊剂后，再传送至贴片平台，将芯片贴装到目标基板130上。

该芯片倒装设备通过设置检测机构，能够实现在倒装前对芯片的筛查，以及时发现缺陷芯片，防止其流入后续工艺，提高产线良率。

基于此，本申请还提供一种芯片倒装方法，该芯片倒装方法利用上述芯片倒装设备来进行芯片倒装。请参阅图4，图4是本申请芯片倒装方法第一实施方式的流程示意图。在该实施方式中，芯片倒装方法包括如下步骤：

S401：抓取待检测芯片。

其中，抓取头通过外接管连通有抽真空装置，利用真空作用来吸附抓取芯片。

S402：对待检测芯片进行光学检测，以检测芯片是否有缺陷。

其中，在芯片的划片等过程中，常常会导致有ELK层的损伤，包括切割面表面的损伤、芯片内部隐藏的裂纹损伤等。这些损伤往往都比较微小，不易被检测发现。该方法可以对芯片进行光学检测，利用光学原理，能够很好的检出芯片是否有缺陷。

S403：对检测合格的芯片进行倒装。

其中，若检测到芯片有缺陷则对缺陷芯片进行丢弃处理，将合格芯片传送至贴片平台进行倒装贴片。

其中，在抓取待检测芯片并使其移动到待倒装位置过程中，利用红外光检测芯片是否有内部缺陷，和/或，利用可见光检测芯片是否有表面缺陷。

具体地，将红外光以垂直角度对芯片切割面进行照射，采集并检测红外光穿过芯片后的红外光信号强度，若红外光的信号明显减弱，则说明芯片内部有缺陷，如裂纹等。其中，红外光是波长比可见光要长的电磁波(光)，肉眼不可见。当使用红外光照射芯片时，如果芯片内部是完整无损的，那么透过芯片后，所接受到的红外光信号应该是相同的。如果芯片内部有裂纹，经过此处的红外光就会有部分被反射，那么透过芯片的红外光的信号就会变弱。利用红外图像采集器对透过芯片的红外光信号进行采集，如果所得图像中有暗斑，则说明芯片内部有裂纹。因为有裂纹时，部分红外光被反射，体现在图像中便是亮度减小，相对其他部分则为暗斑。

将可见光以预定角度对芯片切割面进行照射，采集切割面的图像，对图像进行处理，以判断切割面表面是否有缺陷。

其中，芯片有多个切割面，应分别对多个切割面进行检测。可设置一个红外光检测器，将芯片相对红外光检测器进行转动，以对芯片的多个切割面进行检测；或设置多个红外光检测器，以分别对芯片的多个切割面进行检测。可设置一个可见光检测器，将芯片相对可见光检测器进行转动，以对芯片的多个切割面进行检测；或设置多个可见光检测器，以分别对芯片的多个切割面进行检测。

检测结束后，若检出芯片有缺陷，则对芯片进行丢弃处理。若芯片合格，将其传送至助焊剂储存处，将芯片蘸取助焊剂后，再传送至贴片平台，将芯片倒装贴装到目标基板上。

以上方案，通过设置检测机构，能够实现在倒装前对芯片的筛查，以及时发现缺陷芯片，防止其流入后续工艺，提供产线良率。进一步的，检测结构为光学检测机构，能够更精准的对缺陷进行检测。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (18)

1.一种芯片倒装设备，其特征在于，所述设备包括：

抓取机构，设置有至少一个抓取头，用于抓取芯片；

光学检测机构，设置于所述抓取头一侧，用于利用光学原理检测所述芯片是否有缺陷。

2.根据权利要求1所述的芯片倒装设备，其特征在于，所述光学检测机构包括红外光检测器和/或可见光检测器，所述红外光检测器用于检测所述芯片是否有内部缺陷；所述可见光检测器用于检测所述芯片是否有表面缺陷。

3.根据权利要求2所述的芯片倒装设备，其特征在于，所述红外光检测器包括红外光发射器和红外图像采集器，所述红外光发射器与所述红外图像采集器相对设置于所述抓取头的两侧，并使所述红外光发射器发出的红外光线与所述芯片切割面垂直。

4.根据权利要求3所述的芯片倒装设备，其特征在于，所述红外图像采集器用于采集红外图像，若所述红外图像中有暗斑，则说明所述芯片有内部缺陷。

5.根据权利要求2所述的芯片倒装设备，其特征在于，所述可见光检测器包括可见光发射器和可见图像采集器，所述可见光发射器设置于所述抓取头的一侧，并使所述可见光发射器发出的光线与所述芯片切割面成预定角度，所述角度大于0度小于或等于90度。

6.根据权利要求5所述的芯片倒装设备，其特征在于，所述可见图像采集器与所述芯片平行设置，用于采集并处理可见图像，通过所述可见图像判断所述切割面是否有表面缺陷。

7.根据权利要求2所述的芯片倒装设备，其特征在于，所述红外光检测器和所述可见光检测器的数量各为一个，所述红外光检测器、所述可见光检测器能够相对于所述抓取头转动，以使所述红外光检测器和所述可见光检测器对所述芯片的多个切割面进行检测。

8.根据权利要求2所述的芯片倒装设备，其特征在于，所述红外光检测器和所述可见光检测器的数量各为多个，分别设置于所述抓取头的周边，以分别对所述芯片的多个切割面进行检测。

9.根据权利要求1所述的芯片倒装设备，其特征在于，所述抓取机构包括第一抓取头、第二抓取头和旋转马达，所述第一抓取头为多个，所述多个第一抓取头等间距的排列于所述旋转马达的转盘上；所述第二抓取头为多个，所述多个第二抓取头平行排列于所述旋转马达的一侧。

10.根据权利要求9所述的芯片倒装设备，其特征在于，所述芯片倒装设备还包括传送机构和贴片平台，所述第二抓取头与所述传送机构滑动连接，所述传送机构用于将检测合格的芯片传送至所述贴片平台进行贴片。

11.一种芯片倒装方法，其特征在于，所述方法包括：

抓取待检测芯片；

对所述待检测芯片进行光学检测，以检测所述芯片是否有缺陷；

对检测合格的所述芯片进行倒装。

12.根据权利要求11所述的芯片倒装方法，其特征在于，所述对待检测芯片进行光学检测包括：

在抓取所述待检测芯片并使其移动到待倒装位置过程中，

利用红外光检测所述芯片是否有内部缺陷；和/或，

利用可见光检测所述芯片是否有表面缺陷。

13.根据权利要求12所述的芯片倒装方法，其特征在于，所述方法包括：

将红外光以垂直角度对所述芯片切割面进行照射，采集并检测所述红外光穿过所述芯片后的信号强度；

若所述红外光的信号明显减弱，则说明所述芯片有内部缺陷。

14.根据权利要求13所述的芯片倒装方法，其特征在于，所述方法包括：

设置一个红外光检测器，将所述芯片相对所述红外光检测器进行转动，以对所述芯片的多个切割面进行检测；

或设置多个红外光检测器，以分别对所述芯片的多个切割面进行检测。

15.根据权利要求12所述的芯片倒装方法，其特征在于，将可见光以预定角度对所述芯片切割面进行照射，采集所述切割面的图像，对所述图像进行处理，以判断所述切割面表面是否有缺陷，所述角度大于0度小于或等于90度。

16.根据权利要求15所述的芯片倒装方法，其特征在于，所述方法包括：

设置一个可见光检测器，将所述芯片相对所述可见光检测器进行转动，以对所述芯片的多个切割面进行检测；

或设置多个可见光检测器，以分别对所述芯片的多个切割面进行检测。

17.根据权利要求11所述的芯片倒装方法，其特征在于，所述方法包括：

若检出所述芯片有缺陷，则对所述芯片进行丢弃处理；

若所述芯片合格，则对检测合格的所述芯片进行倒装。

18.根据权利要求17所述的芯片倒装方法，其特征在于，所述对检测合格的所述芯片进行倒装包括：

将检测合格的所述芯片蘸取助焊剂，并传送至贴片平台进行贴片。