CN109950183A - 一次转移多个晶片的固晶工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一次转移多个晶片的固晶工艺，包括如下步骤：将晶片以阵列形式排布并粘结在表面具有交联特性的胶层基膜上；获取待转移的线性连续排列的至少两个晶片的位置信息；采用负压吸嘴装置从晶片往基膜方向压住待转移线性连续排列的至少两个晶片，对基膜进行处理，使基膜上的胶层失去的粘性；基膜上的胶层失去粘性后，打开负压吸嘴装置的负压、吸住位于失去粘性的基膜上的待转移的线性连续排列的至少两个晶片；抬起负压吸嘴装置，将待转移的线性连续排列的至少两个晶片整体的移动到基板，基板上设有焊盘，所述焊盘上涂布上粘性材料。本申请每次可以转移一排晶片，转移效率成倍提高，减少转移芯片所需时间。

Description

一次转移多个晶片的固晶工艺

技术领域

本发明涉及固晶技术领域，尤其涉及一种一次转移多个晶片的固晶工艺，又可以称之为“多晶固晶工艺”，可应用于转移各种类型的晶片，主要应用于小尺寸、小间距LED固晶封装领域，例如mini LED手机背光封装应用领域。

背景技术

固晶又称为Die Bond或装片。固晶即通过胶体(对于LED来说一般是导电胶或绝缘胶)把晶片粘结在支架的指定区域，形成热通路或电通路，为后序的打线连接提供条件的工序。

现有的固晶工艺通常一次只能转移一个晶片(或芯片)，转移效率较低，本发明针对该问题进行解决。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术之不足而提供一种一次转移多个晶片的固定工艺，通过使用紫外激光逐行扫描，使PET膜上的指定横条区域的UV胶失去粘性，从而使该区域内的一排晶片摆脱与PET膜的粘连，然后采用吸嘴一次性可以转移一排的晶片，转移效率高。

为实现上述目的，本发明提供一种一次转移多个晶片的固晶工艺，包括如下步骤：

a)将晶片以阵列形式排布并粘结在表面具有交联特性的胶层基膜上；

b)获取待转移的线性连续排列的至少两个晶片的位置信息；

c)采用负压吸嘴装置从晶片往基膜方向压住待转移线性连续排列的至少两个晶片，对基膜进行处理，使基膜上的胶层失去的粘性；

d)基膜上的胶层失去粘性后，打开负压吸嘴装置的负压、吸住位于失去粘性的基膜上的待转移的线性连续排列的至少两个晶片；

e)抬起负压吸嘴装置，将待转移的线性连续排列的至少两个晶片整体的移动到基板，基板上设有焊盘，所述焊盘上涂布上粘性材料。

其中，步骤e中，抬起负压吸嘴装置，是指竖直提升负压吸嘴装置。步骤a中，晶片以阵列形式排布，每一行的晶片是以等间距排列的并且晶片的尺寸相同。上述的线性连续排列的至少两个晶片，包含了两个晶片的情形，即大于等于两个晶片。

优选的，在基板上的阵列排布有至少两个焊盘，每一个焊盘上分别有正、负极；待转移的每一个晶片的底部也正、负极，焊盘上的正、负极与晶片底部的正、负极间距相同，将一行晶片转移到基板，晶片底部的正、负极与焊盘上的正、负极一一对应并配合在一起。焊盘起到导热、导电的作用。

优选的，所述线性连续排列的至少两个晶片为：处于同一排或同一列的多个晶片。

优选的，表面具有交联特性的胶层为UV胶层。采用使UV胶失去交联特性的装置对基膜进行处理，使UV胶层失去粘性。所述装置发出的紫外光波长为220nm～400nm，更为优选的，为355nm的紫外激光。需要指出的是，紫外光光波波长越小，能量越大，使UV胶层失粘性所需时间也越短，但相应的设备成本也越高。

优选的，使UV胶失去交联特性的装置为紫外光发生装置，所述紫外光发生装置发出的紫外光从基膜方向往晶片方向扫描位于基膜上的线性连续排列的至少两个晶片。通过紫外光照射，使UV胶失去粘性，从而便于将晶片从基膜上转移。

优选的，紫外光发生装置发出的紫外光透过光学透镜形成矩形光斑，并照射到线性连续排列的至少两个晶片。此处的光学透镜还可以是振镜。

优选的，采用机器视觉装置测量基膜上的一排晶片的坐标，将待转移吸走的一排晶片进行定位。更为优选的，所述机器视觉装置为CCD装置。

优选的，采用机器视觉装置对待转移吸走的一排晶片定位，计算线性连续排列的至少两个晶片的矩形位置，采用紫外光的光学透镜形成矩形光斑，对应上述矩形位置进行扫描。更为优选的，矩形光斑的宽度大于等于晶片的宽度，矩形光斑从长度上应当能覆盖N个(N≥2)晶片，即，将矩形光斑移动到一行晶片的正下方时，矩形光斑能覆盖这N个晶片。根据CCD获取到的坐标信息，将矩形紫外光斑对齐待转移晶片所在的行的边缘，这是由于如果不进行对齐操作，矩形光斑就有可能不能完全的将一行晶片完全覆盖，就给后续的负压吸取操作造成困难。

优选的，紫外光为紫外发光二极管或紫外激光装置或汞灯产生的紫外光。

优选的，所述基膜为薄形透明材料。更为优选的，基膜的厚度为0.005mm～0.1mm。

优选的，所述基板的焊盘上的粘性材料为硅胶、环氧树脂、银胶、锡膏、助焊剂中的一种。

优选的，所述基板是带有塑胶杯的金属支架、fr4、陶瓷基板、金属基板、软性fr4、印有焊盘的透明薄膜中的任一种。

优选的，扫描的方向为自左向右逐行扫描。

优选的，所述晶片为芯片。

优选的，所述基膜为PET膜，也可以是其它种类的薄膜。

优选的，基膜上有包括至少二行线性连续排列的至少两个晶片，使UV胶失去交联特性的装置可逐行将基模上相对线性连续排列的至少两个芯片的位置的胶层失去粘性，用负压吸嘴装置逐行转移到到带有粘性材料的相对应的线性连续排列的至少两个晶片相对有焊盘位置的基板。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

现有技术转移晶片通常采用：从基膜的下方用顶针将晶片从基膜(又称为蓝膜，蓝膜有一定的粘性可以将芯片粘附)上顶起，然后再用负压吸嘴将这个晶片吸到基板上。该转移晶片的方法每次只能转移一个晶片，转移效率低。而本申请每次可以转移一排晶片，转移效率成倍提高，减少转移芯片所需时间。采用机械式顶针顶起晶片，容易将晶片顶破或使晶片造成物理损伤。而本申请采用UV胶固定、紫外照射失粘的方式，晶片不会被顶破。小尺寸晶片就不便使用机械式顶针作业，例如晶片尺寸≤0.1mmX0.1mm时，机械式顶针也要相应的缩小尺寸，并且机械式顶针的运动控制也需要更为精确，考虑到位置公差等，机械式顶针就难以胜任小尺寸晶片的情形。本申请主要应用于小尺寸、小间距LED固晶封装领域，例如mini LED手机背光封装应用领域。

附图说明

图1是本发明固晶工艺的一实施例示意图；

图2是图1进一步改进的示意图；

图3是本发明所采用的固晶设备的示意图；

图4是图2的局部A的放大示意图；

图5是图3的立体示意图；

图6是图5中局部B的放大示意图；

附图标记：

10、紫外激光发生器；20、负压吸嘴装置；201、负压管接口；30、紫外失粘胶带；40、晶片。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

参照图1，本发明公开了一种一次转移多个晶片的固晶工艺，所述晶片主要是指微小的芯片，这些微小的芯片以阵列的方式(如图6所示)排列在具有UV胶的基膜(如PET膜或者其它种类的膜)上，形成芯片的点阵，这种具有UV胶层的基膜可以称之为紫外失粘胶带。

芯片通过UV胶粘在PET膜上。PET膜位于透光板上，该透光板可以使220～400nm的紫外光透过；透过透光板的紫外光可以使UV胶失去粘性。振镜装置设置在透光板的下方，此处的振镜装置还可以由光学透镜装置代替。光学透镜可以改变原始紫外光斑的大小和形状，如将最终输出的紫外光斑调整为矩形紫外光斑。

通过CCD装置(如CCD相机)定位当前待转移的一排芯片，该位置信息发送给负压吸嘴装置和光学透镜装置，所述负压吸嘴从上方压住芯片，即负压吸嘴的口部紧贴芯片表面；光学透镜输出矩形的紫外光光斑，根据CCD装置获得位置坐标信息，调整矩形紫外光斑的位置，然后紫外光斑从下方进行扫描，紫外光斑的移动轨迹为平行于X轴方向，通过水平的逐行扫描，将略大于一排芯片投影面积的矩形区域都扫描到，从而使该矩形区域的UV胶层失去粘性，扫描结束后，通过负压吸嘴装置将该一排芯片吸取，将该一排芯片转移到目标区域，从而进行下一步的工序。负压吸嘴装置每次可以转移一排的芯片，通过振镜控制紫外光每次只使一排芯片的失粘，从而一次转移一排芯片，其它排的芯片不受干扰。如果采用紫外灯直接从透光板的下方照射，芯片就全都与PET膜失去粘连，在转移一排芯片后，处于其他排的芯片的相对位置会发生改变，从而会影响下一次的转移操作。

例如，第x(x∈N+)排待转移的芯片有y(y∈N⁺，y≥2)个，每个芯片分别编号为(a_x1，a_x2，……，a_xy)，左对齐的矩形紫外光斑可以覆盖至多y个(含y个)连续的芯片，那么，将矩形光斑左对齐第x排的左侧后，一次紫外照射就可使y个芯片失粘，然后进入下一步的转移晶片操作即可。如果待转移的芯片为连续的y1(y1∈N⁺，y1≥2)个，分别编号为(a_x1，a_x2，……，a_xy1)，且2≤y1＜y，那么也仅需一次照射即可。如果待转移的芯片为连续的y2(y2∈N⁺，y2≥2)个，分别编号为(a_x1，a_x2，……，a_xy，a_x(y+1)，……a_xy2)，且y2＞y，那么就至少需要两次照射操作，第一次操作是将矩形光斑与a_x1的左侧对齐，然后紫外照射，第二次操作是将矩形光斑与a_x(y+1)的左侧对齐，然后进行紫外照射，如果两次紫外照射仍然无法将全部的一排芯片扫描一遍，则继续进行下一次的操作，操作过程以此类推。通过光学透镜生成的矩形光斑比圆形的光斑具有优势，一次照射就可以使多个芯片失粘。

具体的，如图2所示，一种一次转移多个晶片的固晶工艺，包括如下步骤：

a)准备表面涂覆有UV胶的基膜，如表面涂覆有UV胶的PET膜；将芯片以XY点阵的形式离散的粘附在UV层上；

b)使用CCD装置把需要吸走的一排(沿X轴方向排列)芯片进行定位；

c)将负压吸嘴装置的负压吸嘴以上往下移动到待移动的一排芯片的上方，并压住该排芯片；

d)光学透镜驱动矩形的紫外激光光斑从下往上扫描这一排芯片所在的区域，使UV胶失粘；

e)等紫外激光扫描这排芯片后，打开负压吸嘴的负压控制开关，负压吸嘴吸住这排芯片中的每一个芯片，每一个芯片都被一个负压吸嘴吸住；

f)负压吸嘴抬起，这排芯片也随之离开PET膜，然后将该排芯片移动到基板上。

其中，表面涂覆有UV胶的PET膜(也可以是其它种类的膜)，称之为紫外失粘胶带。

需要指出的是，上述的步骤c和步骤d的可以交换次序。晶片在基膜上呈矩阵排布，也就是各个晶片在水平设置的基膜上以XY点阵排布。所述UV胶又可以称为光敏胶，在紫外光照射下可以快速失去粘性。所谓待转移的线性连续排列的多个晶片，可以是横向的一排晶片，也可以是竖向的一列晶片，还可以是位于某倾斜直线上的连续的多个晶片。

还需要指出的是，基膜上的胶层是交联剂，交联剂又称作架桥剂，是聚烃类光致抗蚀剂的重要组成部分，这种光致抗蚀剂的光化学固化作用，依赖于带有双感光性官能团的交联剂参加反应，交联剂曝光后产生双自由基，它和聚烃类树脂相作用，在聚合物分子链之间形成桥键，变为三维结构的不溶性物质。例如UV胶在紫外光照射下失去粘性；热解胶，遇高温失去粘性。

为了实现本发明的固晶工艺，还需要相应的设备，下面简单说明该设备的基本结构，用以解释上面工艺的具体实现。

请参阅图3至图6，该设备称为多晶固晶机，适用于一次转移一排晶片的固晶工艺，具体包括有振镜扫描的紫外激光发生器10，用于发射355nm的紫外激光；光学透镜发出的矩形紫外光斑在XY平面上可以移动；

在紫外激光发生器的上方设置水平的工作台面(图未视出)，如玻璃透光板，所述玻璃透光板上放置紫外失粘胶带，紫外失粘胶带的表面粘附有晶片阵列；

在工作台面上方还设置有可在XYZ三个方向上可自由移动的负压吸嘴装置20，所述负压吸嘴装置包括有横向排列的数个负压吸嘴，所述负压吸嘴装置的另一端设有数个负压管接口201，所述负压管接口用于与负压发生装置(如真空泵)相连；负压吸嘴装置与紫外失粘胶带30相靠近的一面设有一排等间距横向排列的吸晶片孔(图未视出)，所述吸晶片孔用于吸取晶片40，且由于所述吸晶片孔为横向排列的数个，可以将紫外失粘胶带上的一排(与X轴平行方向)晶片整体转移到基板上。

优选的，紫外失粘胶带呈方形，工作台面也呈方形，工作台面的面积大于紫外失粘胶带的面积。负压吸嘴在负压发生装置的抽吸下形成负压状态，可以吸附晶片。

优选的，一个负压吸嘴可以对应一个或数个吸晶片孔。

还需要指出的是，当需要移动一列晶片时，负压吸嘴装置的多个负压吸嘴也应当是在竖向上进行排布，其它部件与上述的移动一排晶片的设备相同。

当移动位于某一倾斜直线上的晶片时，负压吸嘴装置除了可以在XYZ三个方向上自由移动外，还可以在水平面方向上转动，通过转动可以使负压吸嘴装置上的多个负压吸嘴连成的直线与指定的直线相平行，这样就可以一次转移某一斜线上的多个连续的晶片，其它部件与上述的移动一排晶片的设备相同。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种一次转移多个晶片的固晶工艺，其特征在于，包括如下步骤：

a)将晶片以阵列形式排布并粘结在表面具有交联特性的胶层基膜上；

b)获取待转移的线性连续排列的至少两个晶片的位置信息；

c)采用负压吸嘴装置从晶片往基膜方向压住待转移线性连续排列的至少两个晶片，对基膜进行处理，使基膜上的胶层失去的粘性；

d)基膜上的胶层失去粘性后，打开负压吸嘴装置的负压、吸住位于失去粘性的基膜上的待转移的线性连续排列的至少两个晶片；

e)抬起负压吸嘴装置，将待转移的线性连续排列的至少两个晶片整体的移动到基板，基板上设有焊盘，所述焊盘上涂布上粘性材料。

2.根据权利要求1所述的一次转移多个晶片的固晶工艺，其特征在于，所述线性连续排列的至少两个晶片为：处于同一排或同一列的多个晶片。

3.根据权利要求2所述的一次转移多个晶片的固晶工艺，其特征在于，表面交联特性的胶层为UV胶层；采用使UV胶失去交联特性的装置对基膜进行处理，所述装置发出的紫外光波长为220nm～400nm。

4.根据权利要求3所述的一次转移多个晶片的固晶工艺，其特征在于，使UV胶失去交联特性的装置为紫外光发生装置，所述紫外光发生装置发出的紫外光从基膜方向往晶片方向扫描位于基膜上的线性连续排列的至少两个晶片。

5.根据权利要求4所述的一次转移多个晶片的固晶工艺，其特征在于，紫外光发生装置发出的紫外光透过光学透镜形成矩形光斑，并照射到线性连续排列的至少两个晶片。

6.根据权利要求3所述的一次转移多个晶片的固晶工艺，其特征在于，采用机器视觉装置测量基膜上的一排晶片的坐标，将待转移吸走的一排晶片进行定位。

7.根据权利要求6所述的一次转移多个晶片的固晶工艺，其特征在于，采用机器视觉装置对待转移吸走的一排晶片定位，计算线性连续排列的至少两个晶片的矩形位置，采用紫外光的光学透镜形成矩形光斑，对应上述矩形位置进行扫描。

8.根据权利要求3所述的一次转移多个晶片的固晶工艺，其特征在于，紫外光为紫外发光二极管或紫外激光装置或汞灯产生的紫外光。

9.根据权利要求1所述的一次转移多个晶片的固晶工艺，其特征在于，所述基膜为薄形透明材料。

10.根据权利要求1至9任一项所述的一次转移多个晶片的固晶工艺，其特征在于，所述基板的焊盘上的粘性材料为硅胶、环氧树脂、银胶、锡膏、助焊剂中的一种；所述基板是带有塑胶杯的金属支架、fr4、陶瓷基板、金属基板、软性fr4、印有焊盘的透明薄膜中的任一种。