TW201526145A - 鐳射晶片焊接機的晶片供應裝置 - Google Patents

鐳射晶片焊接機的晶片供應裝置 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種鐳射晶片焊接機的晶片供應裝置，其由晶片載台元件、排出元件、倒裝器元件及拾取元件構成，晶片載台組件沿X、Y、Z方向驅動，排出元件沿Z方向及T方向驅動，拾取元件的拾取頭沿X、Y、Z及T方向驅動，由此在拾取之前執行從晶片排出的晶片和排出器的探針之間的扭曲即T方向定位，在晶片拾取之後以晶片轉送器中心為基準將拾取頭沿X、Y、Z方向移動而執行最終校準後，向拾取頭加壓工具的正確位置傳遞。

Description

鐳射晶片焊接機的晶片供應裝置
本發明為鐳射晶片焊接機的晶片供應裝置，其由晶片載台元件、排出元件、倒裝器元件及拾取元件構成，晶片載台組件沿X、Y、Z方向驅動，排出元件沿Z方向及T方向驅動，拾取元件的拾取頭沿X、Y、Z及T方向驅動，由此在拾取之前執行從晶片排出的晶片和排出器的探針之間的扭曲即T方向定位，在晶片被拾取之後以晶片轉送器中心為基準將拾取頭沿X、Y、Z方向移動而執行最終校準後，向拾取頭加壓工具的正確位置傳遞。
隨著半導體技術的飛躍發展，各種電子設備變得越來越小越來越輕，用於這種小而輕的電子設備的半導體晶片即倒裝晶片(flip-chip)在安裝到基板上時，無需使用另外的金屬線或球柵陣列(BGA：Ball Grid Array)，而能夠利用配置在晶片下表面上的電極圖案直接進行接合。
另一方面，球柵陣列晶片或倒裝晶片是以沒有形成電極的表面與晶片(wafer)的上部表面相面對的形態製作而成的，因此在安裝(mount)到基板上時伴隨有將晶片翻轉(flip)的工序。
因此，在以往的晶片供應裝置中，為了將晶片從晶圓中拾取(pick-up)並翻轉後向焊接機供給，安插晶片的載台僅沿X、Y軸移動，而 用於拾取晶片的拾取頭為了位置定位不僅具備X、Y、Z軸還具備以Z軸為中心旋轉的軸，從而拾取頭的重量重，因拾取頭的過分重量而在Z軸移動時產生較大慣性，難以進行細微調整，為細微調整需要相當長時間，而且細微調整的限度僅限於約7μm。
作為與本發明相關的以往技術，公開有大韓民國公開專利第10-2012-0101868號的半導體晶片移送裝置、公開專利第10-1997-0018297號的具備進行旋轉運動的拾取工具的管芯焊接裝置、大韓民國公開專利第10-2009-0131863號的倒裝晶片焊接裝置、大韓民國公開專利第10-2011-0073453號的部件安裝置及部件安裝方法、大韓民國公開專利第10-2012-0046873號的半導體晶片安裝裝置、大韓民國公開專利第10-2013-0096976的倒裝晶片焊接裝置等。
本發明為上述解決技術問題而提出，本發明的目的在於，提供一種用於拾取晶圓上的晶片並向供給一銲接機將晶片焊接到基板上的鐳射晶片焊接機的晶片供應裝置，在晶片被拾取之前能夠使晶片和探針之間的扭曲角度定位，並在晶片被拾取之後能夠以晶片轉送器中心為基準進行定位後供給，從而提供一種能夠從晶片排出晶片並向鐳射焊接機正確地進行供給的晶片供應裝置。
為了達成上述目的，不限定本發明的優選實施例中，提供如下一種鐳射晶片 焊接機的晶片供應裝置，其用於拾取晶圓上的晶片並供給供給一銲接機將晶片焊接到機板上，該晶片供應裝置由安插晶圓的晶片載台元件、從晶圓分離晶片的排出元件、對晶片進行翻轉的倒裝器元件、以及拾取被翻轉的晶片並向晶片轉送器供給的拾取元件構成，晶片載台組件沿X、Y、Z方向驅動，排出元件沿Z方向及T方向驅動，拾取元件的拾取頭沿X、Y、Z及T方向驅動，從而由倒裝器元件所具備的上下眼的下部視覺執行對晶片與探針之間的角度進行定位的過程，以防止因拾取之前晶片相對T方向的扭曲誤差而在進行晶片的拾取時晶片與探針之間的水準不能對準破損晶片的問題，並在晶片拾取之後向晶片倒裝器供給之前，倒裝器元件所具備的上下眼的上部視覺識別晶片外輪廓或焊點中心，並求出中心，以晶片倒裝器中心為基準沿X、Y、T方向移動而執行最終校準之後，向拾取頭加壓工具的正確位置傳遞。
優選地，排出元件用於為了拾取晶片而從晶圓分離晶片，且包括以下部分而構成：由多個探針構成的探針單元；容納探針單元的排出器外殼；用於將探針單元沿Z方向移動的伺服馬達；用於將探針單元沿T方向移動而調整(定位)晶片與探針之間的角度的另一個伺服馬達；用於手動調整排出元件的手動調整部；用於利用真空吸附來固定UV膜的吸附部；以及用於使排出元件上升/下降的空氣氣缸。
此外，倒裝器元件包括以下部分而構成：用於從晶圓拾起晶片的晶片倒裝器；用於晶片倒裝器的旋轉及上、下升降運動的伺服馬達；具備上、下部視覺的上下眼，其用於找尋晶圓上的晶片，調整晶片載台組件的位置及調整排出元件的探針與晶片的角度，並在拾取之後將拾取元件對準 晶片倒裝器的中心進行定位；以及用於對上下眼相對於X、Y、Z方向進行手動調整的手動載台。
此外，拾取元件包括以下部分而構成：拾取頭；用於調整由拾取頭拾取的晶片的角度T的伺服馬達；以及用於將拾取頭沿X、Y、Z方向移動的三個伺服馬達。
根據本發明的實施例，用於向鐳射晶片焊接機供給晶片的裝置由晶片載台元件、排出元件、倒裝器元件及拾取元件構成，晶片載台組件沿X、Y、Z方向驅動，拾取元件的拾取頭沿X、Y、Z及T方向驅動，由此在晶片的拾取之前，由倒裝器元件的上下眼找尋晶圓上的晶片並執行定位，以解除晶片和排出元件的探針之間的T方向角度扭曲，在晶片拾取之後，倒裝器元件所具備的上下眼的上部視覺識別晶片外輪廓或焊點中心，並求出中心，然後將拾取元件以晶片轉送器中心為基準移動而執行校準，由此具有向拾取頭加壓工具的正確位置傳遞的有益效果。
10‧‧‧晶片載台組件
11‧‧‧底座
12‧‧‧第一載台
13‧‧‧第二載台
14‧‧‧晶片架座
15‧‧‧伺服馬達
16‧‧‧伺服馬達
17‧‧‧伺服馬達
20‧‧‧排出元件
21‧‧‧探針單元
22‧‧‧排出器外殼
23‧‧‧伺服馬達
24‧‧‧伺服馬達
25‧‧‧手動調整部
26‧‧‧吸附部
27‧‧‧空氣氣缸
30‧‧‧倒裝器元件
31‧‧‧晶片倒裝器
32‧‧‧伺服馬達
33‧‧‧上下眼
34‧‧‧手動載台
40‧‧‧拾取元件
41‧‧‧拾取頭
42‧‧‧伺服馬達
43‧‧‧伺服馬達
44‧‧‧伺服馬達
45‧‧‧伺服馬達
第1圖為本發明的鐳射晶片焊接機的晶片供應裝置的主視圖。
第2圖為晶片載台組件的立體圖。
第3圖為排出元件的立體圖。
第4圖為晶片倒裝器元件的立體圖。
第5圖為晶片拾取元件的立體圖。
以下，參照附圖對並非限定本發明的優選實施例進行詳細說明。
第1圖到第5圖中，根據本發明的優選實施例的鐳射晶片焊接機的晶片供應裝置的結構，本實施例的晶片供應裝置包括以下部分而構成：用於安插晶圓(未見於圖中)的晶片載台組件10；用於從安插在晶片載台元件上的晶圓分離單個晶片的排出元件20；對由排出元件從晶圓分離的晶片進行翻轉的倒裝器元件30；以及用於拾取被翻轉的晶片並向晶片轉送器供給的拾取元件40。
即，根據本實施例的晶片供應裝置，當在晶片載台組件10上放上晶片時，下部視覺對晶圓上的晶片進行視覺檢查，排出元件執行T方向的定位，由排出元件20分離晶圓上的晶片並上升到規定高度後，在排出元件20的探針上升的狀態下，倒裝器元件30下降，並由吸附部拾起晶片進行翻轉(flip)，再上升到規定高度，則拾取元件40的拾取頭執行視覺檢查，對準晶片轉送器的中心定位晶片後，由晶片轉送器向鐳射焊接機傳遞晶片。
如第2圖所示，晶片載台組件10用於為了拾取晶片而將晶片移動到所希望的位置，其中，在底座11上以能夠沿X方向移動的方式設置有第一載台12，在第一載台12上以能夠沿Y方向移動的方式設置有第二載台13，在第二載台13上以能夠沿Z方向調整的方式設置有放置晶片的晶片架座14。
第一載台12和第二載台13分別由直線導軌來引導沿X及 Y方向上的正確的位置移動。
此外，在晶片架座14的內側設置有晶片伸縮圈。
如圖所示，是用於將第一載台12沿X方向移動的伺服馬達15，用於將第二載台13沿Y方向移動的伺服馬達16，用於將晶片架座14沿X方向移動的伺服馬達17。
另一方面，在晶片載台組件10的下部設置有用於在進行晶片的拾取時使UV膜維持張緊狀態的熱風鼓風機(hot air blower)(未見於圖中)。
如第3圖所示，排出元件20起到從晶圓分離晶片的作用，以便從晶圓拾取晶片，該排出元件包括以下部分而構成：具備多個探針的探針單元21；容納探針單元21的排出器外殼22；用於將探針單元21沿Z方向移動的凸輪驅動方式的伺服馬達23；用於將探針單元21沿T方向移動而調整晶片與探針之間的角度的另一個伺服馬達24；用於手動調整排出元件20的手動調整部25；用於利用真空吸附來固定UV膜的吸附部26；以及用於使排出元件20上升(up)/下降(down)的空氣氣缸27。
另一方面，由於在晶片載台組件10上放上晶片時沒有被正確地放上而產生誤差，在晶片UV膜附著時也會產生誤差，並且因晶片相對T方向的扭曲誤差而在進行晶片的拾取時晶片與探針的水準不能對準而存在產生晶片破損的擔憂，所以伺服馬達24用於調整晶片與探針之間的角度。
如第4圖所示，倒裝器元件30起到拾取由排出元件20從晶圓分離的晶片並進行翻轉的作用，並包括以下部分而構成：用於從晶圓拾起晶片的晶片倒裝器31；用於晶片倒裝器31的旋轉及上、下升降運動的伺 服馬達32；具備上、下部視覺的上下眼33，其用於在拾取之前找尋晶圓上的晶片並調整晶片載台組件10和排出元件20，並在拾取之後找尋對被拾取的晶片並調整拾取元件40；以及用於對上下眼33相對於X、Y、Z方向進行手動調整的手動載台34。
本實施例中，關於倒裝器元件30上安裝的上下眼33的構成，對本發明所屬的晶片供應裝置領域中的本領域技術人員而言是自明事項，因此省略對此的具體說明。
如第5圖所示，拾取元件40起到將由倒裝器元件30翻轉後的晶片向用於移動到焊接機的晶片轉送器供給的作用，並包括以下部分而構成：拾取頭41；用於調整由拾取頭41拾取的晶片的角度T的伺服馬達42；以及用於將拾取頭41沿X、Y、Z方向移動的伺服馬達43、伺服馬達44、伺服馬達45。
對於使用如構成的本實施例的晶片供應裝置，將晶圓上的晶片向供給於晶片焊接機的過程進行說明。
首先，當晶片載台組件10上放上晶片(未圖示)時，晶片載台組件10的伺服馬達17進行動作，使晶片架座14沿Z方向下降，進行UV膜的伸縮，從而處於易於拾取晶圓上的晶片的狀態。
在這種狀態下，倒裝器元件30的上下眼33的下部視覺識別晶圓上的要拾取的晶片外輪廓，並求出晶片中心，向晶片中心移動晶片載台組件10、即將第一載台12和第二載台13分別沿X、Y方向移動。
其次，排出元件20的探針為了使晶片載台元件和T角度定位而動作對T角度進行定位後，沿Z方向上升使晶圓上的晶片上升到規定 高度，在排出元件20的探針單元21上升的狀態下，倒裝器元件30下降並由吸附部拾起晶片進行翻轉，在被翻轉的狀態下上升到規定高度。
再其次，在晶片上升到規定高度的狀態下，拾取元件40的拾取頭41下降並拾起晶片，在這種狀態下，倒裝器元件30的上下眼33的上部視覺求出晶片的外輪廓或焊點中心，並求出最終晶片中心。
最後，拾取元件40的拾取頭41移動到晶片轉送器(未圖示)基準中心位置，將晶片輸送到晶片轉送器，晶片轉送器將晶片供給到鐳射焊接機上而執行焊接工序。
10‧‧‧晶片載台組件
20‧‧‧排出元件
30‧‧‧倒裝器元件
40‧‧‧拾取元件

Claims (5)

  1. 一種鐳射晶片焊接機的晶片供應裝置，用於拾取晶圓上的晶片並供給焊接機將晶片焊接到基板上的裝置，包括：一晶片載台組件，在該晶片載台組件上安插晶圓；一排出元件，其從該晶片載台元件上安插的晶圓分離晶片；一倒裝器元件，其對該排出元件分離的晶片進行翻轉；以及一拾取元件，其拾取由該倒裝器元件翻轉的晶片並供給至鐳射晶片焊接機。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之鐳射晶片焊接機的晶片供應裝置，該晶片載台組件中，在一底座上設有能夠沿X方向移動之一第一載台，在該第一載臺上設有能夠沿Y方向移動的一第二載台，在該第二載臺上設有能夠沿Z方向移動的一晶片架座。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之鐳射晶片焊接機的晶片供應裝置，該排出元件，包括：多個探針；各該多個探針構成的一探針單元；一排出器外殼，係容納該探針單元；一第一伺服馬達，係用於將該探針單元沿Z方向移動；一第二伺服馬達，係用於將該探針沿T方向移動而調整晶片與各該探針之間的角度；一手動調整部，係用於手動調整該排出元件；一吸附部，係用於利用真空吸附來固定UV膜；以及 一空氣氣缸，係用於使該排出元件上升/下降的。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之鐳射晶片焊接機的晶片供應裝置，該倒裝器元件，包括：一晶片倒裝器，用於從晶圓拾起晶片；一第三伺服馬達，係用於該晶片倒裝器的旋轉及上、下升降運動；一上下眼，係具備上、下部視覺，其用於在拾取之前找尋晶圓上的晶片並調整晶片載台元件和排出元件，並在拾取之後找尋被拾取的晶片並調整拾取元件；以及一手動載台，係用於對該上下眼相對於X、Y、Z方向進行手動調整。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之鐳射晶片焊接機的晶片供應裝置，該拾取元件，包括：一拾取頭；一第四伺服馬達，係用於調整由該拾取頭拾取的晶片的角度(T)的；一第五伺服馬達，係用於將該拾取頭沿X方向移動；一第六伺服馬達，係用於將該拾取頭沿Y方向移動；以及一第七伺服馬達，係用於將該拾取頭沿Z方向移動。
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