TWI602256B - 自動封裝產線、封裝方法及封裝系統 - Google Patents

Description

自動封裝產線、封裝方法及封裝系統

本發明是有關於一種自動封裝產線、封裝方法及封裝系統。

封裝製程的良莠關係到電子元件或光電元件的電性品質、可靠度、耐用度、使用壽命等，因此封裝製程在電子與光電領域中為關鍵製程之一。一般而言，封裝製程包含多道子製程，而習知技術是將這些子製程分別在多個分開的工作站來完成，也就是採用單站式的方式來完成一道子製程。此外，習知技術是採用人工抽驗的方式來檢測經由這些子製程所完成的產品。

然而，傳統單站式的設備使用較大的生產空間。此外，若採用單站式人工抽檢，產品的品質及產量受限於人力及工作人員的能力，例如檢測的穩定度。再者，採用傳統單站式的製程會使得生產彈性受限，例如受限於單站設備能力及人工的訓練。除此之外，若採用抽檢或製程完成後方才檢查，則無法即時發現產品的缺陷並回饋到製程中進行即時的製程改善。

本發明提供一種自動封裝產線，其能夠提升封裝生產效能、節省人力、減少生產設備置放空間、降低生產設備投資金額、提高生產良率、簡化生產流程及加速出貨速度以增加市場競爭力。

本發明提供一種封裝方法，其能夠提升封裝生產效能、節省人力、減少生產設備置放空間、降低生產設備投資金額、提高生產良率、簡化生產流程及加速出貨速度以增加市場競爭力。

本發明提供一種封裝系統，其能夠提升封裝生產效能、節省人力、減少生產設備置放空間、降低生產設備投資金額、提高生產良率、簡化生產流程及加速出貨速度以增加市場競爭力。

本發明的一實施例提出一種自動封裝產線，用以對一物品進行封裝製程。此自動封裝產線包括多個依序配置的加工站及多個自動光學檢測（automated optical inspection, AOI）裝置。這些自動光學檢測裝置分別配置於這些加工站之後，以分別檢測被這些加工站加工後的物品，其中每一加工站後皆設置一自動光學檢測裝置。

本發明的一實施例提出一種封裝方法，包括：利用多個加工站來依序對一物品加工；以及在每一加工站加工完物品後，利用一自動光學檢測裝置檢測物品，且判斷被前一個加工站加工後的物品的多個部分是否為良品。若為良品，則繼續下一個加工站的製程或完成封裝方法。若物品的這些部分有至少一部分為不良品，則根據不良品的不良種類以多個不同的筐（bin）來分類，其中一個筐將不良品歸類為廢品，而其他的這些筐將不良品歸類為可重工物品。

本發明的一實施例提出一種封裝系統，包括多個加工站、多個自動光學檢測裝置及至少一控制單元。每一自動光學檢測裝置用以檢測被前一個加工站加工後的物品。控制單元電性連接至這些自動光學檢測裝置，且用以根據每一自動光學檢測裝置的檢測結果判斷被前一個加工站加工後的物品的多個部分是否為良品。若為良品，則繼續下一個加工站的製程或完成封裝系統的封裝製程。若物品的這些部分有至少一部分為不良品，則控制單元根據不良品的不良種類以多個不同的筐來分類，其中一個筐將不良品歸類為廢品，而其他的這些筐將不良品歸類為可重工物品。

在本發明的實施例的自動封裝產線、封裝方法及封裝系統中，由於在每一加工站對物品加工後，即利用自動光學檢測裝置來檢測被加工站加工後的物品，因此可達到自動檢測的效果。如此一來，便能夠提升封裝生產效能、節省人力、減少生產設備置放空間、降低生產設備投資金額、提高生產良率、簡化生產流程及加速出貨速度以增加市場競爭力。此外，在本發明的實施例的封裝方法及封裝系統中，由於根據不良品的不良種類以多個不同的筐來分類，其中一個筐將不良品歸類為廢品，而其他的這些筐將不良品歸類為可重工物品，因此可減少材料的浪費，進而降低物品的製作成本。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為本發明之一實施例之自動封裝產線及封裝系統的示意圖，圖2為一物品在經過圖1之自動封裝產線的封裝製程前與後的示意圖，圖3為圖1之自動封裝產線及封裝系統的局部立體示意圖，而圖4為本發明之一實施例之封裝方法與封裝系統的流程圖。請參照圖1至圖4，本實施例之自動封裝產線100用以對一物品50進行封裝製程，其中在經過自動封裝產線100的封裝製程之前的物品50例如為一基板（substrate）。自動封裝產線100包括多個依序配置的加工站110及多個自動光學檢測裝置120。這些自動光學檢測裝置120分別配置於這些加工站110之後，以分別檢測被這些加工站110加工後的物品50，其中每一加工站110後皆設置一自動光學檢測裝置120。

在本實施例中，這些加工站110包括微影(photolithography)加工站、印刷(printing)加工站、元件轉移加工站或其組合，這些加工站110的種類與順序可依產品的特性自由組合。在本實施例中，印刷加工站例如是採用三維列印技術，亦即印刷加工站可對物品50進行三維列印。然而，在其他實施例中，印刷加工站也可以採用傳統的二維列印技術。此外，元件轉移加工站例如是橡膠打印(rubber stamp)加工站，其例用滾輪112將載體114上的元件52滾壓而轉移至物品50上，其中載體114例如是膠帶、載板或其他適當的載體。印刷加工站如圖3的加工站110a所繪示，而元件轉移加工站如圖3的加工站110b所繪示。

具體而言，關於元件轉移加工站，載體114先吸附位於一載板111上的元件52，然後滾輪112再將載體114上的元件52滾壓而轉移至物品50上。

在本實施例中，這些自動光學檢測裝置120為三維光學檢測裝置，其除了可檢測物品50於平行於基板的方向上的資訊之外，亦可以檢測物品50於垂直於基板的方向上之深度的資訊。換言之，自動光學檢測裝置120可對物品50進行三維光學檢測。

在本實施例中，自動封裝產線100更包括一殼體140，包覆這些加工站110，以避免灰塵或微粒影響加工站110的製程品質與良率。此外，在本實施例中，自動封裝產線100更包括負離子 風扇(ionizer)150、溫度感測器160或其組合，其配置於殼體140內。負離子風扇150可避免物品50在製程中受到靜電放電(electrostatic discharge,ESD)的損害，而溫度感測器160可用以監測製程的溫度，以維持製作環境之穩定。在本實施例中，自動封裝產線100更包括一輸送帶170，用以依序將物品50輸送至這些加工站110以進行加工。

在本實施例中，這些自動光學檢測裝置120的檢測項目包括物品50中的晶體或基板的表面刮傷、物品50中的線路或圖樣的瑕疪、物品50中的基板表面缺件(例如元件52未轉移至基板上)、物品50的裂痕、物品50之垂直於基板方向上的重大差距或瑕疪(例如爆板或某層的脫層造成變形)、物品50中的三維線路品質檢測(包括深度方向的檢測)或其組合。

此外，在本實施例中，自動封裝產線100可更包括至少一個回焊爐或加熱爐130，或同時包括回焊爐及加熱爐，以對加工站110所加工完的物品50作進一步的處理，其中加熱爐可確保印刷加工站所形成的印刷線路的乾燥或固化，而回焊爐可使元件轉移加工站所轉移的元件52貼附於基板上。

在本實施例中，自動封裝產線100更包括一雲端伺服器180，用以將這些自動光學檢測裝置120所傳來的訊號回饋給這些加工站110來調整製程參數。舉例而言，雲端伺服器將部分這些自動光學檢測裝置120所傳來的訊號回饋給其後的這些加工站110來調整製程參數。

具體而言，可將本實施例之自動封裝產線100視為一封裝系統200，封裝系統200可包括至少一控制單元190，電性連接至這些自動光學檢測裝置120。在本實施例中，是以多個控制單元190分別電性連接至這些自動光學檢測裝置120為例。此外，此至少一控制單元190亦可電性連接至這些加工站110，例如是上述這些控制單元190亦分別電性連接至這些加工站110。如此一來，自動光學檢測裝置120所傳來的訊號可經由控制單元190傳給雲端伺服器180。雲端伺服器180在分析控制單元190所傳來的訊號號，可產生回饋訊號給控制單元190，而控制單元190再將回饋訊號傳給加工站110，以使加工站針對自動光學檢測裝置120的檢測結果來調整製程參數。這些控制單元190可以是電性連接至雲端伺服器180，或者也可以是利用無線傳輸的方式傳遞訊號至雲端伺服器180及接收來自雲端伺服器180的訊號。

在本實施例的自動封裝產線100中，由於在每一加工站110對物品加工後，即利用自動光學檢測裝置120來檢測被加工站110加工後的物品50，因此可達到自動封裝、自動檢測及自動生產的效果。如此一來，便能夠提升封裝生產效能、節省人力、減少生產設備置放空間、降低生產設備投資金額、提高生產良率、簡化生產流程及加速出貨速度以增加市場競爭力，且能夠垂直整合封裝產業鏈。此外，藉由雲端伺服器180可有效地透過大數據將客戶端與生產端現況做分析。

此外，在各加工站110後進行三維自動光學檢測，可確保各站之全檢，並將各站資訊回饋，進行製程之調整，以提升良率，如此之作法符合政府所推動的生產力4.0的計畫。再者，在列印金屬線路後，自動光學檢測可三維檢測線路印刷狀態，以確保線路品質。在製作多層線路後，印刷表面可能會呈現高低起伏狀態，此時搭配三維列印技術可克服線路粗細變化等相關問題。在元件轉移加工站的製程中，可以將元件52放置於欲組裝位置，而自動光學檢測可確保放置位置無誤。

在本實施例中，封裝系統200的系統流程圖如圖4所繪示。封裝系統200所進行的封裝製程可以是物品50的其中N道製程，其中N大於或等於2，但也可以是物品50的全部製程。在本實施例中，以圖4為例，在這N道製程前，可先在自動封裝產線100外完成前段製程群組S110，而在這N道製程後，可在自動封裝產線100外繼續完成後段製程群組S130。這N道製程在圖4中分別以製程a+1、製程a+2、…及製程a+N來表示，其中a代表前段製程群組的製程數，其可以為0（當沒有前段製程時）或正整數。這N道製程中的每一道是藉由一個加工站110來完成。這N道製程可包括微影製程、印刷製程、元件轉移製程或其組合，且這些製程的種類與順序可依產品的特性自由組合。

在本實施例中，每一控制單元190用以根據其所對應的自動光學檢測裝置120的檢測結果判斷被前一個加工站110加工後的物品50的多個部分是否為良品。舉例而言，在圖4的N道製程中的任何一道製程後，即利用自動光學檢測（AOI）來判讀品質（步驟S122）。封裝系統200所進行的封裝製程所形成的物品50例如是包括設置於基板上的多個晶片封裝體，這些晶片封裝體可藉由後續的裁切或晶片分離製程來形成多個彼此分離的晶片封裝體，而上述物品的多個部分則例如是預計要分別形成這些晶片封裝體的多個部分。

若在步驟S122中判斷物品50的這些部分為良品，則繼續下一個加工站110的製程或完成封裝系統200的封裝製程。若在步驟S122中判斷物品的這些部分有至少一部分為不良品，則控制單元根據不良品的不良種類以多個不同的筐來分類（步驟S123），其中一個筐將不良品歸類為廢品，而其他的這些筐將不良品歸類為可重工物品。

在本實施例中，步驟S122判別良品與不良品可視為硬體筐（hardware bin）的分類，亦即將物品50分成良品的筐與不良品的筐，這樣的判別可藉由硬體來完成。此外，在本實施例中，控制單元190可藉由軟體根據不良品的不良種類以這些不同的筐來分類。換言之，步驟S123可視為軟體筐（software bin）的判讀。

在本實施例中，封裝系統200的流程可更包括以下步驟：捨棄被歸類為廢品的不良品（步驟S124）；在自動封裝產線外離線重工被歸類為可重工物品50的不良品（步驟S125）；以及將離線重工後的不良品再次放入自動封裝產線100續流程，例如是再次回到當初檢測為不良品的那個步驟S122重新檢測一次，然後再繼續後續的流程。

在本實施例中，物品50的上述這些部分可被編碼與定位，而當一道步驟S123將這些部分的某一個部分判斷為不良品，而其後的步驟S123又將其判斷為可重工的不良品時，封裝系統200會記錄這個位置的這個部分為不良品，然後物品50會繼續被送到下一個加工站110以進行下一道製程，只是從此道製程開始，加工站110就不會對被記錄的這個位置進行製程，以避免材料的浪費。等到整個封裝系統200的流程進行完畢之後，被記錄的這個位置的這個部分可利用裁切或晶片分離製程分離出來，然後在步驟S125進行重工。

重工完畢的這個部分可與其他經重工的多個部分貼附至一基板上，並將此基板放入自動封裝產線100續流程。若這個部分當初是在某一個步驟S122（例如是在接著製程a+2後的步驟S122）被判別為不良品，則封裝系統200對於這個部分的流程就從此步驟S122（例如是在接著製程a+2後的步驟S122）再開始進行。

經過封裝系統200的流程製作完成的物品50如圖2右方所繪示的物品50'，其例如為晶片封裝體，其可具有內埋或配置於表面上的元件52、導電線路54及絕緣層56，其中元件52例如是主動元件、被動元件或晶片，而這些導電線路54與絕緣層56可以是多層結構。

在一實施例中，各加工站110的檢測資訊可均集中於雲端伺服器180的資料庫，其可作為後績重工資料、修補前一加工站110之些微調整的參考或量產巨量資料的蒐集。

本實施例的封裝方法可利用圖1與圖3的封裝系統200來完成。本實施例的封裝方法包括：利用多個加工站110來依序對物品50加工；以及在每一加工站110加工完物品50後，利用一自動光學檢測裝置120檢測物品，且判斷被前一個加工站110加工後的物品50的多個部分是否為良品。若為良品，則繼續下一個加工站110的製程或完成本封裝方法。若物品50的這些部分有至少一部分為不良品，則根據不良品的不良種類以多個不同的筐來分類，其中一個筐將不良品歸類為廢品，而其他的這些筐將不良品歸類為可重工物品。這些步驟或方法的細節及一些附加的步驟或方法已在上述對於封裝系統200及自動封裝產線100的內容描述過，因此在此不再重述。此外，本實施例之封裝方法亦可達到上述自動封裝產線100及封裝系統200所能達到的優點與功效，在此不再重述。

綜上所述，在本發明的實施例的自動封裝產線、封裝方法及封裝系統中，由於在每一加工站對物品加工後，即利用自動光學檢測裝置來檢測被加工站加工後的物品，因此可達到自動檢測的效果。如此一來，便能夠提升封裝生產效能、節省人力、減少生產設備置放空間、降低生產設備投資金額、提高生產良率、簡化生產流程及加速出貨速度以增加市場競爭力。此外，在本發明的實施例的封裝方法及封裝系統中，由於根據不良品的不良種類以多個不同的筐來分類，其中一個筐將不良品歸類為廢品，而其他的這些筐將不良品歸類為可重工物品，因此可減少材料的浪費，進而降低物品的製作成本。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

50、50'‧‧‧物品

52‧‧‧元件

54‧‧‧導電線路

56‧‧‧絕緣層

100‧‧‧自動封裝產線

110、110a、110b‧‧‧加工站

111‧‧‧載板

112‧‧‧滾輪

114‧‧‧載體

120‧‧‧自動光學檢測裝置

130‧‧‧回焊爐或加熱爐

140‧‧‧殼體

150‧‧‧負離子風扇

160‧‧‧溫度感測器

170‧‧‧輸送帶

180‧‧‧雲端伺服器

190‧‧‧控制單元

200‧‧‧封裝系統

S110‧‧‧前段製程群組

S122、S123、S124、S125‧‧‧步驟

S130‧‧‧後段製程群組

圖1為本發明之一實施例之自動封裝產線及封裝系統的示意圖。 圖2為一物品在經過圖1之自動封裝產線的封裝製程前與後的示意圖。 圖3為圖1之自動封裝產線及封裝系統的局部立體示意圖。 圖4為本發明之一實施例之封裝方法與封裝系統的流程圖。

50、50'‧‧‧物品

100‧‧‧自動封裝產線

110‧‧‧加工站

120‧‧‧自動光學檢測裝置

130‧‧‧回焊爐或加熱爐

140‧‧‧殼體

150‧‧‧負離子風扇

160‧‧‧溫度感測器

170‧‧‧輸送帶

200‧‧‧封裝系統

Claims (26)

1. 一種自動封裝產線，用以對一物品進行封裝製程，該自動封裝產線包括：多個依序配置的加工站；多個自動光學檢測裝置，其中每一該些自動光學檢測裝置分別配置於該些加工站之後，以分別檢測被該些加工站加工後的該物品；以及一雲端伺服器，用以將該些自動光學檢測裝置所傳來的訊號回饋給該些加工站來調整製程參數。
2. 如申請專利範圍第1項所述的自動封裝產線，其中該些加工站包括微影加工站、印刷加工站、元件轉移加工站或其組合。
3. 如申請專利範圍第2項所述的自動封裝產線，其中該印刷加工站採用三維列印技術。
4. 如申請專利範圍第1項所述的自動封裝產線，其中該些自動光學檢測裝置為三維光學檢測裝置。
5. 如申請專利範圍第1項所述的自動封裝產線，更包括一殼體，包覆該些加工站。
6. 如申請專利範圍第5項所述的自動封裝產線，更包括負離子風扇、溫度感測器或其組合，配置於該殼體內。
7. 如申請專利範圍第1項所述的自動封裝產線，其中該雲端伺服器將部分該些自動光學檢測裝置所傳來的訊號回饋給其後的該些加工站來調整製程參數。
8. 如申請專利範圍第1項所述的自動封裝產線，更包括多個控制單元，分別電性連接至該些自動光學檢測裝置，每一該控制單元用以根據其所對應的該自動光學檢測裝置的檢測結果判斷被前一個該加工站加工後的該物品的多個部分是否為良品，若為良品，則繼續下一個該加工站的製程或完成該封裝系統的封裝製程，若該物品的該些部分有至少一部分為不良品，則該控制單元根據該不良品的不良種類以多個不同的筐來分類，其中一個該筐將該不良品歸類為廢品，而其他的該些筐將該不良品歸類為可重工物品。
9. 如申請專利範圍第1項所述的自動封裝產線，其中該些自動光學檢測裝置的檢測項目包括該物品中的晶體或基板的表面刮傷、該物品中的線路或圖樣的瑕疪、該物品中的基板表面缺件、該物品的裂痕、該物品之垂直於基板方向上的重大差距或瑕疪、該物品中的三維線路品質檢測或其組合。
10. 如申請專利範圍第1項所述的自動封裝產線，更包括一輸送帶，用以依序將該物品輸送至該些加工站。
11. 一種封裝方法，包括：利用多個加工站來依序對一物品加工；以及在每一加工站加工完該物品後，利用一自動光學檢測裝置檢測該物品，且判斷被前一個該加工站加工後的該物品的多個部分是否為良品，若為良品，則繼續下一個該加工站的製程或完成該封裝方法，若該物品的該些部分有至少一部分為不良品，則根據 該不良品的不良種類以多個不同的筐來分類，其中一個該筐將該不良品歸類為廢品，而其他的該些筐將該不良品歸類為可重工物品。
12. 如申請專利範圍第11項所述的封裝方法，其中該些加工站與其對應的多個自動光學檢測裝置被設置於一自動封裝產線，且該封裝方法更包括：捨棄被歸類為廢品的該不良品；在該自動封裝產線外離線重工被歸類為可重工物品的該不良品；以及將離線重工後的該不良品再次放入該自動封裝產線續流程。
13. 如申請專利範圍第11項所述的封裝方法，其中該些加工站包括微影加工站、印刷加工站、元件轉移加工站或其組合。
14. 如申請專利範圍第13項所述的封裝方法，其中該印刷加工站對該物品進行三維列印。
15. 如申請專利範圍第11項所述的封裝方法，其中該些加工站所對應的多個自動光學檢測裝置對該物品進行三維光學檢測。
16. 如申請專利範圍第11項所述的封裝方法，更包括將該些加工站所對應的多個自動光學檢測裝置所傳來的訊號回饋給該些加工站來調整製程參數。
17. 如申請專利範圍第16項所述的封裝方法，其中將該些自動光學檢測裝置所傳來的訊號回饋給該些加工站來調整製程參數的方法包括：將部分該些自動光學檢測裝置所傳來的訊號回饋給其後的該些加工站來調整製程參數。
18. 如申請專利範圍第11項所述的封裝方法，其中該些加工站所對應的多個自動光學檢測裝置的檢測項目包括該物品中的晶體或基板的表面刮傷、該物品中的線路或圖樣的瑕疪、該物品中的基板表面缺件、該物品的裂痕、該物品之垂直於基板方向上的重大差距或瑕疪、該物品中的三維線路品質檢測或其組合。
19. 一種封裝系統，包括：多個加工站；多個自動光學檢測裝置，每一該自動光學檢測裝置用以檢測被前一個該加工站加工後的物品；以及至少一控制單元，電性連接至該些自動光學檢測裝置，且用以根據每一該自動光學檢測裝置的檢測結果判斷被前一個該加工站加工後的該物品的多個部分是否為良品，若為良品，則繼續下一個該加工站的製程或完成該封裝系統的封裝製程，若該物品的該些部分有至少一部分為不良品，則該控制單元根據該不良品的不良種類以多個不同的筐來分類，其中一個該筐將該不良品歸類為廢品，而其他的該些筐將該不良品歸類為可重工物品。
20. 如申請專利範圍第19項所述的封裝系統，其中該些加工站包括微影加工站、印刷加工站、元件轉移加工站或其組合。
21. 如申請專利範圍第20項所述的封裝系統，其中該印刷加工站採用三維列印技術。
22. 如申請專利範圍第19項所述的封裝系統，其中該些自動光學檢測裝置為三維光學檢測裝置。
23. 如申請專利範圍第19項所述的封裝系統，更包括一雲端伺服器，用以將該些自動光學檢測裝置所傳來的訊號回饋給該些加工站來調整製程參數。
24. 如申請專利範圍第23項所述的封裝系統，其中該雲端伺服器將部分該些自動光學檢測裝置所傳來的訊號回饋給其後的該些加工站來調整製程參數。
25. 如申請專利範圍第19項所述的封裝系統，其中該些自動光學檢測裝置的檢測項目包括該物品中的晶體或基板的表面刮傷、該物品中的線路或圖樣的瑕疪、該物品中的基板表面缺件、該物品的裂痕、該物品之垂直於基板方向上的重大差距或瑕疪、該物品中的三維線路品質檢測或其組合。
26. 如申請專利範圍第19項所述的封裝系統，其中該控制單元是藉由軟體根據該不良品的不良種類以該些不同的筐來分類。