CN117524968A - 一种带照明装置的晶粒顶出单元 - Google Patents

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Abstract

一种带照明装置的晶粒顶出单元，其特征在于包括支撑底座、射出器壳体、照明部、针座、射出针，所述支撑底座上安装射出器壳体，所述射出器壳体内部设置装有针座和射出针，所述射出器壳体上设置有照明部，装有照明部的顶出单元，与视觉检测单元以及控制单元协作，照明部中的多个光源发出光，提供底部照明，光源发出的大多数光线经过半透明盖的内侧面上设置的反光涂层使得光从光源发出时照亮位于射出器壳体上方的多个晶片，视觉检测单元捕获暴露晶片的图像中锯齿的较高灰度值指示出晶片和锯齿之间的更锐利的对比度，有助于提取出被控制单元用于协调晶片对准和排出的位置和方向的更精确的晶片信息。

Description

一种带照明装置的晶粒顶出单元
技术领域
本发明涉及半导体芯片加工设备技术领域，尤其涉及一种带照明装置的晶粒顶出单元。
背景技术
半导体制造过程包括四个主要步骤：材料制备、晶体生长和晶片制备、晶片制造和封装。在封装步骤中，先将晶片贴附在拉伸在晶圆环上的透明粘合膜上，并通过划痕或锯断将其分离成单个晶片。分离完成后，将带有单个晶片固定在粘合膜上的晶圆放置在晶片键合装置的晶片台上，晶片随后通过拾取放置机构从粘附膜上取下进行进一步处理。
为了便于有效地从粘附膜上移除晶片，晶片键合装置在晶片台下方配备了一个用于从粘附膜上排出单个晶片的晶片排出器。图1和图2显示了传统晶片排出器的透视图和剖面图，传统晶片排出器包括安装在支撑底座101上的排出器外壳120、容纳在排出器外壳120内的针座140，以及单个或多个放置在针座140以及射出针160。图3显示排出器外壳的侧视图，图4显示其剖面视图以及图5显示其顶部平面图，排出器外壳120通常是由金属制成的单个部件，具有定义中空内腔123的传统轴122和具有穿过顶部出的传统圆形顶面132厚度的多个传统凹槽133和传统孔134的传统圆形顶面132，根据图2，针座140上的每个射出针160被配置为与传统圆形顶面132上的每个传统孔134对齐，其中，针座140和射出针160一起可相对于排出器外壳120上升或下降。
在传统晶片排出器排出晶片之前，晶片键合装置还配备用于检查和调整晶片位置和方向的对准系统，如图6显示了晶片加工中传统对准系统200及其与传统晶片排出器100的配合图，传统对准系统200包括多个传统光源272用于照明支撑在晶片台上的透明粘合膜103上的晶片102；传统视觉检测单元280用于捕获暴露的晶片102的图像并可选择处理捕获的图像；以及控制单元用于接收和处理来自传统视觉检测单元280的信息，并发送指令以在水平平面上移动晶片台，使索引要排出的位于中心的晶片102与晶片排出器的中心对齐。光源272和传统视觉检测单元280都位于晶片台1上方，与传统晶片排出器100相对，当对齐完成时，针座140和射出针160相对于排出器外壳120升起，在升起位置时，每个射出针160通过预定程度朝外伸出相应的传统孔134，从透明粘合膜103上排出位于中心位置处的晶片102。
图7展示了传统晶片排出器100和传统对准系统200在操作时，由传统视觉检测单元280捕获并由控制单元处理的晶片102的典型灰度图，在该图像中，暴露的晶片表面显示为白色正方形；灰度显示在晶片表面沉积的焊球105；而锯脚106则是每两个相邻晶片102之间的清晰黑色线条从处理后的图像中提取出的锯脚106的信息可以被控制单元用于指示晶片102的位置和方向，并计算和确定晶片台的位置以进行对准。
然而，随着在晶表面涂覆保护涂层以保护晶片免受更复杂的半导体芯片制造过程中的意外损伤，但这存在一个问题，与基于锯脚信息的晶片对准有关，由于大多数保护涂层化学物质(如Hysol)具有深色，因此在捕获的图像中，锯脚106和晶片102之间的对比度大大降低，图8显示涂有保护涂层Hysol的晶片102的典型灰度图像，由图6中使用同一传统视觉检测单元280和控制单元进行捕获和处理，晶片102和锯脚106之间的对比度降低导致控制单元无法精确识别锯脚106以进行排出晶片102对准的程度。因此，为解决上述所述问题，需要设计一种新一代的晶片顶出单元。
发明内容
根据以上存在的技术问题，本发明提供一种带照明装置的晶粒顶出单元，其特征在于包括支撑底座、射出器壳体、照明部、针座、射出针，所述支撑底座上安装射出器壳体，所述射出器壳体内部设置装有针座和射出针，所述射出器壳体上设置有照明部，
所述射出器壳体由防护盖、半透明盖和轴组成，所述防护盖安装在半透明盖的顶部，所述半透明盖连接在轴的顶部上，所述轴的中空内腔里面设置有针座和射出针，所述轴的底部安装在支撑底座上，
所述轴由圆柱体和圆柱体鼻组成，所述圆柱体的顶面上与圆柱体鼻连接为一体，所述圆柱体的顶面边缘处与圆柱体鼻底部外壁之间设置有横肩，
所述圆柱体鼻位于半透明盖的内腔中，
所述轴的横肩上设置卡块和第一通孔，
所述半透明盖上的圆形顶面处设置有多个第一凹槽和第一孔，多个所述第一凹槽与第一孔组成网络结构，所述半透明盖的侧壁下端设置有第一支撑肩和第二支撑肩，用于与防护盖支撑连接，所述半透明盖的侧壁上端外表面上呈一排结构设置多个第二凹槽，
所述照明部包括光源、反光涂层，每个所述光源固定安装在半透明盖的侧壁上设置的第二凹槽内，所述反光涂层设置在半透明盖的内侧面上，
所述半透明盖的侧壁上位于第一支撑肩和第二支撑肩位置处设置有卡槽和第二通孔。
进一步的，所述光源为二极管或者光纤。
进一步的，所述反光涂层为金属反射板或混合在合成粘合树脂中的白色颜料，
所述白色颜料为硫酸钡、二氧化钛或者二者混合物。
进一步的，所述光源的电源导线位于第一通孔与第二通孔形成的通道内。本发明的有益效果：
本发明设计一种装有照明部的顶出单元，与视觉检测单元以及控制单元协作，照明部中的多个光源发出光，提供底部照明，光源发出的大多数光线朝向半透明盖的圆形顶面，半透明盖的内侧面上设置的反光涂层使得光从光源发出时照亮位于射出器壳体上方的多个晶片，视觉检测单元捕获暴露晶片的图像，捕获的图像中锯齿的较高灰度值指示出晶片和锯齿之间的更锐利对比度，改进后的对比度有助于提取出被控制单元用于协调晶片对准和排出的位置和方向的更精确的晶片信息。
附图说明
图1为传统的传统晶片排出器的结构示意图；
图2为传统的传统晶片排出器的结构截面示意图；
图3为传统的传统晶片排出器的排出器外壳的结构示意图；
图4为传统的传统晶片排出器的排出器外壳的剖视示意图；
图5为传统的传统晶片排出器的排出器外壳的俯视示意图；
图6为传统的传统晶片排出器使用时示意图；
图7为传统的传统晶片排出器与传统对准系统使用后捕获的灰度图；
图8为传统的传统晶片排出器与传统对准系统在使用时涂有保护涂层Hysol后捕捉的灰度图；
图9为本发明一种带照明装置的晶粒顶出单元的结构示意图；
图10为本发明一种带照明装置的晶粒顶出单元的剖视示意图；
图11为本发明一种带照明装置的晶粒顶出单元的半透明盖的结构示意图；
图12为本发明一种带照明装置的晶粒顶出单元的半透明盖的俯视示意图；
图13为本发明一种带照明装置的晶粒顶出单元的半透明盖的侧视示意图；
图14为本发明一种带照明装置的晶粒顶出单元的半透明盖的底视示意图；
图15为本发明一种带照明装置的晶粒顶出单元的半透明盖的剖视示意图；
图16为本发明一种带照明装置的晶粒顶出单元的分解示意图；
图17为本发明一种带照明装置的晶粒顶出单元使用时横截面示意图；
图18为本发明一种带照明装置的晶粒顶出单元与对准系统协作使用示意图；
图19为本发明一种带照明装置的晶粒顶出单元使用后捕捉的灰度图；
图20为本发明一种带照明装置的晶粒顶出单元使用过程中没有应用反光涂层时捕捉的灰度图；
如图：120.排除器外壳、101.支撑底座、140.针座、160.射出针、122.传统轴、132.传统圆形顶面、133.传统凹槽、134.传统孔、200.传统对准系统、280.传统视觉检测单元、272.传统光源、102.传统晶片、103.透明粘合膜、105.焊球、106.锯脚、320.射出器壳体、321.轴、322.圆柱体、323.中空内腔、324.横肩、325.圆柱体鼻、327a.卡块、327b.第一通孔、310.防护盖、331.半透明盖、332.圆形顶面、333.第一凹槽、334.第一孔、335.侧壁、336a.第一支撑肩、336b.第二支撑肩、337a.卡槽、337b.第二通孔、372.光源、374.反光涂层、338.第二凹槽、339.内腔、400.对准系统、480.视觉检测单元、302.晶片、302a.第一晶片、302b.第二晶片、302c.第三晶片、306.锯齿。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
如图所示，支撑底座101上安装射出器壳体320，射出器壳体320包括安装在支撑底座101上的轴321和安装在轴321顶部上的半透明盖331，半透明盖331的顶部安装防护盖310，用于在不使用时保护免受污垢和损坏，如图12，半透明盖331上的圆形顶面332处设置有多个第一凹槽333和第一孔334，多个第一凹槽333与第一孔334组成网络结构，轴321的中空内腔323里面容纳针座140和单个或者多个射出针160，射出针160位于针座140上，针座140与多个射出针160可与射出器壳体320一起升降，在升高位置，每个射出针160通过半透明盖331的圆形顶面上的第一孔334预定量伸出，
如图10，轴321由圆柱体322的顶面上与圆柱体鼻325连接为一体，圆柱体322的顶面边缘处与圆柱体鼻325底部外壁之间设置有横肩324，其中，圆柱体鼻325可以进入半透明盖331的内腔339中，
如图11和13，半透明盖331的侧壁335下端设置有第一支撑肩336a和第二支撑肩336b，用于与防护盖310支撑连接，半透明盖331的侧壁335上端外表面上设有一排第二凹槽338，每个第二凹槽338内用于固定安装光源372，如图10,半透明盖331的内侧面上设置有反光涂层374，
如图14、15以及16的分解示意图，半透明盖331的侧壁335上位于第一支撑肩336a和第二支撑肩337b的位置处设置有用于与轴321上设置的卡块327a安装的卡槽337a和用于容纳连接光源372的电源导线的第二通孔337b，与光源327连接的电源导线放置在第二通孔337b与轴321上设置的第一通孔327b所组成的通道内。
实施例2
光源372被放置在半透明盖331的侧壁335上设置的第二凹槽338中，第二凹槽338的尺寸被配置为适合容纳其中的光源372的外部轮廓，并被定位，使得从光源372发出的大多数光线将直接或经过反光涂层374后，朝向半透明盖331上的圆形顶面332处，将光源372连接到电源导线放置在两个对齐的第二通孔337b和第一瞳孔327b所形成的通道内，
每个光源372可以呈垂直方向安装在半透明盖331的侧壁335上的第二凹槽338内，然后向半透明盖331的圆形顶面332方向发射光线；每个光源372位于水平方向安装在半透明盖331上，向半透明盖331的内腔339方向发射光线，
光源372固定于半透明盖331上，光源372为发光二极管(LED)或者光纤，
反光涂层374应用于半透明盖331的内表面上，以有效地将光从光源372反射，以便将光指向半透明盖331的圆形顶面332，反射涂层374的多层应用以增加涂层厚度，从而实现更高的光反射，反光涂层374包括铝反射板等金属反射板或者由混合在合成粘结树脂中的白色颜料组成，其中，白色颜料可以是硫酸钡或者二氧化钛，反光涂层也可是由硫酸钡和二氧化钛混合统一作为白色颜料组成，
如图17，说明由光源372发射并由反光涂层374反射的光线的光学路径，开放箭头用于表示发射的光线，而紧密的箭头用于表示反射的光线，位于第二凹槽338中的光源372处于水平方向上，向半透明盖331的内腔339方向发射光线，光线通过半透明盖331的侧壁335传递并打在反光涂层374上，其中光线被反射并朝向圆形顶面332，反射的光线随后透过半透明盖331的半透明的圆形顶面332和透明粘合膜103，并照射到的分离晶片的侧面，然后，大多数光线被晶片表面或保护涂层吸收或反射，而其余光线经过片周围的切割道并向上进一步传输，
如图18，提供在半导体芯片加工中，对准系统400包括视觉检测单元480和控制单元，具有照明部的本发明位于晶片工作台下方，而视觉检测单元480位于晶片工作台的相反位置与本发明对其协作，在操作中，放在透明粘合膜103上的分离晶片被输入到晶片工作台，多个光源372发出光，提供底部照明，发出的大多数光线朝向半透明盖331的圆形顶面332，反光涂层374使得光从光源372发出时照亮位于射出器壳体320上方的第一晶片302a、第二晶片302b、第三晶片302c，视觉检测单元480捕获暴露的第一晶片302a、第二302b、第三302c的图像并将信息传输给远程连接的控制单元，基于在所捕获的图像中所体现的锯齿306的和方向的加工信息，控制单元依次指示晶片工作台将位于中央位置处第二晶片302b与本发明在预定的挑选位置对准，本发明300抬起射出针160以将第二晶片302b从透明粘合膜103上提起，
图19显示了在协作具有照明部的本发明的半导体芯片加工期间，由对准系统400的视觉检测单元480捕获并由控制单元加工的灰度图像；而图20显示的是通过同一系统获得的图像，除了在这种情况下没有应用反光涂层374，例如日本油漆102，为了便于理解，图像的灰度值从0到255进行评定，其中0和255分别对应最低和最高的光强度，当调整FIG，图19和图20中的晶片302的灰度值为相同的灰度值16时，被看作是相邻晶片302之间的开放空间的锯齿306具有截然不同的灰度值，如图19的灰度值为255，而图20的灰度值为100，在应用于射出器壳体320的半透明盖331的反光涂层374的情况下，捕获的图像中锯齿306的较高灰度值指示了晶片302和锯齿306之间的更锐利对比度，改进的对比度有助于提取出被控制单元用于协调晶片对准和排出的位置和方向的更精确的晶片信息。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本发明提到的各个部件为现有领域常见技术，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种带照明装置的晶粒顶出单元，其特征在于包括支撑底座、射出器壳体、照明部、针座、射出针，所述支撑底座上安装射出器壳体，所述射出器壳体内部设置装有针座和射出针，所述射出器壳体上设置有照明部。
2.根据权利要求1所述的一种带照明装置的晶粒顶出单元，其特征在于所述射出器壳体由防护盖、半透明盖和轴组成，所述防护盖安装在半透明盖的顶部，所述半透明盖连接在轴的顶部上，所述轴的中空内腔里面设置有针座和射出针，所述轴的底部安装在支撑底座上。
3.根据权利要求2所述的一种带照明装置的晶粒顶出单元，其特征在于所述轴由圆柱体和圆柱体鼻组成，所述圆柱体的顶面上与圆柱体鼻连接为一体，所述圆柱体的顶面边缘处与圆柱体鼻底部外壁之间设置有横肩。
4.根据权利要求3所述的一种带照明装置的晶粒顶出单元，其特征在于所述轴的横肩上设置卡块和第一通孔。
5.根据权利要求2所述的一种带照明装置的晶粒顶出单元，其特征在于所述半透明盖上的圆形顶面处设置有多个第一凹槽和第一孔，所述半透明盖的侧壁下端设置有第一支撑肩和第二支撑肩，所述半透明盖的侧壁上端外表面上设置有多个第二凹槽。
6.根据权利要求5所述的一种带照明装置的晶粒顶出单元，其特征在于多个所述第一凹槽和第一孔设置组成网络结构。
7.根据权利要求5所述的一种带照明装置的晶粒顶出单元，其特征在于所述照明部包括光源、反光涂层，每个所述光源固定安装在半透明盖的侧壁上设置的第二凹槽内，所述反光涂层设置在半透明盖的内侧面上。
8.根据权利要求5所述的一种带照明装置的晶粒顶出单元，其特征在于所述半透明盖的侧壁上位于第一支撑肩和第二支撑肩位置处设置有卡槽和第二通孔。
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