CN116130578B - 一种芯片贴片方法、预固化装置及芯片贴片系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种芯片贴片方法、预固化装置及芯片贴片系统，属于芯片封装领域。芯片贴片方法包括如下步骤：采用无影胶对芯片的发光面进行点胶；通过吸嘴吸附透光件，将透光件移动至芯片的正上方，并使透光件接触无影胶；通过UV光源在透光件和芯片上产生的光斑进行预固化，其中：光斑和吸嘴不干涉和/或吸嘴透明设置；对透光件和芯片进行后固化；对透光件和芯片进行烘烤固化。预固化装置及芯片贴片系统将位置控制机构设置成能够调节UV光源并使UV光源发射的光与吸嘴不干涉和/或将吸嘴透明设置。本发明缓解甚至解决了因光斑和吸嘴干涉导致的阴影问题。

Description

一种芯片贴片方法、预固化装置及芯片贴片系统
技术领域
本发明涉及芯片封装技术领域，尤其涉及一种芯片贴片方法、预固化装置及芯片贴片系统。
背景技术
在显示器封装领域中，常常采用具有透光性的材质(比如玻璃)贴片的方式保护芯片正面发光层结构不受破坏。在此封装过程中需要将透光性的材质与芯片通过胶水粘结在一起，一般使用透光性好、反应可控、固化速度快的无影胶水。无影胶水成分是一种透明、无色在紫外光照射下即可固化的液态光聚物，其具有极好的透光性，低收缩和轻微的弹性，对波长为350nm-380nm的紫外光非常敏感。在贴片工艺的键合阶段，常使用紫外线灯照射进行胶水预固化，使透光性的材质和芯片的四周产生结合力，从而避免在生产过程中透光性的材质片发生偏移，预固化之后依次进行后固化和烘烤固化。
然而，现有技术中在显示模组贴片完成后，成品经常出现阴影区，造成产品良率低。
发明内容
针对产品常出现阴影，造成产品良率很低的技术问题，发明人经过长时间探索研究发现，造成阴影问题的主要影响因素是，在贴片工艺的胶水预固化阶段光照不均匀造成的。进一步研究发现，紫外线光斑与透光性的材质重合面积越大，结合力越好，但在增加紫外线光斑与透光性的材质重叠面积时，容易与拾取透光性的材质片的吸嘴发生光的干涉作用，吸嘴往往采用黑色橡胶，进而使透光性的材质片接受的紫外线辐射能量不均匀，影响后续的后固化及烘烤固化条件及效果，导致贴片后的产品出现阴影，质量差，良率低。另外，由于光圈从中心向外圈能量递减，当透光性的材质片接受的紫外线辐射能量不均匀时，预固化阶段的紫外线能量越大，不被干涉的区域结合力越好，被干涉的区域胶水未固化，固体和液体间产生的断层更加明显，即产生的阴影更明显。
本申请的目的在于提供一种芯片贴片方法、预固化装置及芯片贴片系统，解决了因投射到芯片和透光件上的光斑的光照不均匀，导致封装后芯片的发光面上存在阴影的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案。
在第一方面中，本申请提供一种芯片贴片方法，包括如下步骤：
采用无影胶对芯片的发光面进行点胶；
通过吸嘴吸附透光件，将透光件移动至所述芯片的正上方，并使所述透光件接触无影胶；通过UV光源在所述透光件和所述芯片上产生的光斑进行预固化，其中：所述光斑和所述吸嘴不干涉和/或所述吸嘴透明设置；
对所述透光件和所述芯片进行后固化；
对所述透光件和所述芯片进行烘烤固化。
可选的，步骤所述光斑和所述吸嘴不干涉具体包括如下步骤：
调整所述UV光源的位置和/或照射角度，使所述光斑与所述吸嘴不干涉。
可选的，所述光斑为矩形；
所述光斑位于所述芯片的转角处时，所述光斑的中心到所述吸嘴的横向距离在0.2cm到1cm以内，所述光斑的中心到所述吸嘴的纵向距离在0.2cm到0.7cm以内，
所述光斑位于所述芯片长度方向的中间位置时，所述光斑的中心到所述吸嘴的纵向距离在0.4cm到1.2cm以内；
其中，所述横向为所述芯片的长度方向，所述纵向为所述芯片的宽度方向。
可选的，步骤通过UV光源在所述透光件和所述芯片上产生的光斑进行预固化中，光斑所对应的所述UV光源的强度在300mw/cm2～1000mw/cm2，且UV光源的辐射能量在100mj/cm2～500mj/cm2。
可选的，所述对所述透光件和所述芯片进行后固化，具体包括如下步骤：
采用紫外线固化箱固化所述透光件和所述芯片，其中，所述紫外线强度在60mw/cm2到70mw/cm2以内，且紫外线固化箱辐射能量在5400mj/cm2～6300mj/cm2。
可选的，步骤对所述透光件和所述芯片进行烘烤固化具体包括如下步骤：
采用烘箱对所述透光件和所述芯片进行固化，其中，所述烘箱的温度设置在40℃～60℃，烘烤时间在10～14小时。
可选的，所述吸嘴采用透明橡胶；
所述透明橡胶为乙丙橡胶、乙烯-乙酸乙烯酯、氯醇橡胶以及丁基橡胶中的任一种；
所述吸嘴结构强度在70shoreA到85shoreA以内，耐热性大于120℃；
所述透光件采用玻璃。
第二方面，本发明提供一种预固化装置，应用在上述任一项所述的芯片贴片方法中，所述预固化装置包括：
装置本体；
吸嘴，设置在所述装置本体上，所述吸嘴用于吸附透光件；
位置控制机构，固定在所述装置本体上；
UV光源，安装在所述位置控制机构上；
其中：所述位置控制机构能够调节所述UV光源并使所述UV光源发射的光与所述吸嘴不干涉，和/或，所述吸嘴透明设置。
可选的，所述位置控制机构包括顺次连接的第一连接臂、第二连接臂、第三连接臂以及第四连接臂；所述第一连接臂沿着所述芯片的长度方向水平设置在所述装置本体上；所述第二连接臂相对于所述第一连接臂可调节设置，以调整所述UV光源在所述芯片的宽度方向上的位置；所述第三连接臂沿着所述芯片的长度方向水平设置，所述第四连接臂相对于所述第三连接臂可调节设置，以调整所述UV光源与所述芯片的长度方向的夹角。
第三方面，本发明提供一种芯片贴片系统，包括供料装置、点胶装置、如权利要求7或8所述的预固化装置、视觉检测装置、固化箱以及烘箱；所述供料装置用于提供透光件和芯片；所述点胶装置采用无影胶在所述芯片的发光面上点胶；所述预固化装置的吸嘴用于吸附所述透光件，将透光件移动至所述芯片的正上方，并使所述透光件接触无影胶；所述视觉检测装置用于识别所述透光件和所述芯片是否是良品；所述预固化装置的UV光源用于在所述芯片和所述透光件上声称光斑；所述固化箱用于对所述芯片和所述透光件后固化；所述烘箱用于对所述芯片和所述透光件烘烤固化。
与现有技术相比，本申请的有益效果在于：
本发明中对预固化阶段进行了改进，当光斑和吸嘴不干涉时，不会因为吸嘴挡住了光斑的局部位置，导致芯片和透光件上的光斑不均匀，从而解决了因光斑和吸嘴干涉导致的阴影问题。吸嘴设置成透明材料时，当吸嘴和光斑产生干涉，由于光依然能够透过吸嘴到达芯片和透光件上，从而缓解或解决了因光斑和吸嘴干涉导致的阴影问题。当然，使光斑和吸嘴不干涉和使吸嘴透明这两种手段既可以单独应用，也可同时应用在芯片贴片方法中。
附图说明
通过结合附图以及参考以下详细说明更充分地理解本发明的技术特征和优点。
图1为本发明实施例芯片贴片方法的流程图。
图2为光斑和芯片位置关系的对比图，其中，a图为现有技术中光斑和芯片的位置关系，b图为本发明实施例中光斑和芯片的位置关系。
图3为本发明实施例中光斑和芯片的位置关系。
图4为本发明实施例中光斑和芯片的位置关系。
图5为本发明实施例中预固化装置的主视示意图。
图6为本发明实施例中预固化装置的侧视示意图。
附图标记：
1、芯片；2、透光件；3、吸嘴；4、装置本体；5、位置控制机构；51、第一连接臂；52、第二连接臂；53、第三连接臂；54、第四连接臂；6、UV光源。
具体实施方式
除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
本发明实施例提供一种芯片贴片方法，应用在微显示器封装工艺中，通过调节光斑和芯片的相对位置和/或将吸嘴设置为透明，来提高光斑的均匀度，解决阴影问题，提高良率。
参考图1进行理解。芯片贴片方法包括如下步骤：
S10、点胶：采用无影胶对芯片的发光面进行点胶。其中，芯片具有发光层结构的一面即为发光面，芯片预先调整成发光面朝上的状态。无影胶25℃时的粘度为300cps，固化后聚合物折射率为1.56，拉伸极限为38％，弹性模量为150000psi，抗拉强度3000psi，邵氏硬度为85度。
S20、玻璃捡取、对良品进行键合后预固化：通过吸嘴吸附透光件，将透光件移动至芯片的正上方，并使透光件接触无影胶，采用视觉检测装置采集透光件和芯片的图片信息，将图像信息和预存的模型进行比对，判断是否为良品，将检测出的不良品抛料后返回玻璃捡取环节，将良品预固化，即通过UV光源在透光件和芯片上产生的光斑实现预固化；其中，光斑和吸嘴不干涉和/或吸嘴透明设置，以提高光斑的均匀度，解决阴影问题。
透光件为具有透光性的构件，比如玻璃，透光件固定在芯片上之后，对发光层结构起到保护作用。玻璃和吸嘴的接触面粗糙度在1.6μm到0.4μm以内。吸嘴结构强度在70shoreA～85shore A，耐热性大于120℃。
吸嘴采用透明橡胶。透明橡胶是指能透过光线的硫化橡胶，需要充分考虑橡胶配方中各组份原材料的综合因素。生产透明橡胶需要在透明的生胶中加入填料，生胶本身是透明的。透明橡胶可选择光学上具有高透明度的橡胶可选用乙丙橡胶、乙烯-乙酸乙烯酯、氯醇橡胶、丁基橡胶中的任一种。填料选择颗粒直径尽可能小，比如选择直径小至可见光波长的1/4以下，此时光线可以绕射，粒子不会干扰光线在橡胶中的进程；填料的折射率应与生胶相近，这样才不会干扰光线在橡胶中的透射方向。一些实施例中填料选用碱式碳酸镁，其填充的胶料具有硬度高、挺性好，出型时表面光滑，能有效防止硫化花纹变形等优点。透明橡胶的生产工艺条件，需要卫生清洁不改变橡胶和填料剂原有的光学性质。
一些实施例中，光斑为矩形，如图2至图4所示，其他一些实施例中，作为替换手段，光斑可以采用圆形、椭圆形或其他形状，只要能够对透明件和芯片进行固化即可。
参考图2，其中a图和b图均为俯视状态下的图，a图展示了现有技术中光斑和芯片的位置关系，从中可知，光斑位置1的吸嘴为干涉状态，即UV光源的一部分光被吸嘴挡住了；b图中展示了本发明实施例中光斑和芯片的位置关系，光斑位置2和吸嘴互不干涉，即UV光源能够按照预期在芯片和透光件上投射出完整的光斑。
图2中的b图中的光斑位置2和图3中的光斑位置3具有对称性，展示了光斑位于芯片转角处时相对于芯片的位置。其中，在俯视的角度上，光斑的边缘和吸嘴的边缘之间存在距离。在一些实施例中，光斑的中心到吸嘴的横向距离在0.2cm到1cm以内(比如距离为0.2cm、0.6cm或1cm)，光斑的中心到吸嘴的纵向距离在0.2cm到0.7cm以内(比如距离为0.2cm、0.4cm或0.7cm)。
图4展示了光斑位于芯片长度方向的中间位置时的状态，光斑的边缘和吸嘴之间存在距离。在一些实施例中，光斑的中心到吸嘴的纵向距离在0.4cm到1.2cm以内(比如距离为0.4cm、0.8cm或1.2cm)；其中，横向为芯片的长度方向，纵向为芯片的宽度方向。
预固化阶段，光斑和吸嘴不干涉时，不会因为吸嘴挡住了光斑的局部位置，导致芯片和透光件上的光斑不均匀，从而解决了因光斑和吸嘴干涉导致的阴影问题。吸嘴设置成透明材料时，当吸嘴和光斑产生干涉，由于光依然能够透过吸嘴到达芯片和透光件上，从而缓解或解决了因光斑和吸嘴干涉导致的阴影问题。当然，使光斑和吸嘴不干涉和使吸嘴透明这两种手段既可以单独应用，也可同时应用在芯片贴片方法中。
在一些实施例中，本步骤中，光斑和吸嘴不干涉具体包括步骤：调整UV光源的位置和/或照射角度，使光斑与吸嘴不干涉。预固化装置能够用来调整UV光源的位置和照射角度，预固化装置的构造见下述实施例，该处不重复阐述。
在一些实施例中，本步骤中，通过UV光源在透光件和芯片上产生的光斑进行预固化中，每个光斑所对应的UV光源的强度在300mw/cm2到1000mw/cm2以内，UV且UV光源的辐射能量在100mj/cm2～500mj/cm2以内，经试验，该参数之下获得的固化效果最佳，屏幕点亮无阴影，玻璃推力大于3g。
S30、后固化：对透光件和芯片进行后固化。本步骤中，采用紫外线固化箱固化透光件和芯片，其中，紫外线强度在60mw/cm2到70mw/cm2以内，照射时间在70s到110s以内；固化箱采用现有技术实现，该处不再详述。
S40、烘烤固化：对透光件和芯片进行烘烤固化，其中，烘箱采用现有技术实现，该处不再详述。采用烘箱对透光件和芯片进行固化，其中，烘箱温度设置在40℃到60℃以内，，且紫外线固化箱辐射能量在5400mj/cm2～6300mj/cm2。
上述从整体上阐述了芯片贴片方法，本发明对芯片贴片方法进行了试验。试验中，预固化和后固化采用UV固化技术，即紫外线固化技术。试验数据见表1和表2，其中，表1中吸嘴类型、UV强度以及UV照射时间的参数可调节，UV固化箱能量、烘箱固化温度和时间不变；表2中UV光斑位置与图2、图3及图4相对应。比如，该列的参数1代表图2中a图的光斑位置1。表2中UV强度以及UV照射时间的参数可调节，UV固化箱能量、烘箱固化温度和时间不变。表1和表2中“灰阶显示胶水是否有阴影”一列显示试验结果，“Y”表示有阴影，“N”表示无阴影。需要说明的是，第一，表1和表2的试验中都涉及UV强度以及UV照射时间，用来体现UV能量，其中，UV能量(mj/cm2)＝UV强度(mw/cm2)×UV照射时间(s)。以下对表1和表2进行具体分析；第二，表1中每一试验编号代表一组数据，每一组数据的得来情况为：其他条件不变的情况下，针对UV固化箱辐射能量的两个端点值和中间值分别进行了试验，考虑到相对应的三个试验结果相同，便将三个实验结果整合成一组数据体现在表1中；第三，表2中每一试验编号代表一组数据，每一组数据的得来情况为：其他参数不变的条件下，针对UV固化箱辐射能量的两个端点值、烘箱固化中温度的两个端点值，以及烘箱固化中时间的两个端点值，三个参量的所有组合进行试验，考虑到相对应的试验结果相同，便将这些试验结果整合成一组数据体现在表2中。
在本发明的部分具体实施例中，固定UV光源辐射位置在光斑位置1时，研究是否使用透明吸嘴对阴影的影响，请参阅表1，表1中提供了14组试验。其中，试验1-5组采用黑色橡胶吸嘴，6-14组采用透明橡胶吸嘴，相比较可知：
1)其他条件相同的情况下，采用透明橡胶吸嘴，光斑与吸嘴不发生干涉作用，UV光源的强度在300mw/cm2～1000mw/cm2，且UV辐射能量在100mj/cm2～500mj/cm2时，贴片不产生阴影。。
2)第6组虽然也采用透明橡胶吸嘴，但是UV强度达到1700mw/cm2，即便UV照射时间仅为0.1s，芯片贴片后依然存在阴影。
在本发明的另一些具体实施例中，吸嘴均采用黑色橡胶吸嘴，其它条件不变的情况下，调整光斑位置及UV辐射能量，发现吸嘴与UV光发生干涉，是使贴片后的产品产生阴影的重要因素，请参阅表2，表2中提供了30组试验数据，相比较可知：
1)第1-3组数据中，光斑与吸嘴产生干涉，尽管调整其他参数条件，但是贴片后的产品均出现阴影。
2)根据第5～30组结合附图2～5可知，当UV光源的辐射光斑位置分别在光斑位置2、光斑位置3、光斑位置4时，能够避免发生辐射光线与吸嘴的干涉作用，当光斑所对应的所述UV光源的强度在300mw/cm2～1000mw/cm2，且UV辐射强度在100mj/cm2～500mj/cm2时，继而在本发明具体实施例中设置的后固化及热固化条件下，完成固化后，产品不容易出现阴影问题。
而当UV强度高于1000mw/cm2，即使照射时间只有0.1s,，完成固化后的产品也会产生阴影。
表1使用不同橡胶吸嘴和UV强度时的芯片贴片结果
表2UV光斑位置不同时的芯片贴片结果
参考图5和图6，本发明实施例还提供了一种预固化装置，能够应用在上述任一实施例的芯片贴片方法中。预固化装置包括装置本体4、吸嘴3、位置控制机构5以及UV光源6。吸嘴3设置在装置本体4上，吸嘴用于吸附透光件2，预固化装置中吸嘴3的实现方式同上述芯片贴片方法中所介绍，该处不再赘述。位置控制机构5固定在装置本体上4，UV光源6安装在位置控制机构5上。其中，位置控制机构5能够调节UV光源6并使UV光源6发射的光与吸嘴3不干涉，和/或，吸嘴3透明设置。
位置控制机构4包括顺次连接的第一连接臂51、第二连接臂52、第三连接臂53以及第四连接臂54；第一连接臂51沿着芯片1的长度方向水平设置在装置本体4上；第二连接臂52相对于第一连接臂51可调节设置，以调整UV光源6在芯片1的宽度方向上的位置，第二连接臂52能够相对于第一连接臂51转动，图6中以含有双向箭头的弧线体现了第二连接臂52的转动方向，第二连接臂52转动至需要的位置后，采用紧固件(比如螺栓)固定在第一连接臂51上即可；第三连接臂53沿着芯片1的长度方向水平设置，第四连接臂54相对于第三连接臂53可调节设置，以调整UV光源6与芯片1的长度方向的夹角，第四连接臂54能够相对于第三连接臂53转动，图5中以具有双向箭头的线展示了第四连接臂54的转动方向，第四连接臂54转动至需要的位置后，采用紧固件(比如螺栓)固定在第三连接臂53上即可。
本发明实施例还提供了一种芯片贴片系统，包括供料装置、点胶装置、上述任一项所提供的预固化装置、视觉检测装置、固化箱以及烘箱；供料装置用于提供透光件和芯片1；点胶装置采用无影胶在芯片1的发光面上点胶；预固化装置的吸嘴用于吸附透光件，将透光件移动至芯片1的正上方，并使透光件接触无影胶；视觉检测装置用于识别透光件和芯片1是否是良品；预固化装置的UV光源用于在芯片1和透光件上声称光斑；固化箱用于对芯片1和透光件后固化；烘箱用于对芯片1和透光件烘烤固化。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种芯片贴片方法，用于将透光件贴于所述芯片的发光面上，以保护所述芯片的发光层结构，其特征在于，包括如下步骤：
采用无影胶对芯片的发光面进行点胶；
通过吸嘴吸附透光件，将透光件移动至所述芯片的正上方，并使所述透光件接触无影胶；通过UV光源在所述透光件和所述芯片上产生的光斑进行预固化，其中：所述光斑和所述吸嘴不干涉和/或所述吸嘴透明设置；
对所述透光件和所述芯片进行后固化；
对所述透光件和所述芯片进行烘烤固化。
2.如权利要求1所述的芯片贴片方法，其特征在于，步骤所述光斑和所述吸嘴不干涉具体包括如下步骤：
调整所述UV光源的位置和/或照射角度，使所述光斑与所述吸嘴不干涉。
3.如权利要求2所述的芯片贴片方法，其特征在于，
所述光斑为矩形；
所述光斑位于所述芯片的转角处时，所述光斑的中心到所述吸嘴的横向距离在0.2cm到1cm以内，所述光斑的中心到所述吸嘴的纵向距离在0.2cm到0.7cm以内，
所述光斑位于所述芯片长度方向的中间位置时，所述光斑的中心到所述吸嘴的纵向距离在0.4cm到1.2cm以内；
其中，所述横向为所述芯片的长度方向，所述纵向为所述芯片的宽度方向。
4.如权利要求1所述的芯片贴片方法，其特征在于，步骤通过UV光源在所述透光件和所述芯片上产生的光斑进行预固化中，光斑所对应的所述UV光源的强度在300mw/cm2～1000mw/cm2，且UV光源的辐射能量在100mj/cm2～500mj/cm2。
5.如权利要求1所述的芯片贴片方法，其特征在于，所述对所述透光件和所述芯片进行后固化，具体包括如下步骤：
采用紫外线固化箱固化所述透光件和所述芯片，其中，所述紫外线强度在60mw/cm2到70mw/cm2以内，且紫外线固化箱辐射能量在5400mj/cm2～6300mj/cm2。
6.如权利要求1所述的芯片贴片方法，其特征在于，步骤对所述透光件和所述芯片进行烘烤固化具体包括如下步骤：
采用烘箱对所述透光件和所述芯片进行固化，其中，所述烘箱的温度设置在40℃～60℃，烘烤时间在10～14小时。
7.如权利要求1-6任一项所述的芯片贴片方法，其特征在于，所述吸嘴采用透明橡胶；
所述透明橡胶为乙丙橡胶、乙烯-乙酸乙烯酯、氯醇橡胶以及丁基橡胶中的任一种；
所述吸嘴结构强度在70shoreA到85shoreA以内，耐热性大于120℃；
所述透光件采用玻璃。
8.一种预固化装置，其特征在于，应用在权利要求1-7任一项所述的芯片贴片方法中，所述预固化装置包括：
装置本体；
吸嘴，设置在所述装置本体上，所述吸嘴用于吸附透光件；
位置控制机构，固定在所述装置本体上；
UV光源，安装在所述位置控制机构上；
其中：所述位置控制机构能够调节所述UV光源并使所述UV光源发射的光与所述吸嘴不干涉，和/或，所述吸嘴透明设置。
9.如权利要求8所述的预固化装置，其特征在于，所述位置控制机构包括顺次连接的第一连接臂、第二连接臂、第三连接臂以及第四连接臂；所述第一连接臂沿着所述芯片的长度方向水平设置在所述装置本体上；所述第二连接臂相对于所述第一连接臂可调节设置，以调整所述UV光源在所述芯片的宽度方向上的位置；所述第三连接臂沿着所述芯片的长度方向水平设置，所述第四连接臂相对于所述第三连接臂可调节设置，以调整所述UV光源与所述芯片的长度方向的夹角。
10.一种芯片贴片系统，其特征在于，包括供料装置、点胶装置、如权利要求7或8所述的预固化装置、视觉检测装置、固化箱以及烘箱；所述供料装置用于提供透光件和芯片；所述点胶装置采用无影胶在所述芯片的发光面上点胶；所述预固化装置的吸嘴用于吸附所述透光件，将透光件移动至所述芯片的正上方，并使所述透光件接触无影胶；所述视觉检测装置用于识别所述透光件和所述芯片是否是良品；所述预固化装置的UV光源用于在所述芯片和所述透光件上声称光斑；所述固化箱用于对所述芯片和所述透光件后固化；所述烘箱用于对所述芯片和所述透光件烘烤固化。
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