TWI278955B - Die ejector system using linear motor - Google Patents

Description

1278955 五、發明說明⑴ 【發明所屬之技術領域】 ^ 本發明涉及一種機械系統，其用於從粘合膜上移離裝 %於該粘合膜（adhesive f i lm)的半導體裸晶片或晶粒， 尤其是指一種裝置 > 其用於在晶粒完全移離之前，促使晶 勒1從該粘合膜上部分分層（partial delamination)。 【先前技術】 在半導體封裝工序中，大量彼此相互連接的包含於晶 員中的單個半導體裸晶片或晶粒通常裝設在用於晶圓環 上a^er ring)上延伸切斷（singulation)的枯合膜 帶 以將晶粒彼此分離。聚脂薄膜（m y 1 a r f i 1 m )通常用於 2有粘合表面的薄膜以便固定晶圓。切斷完成後，根據該 ^ 2將晶粒從枯合膜中逐個拾取，並置放在其他的晶粒、 上。樞、層狀襯底（laminate substrate)或其他載體之 c t i q為了自動拾取該晶粒，採用晶粒分離系統（d i e e j e 粒燶列Sj!s^em)以便實現該晶粒的有效移離。為了避免晶 二衣的危險，在通過拾取頭進行晶粒的整體 =膜上進行部分分離是有益的。因此1晶粒 合膜安晶粒分離銷（eject〇1· ，用於從與枯 部分分離，的：：面提升晶•，以從枯合膜上將晶粒 傳统上Ί ’拾取頭從枯合表面完全移離該晶粒。 傳送/聯接機^ Λ粒、分離系統的晶粒鍵合機是基於某種 換成用於實現"曰’4,6\機械破用於將旋轉馬達的圓周運動轉 、貝見日曰粒分離的平移運動。例如，第5, 75 5 3 73

第5頁 1278955 五、發明說明（2) 號美國專利為一種π晶粒上推設備”，公開了 一種包含有上 推頂針（push-up needle )的機械，該上推頂針通過旋轉 馬達驅動的凸輪（c a m )提升和降低。 圖1很詳細地表示了傳統分離系統各部件的整體結構 示意簡圖。該分離銷1由夾體1 a固定，而該夾體丨a則安裝 在軸杆2的末纟而。滾轴1 5貼附於該軸杆較低的一端。旋轉 馬達20用於帶動高精度的凸輪16，其經由滾軸15驅動該轴 杆2以減少摩擦力。通常，由調速傳送帶（timing bel t ) 18和滑輪（pul leys)17，1 9組成的減速傳動裝置（step — down transmission )用於驅動凸輪16。也可以使用其他 適合的傳動裝置。

圖2顯示了分離銷用於促使設置在粘合聚脂薄膜片上 的晶粒的部分分離的典型動作。如圖2a所示，通常該分離 銷1恰好位於大量晶粒22的下方，而該晶粒22固定在該聚 脂薄膜片2 1的粘合表面上。這也就允許支撐該聚脂薄膜片 21的晶圓臺能夠在水平面上做自由的定位（“心以叫）動 作而不會受到該分離銷1的任何阻擋。該晶圓臺完成定位 動作以便於在該分離平臺23上的拾取位置處定位該晶粒 後’該分離銷1按照圖2 b所示向上移動，並且同時，以點 劃線箭頭所，示的方向從該聚脂薄膜片2丨的下方施加真空壓 力24。該分離銷！接觸到該聚脂薄膜片21並與之一起'頂^ 該晶粒22。然而，從下面施加的強大真空壓力用於保持該 聚脂薄膜，片21的某些區域與該分離平臺23的上表面緊穷= 觸。提供有一橡膠密封條（rubber seal)25&便在、該⑴拾

1278955 ___ 五、發明說明（3) ' 取位置的周圍區域集中真空壓力。 .· 與前述傳統的晶粒分離系統相比較，在該驅動馬達2 0 和末端執行器（e n d - e f f e c t 〇 r )，即分離鎖陣列（e j e c t o r p i n a r r a y ) 1之間存在幾個元件，其在糸統中帶來了 基本柔順度（與硬度相反），摩擦力，對抗性反應和滯後 作用的問題。這減少控制帶寬（b a n d w i d t h )，從而更加 限制了該分離系統的性能。其二，在分離過程中控制晶粒 上分離銷的碰撞是困難的。這就可能導致晶粒的爆裂，在 半導體工業中正在引進‘應用的更薄（ever_thinner)晶粒 _時更加如此。 因此，人們渴望研製一種直接驅動式分離裝置以更好 ^的控制其分離銷1的動作。此外，其具有柔性軸承（f 1 ex ure bearing)的設計與直接驅動式分離裝置以提高移動 的精確度和再現性也同樣是有益的。 【發明内容】 因此，本發明的目的在於提供一種改良的晶粒分離系 統’以避免如上所述的現有技術中的某些不足。 Φ 本發明一方面提供一種用於從粘合表面移除晶粒的晶 粒分離系統’，其包含有：一分離工具，其是相對於該晶^ A 有效移動，藉此將該晶粒推動；一軸杆，用於支援該分離 工具；一線性馬達，其是包含有轉子和定子，其中該轉子 ，該轴杆相連接並却相對於該定子移動；以及一晶粒拾取 衣置’用於當該分離工具將晶粒推動後，從粘合表面移除

1278955 • 五、發明說明（4) ' ' ------- 5亥晶粒。 士、、t ^ 乃一方面提供一種用於從粘合表面移除晶粒的 >v /去Γ ， 古女、十 ^ 對於該:曰:粒ΐί括下述步驟：提供一分離工具’其可以相 杆盥線性1»、Γ動’將該分離工具安裝在轴杆之上；將該軸 ,,J ^ 巧建的轉子連接，該轉子可以相對於該線性馬達 4. ^ 该轉子相對於該定子移動，藉此以靠著該晶 了推 §亥分 -p g . ^ 二雕工具，以及從粘合表面移除該晶粒。 >閱後附的描述本發明實施例的附圖，隨後來細 迷本發明曰 4 I , . ^ 疋很方便的。附圖和相關的描述不能理解成是對 x月的限制’本發明的特點限定在申請專利範圍中。 ·*【實施方式】 下面麥照附圖具體描述一下本發明的較佳實施方式。 ":、、\根據本發明一種晶粒分離設備的較佳實施例的側視 =^ 0 °亥分離設備裝置被設計來實現分離工具相對晶粒 、、舌動ί私動’藉此推動晶粒。通過音圈馬達驅動該裝置的 σ卩件’這樣有效的驅動力和帶動該分離工具的軸杆同 車由0

包含有分離銷陣列1和套筒夾持器（c〇u.et h〇lder ) :杯t離工具如此貼附安裝固定在該頂部軸杆2a的-端。 :哭二：在該頂部軸杆2a和底部軸杆2b之間設置有壓力感 部Γ:杯二於檢，測由該分離銷陣列1所施加的壓力。該底 主支撐件（main support ) 4利用柔性軸承 exure bearings )懸挂起來，該柔性軸承是以包含有 1278955 五、發明說明（5) 扁平環狀柔性圓盤（flexure discs)的柔性砌體（flex -· UFe S^acks ) 3的形式，其連接於底部軸杆2b。通常，由 ^ t的距離隔開的兩組柔性砌體3應用在該晶粒分離設 I上°將該兩組柔性砌體3分別安置在該線性馬達相對的 側面上也是同樣可取的。 红 °玄本丨生石切體3通過間隔管體（s p a c e r t u b e ) 1 2、活動 1位上的音圈9的繞組支架8和通過固定部位的主支撐件4 & t開°然後’包含有一可移動的解碼器尺規7b的光學解 碼器7利用一尺規支架7c裝配在底部軸杆2a上。其次，所 j移動子部件通過螺帽丨〇夾緊。一種位置感測器，例如 月解碼☆ δ貝取頭（stati〇nary enc〇der read-head) 7 a ’再和解碼器尺規7 b大致對準並與其相聯結。任何其他 類型的位置感測器，諸如一電容式感測器，電感式感測器 -或其他感測器，都能用來合適地替代光學解碼器7。 該線性馬達的定子（stator )，如呈徑向磁化（radi ally-magnetized)的永磁鐵丨丨，如通過膠貼附安裝在該 主架體（main housing ) 4内表面的周圍。該永磁鐵11最 好疋由南此里饴度的材質製成，如鈦鐵石朋（Ne〇dymium Ferrous Boron)。依照這種結構，徑向磁場在該永磁鐵。 〇和該主架體4的内部4a之間的環狀氣體間隙（a丨r gap ) i 3 中產生。在移動的轉子上施加一軸向力，如用來傳送電流 的繞組9 ’此時該活動轉子大體位於該磁性氣體間隙1 3内 並通過電流啟動。當電流的方向相反時，該繞組9,上的壓 力也反向。因而，前述的音圈馬達被應用於直接驅動並移

1278955 五、發明說明（6) 動該分離銷陣列丨。音圈馬 topology )或多相線性气 、、、° a ternative 達。而且，用於選擇性Ur用來替代前述的音圈馬 < 1千丨王的構造，該活動 磁鐵，而該定子可以包括 了乂 3有水 該壓力感測器“直的繞組。 膜片21底面上的壓力。：施加於該聚脂薄 該晶粒上分離銷的衝擊最=力感測器14的信號可用來使 制總量的分離力以部分分離化’也:以施加所需的可被控 粒完全分離後，該晶粒拾；韻將該晶 ，從該聚脂薄膜片21的粘合♦: :⑽夠固定其上並 〃力口表面上移除該晶粒。 圖4 a和4b分別為柔性彻體3的側視和平面示意圖。圖 I :為包含於該柔性彻體3中的柔性部⑴—） 二邊框斷（rim spacer)5及中心隔斷6的示意圖。每個 =性砌體3是包括一或多個柔性圓盤（fUxure或 =丨生郤3 a組成‘ ’其通過以邊框隔斷5和中心隔斷6形式的隔 斷相分散佈置。每個邊框隔斷5被塑造定形以使之相鄰定 位並覆蓋於該柔性部3a的想要固定的局部。邊框隔斷具有 孔洞5a，其用於將柔性砌體3固定在主架體4上。每個中心 隔斷6具有一個孔洞6a，其與該底部軸杆2]3相匹配以方便 安裝到那裏’。該中心隔斷6被如此塑造定型以致於相鄰定 位並覆蓋於該柔性部3a的一部分，其相對於打算固定的前 述柔性部3 a的局部移動，但不伸縮（f 1 e X )。該柔性圓盤 3 a的曲臂’(f 1 e x - a r m s ) 3 b沒有被隔斷5，6的任意一個所覆 蓋，並能在活動部分與固定部分之間伸縮而獲得所需的軸

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線移動。在柔性部3a及在該柔性砌體3的不 :的曲臂3 b的相互連接向整體懸挂元件提供了很言# 3 a内 -度，同時保持該柔性砌體3相對較低的軸向硬度。、仏向硬 柔性部3a尤其適合於引導該分離銷}的移^，梦 於他們的移動執道所具有的良好的固有的再現性和^ 度，同時避免了與傳統軸承相關的摩擦和磨損。 種典型的柔性部的結構圖。該柔性部結構可以設計為^、尸幾 不到1 mm的扁平圓盤狀的形式。每個圓盤具有一定數^旱度 開槽（通常但不局限於三個），其可為螺旋形，直線|形的 (P圓弧形’或為這些形狀相結合的形狀。所述的開样 :

規則形狀，並採用導線放電加工（Electro_Dl」C _ Machining),光影姓刻（photo-lithography)或其他任何 _適合的方式進行加工，以用於生產出大量的承受活動部件 負載的柔性"臂n (arms )。通過使用這種柔性體，徑向硬 度和軸向硬度之間很高的比值就能夠實現。 如圖5所示’具有極向對稱的柔性體能承受圍繞該移 動軸而作的小幅依附旋轉（p a r a s i t i c r 〇 t a t i ο η )。這種 柔性體被應用於長壽命的壓縮機及低溫冷卻器，例如，其 •曾公開於美國專利號5，3 5 1，4 9 0中。由於目前的應用中即 使是很小的'依附旋轉也是不能容許的，故柔性體最好是設 計和應用於不存在任何依附移動的情況。如圖4所示的較 佳貫施例柔性圓盤則不受純粹的依附移動的制約。 ♦ 使用圓形對稱的柔性體的晶粒分離器裝置，其驅動最 好是通過包含有採用永磁鐵的無刷線性馬達的方式實施。

*- -n ^7L· Ύΐ voy 該線性馬達既可以為單相（ 多相馬達，但是無論 :％作音圈馬達 )又可以為 通常其多數 得緊凑設 上對準於柔 伸縮。該饭 二路甸服模 上的分離 產生變化、 、修正知 多相馬達，但是無論是何種^ =稱作音圈馬〜 為圓柱狀設計。為了更好的利：：連接結構， 計，該圓柱狀音圈馬達保持驅動間以獲 置感測器提供有位置反用於 式下運轉’以便非常精確的控制心合 銷陣列的軸向位置。 衣在和動軸 本發明在所具體描述的内容基 補充，理解的是所有這二谷化易 充都包括在本發明的上述描述沾娃、，-又化 1278955 圖式簡單說明 【圖示簡單說明】 圖1 所示為現有的分離系統範例的示意圖，其中使用 了凸輪作業式分離系統； 圖2 所示為在晶粒從粘合帶層局部分離中所使用的分 離銷的典型作業示意圖； 圖3是根據本發明較佳實施例一種晶粒分離裝置的較 佳實施的側視剖視圖； 圖4 a和4 b分別是柔性石切體的側視圖和平面圖，而圖4 c 一 4 e所示為包含於該柔性石切體的柔性體、邊框隔斷及中心 丨隔斷的不意圖， 圖5所示為具有極向對稱的三種柔性體結構的示意 圖0 【主要元件符號說明 1分離銷陣列 1 a套筒夾持器 2軸杆 2a頂部軸杆 Φ 2 b底部軸杆 ’ 3柔性砌體’ 3 a柔性部 3b曲臂 Μ主支撐件 4a内部

第13頁 1278955 圖式簡單說明 5邊框隔斷 5 a孔洞 6中心隔斷 6 a孔洞 7a靜態解碼器讀取頭 7b解碼器尺規 7c尺規支架 8繞組支架 9音圈 μ 0螺帽 1 1永磁鐵 1 2間隔管體 1 3氣體間隙 1 4壓力感測器 15滾軸~ -16凸輪 1 7滑輪 1 8調速傳送帶 1 9滑輪 『2 0驅動馬達- 2 1聚脂薄膜片 2 2晶粒 2 3分離平臺 24真空壓力

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Claims (1)

1278955 /、、申請專利範圍 1、一種用於， 其包含有· 、攸點合表面移除晶粒的晶粒分離系統’ 一分離工且， 晶粒推動；一，其是相對於該晶粒有效移動，藉此將該 一軸杆，用於± y 一妗氣、太、支援該分離工具； 轴杵相遠掊推π 4昇包含有轉子和定子’其中該轉子與該 -晶粒拾於該定子移動；以及 從枯合表面菸W ’用於當该分離工具將晶粒推動後， 2衣面私除該晶粒。 中該轉子#会=f利範圍第1項所述的晶粒分離系統，其 3 輸送電流的線圈。 中該定子勿入二、乾圍第1項所述的晶粒分離系統，其 丁 ^ 3有水磁鐵。 含有柔性軸I Ί : f圍第1項所述的晶粒分離系統，包 相對於晶粒的移動t杆相連接，以用於導引該分離工具 含有第二柔利：：：4項所述的晶粒分離系統，包 6、如 f 其與軸杆相連接。 中該柔性軸，承J : : : f 5項所述的晶粒分離系統，其 上。 本生輪承安裝在線性馬達相對的側邊 第4項所述的晶粒分離系統，其 線與該柔性軸承適於伸縮所順沿 、如申請專利範圍 中該軸杆上產生推力的轴 的軸線相對齊。

第16頁 1278955 六、申請專利範圍 8、 如申請專利範圍第4項所述的晶粒分離系統，其 中該柔性軸承包含有可伸縮的部分，以用於實現該柔性軸 承的非伸縮部分的相對軸向移動。 9、 如申請專利範圍第8項所述的晶粒分離系統，其 中該柔性軸承包含有隔斷，該隔斷相鄰定位並至少覆蓋該 非伸縮部分的局部，以達到將該非伸縮部分安裝於一個或 多個安裝表面。 1 0、如申請專利範圍第4項所述的晶粒分離系統，其 中該柔性軸承包含有柔性圓盤。 | 11、如申請專利範圍第4項所述的晶粒分離系統，其 包含有規則形狀的開槽，該開槽形成于帶有極向對稱的柔 性軸承之上。 1 2、如申請專利範圍第1項所述的晶粒分離系統，其 中該線性馬達是圓柱形。 1 3、如申請專利範圍第1項所述的晶粒分離系統，其 包含有壓力感測器，其與該軸杆相連接，以用於檢測施加 在該分離工具上的力。 1 4、如申請專利範圍第1項所述的晶粒分離系統，其 包含有位置感測器，其與該軸杆相連接，以用於提供位置 _反饋，藉此'以確定該分離工具的位置。 1 5、一種用於從粘合表面移除晶粒的方法，該方法 包括下述步驟： 提供一分離工具其可以相對於該晶粒移動； 將該分離工具安裝在軸杆之上；

第17頁 1278955 ------- 六、申請專利範圍 ---- -- 於該線將唑\轴達杆::1性馬達的轉子連接’該轉子可以相對 # ^達的定子移動； 該分離工具；、於該定子移動，藉此以靠著該晶粒推動 5'姑合表面移除該晶粒。 其中該轉 其中該定 其包括 i t)、如由士太击 子句合古田 月專利範圍第1 5項所述的方法 "1?有 '於輸送電流的線圈。 子包含有永如磁申:。專利範圍第15項所述的方法 離工具相對於晶杆上，並使用該柔性轴承導引該分 連接^ I 申請專利範圍第1 8項所述的方法，I & # 連接弟-柔性軸承到該軸杆上。 其包括： 將該羊2Gf±、-V請專利範圍第19項所述的方法，Μ托. '、〖生軸承和第二柔性軸承設線性 /、匕括. 1 ^相對的側面 將該桌I如立申請專利範圍第1 8項所述的方法甘 的：i生推力的轴線與該柔性軸承適V/包括： 早由線相對'齊。 Μ於伸縮所順沿 性輪7?^人^ ^ 4專利範圍第1 8項所述的方、、各 釉承包含有柔性圓盤。 々去，其中該柔 檢列施Μ///請專利範圍第15項所述的方、、i·, •加在該分離工具上的壓力。 万4，其包括：

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