CN116960047A - 一种多芯片倒装封装设备及封装方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种多芯片倒装封装设备及封装方法，所述设备包括基座以及设置在所述基座上的上料机构、输料机构和取料机构；所述输料机构包括固定块、至少一组备料台组件，以及至少一组第二滑动组件，所述备料台组件由若干备料台组成，所述第二滑动组件带动所述备料台往复移动；所述上料机构将芯片依次放置在所述备料台上；所述取料机构将所述备料台上的芯片同时吸附并移动至基板上方进行封装。通过设置若干备料台与吸附组件，能够一次吸附多个芯片，且设置两组分别用于上下料的备料台，能够在上料组件的上料过程中同时取料组件进行芯片封装，进而提高芯片封装效率。
Description
技术领域
本申请涉及半导体封装设备领域，具体涉及一种多芯片倒装封装设备及封装方法。
背景技术
半导体倒装工艺是将芯片颠倒放置，通过金属焊接或粘接的方式将芯片与封装基板连接在一起的技术。半导体倒装工艺主要用于微型化和高密度封装的芯片，如智能手机、平板电脑和高端计算机等。
在传统的倒装工艺下，先由翻转组件吸附芯片正面（含凸点的表面），以使芯片从晶圆上脱离，随后对吸附的芯片进行翻转，再通过吸附机构吸附芯片反面（不含凸点的表面）将芯片转移到基板上进行封装；该方式是吸附一个芯片、转移一个芯片，效率低。
公告号为CN111584398B的专利文件，公布了一种面向柔性电子制造的高效芯片贴装设备，该专利通过贴装单元连续吸附翻转单元上的芯片，从而提高翻转及输送芯片的效率。
发明内容
鉴于此，本申请提供了一种多芯片倒装封装设备，通过设置若干备料台与吸附组件，能够一次吸附多个芯片，且设置两组分别用于上下料的备料台，能够在上料组件的上料过程中协同取料组件进行芯片封装，以提高封装效率；具体采用如下技术方案：
一种多芯片倒装封装设备，包括基座以及设置在所述基座上的至少一个上料机构、至少一个输料机构和至少一个取料机构；所述输料机构包括固定块、至少一组备料台组件，以及至少一组第二滑动组件，所述备料台组件由若干备料台组成，所述第二滑动组件带动所述备料台组件沿所述固定块设置方向水平往复移动，所述备料台用于上下料；所述上料机构设置在所述输料机构一侧，将芯片依次放置在所述备料台上，通过所述输料机构将排放好的芯片移动至所述取料机构的吸附位置；所述取料机构包括若干吸附组件和带动所述吸附组件前后、左右方向上往复移动的第三滑动组件，各所述吸附组件分别由独立的位移组件控制高度方向上的移动，所述吸附组件的数量与单组所述备料台组件的备料台数量一致，通过所述吸附组件将所述备料台组件上的芯片同时吸附并分别移动至基板上方进行封装。
优选地，所述固定块上设有用于检测所述第二滑动组件是否位于回零位的光电传感器一，所述备料台下方设有挡光片一。
为防止芯片在输送过程中发生位移，每个所述备料台下方设有用于吸附芯片的气道，各气道分别独立工作。
优选地，所述第二滑动组件的数量为两组，所述备料台组件的数量为两组，所述备料台组件设置在所述第二滑动组件上方，两组所述第二滑动组件和两组所述备料台组件分别设置在所述固定块两侧。在所述上料机构进行上料的同时所述取料机构能够进行取料。
优选地，所述吸附组件分别由独立的位移组件控制芯片封装方向上的移动距离。
优选地，所述上料机构包括翻转组件和移料组件，所述翻转组件用于将芯片从晶圆脱离并将芯片翻转，以便于所述移料组件将芯片移动至所述备料台上。
优选地，所述翻转组件包括翻转臂和第一吸嘴，所述第一吸嘴设置在远离所述翻转臂旋转中心一侧，所述翻转臂旋转中心处同轴连接挡光片二，所述挡光片二通过光电传感器二寻找所述翻转臂的回零位。
优选地，所述移料组件包括第二吸嘴和第一滑动组件，所述第一滑动组件通过固定座带动所述第二吸嘴移动。
进一步优选地，所述第一吸嘴和所述第二吸嘴的吸附压力均由压力传感器检测，并通过压力调节阀调节吸附压力的大小。
优选地，所述第一滑动组件、所述第二滑动组件、所述第三滑动组件以及所述翻转臂均由驱动组件驱动移动或旋转。
本申请还提供了一种多芯片倒装封装方法，采用本申请所述的多芯片倒装封装设备，包括以下步骤：
S1翻转：先使待吸附的晶圆正面朝上，通过所述翻转组件将芯片从晶圆脱离并将芯片翻转180°；
S2移料：随后通过所述移料组件吸附所述翻转组件翻转后的芯片，将其移动到所述备料台处；
S3上料：当所述输料机构检测到所述备料台芯片上料完成后，所述第二滑动组件带动所述备料台向所述光电传感器一方向移动一个备料位；依次重复上述步骤S1~S2，直至所述光电传感器一检测到所述挡光片一后，由控制系统控制所述第二滑动组件带动所述备料台组件移动至下料位；
S4下料：通过所述第三滑动组件带动所述吸附组件移动至取料位，所述吸附组件同时吸附所述备料台上的芯片，随后所述吸附组件通过所述第三滑动组件及所述位移组件将芯片移动至基板处进行封装，取料完成的所述备料台随后移动至上料位等待上料。
当设有两组第二滑动组件和两组备料台组件时，其中一组所述第二滑动组件和所述备料台组件用于上料时，另一组所述第二滑动组件和所述备料台组件用于下料，且上下料完成后相互交换上下料位置，依次循环往复S1-S4步骤。
本申请的有益效果：
(1)各备料台下方分别设有独立的气道，从而能够分别吸附不同规格的芯片，同时保证芯片的安装精度；
(2)通过设置若干备料台与吸附组件，能够一次吸附多个芯片；且各吸附组件由单独的位移组件控制芯片封装方向上的移动距离，能够实现一次吸附多种规格的芯片后，在不同位置分别封装所吸附的芯片，从而提高芯片的封装效率；
(3)通过设置两组备料台，能够在上料组件的上料的同时取料组件进行芯片封装，从而实现连续芯片封装，进一步提高芯片的封装效率。
附图说明
图1是本申请所述的多芯片倒装封装设备的示意图一；
图2是本申请所述的上料机构的示意图；
图3是本申请所述的输料机构的示意图一；
图4是本申请所述的备料台的气道示意图；
图5是本申请所述的取料机构的示意图；
图6是本申请所述的翻转组件的结构示意图；
图7是本申请所述的移料组件的结构示意图；
图8是本申请所述的输料机构的示意图二；
图9是本申请所述的多芯片倒装封装设备的示意图二。
图中：1、基座，2、上料机构，201、翻转组件，2011、翻转臂，2012、第一吸嘴，2013、挡光片二，2014、光电传感器二，202、移料组件，2021、第二吸嘴，2022、第一滑动组件，2023、固定座，3、输料机构，301、固定块，302、备料台，303、第二滑动组件，304、光电传感器一，305、气道，306、挡光片一，4、取料机构，401、吸附组件，402、第三滑动组件，403、位移组件，5、压力传感器，6、调节阀，7、驱动组件。
具体实施方式
下面将结合本申请的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，本申请描述的实施例仅仅是本申请的部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例1
结合图1~图7对本申请作进一步说明，一种多芯片倒装封装设备，包括基座1以及设置在所述基座1上的上料机构2、输料机构3和取料机构4；所述输料机构3包括固定块301、一组备料台组件，和一组第二滑动组件303，每组备料台组件由若干备料台302组成，所述第二滑动组件303设置在所述固定块301一侧，所述第二滑动组件303带动所述备料台302沿所述固定块301设置方向往复移动；具体地，所述固定块301两侧设有导向槽，所述备料台302下方设有与所述导向槽配合的滑块，所述备料台302设置在所述第二滑动组件303上方，所述第二滑动组件303通过固定板连接同步带，通过驱动组件驱动同步带传动，当所述第二滑动组件303沿所述固定块301设置方向往复移动时，带动所述备料台302沿所述固定块301设置方向往复移动；所述上料机构2设置在所述输料机构3一侧，将芯片依次放置在所述备料台302上，通过所述输料机构3将排放好的芯片移动至所述取料机构4的吸附位置，等待取料；所述取料机构4包括吸附组件401和带动所述吸附组件401往复移动的第三滑动组件402，所述吸附组件401的数量对应单组所述备料台组件的备料台302数量，将所述备料台组件上的芯片同时吸附并移动至基板上方进行封装。所述备料台的数量不少于2个，优选6~8个。
其中，通过所述吸附组件401一次能够同时吸附多个芯片，从而提高芯片封装效率；所述备料台302可以为一体结构或分体结构，在本实施例中，所述备料台为一体结构。
参阅图3，所述固定块301上设有用于检测所述第二滑动组件303是否位于回零位的光电传感器一304，通过设置在第二滑动组件303上的挡光片一306来判断。其中，该零位可以为所述备料台组件的上料位；具体地，当单个所述备料台302上料完成后，所述第二滑动组件303向所述光电传感器一304方向移动一个备料工位，直到所述光电传感器一304上方检测到所述挡光片一306（此时所述第二滑动组件303处于回零位），由控制系统控制所述第二滑动组件303带动所述备料台组件移动至取料位。
参阅图4，为防止芯片在输送过程中发生位移，所述备料台302下方设有用于吸附芯片的气道305，各气道305分别独立工作，能够设置不同的负压，故每个备料台302上可以放置不同规格的芯片，从而保证芯片的安装精度；通过气道305内的负压变化，判断是否上料完成，上料完成后将信号传输至控制系统。
在本实施例中，所述固定块301另一侧还设有一个带动所述备料台302滑动的第二滑动组件303，设置两组所述备料台302，能够在所述上料机构2的上料过程的同时所述取料机构4进行取料。具体地，结合图1~图3，当一个所述第二滑动组件303用于上料时，另一个上料完成的所述第二滑动组件303移动至所述取料机构4的吸附位置，用于取料；当所述光电传感器一304检测到所述挡光片一306后，由控制系统控制所述第二滑动组件303带动所述备料台组件移动至下料位，同时另一个取料完成的第二滑动组件303移动至上料位，两组所述第二滑动组件303如上述过程依次循环工作，从而保证所述上料机构2与所述取料机构4能够同时工作，进而再次提高芯片封装效率。
参阅图5，各所述吸附组件401分别由独立的位移组件403控制高度方向（芯片封装方向）上的移动距离，从而实现基板上多位置封装各芯片。
参阅图2，所述上料机构2包括翻转组件201和移料组件202，所述翻转组件201用于将芯片从晶圆脱离并将芯片翻转180°，以便于所述移料组件202将芯片移动至所述备料台302上。
参阅图6，所述翻转组件201包括翻转臂2011和第一吸嘴2012，所述第一吸嘴2012设置在远离所述翻转臂2011旋转中心一侧，所述翻转臂2011旋转中心处同轴连接挡光片二2013，所述挡光片二2013通过光电传感器二2014寻找所述翻转臂2011的回零位，从而完成翻转臂2011的回零动作；其中，所述翻转臂2011的回零位可以为吸附芯片的位置。
参阅图7，所述移料组件202包括第二吸嘴2021和第一滑动组件2022，所述第一滑动组件2022通过固定座2023带动所述第二吸嘴2021移动。其中，所述第一吸嘴2012和所述第二吸嘴2021的吸附压力可通过对应的压力传感器5检测，并通过压力调节阀6调节吸附压力的大小。
所述第一滑动组件2022、所述第二滑动组件303、所述第三滑动组件402以及所述翻转臂2011可由对应的驱动组件7驱动移动或旋转。在本实施例中，所述驱动组件7可以为电机。
所述吸附组件401可以为现有技术中的气浮轴承吸附头，也可以是基于机械轴承的吸附头。
本申请的具体工作原理如下：
S1翻转：先使待吸附的晶圆正面朝上，通过翻转组件201将翻转臂2011翻转到能够吸附芯片的位置，第一吸嘴2012吸附住芯片正面（即有凸点的面），通过翻转臂2011翻转180°；可通过压力传感器5显示的压力值调节调节阀6，实现对第一吸嘴2012的吸附压力控制；
S2移料：随后第二吸嘴2021通过第一滑动组件2022移动到翻转臂2011处，吸附芯片的背面（即平面），第二吸嘴2021通过第一滑动组件2022将芯片移动到备料台302处；
S3上料（备料）：当备料台302下方气道305的负压发生变化时，即完成一个芯片上料，第二滑动组件303带动备料台302向光电传感器一304方向移动一个备料位；依次重复上述步骤S1~S2，直至光电传感器一304检测到挡光片一306后，由控制系统控制所述第二滑动组件303带动所述备料台组件移动至下料位；
S4下料（取料）：通过第三滑动组件402带动吸附组件401移动至取料位，吸附组件401同时吸附上料完成备料台302上的芯片，随后所述吸附组件401通过第三滑动组件402及所述位移组件403将芯片移动至基板处进行封装，取料完成的备料台302随后移动至待上料位复位，等待上料。
实施例2
如图8所示，在实施例1的基础上，所述第二滑动组件设有两组，所述备料台组件设有两组，两组所述第二滑动组件设置在所述固定块301两侧，两组所述备料台组件设置在所述固定块301两侧，所述备料台302设置在所述第二滑动组件303上方，通过同步带传动带动所述第二滑动组件303沿所述固定块301设置方向往复移动，所述固定块301一侧还设有用于辅助控制所述备料台组件移动至下料位的光电传感器一304，所述备料台下方设有挡光片一306。
在本实施例中，当设有两组第二滑动组件和两组备料台组件时，其中一组所述第二滑动组件和所述备料台组件用于上料时，另一组所述第二滑动组件和所述备料台组件用于下料，且上下料完成后相互交换上下料位置，依次循环往复S1-S4步骤。
实施例3
在实施例1或实施例2的基础上，如图9所示，所述上料机构2设置至少两个，所述输料机构3至少设置两个，所述取料机构4至少设置两个，在本实施例中所述多芯片倒装封装设备适用于双工位或多工位封装。其中，所述上料机构2可以对称设置或对角设置，所述输料机构3设置方式与所述上料机构2保持一致。
Claims (9)
1.一种多芯片倒装封装设备，其特征在于：包括基座以及设置在所述基座上的至少一个上料机构、至少一个输料机构和至少一个取料机构；
所述输料机构包括固定块、至少一组备料台组件，以及至少一组第二滑动组件，所述备料台组件由若干备料台组成，所述第二滑动组件带动所述备料台组件沿所述固定块设置方向水平往复移动，所述备料台用于上下料；
所述上料机构设置在所述输料机构一侧，将芯片依次放置在所述备料台上，通过所述输料机构将排放好的芯片移动至所述取料机构的吸附位置；
所述取料机构包括若干吸附组件和带动所述吸附组件前后、左右方向上往复移动的第三滑动组件，各所述吸附组件分别由独立的位移组件控制高度方向上的移动，所述吸附组件的数量与单组所述备料台组件的备料台数量一致，通过所述吸附组件将所述备料台组件上的芯片同时吸附并分别移动至基板上方进行封装；
所述上料机构包括翻转组件和移料组件，所述翻转组件用于将芯片从晶圆脱离并将芯片翻转，以便于所述移料组件将芯片移动至所述备料台上。
2.根据权利要求1所述的多芯片倒装封装设备，其特征在于：所述固定块上设有用于检测所述第二滑动组件是否位于回零位的光电传感器一，所述备料台下方设有挡光片一。
3.根据权利要求1所述的多芯片倒装封装设备，其特征在于：每个所述备料台下方设有用于吸附芯片的气道，各气道分别独立工作。
4.根据权利要求1所述的多芯片倒装封装设备，其特征在于：所述第二滑动组件的数量为两组，所述备料台组件的数量为两组，所述备料台组件设置在所述第二滑动组件上方，两组所述第二滑动组件和两组所述备料台组件分别设置在所述固定块两侧。
5.根据权利要求2所述的多芯片倒装封装设备，其特征在于：所述翻转组件包括翻转臂和第一吸嘴，所述第一吸嘴设置在远离所述翻转臂旋转中心一侧，所述翻转臂旋转中心处同轴连接挡光片二，所述挡光片二通过光电传感器二寻找所述翻转臂的回零位。
6.根据权利要求5所述的多芯片倒装封装设备，其特征在于：所述移料组件包括第二吸嘴和第一滑动组件，所述第一滑动组件通过固定座带动所述第二吸嘴移动。
7.根据权利要求6所述的多芯片倒装封装设备，其特征在于：所述第一吸嘴和所述第二吸嘴的吸附压力均由压力传感器检测，并通过对应压力调节阀调节吸附压力的大小。
8.一种多芯片倒装封装方法，其特征在于：采用权利要求2、5-7任一所述的多芯片倒装封装设备，包括以下步骤：
S1翻转：先使待吸附的晶圆正面朝上，通过所述翻转组件将芯片从晶圆脱离并将芯片翻转180°；
S2移料：随后通过所述移料组件吸附所述翻转组件翻转后的芯片，将其移动到所述备料台处；
S3上料：当所述输料机构检测到所述备料台芯片上料完成后，所述第二滑动组件带动所述备料台向所述光电传感器一方向移动一个备料位；依次重复上述步骤S1~S2，直至所述光电传感器一检测到所述挡光片一后，由控制系统控制所述第二滑动组件带动所述备料台组件移动至下料位；
S4下料：通过所述第三滑动组件带动所述吸附组件移动至取料位，所述吸附组件同时吸附所述备料台上的芯片，随后所述吸附组件通过所述第三滑动组件及所述位移组件将芯片移动至基板处进行封装，取料完成的所述备料台随后移动至上料位等待上料。
9.根据权利要求8所述的多芯片倒装封装方法，其特征在于：当设有两组第二滑动组件和两组备料台组件时，其中一组所述第二滑动组件和所述备料台组件用于上料时，另一组所述第二滑动组件和所述备料台组件用于下料，且上下料完成后相互交换上下料位置，依次循环往复S1-S4步骤。
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- 2023-09-21 CN CN202311219531.5A patent/CN116960047B/zh active Active
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