CN219998191U - 一种降低损伤率的倒装芯片吸嘴装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种降低损伤率的倒装芯片吸嘴装置，通过将吸嘴头上设置吸附端面，并在吸附端面上的一角设置避让槽，在吸附端面的其余位置设置吸附孔，所述吸附孔同吸嘴头以及吸附管体中的负压通道相连通，为吸嘴头提供吸附功能，在对倒装芯片进行吸附的同时，将避让槽同倒装芯片上的半导体芯片位置相对应，避让槽用于容纳半导体芯片，吸附孔用于吸附倒装芯片的基板部分，从而避免了再吸附过程中对半导体芯片造成的损伤，同时保证了吸附稳定性。

Description

一种降低损伤率的倒装芯片吸嘴装置

技术领域

本实用新型涉及倒装芯片测试分选技术领域，尤其涉及一种降低损伤率的倒装芯片吸嘴装置。

背景技术

现有技术中，倒装芯片技术是将芯片翻转加热利用熔融的锡铅球与陶瓷或石英基板相结合，与传统的引线键合工艺相比具有优越的电学及热学性能，高I/O引脚数，更小的封装尺寸。随着倒装技术的广泛应用，倒装芯片的吸取问题也日益明显。倒装芯片包括基板以及设于基板上突出的半导体芯片结构。基板与其上的芯片存在高度差，传统的吸嘴头皆为平面结构不适用于倒装芯片的吸取。而且半导体芯片材料易碎且薄，吸嘴吸取时很容易造成损伤。特别是具有透镜结构的芯片更容易在吸嘴吸取接触时造成损伤，并且会因为与吸嘴吸附不严实，易掉片。

实用新型内容

本实用新型在于如何避免在通过吸嘴对倒装芯片进行吸附时，对倒装芯片上的半导体芯片造成损伤。

本实用新型提供一种降低损伤率的倒装芯片吸嘴装置，包括：吸嘴头1和吸附管体2，其中：

所述吸嘴头1设置于所述吸附管体2的一端，所述吸嘴头1和所述吸附管体2内设置有相连通的主负压通道21，所述主负压通道21用于同真空泵相连通；

所述吸嘴头1前端设置有吸附端面11，所述吸附端面11一角设置有避让槽111，所述避让槽111的周边设置有预设数量的吸附孔112，所述吸附孔112同所述主负压通道21相通。

优选的，所述吸嘴头1与所述吸附管体2之间设置有环绕周圈的限位卡槽3，所述限位卡槽3用于同机械摆臂相固定。

优选的，所述限位卡槽3上设置有软质项圈。

优选的，所述吸附端面11同倒装芯片5的形状相同并且尺寸一致。

优选的，所述避让槽111的形状同倒装芯片5上的第一芯片51的形状一致，并且所述避让槽111的尺寸大于第一芯片51的尺寸。

优选的，所述避让槽111的垂直深度大于第一芯片51的厚度。

优选的，所述避让槽111的周边设置有L形槽113，所述预设数量的吸附孔112设置于所述L形槽113中。

优选的，所述吸嘴头1为圆台状，所述吸附端面11设置于所述吸嘴头1的圆台面上。

优选的，所述吸附管体2表面设置有定位标识4，所述定位标识4同所述避让槽111位于同一垂直方向。

优选的，所述吸附孔112同所述主负压通道21相通，具体包括：

每个所述吸附孔112均与单个副负压通道22相连通，每个副负压通道22均与所述主负压通道21相连通。

本实用新型实施例提供一种降低损伤率的倒装芯片吸嘴装置，通过将吸嘴头上设置吸附端面，并在吸附端面上的一角设置避让槽，在吸附端面的其余位置设置吸附孔，所述吸附孔同吸嘴头以及吸附管体中的负压通道相连通，为吸嘴头提供吸附功能，在对倒装芯片进行吸附的同时，将避让槽同倒装芯片上的半导体芯片位置相对应，避让槽用于容纳半导体芯片，吸附孔用于吸附倒装芯片的基板部分，从而避免了再吸附过程中对半导体芯片造成的损伤，同时保证了吸附稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种降低损伤率的倒装芯片吸嘴装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种降低损伤率的倒装芯片吸嘴装置的侧视图；

图3为本实用新型实施例提供的一种降低损伤率的倒装芯片吸嘴装置的正视图；

图4为本实用新型实施例提供的一种降低损伤率的倒装芯片吸嘴装置的吸附端面的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种降低损伤率的倒装芯片吸嘴装置用于吸附的倒装芯片的结构示意图；

图示标号如下：

吸嘴头1；吸附端面11；避让槽111；吸附孔112；L形槽113；吸附管体2；主负压通道21；副负压通道22；限位卡槽3；定位标识4；倒装芯片5；第一芯片51；基板52。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”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而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

本发明中术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。此外，术语“耦接”可以是实现信号传输的电性连接的方式。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

本实用新型实施例提供一种降低损伤率的倒装芯片吸嘴装置，如图1和图2所示，包括：吸嘴头1和吸附管体2，其中：

所述吸嘴头1设置于所述吸附管体2的一端，所述吸附管体2另一端同真空泵相接，所述吸嘴头1和所述吸附管体2中心设置有相连通的主负压通道21，所述主负压通道21同所述真空泵相连通。

本实施例中，所述吸嘴头1用于吸附倒装芯片5(如图5)，并且直接与倒装芯片5表面相接触，其中，所述吸嘴头1为圆台状，圆台状的吸嘴头1的上端面积较小，本实施例中称为上圆台面，圆台状的吸嘴头1的圆台下端面积较大，本实施例中称为下圆台面，所述吸嘴头1的下圆台面同所述吸附管体2的一端相接，本实施例中，所述吸嘴头1和所述吸附管体2之间为一体成型，所述负压通道位于所述吸嘴头1和所述吸附管体2的轴心位置，所述吸附管体2另一端同机械摆臂相接，并且所述主负压通道21同分选机真空气管相连通，通过真空泵改变所述主负压通道21内部的气压。

如图1-图4所示，所述吸嘴头1前端设置有吸附端面11，所述吸附端面11一角设置有避让槽111，所述吸附端面11上避让槽111的周边设置有预设数量的吸附孔112，所述吸附孔112同所述主负压通道21相通。

如图3-图5所示，所述吸附端面11用于同倒装芯片5直接相接触，本实施例所提供的装置的应用场景为：通过机械摆臂上的吸嘴装置对倒装芯片5进行吸附，从而使倒装芯片5能保持同吸嘴装置相贴合的状态完成倒装芯片5的转移，并且完成置晶和取晶的过程。本实施例中，所述吸附端面11设置于所述吸嘴头1的上圆台面，这是由于上圆台面面积更小，避免同倒装芯片5之间进行更多接触，倒装芯片5上还设置有第一芯片51，本实施例中，所述第一芯片51用于指代半导体芯片或者具有透镜结构的芯片，它们均易碎且较薄，本实施例中均用半导体芯片来指代第一芯片51，同时半导体芯片相对于倒装芯片5的基板52来说存在高度差，而现有的吸嘴装置的吸附表面通常为平面，在对倒装芯片5进行吸附时，很容易对半导体芯片造成损伤，并且由于半导体芯片相对于倒装芯片5的基板52来说存在高度差，倒装芯片5无法完全贴合于吸嘴装置表面，导致倒装芯片5容易从吸嘴装置上脱落；如图5所示，半导体芯片通常设置于倒装芯片5上的一角，因此本实施例中，所述吸附端面11上一方面设置有多个吸附孔112，所述吸附孔112同吸嘴头1内部的负压通道相接，从而实现吸嘴头1的吸附功能，另一方面，在吸附端面11的一角设置有避让槽111，每次吸嘴头1吸附倒装芯片5时，将避让槽111的位置与半导体芯片的位置相对应，使得半导体芯片位于所述避让槽111中，而吸附孔112则吸附倒装芯片5上除开半导体芯片的基板52位置，从而避免了同半导体芯片的直接接触，避免了在吸附过程中对半导体芯片造成的损伤。本实施例中，所述吸附孔112均匀分布在避让槽111的周边，从而保证吸附的稳定性，所述预设数量由本领域技术人员根据吸附端面11的大小、吸附孔112的大小以及避让槽111的位置和大小自行设定。

需要注意的是，本实施例中，每个所述吸附孔112均与单个副负压通道22相连通，每个副负压通道22均与所述主负压通道21相连通。

值得一提的是，所述吸嘴头1与吸附通道均为电木材料，设计为电木材料是因为价格便宜，使用寿命长，易于制造，而本实施例中的吸嘴的接触面为较坚硬的石英或陶瓷基板52部分，减少了电木材料其硬度对倒装芯片5的损伤。

现有技术中，倒装芯片5技术是将芯片翻转加热利用熔融的锡铅球与陶瓷或石英基板52相结合，与传统的引线键合工艺相比具有优越的电学及热学性能，高I/O引脚数，更小的封装尺寸。随着倒装技术的广泛应用，倒装芯片5的吸取问题也日益明显。倒装芯片5包括基板52以及设于基板52上突出的半导体芯片结构。基板52与其上的芯片存在高度差，传统的吸嘴头1皆为平面结构不适用于倒装芯片5的吸取。而且半导体芯片材料易碎且薄，吸嘴吸取时很容易造成损伤。特别是具有透镜结构的芯片更容易在吸嘴吸取接触时造成损伤，并且会因为与吸嘴吸附不严实，易掉片。

本实施例提供一种降低损伤率的倒装芯片吸嘴装置，通过将吸嘴头1上设置吸附端面11，并在吸附端面11上的一角设置避让槽111，在吸附端面11的其余位置设置吸附孔112，所述吸附孔112同吸嘴头1以及吸附管体2中的负压通道相连通，为吸嘴头1提供吸附功能，在对倒装芯片5进行吸附的同时，将避让槽111同倒装芯片5上的半导体芯片位置相对应，避让槽111用于容纳半导体芯片，吸附孔112用于吸附倒装芯片5的基板52部分，从而避免了再吸附过程中对半导体芯片造成的损伤，同时保证了吸附稳定性。

在实际操控机械摆臂对倒装芯片5进行吸附时，尤其需要注意的是吸嘴头1相对于半导体芯片的高度，由于机械摆臂的运动方式通常实现已经设置好，需要另外将吸嘴装置安装在机械摆臂上，机械摆臂控制吸嘴装置同倒装芯片5相对接，因此当吸嘴装置相对于机械摆臂设置的太突出时，机械摆臂在转动时，可能会同倒装芯片5或者其他物体发生碰撞，导致吸嘴头1或者倒装芯片5发生损坏，因此机械摆臂设置于吸嘴装置上的具体位置需要进行设定，因此本实施例还涉及以下设计：

如图1和图2所示，所述吸嘴头1与所述吸附管体2之间设置有环绕周圈的限位卡槽3，所述限位卡槽3同所述吸附端面11之间的垂直距离为预设距离，所述限位卡槽3用于同机械摆臂相固定。

所述限位卡槽3环绕所述吸附管体2周圈设置，由于限位卡槽3在吸附管体2上位置固定，并且同吸附端面11之间的距离也固定，因此当机械摆臂同吸嘴装置相固定时，能保证吸附端面11的位置固定，避免了将吸嘴装置从机械摆臂上拆卸下来后再安装时，安装位置可能会发生变动，导致吸嘴装置在进行芯片吸附时相较于倒装芯片5的高度发生变化。本实施例中，所述机械摆臂上设置有吸嘴固定座，该吸嘴固定座用于夹持住所述限位卡槽3，限位卡槽3有效的控制了吸嘴头1高度的变化范围，减少了调试吸嘴时撞伤芯片的可能性。

其中，所述预设距离由本领域技术人员根据实际情况自行设定，取决于倒装芯片5的具体位置。

进一步的，所述吸嘴装置的高度还关系到倒装芯片5的取晶过程和置晶过程，如下：

取晶过程，机械摆臂移动到取晶位置并下移到设定的取晶高度。实际生产中这两个动作是同时进行的，目的是为了加快倒装芯片5挑拣的速度，所以本发明吸嘴头1平面上一角的避让槽111的开口设计尤为重要，可以有效的防止吸嘴头1碰撞倒装芯片5上突出的半导体芯片。此时，真空泵对吸嘴装置内部的负压通道抽气，负压通道内部及倒装芯片5周围压强减小，同时倒装芯片5背面有顶针将倒装芯片5顶起，倒装芯片5离开承载膜的表面被吸嘴吸附。倒装芯片5表面和吸嘴头1上的平面相接触处形成负压，均匀分布的吸附孔112将倒装芯片5被吸住。倒装芯片5上突起的半导体芯片结构正对吸嘴头1平面一角的避让槽111，倒装芯片5在被吸附时突出部分位于避让槽111内且没有和避让槽111有接触，最大程度的保护了突出的半导体芯片结构。

置晶过程，吸嘴吸住倒装芯片5后，随着机械摆臂移动到置晶位置并下移到设定的置晶高度，真空泵放气，倒装芯片5被放置到承载膜上。这样取晶置晶的动作就完成了芯片的挑拣分选操作。

另一方面，考虑到在吸附端面11与倒装芯片5相对接时，可能无法做到很精确的对接，因此机械摆臂作为施力端，同吸嘴装置之间需要一定的缓冲，因此本实施例还涉及以下设计：

所述限位卡槽3上设置有软质项圈。

其中，所述软质项圈可以是橡胶项圈，所述软质项圈套接在限位卡槽3的周圈，机械摆臂的安装孔隔着所述软质项圈对所述限位卡槽3进行夹持，从而在吸嘴头1同芯片或者其他物体相碰撞时，软质项圈能够提供一定的缓冲，避免直接对芯片或者吸附端面11造成直接的碰撞伤害。

通过本实施例提供的吸嘴装置对芯片进行吸附时，由于吸附端面11需要朝下正对倒装芯片5，因此无法直接观测到吸附端面11，无法知道避让槽111的位置，难以将避让槽111调整至与半导体芯片位置相对应，因此本实施例还涉及以下设计：

如图1和图2所示，所述吸附管体2表面设置有定位标识4，所述定位标识4同所述避让槽111位于同一垂直方向。

本实施例中，所述定位标识4为条状，并与吸附管体2的轴线相平行，由于所述定位标识4同所述避让槽111位于同一垂直方向，因此实际将吸附端面11与倒装芯片5相对接时，通过转动吸嘴装置，将所述定位标识4调整至同半导体芯片所在的垂直位置一致，则代表此时避让槽111同半导体芯片处于同一垂直位置，从而在这种状态下开启吸附后，能够将避让槽111准确对准半导体芯片进行吸附。

如图3-图5所示，由于吸附端面11用于同所述倒装芯片5相适配吸附，为了保证吸附的稳定性，吸附端面11的尺寸以及形状均需要与倒装芯片5的形状以及尺寸相适配，因此本实施例还涉及以下设计：

所述吸附端面11同倒装芯片5的形状相同并且尺寸一致。所述避让槽111的形状同倒装芯片5上第一芯片51的形状一致，并且所述避让槽111的尺寸大于第一芯片51的尺寸。所述避让槽111的垂直深度大于倒装芯片5上第一芯片51的厚度。

如图3-图5所示，本实施例中，所对应的倒装芯片5为方形，倒装芯片5上的半导体芯片为方形，因此相对应的吸附端面11为方形，避让槽111也为方形，其中所述避让槽111的尺寸略大于所述半导体芯片的尺寸，保证所述半导体芯片能够被所述避让槽111容纳并限位。

进一步的，由于半导体芯片较薄而且比较脆弱，因此应该进一步避免吸附过程中半导体芯片同吸附端面11发生碰撞摩擦，而最好的情况则是在保证倒装芯片5被吸附的稳定性下，半导体芯片不与所述吸附端面11相接触，因此本实施例将避让槽111的垂直深度设计为大于倒装芯片5上半导体芯片的厚度，则当倒装芯片5被吸嘴头1吸附时，只有倒装芯片5的基板52部分与所述吸附端面11相接触，而半导体芯片只会没入至避让槽111中，但不会接触到避让槽111的底部。

由于倒装芯片5上除了半导体芯片以外，基板52部分还设置有其他的电子元器件以及电极，这些部分在与吸附端面11接触时，或多或少也会造成一定的损伤，因此在保证吸附稳定性的前提下，需要进一步的减少吸附端面11同倒装芯片5的接触面积，故本实施例还涉及以下设计：

如图3和图4所示，所述吸附端面11上避让槽111的周边设置有L形槽113，所述吸附孔112设置于所述L形槽113中。

如图3和图4所示，所述L形槽113的周边台阶环绕除避让槽111以外的吸附端面11边缘设置，所述L形槽113的周边台阶用于在吸附倒装芯片5时同倒装芯片5上的基板52相贴合，而L形槽113的部分则不与倒装芯片5相接触，因此同倒装芯片5的接触面积又进一步减小，在L形凹槽中开设多个均匀分布的吸附孔112，形成吸力凹槽。多个负压开口能解决吸嘴堵塞和吸力不足的问题，L形的凹槽能进一步减少吸嘴接触倒装芯片5时对基板52及其上电极造成的损伤。

实施例2：

本实施例2在实施例1的基础上，以展现实施例1所提供的降低损伤率的倒装芯片吸嘴装置的使用情景。

具体使用时，首先要将吸嘴装置安装到分选机的机械摆臂的吸嘴固定座上。吸嘴头1与吸附通道之间的限位卡槽3要抵住机械摆臂的吸嘴固定座的卡口，保证吸嘴的安装高度在安全范围内。利用吸附通道一侧设置的方向定位标志对吸嘴进行周向固定，使吸嘴头1平面上一角凹槽的开口外侧角方向与机械摆臂运动方向相协调，使得机械摆臂运动时不会撞到倒装芯片5上凸起的半导体芯片结构。吸嘴头1一端与倒装芯片5接触，吸附通道一端连接分选机真空气管，设备会按照设定的程序对倒装芯片5进行自动挑拣。

取晶过程，机械摆臂移动到取晶位置并下移到设定的取晶高度。实际生产中这两个动作是同时进行的，目的是为了加快倒装芯片5挑拣的速度，所以本发明吸嘴头1平面上一角的避让槽111的开口设计尤为重要，可以有效的防止吸嘴头1碰撞倒装芯片5上突出的半导体芯片。此时，真空泵对吸嘴装置内部的负压通道抽气，负压通道内部及倒装芯片5周围压强减小，同时倒装芯片5背面有顶针将倒装芯片5顶起，倒装芯片5离开承载膜的表面被吸嘴吸附。倒装芯片5表面和吸嘴头1上的平面相接触处形成负压，L形凹槽7和其中均匀分布的负压开口，形成一个吸力凹槽，芯片被吸住。L形凹槽有效减小了吸嘴与基板52的接触面积，减少了对基板52及其上电极的损伤。倒装芯片5上突起的半导体芯片结构正对吸嘴头1平面一角的避让槽111，倒装芯片5在被吸附时突出部分位于避让槽111内且没有和避让槽111有接触，最大程度的保护了突出的半导体芯片结构。

置晶过程，吸嘴吸住倒装芯片5后，随着机械摆臂移动到置晶位置并下移到设定的置晶高度，真空泵放气，倒装芯片5被放置到承载膜上。这样取晶置晶的动作就完成了芯片的挑拣分选操作。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种降低损伤率的倒装芯片吸嘴装置，其特征在于，包括：吸嘴头(1)和吸附管体(2)，其中：

所述吸嘴头(1)设置于所述吸附管体(2)的一端，所述吸嘴头(1)和所述吸附管体(2)内设置有相连通的主负压通道(21)，所述主负压通道(21)用于同真空泵相连通；

所述吸嘴头(1)前端设置有吸附端面(11)，所述吸附端面(11)一角设置有避让槽(111)，所述避让槽(111)的周边设置有预设数量的吸附孔(112)，所述吸附孔(112)同所述主负压通道(21)相通。

2.根据权利要求1所述的降低损伤率的倒装芯片吸嘴装置，其特征在于，所述吸嘴头(1)与所述吸附管体(2)之间设置有环绕周圈的限位卡槽(3)，所述限位卡槽(3)用于同机械摆臂相固定。

3.根据权利要求2所述的降低损伤率的倒装芯片吸嘴装置，其特征在于，所述限位卡槽(3)上设置有软质项圈。

4.根据权利要求1所述的降低损伤率的倒装芯片吸嘴装置，其特征在于，所述吸附端面(11)同倒装芯片(5)的形状相同并且尺寸一致。

5.根据权利要求4所述的降低损伤率的倒装芯片吸嘴装置，其特征在于，所述避让槽(111)的形状同倒装芯片(5)上的第一芯片(51)的形状一致，并且所述避让槽(111)的尺寸大于第一芯片(51)的尺寸。

6.根据权利要求5所述的降低损伤率的倒装芯片吸嘴装置，其特征在于，所述避让槽(111)的垂直深度大于第一芯片(51)的厚度。

7.根据权利要求1-6任一所述的降低损伤率的倒装芯片吸嘴装置，其特征在于，所述避让槽(111)的周边设置有L形槽(113)，所述预设数量的吸附孔(112)设置于所述L形槽(113)中。

8.根据权利要求1-6任一所述的降低损伤率的倒装芯片吸嘴装置，其特征在于，所述吸嘴头(1)为圆台状，所述吸附端面(11)设置于所述吸嘴头(1)的圆台面上。

9.根据权利要求1-6任一所述的降低损伤率的倒装芯片吸嘴装置，其特征在于，所述吸附管体(2)表面设置有定位标识(4)，所述定位标识(4)同所述避让槽(111)位于同一垂直方向。

10.根据权利要求1-6任一所述的降低损伤率的倒装芯片吸嘴装置，其特征在于，所述吸附孔(112)同所述主负压通道(21)相通，具体包括：

每个所述吸附孔(112)均与单个副负压通道(22)相连通，每个副负压通道(22)均与所述主负压通道(21)相连通。