CN111916370A - 一种固晶机及其半导体器件封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固晶机，其包括工作台；工作台上设有放置台、用于输送待点胶半导体器件的输送装置、用于将待点胶半导体器件于放置台和输送装置之间转移的夹持装置、以及点胶装置；点胶装置包括可往复靠近和远离放置台的机架、以及设于机架上的点胶头和用于质检半导体器件的点胶质量的检测装置；检测装置包括摄像头和与摄像头通信连接的处理模块；处理模块包括图像处理单元、异常点识别单元和点胶不良分析单元，其自动化程度高、点胶精度高和提高了产品的成品率。本发明还公开了一种半导体器件封装方法，其通过固晶机对器件点高粘度凝胶后，再对器件进行较高硬度的封装胶体封装，其封装的器件兼顾可靠性和防护性能，且封装方法简单，兼容性好。

Description

一种固晶机及其半导体器件封装方法
技术领域
本发明涉及半导体器件制造技术领域，具体而言，涉及一种固晶机及其半导体器件封装方法。
背景技术
众所周知，封装指的是安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强导热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁。常见的封装器件所用材料有低折射率低硬度胶和高折射率高硬度胶。低折射率胶硬度低，对半导体器件内封装的芯片和焊线保护力弱，同时有一定的粘性，容易沾染灰尘，但是由于其硬度低，所以器件耐温度冲击等可靠性较好。高折射率胶高硬度胶，对半导体器件内封装的芯片和焊线保护力较好，且表面相对光滑，不易沾染灰尘。然而，高折射率胶由于其硬度高，其封装的半导体器件在高低温冲击等极端环境试验验证的过程中容易发生失效。
目前，在半导体器件的封装过程中一些常规的点胶方法是采用针筒点胶头，气压推动胶体从针孔里流出，这样的工艺方法确没法应用在一些粘度比较大的胶体上。因此，在点胶过程中常用到点胶机进行点胶。然而现有的点胶机只能点低粘度的胶水，高粘度的胶水容易堵塞、出胶难。因此，如何点高粘度凝胶，同时避免粘度大无法常规工艺方法点胶的缺陷，是用户急需解决的问题。
因此，需要开发或者改进一种固晶机及其半导体器件封装方法来解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种固晶机及其半导体器件封装方法以解决如何点高粘度凝胶，同时避免粘度大无法常规方法点胶的缺陷的问题。
为实现上述目的，本发明所提供的一种固晶机，其包括工作台；所述工作台上设有用于放置待点胶半导体器件的放置台、用于输送待点胶半导体器件的输送装置、用于将待点胶半导体器件于所述放置台和所述输送装置之间转移的夹持装置、以及点胶装置；所述点胶装置包括可往复靠近和远离所述放置台的机架、以及设于所述机架上的点胶头和用于质检半导体器件的点胶质量的检测装置；所述检测装置包括摄像头和与所述摄像头通信连接的处理模块；所述处理模块包括图像处理单元、异常点识别单元和点胶不良分析单元。
优选的是，所述图像处理单元，用于基于所述摄像机采集完成点胶半导体器件的图像进行图像锐化处理；异常点识别单元，用于在所采集的完成点胶半导体器件的图像中识别非点胶区域，以及位于非点胶区域中的异常点，并标记异常点的位置；点胶不良分析单元，用于根据完成点胶半导体器件的图像分析点胶不良并得出不良信息。
优选的是，所述输送装置包括安装架、设于所述安装架上的链条块、用于驱动所述链条块循环运动的第一驱动装置、以及放置于所述链条块上用于承载待点胶半导体器件和完成点胶半导体器件的承托块。
优选的是，所述夹持装置包括摆臂块、夹持组件、横跨于所述输送装置上方的龙门架、以及设于所述龙门架上用于驱动所述摆臂块摆动的第二驱动装置；所述夹持组件包括夹持构件、以及用于控制所述夹持构件旋转运动和升降运动的第三驱动装置；所述第三驱动装置安设于所述摆臂块远离所述第二驱动装置的一端上。
优选的是，所述夹持构件包括连接座、一对夹持块以及设于所述连接座上用于控制一对所述夹持块实现夹持动作的第四驱动装置。
优选的是，所述工作台上还设有沿其长度方向设置的滑轨组件和用于驱动所述机架沿所述滑轨组件的导向方向往复运动的第五驱动装置；所述滑轨组件的导向方向与所述输送装置的输送方向垂直；所述机架与所述滑轨组件滑动连接。
优选的是，所述机架上设置有用于驱动所述点胶头和所述检测装置沿所述工作台的宽度方向往复运动的第一直线模组；所述第一直线模组的运动端连接有安装座；所述检测装置安设于所述安装座上，且所述安装座上还设有用于控制所述点胶头升降运动的第一升降装置。
优选的是，所述滑轨组件包括第一导向块和第二导向块；所述第一导向块和所述第二导向块并排设置且之间形成有点胶空间；所述放置台安设于所述点胶空间内，且所述点胶空间内还设有用于翻转待点胶半导体器件的翻转装置和用于驱动所述翻转装置沿所述工作台的宽度方向往复运动的第二直线模组。
本发明还提供了一种采用固晶机用于半导体器件封装方法，包括如下步骤：
S1：将芯片放置于PCB板的指定位置；
S2：金属导线的一端与PCB板绑定，另一端与芯片绑定；
S3：通过所述固晶机对步骤S2中装配形成的待点胶半导体器件进行点胶；
S4：对完成点胶的半导体器件进行外部硬胶封装；
S5：对完成外部硬胶封装的半导体器件进行切割、分选和包装。
优选的是，步骤S3中，所述固晶机分别对金属导线与芯片和PCB的绑定点进行高粘度凝胶的点胶。
上述技术方案所提供的一种固晶机及其半导体器件封装方法，与现有技术相比，其有益效果包括：通过设置有放置台和输送装置，从而避免了待点胶半导体器件点胶和输送的互相干涉，而且提高了工作效率，实现了输送和点胶同步运行；通过设置有夹持装置，从而解决了半导体器件于放置台和输送装置之间的移动，保证了待点胶半导体器件及时从输送装置转移至放置台和完成点胶的半导体器件被及时输送至输送装置；通过设置有点胶装置，从而向半导体器件上的绑定点点上高粘度凝胶；通过设置有检测装置，从而及时发现点胶过程中出现的点胶异常点和不良点，实现及时报警，提高成品率。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
图1是本发明实施例1～2中一种固晶机的结构示意图；
图2是本发明实施例1～2中一种固晶机的俯视结构示意图；
图3是本发明实施例1～2中一种固晶机的主视结构示意图；
图4是本发明实施例1～2中一种固晶机的翻转装置的结构示意图；
图5是本发明实施例1～2中一种固晶机的点胶装置的结构示意图；
图6是本发明实施例1～2中半导体器件的结构示意图之一；
图7是本发明实施例1～2中半导体器件的结构示意图之二。
附图标记说明：1-工作台；2-放置台；3-输送装置；31-安装架；32-链条块；33-承托块；34-固定座；4-夹持装置；41-摆臂块；42-夹持组件；421-夹持构件；422-第三驱动装置；43-龙门架；44-第二驱动装置；5-点胶装置；51-机架；52-点胶头；53-检测装置；6-夹持块；7-第四驱动装置；8-滑轨组件；81-第一导向块；82-第二导向块；9-第一直线模组；10-安装座；11-第一升降装置；12-翻转装置；121-夹持构件；122-旋转气缸；13-第二直线模组；14-连接座；15-第二升降模组。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
实施例一：
如图1～5所示的一种固晶机，其包括工作台1；所述工作台1上设有用于放置待点胶半导体器件的放置台2、用于输送待点胶半导体器件的输送装置3、用于将待点胶半导体器件于所述放置台2和所述输送装置3之间转移的夹持装置4、以及点胶装置5；所述点胶装置5包括可往复靠近和远离所述放置台2的机架51、以及设于所述机架51上的点胶头52和用于质检半导体器件的点胶质量的检测装置53；所述检测装置53包括摄像头和与所述摄像头通信连接的处理模块；所述处理模块包括图像处理单元、异常点识别单元和点胶不良分析单元。
本实施例1通过设置有放置台2和输送装置3，从而避免了待点胶半导体器件点胶和输送的互相干涉，而且提高了工作效率，实现了输送和点胶同步运行；通过设置有夹持装置4，从而解决了半导体器件于放置台2和输送装置3之间的移动，保证了待点胶半导体器件及时从输送装置3转移至放置台2和完成点胶的半导体器件被及时输送至输送装置3；通过设置有点胶装置5，从而向半导体器件上的绑定点点上高粘度凝胶；通过设置有检测装置53，从而及时发现点胶过程中出现的点胶异常点和不良点，实现及时报警，提高成品率。
其中，本实施例1中的所述图像处理单元，用于基于所述摄像机采集完成点胶的半导体器件的图像进行图像锐化处理；异常点识别单元，用于在所采集的完成点胶的半导体器件的图像中识别非点胶区域，以及位于非点胶区域中的异常点，并标记异常点的位置；点胶不良分析单元，用于根据完成点胶的半导体器件的图像分析点胶不良并得出不良信息。
如图1所示，为了保证半导体器件的输送，提高自动化水平和输送的准确性，本实施例1中的所述输送装置3包括安装架31、设于所述安装架31上的链条块32、用于驱动所述链条块32循环运动的第一驱动装置、以及放置于所述链条块32上用于承载待点胶半导体器件和完成点胶半导体器件的承托块33。
为了保证稳固的夹持半导体器件，本实施例1中的所述夹持装置4包括摆臂块41、夹持组件42、横跨于所述输送装置3上方龙门架43、以及设于所述龙门架43上方用于驱动所述摆臂块41摆动的第二驱动装置44；所述夹持组件42包括夹持构件421、以及用于控制所述夹持构件421旋转运动和升降运动的第三驱动装置422；所述第三驱动装置422安设于所述摆臂块41远离所述第二驱动装置44的一端上；其中，所述夹持构件421包括连接座14、一对夹持块6以及设于所述连接座14上用于控制一对所述夹持块6实现夹持动作的第四驱动装置7。
如图5所示，为了避免夹持装置4和点胶装置5互补干涉，本实施例1中的所述工作台1上还设有沿其长度方向设置的滑轨组件8和用于驱动所述机架51沿所述滑轨组件8的导向方向往复运动的第五驱动装置；所述滑轨组件8的导向方向与所述输送装置3的输送方向垂直；所述机架51与所述滑轨组件8滑动连接；所述机架51上设置有用于驱动所述点胶头52和所述检测装置53沿所述工作台1的宽度方向往复运动的第一直线模组9；所述第一直线模组9的运动端连接有安装座10；所述检测装置53安设于所述安装座10上，且所述安装座10上还设有用于控制所述点胶头52升降运动的第一升降装置11。
如图2和5所示，为了实现对半导体器件多角度的点胶，实现所述滑轨组件8包括第一导向块81和第二导向块82；所述第一导向块81和所述第二导向块82并排设置且之间形成有点胶空间；所述放置台2安设于所述点胶空间内，且所述点胶空间内还设有用于翻转待点胶半导体器件的翻转装置12和用于驱动所述翻转装置12沿所述工作台1的宽度方向往复运动的第二直线模组13。
其中，所述第二直线模组13的运动端上连接有第二升降模组15；翻转装置12包括夹持构件121和用于控制所述夹持构件121旋转运动的旋转气缸122；所述旋转气缸122与所述第二升降模组15的运动端连接。
此外，本实施例1中，所述承托块33上设有多个用于固定待点胶半导体器件和已完成点胶半导体器件的固定座34，从而避免由于输送过程中的震动半导体器件的移位，导致夹持装置4无法准确抓取。
本实施例1中，为了提高点胶效率，所述点胶装置5和翻转装置12的数量分别为2个，且以输送装置3为中轴线对称布置于输送装置3的两侧；所述夹持构件421的数量为2个，且分别沿所述第三驱动装置422的旋转轴线对称设置。
工作原理：首先通过人工或者机械手将待点胶半导体器件放置于所述固定座34内；进一步，输送装置3将待点胶半导体输送至指定位置；所述夹持装置4夹持位于固定座34内的待点胶半导体器件转移至放置台2上；进一步，点胶装置5移动至放置台2旁侧，并对位于放置台2上的待点胶半导体器件进行高粘度凝胶的点胶；进一步，等待点胶装置5完成对半导体器件的点胶，所述夹持装置4夹持完成点胶半导体器件并转移至输送装置3上并输送至下一工位。
当半导体器件需要进行两面点胶，当完成一面点胶后，所述翻转装置12的夹持构件121夹持半导体器件进行180度翻转并放置于放置台2上；进一步，点胶装置5对半导体器件进行点胶。
本实施例1还提供了一种半导体器件封装方法，包括如下步骤：
S1：将芯片放置于PCB板的指定位置；
S2：金属导线的一端与PCB板绑定，另一端与芯片绑定；
S3：通过所述固晶机对步骤S2中装配形成的待点胶半导体器件进行点胶，从而得到如图6和7的半导体器件；
S4：对完成点胶的半导体器件进行外部硬胶封装；
S5：对完成外部硬胶封装的半导体器件进行切割、分选和包装。
其中，步骤S3中，所述固晶机分别对金属导线与芯片和PCB的绑定点进行高粘度凝胶的点胶；步骤S4中，对半导体器件进行外部硬胶封装采用模压等方法进行。
本实施例1的半导体器件通过该封装方法，利用高弹凝胶结合中高硬度的封装胶体，封装的半导体器件兼顾可靠性和防护性能，而且封装方法简单，兼容性好。
实施例二：
本实施例二为以上实施例的进一步描述应当理解本实施例包括前述全部技术特征并进一步具体描述为：
本实施例2中，为了保证高粘度凝胶的最佳使用效果，所述点胶头包括点胶枪本体和用于检测高粘度凝胶的检测系统；所述检测系统包括用于容纳高粘度凝胶的加热池，所述加热池包括用于保持所盛装的高粘度凝胶处于熔融状态的温度控制装置；所述检测系统还包括，电势差测量传感装置，用于在指定时间点采集所述加热池内的高粘度凝胶电势差；以及数据处理与分析装置，用于根据当前设置的高粘度凝胶标准熔融状态波动曲线，并根据所测得的电势差及所选取的标准熔融指数波动曲线，计算得到该指定时间的高粘度凝胶的熔融指数值；所述数据处理与分析装置包括：存储单元，用于存储不同点胶方法的高粘度凝胶的熔融指数的函数变化数据库；波动曲线选取单元，用于根据当前所设置的点胶方法参数，选取对应的标准熔融指数波动曲线；计算单元，用于根据电势差测量传感装置所测得的电势差及所选取的标准熔融指数波动曲线，计算得到该指定时间点高粘度凝胶的熔融指数值。
以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种固晶机，其特征在于，其包括工作台；所述工作台上设有用于放置待点胶半导体器件的放置台、用于输送待点胶半导体器件的输送装置、用于将待点胶半导体器件于所述放置台和所述输送装置之间转移的夹持装置、以及点胶装置；所述点胶装置包括可往复靠近和远离所述放置台的机架、以及设于所述机架上的点胶头和用于质检半导体器件的点胶质量的检测装置；所述检测装置包括摄像头和与所述摄像头通信连接的处理模块；所述处理模块包括图像处理单元、异常点识别单元和点胶不良分析单元。
2.根据权利要求1所述的固晶机，其特征在于，所述图像处理单元，用于基于所述摄像机采集完成点胶半导体器件的图像进行图像锐化处理；异常点识别单元，用于在所采集完成点胶半导体器件的图像中识别非点胶区域，以及位于非点胶区域中的异常点，并标记异常点的位置；点胶不良分析单元，用于根据完成点胶半导体器件的图像分析点胶不良并得出不良信息。
3.根据权利要求1所述的固晶机，其特征在于，所述输送装置包括安装架、设于所述安装架上的链条块、用于驱动所述链条块循环运动的第一驱动装置、以及放置于所述链条块上用于承载待点胶半导体器件和完成点胶半导体器件的承托块。
4.根据权利要求3所述的固晶机，其特征在于，所述夹持装置包括摆臂块、夹持组件、横跨于所述输送装置上方的龙门架、以及设于所述龙门架上用于驱动所述摆臂块摆动的第二驱动装置；所述夹持组件包括夹持构件、以及用于控制所述夹持构件旋转运动和升降运动的第三驱动装置；所述第三驱动装置安设于所述摆臂块远离所述第二驱动装置的一端上。
5.根据权利要求4所述的固晶机，其特征在于，所述夹持构件包括连接座、一对夹持块以及设于所述连接座上用于控制一对所述夹持块实现夹持动作的第四驱动装置。
6.根据权利要求1所述的固晶机，其特征在于，所述工作台上还设有沿其长度方向设置的滑轨组件和用于驱动所述机架沿所述滑轨组件的导向方向往复运动的第五驱动装置；所述滑轨组件的导向方向与所述输送装置的输送方向垂直；所述机架与所述滑轨组件滑动连接。
7.根据权利要求6所述的固晶机，其特征在于，所述机架上设置有用于驱动所述点胶头和所述检测装置沿所述工作台的宽度方向往复运动的第一直线模组；所述第一直线模组的运动端连接有安装座；所述检测装置安设于所述安装座上，且所述安装座上还设有用于控制所述点胶头升降运动的第一升降装置。
8.根据权利要求7所述的固晶机，其特征在于，所述滑轨组件包括第一导向块和第二导向块；所述第一导向块和所述第二导向块并排设置且之间形成有点胶空间；所述放置台安设于所述点胶空间内，且所述点胶空间内还设有用于翻转待点胶半导体器件的翻转装置和用于驱动所述翻转装置沿所述工作台的宽度方向往复运动的第二直线模组。
9.根据权利要求1-8任一所述的固晶机用于半导体器件封装方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将芯片放置于PCB板的指定位置；
S2：金属导线的一端与PCB板绑定，另一端与芯片绑定；
S3：通过所述固晶机对步骤S2中装配形成的待点胶半导体器件进行点胶；
S4：对完成点胶的半导体器件进行外部硬胶封装；
S5：对完成外部硬胶封装的半导体器件进行切割、分选和包装。
10.根据权利要求9所述的半导体器件封装方法，其特征在于，步骤S3中，所述固晶机分别对金属导线与芯片和PCB的绑定点进行高粘度凝胶的点胶。
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