TWI603426B - 用於電子元件成形之模組系統及其組裝部件套組 - Google Patents

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Description

用於電子元件成形之模組系統及其組裝部件套組
本發明係關於一種成形電子元件生產模組的模組系統，亦關於一種用以組裝該模組系統之部件套組。
設置於一載體上之電子元件，其成形過程係指至少將該等電子元件部分封裝之過程，更詳而言之，一般而言係指半導體電路（晶片）/積體電路（IC）之成形過程。根據先前技術，電子元件之成形係由至少二相互搭配之成形部件進行壓模作業。於至少一成形部件中，凹設有至少一模腔。電子元件係受一載體所承載，該載體可具有不同形狀，包括但不限於一導線架（lead frame）、一板材（例如球柵陣列封裝，BGA）或一晶圓。承載有欲封裝電子元件之載體係置於成形部件間，該等成形部件並朝彼此靠近，例如可藉此夾持該載體，並以通常經過加熱之液體成形材料壓入凹槽或模腔中，例如藉由轉注成形材料（意指環氧化物或樹脂）或藉由在將成形部件壓封前先行置於模具中之壓模成形材料所完成。在模腔中之成形材料至少部分（經化學作用）固化後，將成形部件相互分離，並將具有經封裝電子元件之載體自封裝壓模機取下。於後續加工步驟中，可將經封裝之產品透過切鋸、雷射切割以及/或水切等方式相互分離，至少經部分覆蓋之電子元件即可用於不同用途中。此成形方式廣泛用於工業規模，可達成經良好調控之電子元件成形製程。用於電子元件成形之成形設備可具有幾種自動化作業階段，且市場中可取得之成形設備生產力亦實質上有所差異。
本發明之目的係提供一種電子元件成形生產模組之模組系統，其可有效改變用於電子元件成形之成形裝備的功能性與生產力。
此目的之達成係透過用於電子元件成形之一成形系統，其中包含至少三獨立系統模組，該等系統模組包含： 至少一壓製模組，用於使該等電子元件成形； 至少一裝載模組，用以將該等電子元件自一容置盒裝載至一壓製模組，以進行成形；以及 一服務模組，其具有一智慧型電子控制系統，經設置以至少部分控制各其他系統模組； 其中，該等系統模組具有相互搭配之聯結器，用於雙向定位並接合鄰近之系統模組，且其中該等系統模組之該等聯接器係設置以定位並接於鄰近系統模組為一直線，例如該等系統模組係可經定位為一排，且例如可彼此前後設置或側向設置。該模組系統之進一步特徵係為，該至少一壓製模組之該等相互搭配之聯接器係可作為一基準點，例如用於作為一基準以利雙向定位並接合鄰近系統模組。該服務模組係具有一電子控制系統，以獨立於該模組系統之服務系統外控制各其他模組之至少一部分作業。
本發明所提供該模組系統優點之一係為，可於複數同時提供並結合其靈活性與可擴充性。首要優點在於，其生產力可透過於該系統中所結合之壓製模組數量，以及其他模組（例如裝載與卸載模組）之生產力加以擴充。於該模組系統之一實施例中，係提供有二壓製模組，且一單一模組系統中亦可具有更多壓製模組，例如可具有三至五壓製模組數量或五以上之壓製模組數量。本發明之第二優點亦相當重要，該自動化層級係可透過增加少許步驟，於該系統中結合之模組種類之方式進行模組化之調整（例如透過結合或排除如卸載模組或供給模組等，於稍後將詳細敘述）。本發明之第三優點在於，由該模組系統所加工之產品種類係可經過調整（透過改變或增加裝載模組與卸載模組），以對於置於板材（例如球柵陣列封裝）上、如用於扇出型封裝之E-WLP之載體上、導線架上之電子元件或甚至經堆疊或蝕刻於矽質、陶瓷質或玻璃晶圓上之電子元件進行成形。本發明之第四優點在於，該系統可對應成形過程加以改變。壓製模組係可搭配頂模、底模及成形材料給料道實施，例如用於將外露晶粒包覆成形之一轉注成形模壓機， 亦可為壓模機等，皆為本發明所涵蓋之範圍。故本發明上述第四優點係顯示該模組系統之靈活性與可擴展性提供了多種自由搭配成度，使消費者更容易決定購買此一模組系統，因為該模組系統之生產力與功能性係可於其設備之使用壽命中適用於不同生產環境。因其標準化規格，該系統之模組於往後已不必要時，由於其可與本發明之其他模組系統相互整合，因此更容易進行變賣。
藉由提供一系統，且其中至少一壓製模組所搭配之聯結器可作為基準點用於雙向定位與接設鄰接系統模組，本發明之該模組系統之實現相當簡單且可靠。藉由提供一種壓製模組，其用於作為該模組系統組裝之起始點，該模組系統之組裝過程極為穩固且可靠。更甚者，將本發明之模組系統進行重新組裝之過程，亦可避免導致未預見且意外之重要系統模組失準，例如壓模機與鄰接系統模組失準等問題。
另一優點在於，本發明之靈活性易於實現。該服務模組係經設置以至少部分控制該模組系統之各該其他模組，使其達成該系統之易擴展性（放大）或適用性（調整）。於本發明實施例中所揭露之壓製模組、裝載模組、卸載模組、給料模組，以及用於前開式晶圓傳送盒（FOUP）裝載模組及卸載模組（不同種類之模組將於稍後進行說明）之開放式及封閉式容置盒裝載及卸載模組等，皆係至少受該服務模組所部分控制。
該控制用服務模組藉由電性耦合至系統（或拔除多餘模組）之方式，提供其他模組簡單的「隨插即用」功能。本發明模組系統之電子控制符合簡易延伸或擴張功能，且該模組系統之機械擴張性或適用性亦相當簡單，因為該系統所具有的搭配耦合結構，使各模組能夠輕易地定位並相互接合排列。為此目的，裝載模組之至少一側可具有聯結器，以將裝載模組定位並接合於壓製模組。依此，本發明可實現簡單的電子與物理耦合及去耦合作業。
於一實施例中，該系統可進一步具有至少一卸載模組，以將成形後之電子元件自壓模機卸載至一容置合中，其中卸載模組係設置於具有將卸載模組與一壓製模組雙向定位與接合之聯結器之至少一側。該模組系統之基本結構包含一壓製模組、一裝載模組以及一服務模組。由於裝載模組與服務模組所需要之空間較壓製模組小，服務模組係可與裝載模組結合為一單元（結合後僅需要一「單一模組」之區域）。該等模組成為該模組系統部分基本結構之原因在於，若缺乏一壓製模組與一服務模組，則無法進行成形作業。再者，欲進行成形之電子元件相當脆弱，人工裝載並非可選擇之手段，且以複數模組增加服務模組之額外功能性，就經濟層面考量係為有利之作法。當一系統包含超過一壓製模組時，壓製模組與卸載模組係可透過設置於與裝載模組間最大距離之壓製模組中之聯結器接合。
於另一實施例中，該系統可進一步具有至少一給料模組，以將封裝材料送至一壓製模組。成形材料之給料作業係可實施為給胚料器（尤其係指轉注成形作業），但給料模組亦可為例如液體成形材料給料模組以及/或用於壓模成形以將特定尺寸成形材料（例如成形材料片）供給至壓製模組之給料模組。為符合將裝載模組與服務模組整合之可能性，給料模組係可經整合至卸載模組中，以提供額外優點，由於給料模組通常會影響潔淨空間之條件，故，將給料模組整合至負責經手成品之模組中，可避免不利影響，以利更理想之加工條件。傳統之胚料注料道通常具有外部之胚料送料斗、重量偵測、過濾單元與其他各種不同功能。
於本發明模組系統另一實施例中， 該系統可進一步具有一前開式晶圓傳送盒（FOUP）模組，以將具有電子元件之晶圓自一FOUP載體裝載至一鄰接模組進行成形。一FOUP載體係為一「前開式晶圓傳送盒載體」，其用以裝載晶圓。本發明模組系統之FOUP裝載器係可為客製化裝置或可為「現成產品」，其具有可適用於本發明模組系統之介面；將FOUP裝載器耦合至服務模組以及所搭配之聯結器，以完成與鄰接系統模組之雙向定位與接合。為搭配該FOUP裝載器，該系統係可具有一FOUP卸載模組，以將成形後具有電子元件之晶圓自一鄰接模組卸載至一FOUP容置盒。
該裝載模組係可包含一裝載頭，其係經設置以延伸進入至少一壓製模組中。於一特定實施例中，該裝載模組係可搭配一導引部件，其係沿至少一壓製模組延伸並受壓製模組所承載，於此情況下，係加入一額外壓製模組於該模組系統，該導引部件並將延伸至一壓製模組之寬度，使該裝載模組之裝載頭不需另行經過任何調校，此係為可簡單調整該模組系統配置（生產力）之技術方法。基於相似原因，一卸載模組－若為該模組系統之部分時－係可包含一清潔與卸載頭，其係經設置以延伸進入至少一壓製模組中，且此一卸載頭係可與沿該至少一壓製模組沿伸並受該壓製模組承載之一導引部件搭配，然而，亦可將一單一導引部件搭配一裝載頭以及一卸載頭使用，於此，該等壓製模組係可具有相互搭配之複數導引部件，此亦為可簡單調整該模組系統配置（自動化層級）之技術方法。至於該裝載頭及卸載頭，期等係可具有一頭部，以處理例如基材或導線架等，但該裝載頭及卸載頭亦可經設置以處理晶圓類之載體。
於此亦可具有其他實施選擇，以提供各壓製模組一容室，其於相對側面係具有可遮蓋之輸送開口，此種可遮蓋之輸送開口係可以蓋體遮蓋，其較佳者係以乾淨之安全窗體實施以及/或部分以金屬質窗體實施，其中有一開口不需用以進行產品之交換，例如當一側之一壓製模組不具有鄰接模組時，但另一方面，該開口係可開啟，以避免當兩鄰接模組需要進行模組間產品交換時，阻擋該開口之產品輸送作業。此技術特徵亦支援自手動操作之機器所轉換至自動化產品裝載之部分自動化作業層級，或至完全自動化產品卸載作業，以及/或外加之自動化胚料或液體環氧化物給料作業之間之各種自動化層級。
為了進一步簡化本發明一模組系統於延伸所縮減時之流程，壓製模組、服務模組、裝載模組與卸載模組係可具有相同之寬度。
為確保壓製模組的穩定與堅固聯結，壓製模組上之聯結器係可為壓製結構之整合部分，由於壓製結構（該「框架」）控制了成形流程「核心」部分之定位，藉此可更加穩定地提供鄰接模組與壓製模組之定位校準。為了在無需特別工具之情形下耦合相對較重之模組（由其壓製模組重量極大，通常至少可達數噸），該連結器係可具有公端與母端耦合元件。再者，用於結合之該等聯結結構亦可具有較準點，以於組裝相關設備過程中無法達成理想排列定位時，將鄰接模組相互接合。
於一壓製模組之簡化但仍可靠之結構中，該壓製模組係可包含於該模組相對側面之兩聯接器，該兩聯接器係水平設置，或可將該系統模組之所有聯接器皆設至於相同水平面。此可提供模組系統中相對應模組之較佳水平準確度，亦可於安裝或生產過程中校正該等模組之誤差以及/或環境之干擾條件。
本發明亦提供一種組裝本發明模組系統之部件套組，其包含： 至少一壓製模組，以使該等電子元件成形； 至少一裝載模組，以將欲裝載之電子元件自一容置盒裝載至一壓製模組； 一服務模組，其具有一智慧型電子控制系統，該智慧型電子控制系統係經設置以至少部分空置各該系統模組， 其中該等系統模組係具有搭配之聯結器，以與鄰接系統模組雙線定位及接合，且其中該等系統模組中之該等搭配聯結器係經設置以將排列為直線之鄰接系統模組進行定位與接合，其特徵在於該至少一壓製模組之相互搭配之聯結器係作為基準點，用於定位及接合鄰接之系統模組。利用此部件套組，可實現本發明之模組系統，以及由此模組系統所達成之優點。關於本發明之部件套組所提供之優點，已於本發明模組系統之上述內容中進行描述。
本發明將搭配下列非限定性之實施例圖示範例加以說明。
如圖1所示，係為組裝用於電子元件成形之一模組系統最精簡配置之一部件套組1，其包含一服務模組2，具有一智慧型電子控制系統以控制一模組成形系統之所有其他系統模組；一裝載模組3，將欲成形電子元件自一容置盒21裝載至一壓製模組4以進行電子元件成形。裝載模組3具有一開放空間5，使服務模組2配設於其中，如圖4及圖5所示。服務模組2包含一控制面板6以及一連接桿7，用以將服務模組2聯接至一外部電源。裝載模組3係可具有一門體（未標於圖中）設於裝載模組3於圖中背面之一側。門體係設置以將裝有承載著欲成形電子元件之載體之一容置盒21至於裝載模組3中。裝載模組3控制一裝載頭10之移動，如圖2所示。系統之裝載模組3以及壓製模組4係具有相互搭配之聯結器8，以使鄰接系統模組3、4進行雙向定位與接合。於壓製模組4中設有一中央空間9，以將導引元件定位，於圖2之說明中將加以描述。
如圖2所示，係為一裝載頭10及一卸載頭11之立體外觀視圖，其中包含一導引結構12以沿著用於電子元件成形之一模組系統30導引該等頭部裝載頭10及卸載頭11。裝載頭10係由一裝載模組3（如圖1所示）所控制，卸載頭11係由一卸載模組所控制，如圖4及圖5所示。導引結構12係為一直線形組件，包含複數（於此圖中為四者）導引部13至導引部16。一第一導引部13係包含於裝載模組3中，第二導引部14至第三導引部15係設置於壓製模組4中，最後之第四導引部16係設置於一卸載模組35中。根據用於電子元件成形之一特定模組之系統模組部件數量及種類，導引結構12之長度係可經選擇。
如圖3所示，係為一前開式晶圓傳送盒（FOUP）裝載模組20，其中一封閉容置盒21（前開式晶圓傳送盒載體）係用以儲存（脆弱的）晶圓22。一前開式晶圓傳送盒裝載模組20係經耦合於一裝載模組3，如圖1所示。前開式晶圓傳送盒裝載模組20係設以將晶圓22自封閉容置盒21中移出，並將晶圓22移至側邊。經移動之晶圓22如圖所示，並經置於一鄰接裝載模組3（未標於此圖中）中，以由如圖2所示之一裝載頭10進行處理。
如圖4所示，係為本發明用於電子元件成形之一模組系統30之立體外觀視圖，其包含一服務模組31、一裝載模組32、二壓製模組33、34，以及一卸載模組35。模組系統30係表示該前端，該側設有裝載頭10以及卸載頭11，其等係可沿模組32至模組35進行移動。模組31至模組35係直線耦合配置，此時係搭配聯結器8（未標於此處，如圖1所示）設置。亦如圖所示，一門體36係設於卸載模組35中，其可提供存取一容置盒之管道，使其裝載承有成形後電子元件之載體，使成形產品可自模組系統30中移出。卸載模組35－以及裝載模組32與壓製模組33、34－係具有一容室37，容室37之相對兩側面係具有可遮蓋輸送開口38。藉由開啟該等可遮蓋輸送開口38，可聯接一鄰接模組，而位於末端（無聯接至下一鄰接模組）之輸送開口38係可經遮蓋。
如圖5所示，係為圖4所示用於電子系統成形之一模組系統30立體外觀視圖，其包含模組系統30之所有模組，且並包含一前開式晶圓傳送盒裝載模組41以及一前開式晶圓傳送盒卸載模組42。
1‧‧‧部件套組
16‧‧‧導引部
2‧‧‧服務模組
20‧‧‧前開式晶圓傳送盒裝載模組
3‧‧‧裝載模組
21‧‧‧容置盒
4‧‧‧壓製模組
22‧‧‧晶圓
5‧‧‧開放空間
30‧‧‧模組系統
6‧‧‧控制面板
31‧‧‧服務模組
7‧‧‧連接桿
32‧‧‧裝載模組
8‧‧‧聯結器
33‧‧‧壓製模組
9‧‧‧中央空間
34‧‧‧壓製模組
10‧‧‧裝載頭
35‧‧‧卸載模組
11‧‧‧卸載頭
36‧‧‧門體
12‧‧‧導引結構
37‧‧‧容室
13‧‧‧導引部
38‧‧‧輸送開口
14‧‧‧導引部
41‧‧‧前開式晶圓傳送盒裝載模組
15‧‧‧導引部
42‧‧‧前開式晶圓傳送盒卸載模組
圖1係為用於組裝本發明之模組系統最精簡結構之部件套組之立體外觀視圖。 圖2係為一裝載頭及一卸載頭之立體外觀視圖，其中包含一導引結構，用以沿該模組系統導引該等頭部結構。 圖3係為一前開式晶圓傳送盒（FOUP）裝載器之立體外觀視圖。 圖4係為本發明用於電子元件成形之一模組系統之立體外觀視圖，其中包含醫服務模組、一裝載模組、二壓製模組以及一卸載模組。 圖5係為圖4所示用於電子元件成形之一模組系統另一實施例之立體外觀視圖，其中亦包含一前開式晶圓傳送盒（FOUP）裝載模組以及一前開式晶圓傳送盒（FOUP）卸載模組。
10‧‧‧裝載頭
11‧‧‧卸載頭
30‧‧‧模組系統
31‧‧‧服務模組
32‧‧‧裝載模組
33‧‧‧壓製模組
34‧‧‧壓製模組
35‧‧‧卸載模組
36‧‧‧門體
37‧‧‧容室
38‧‧‧輸送開口

Claims (18)

  1. 一種用於電子元件成形之模組系統，其具有至少三獨立系統模組，該等系統模組包含：至少一壓製模組，以使電子元件成形；至少一裝載模組，以將欲成形電子元件自一容置盒裝載至一壓製模組；以及一服務模組，其具有一智慧型電子控制系統經設置以至少部分控制各該系統模組，其中：該等系統模組係具有相互搭配之聯結器，可對鄰接之系統模組進行雙向定位與接合；以及該等系統模組之該等搭配之聯結器係經設置以將鄰接系統模組定位並接合排列為直線，且該至少一壓製模組之該等搭配聯結器係作為一基準點，用於對鄰接系統模組進行雙向定位與接合。
  2. 如請求項1所述之模組系統，其中該系統進一步包含至少一卸載模組，用於將成形之電子元件自該壓製模組卸載至一容置盒中，該卸載模組之至少一側係設有聯結器，以將該卸載模組對於一壓製模組進行雙向定位與接合。
  3. 如請求項1所述之模組系統，其中該系統進一步具有至少一給料模組，以將封裝材料供給至一壓製模組。
  4. 如請求項1所述之模組系統，其中該系統進一步具有一前開式晶圓傳送盒(FOUP)裝載模組，以將載有欲成形電子元件之晶圓自一前開式晶圓傳送盒(FOUP)載體裝載至一鄰接模組。
  5. 如請求項1所述之模組系統，其中該系統進一步具有一前開式晶圓傳送盒(FOUP)卸載模組，以將載有承形後電子元件之晶圓自一鄰接模組卸載至一前開式晶圓傳送盒(FOUP)容置盒中。
  6. 如請求項1所述之模組系統，其中該裝載模組具有一裝載頭，經設置以延伸至至少一壓製模組中。
  7. 如請求項1所述之模組系統，其中各壓製模組係具有一容室，該容室之相反側各設有可遮蓋輸送開口。
  8. 如請求項2所述之模組系統，其中該卸載模組包含一清潔與卸載頭，經設置以延伸至至少一壓製模組中。
  9. 如請求項1所述之模組系統，其中該系統具有至少二壓製模組。
  10. 如請求項9所述之模組系統，其中該等壓製模組具有相互搭配之導引部。
  11. 如請求項3所述之模組系統，其中該給料模組係整合至該卸載模組之中。
  12. 如請求項1所述之模組系統，其中該至少一壓製模組、該服務模組、該裝載模組以及該卸載模組於設置之範圍中皆具有相同寬度。
  13. 如請求項1所述之模組系統，其中該至少一壓製模組、該裝載模組、該卸載模組、該給料模組、前開式晶圓傳送盒(FOUP)裝載模組以及該前開式晶圓傳送盒(FOUP)卸載模組於設置之範圍中係至少部分受該服務模組所控制。
  14. 如請求項1所述之模組系統，其中設至於該壓製模組之該等聯結器係為該壓製模組之壓製結構之一整合部分。
  15. 如請求項1所述之模組系統，其中該等聯結器具有公端與母端耦合元件。
  16. 如請求項1所述之模組系統，其中一壓製模組於其相對側具有二聯結器，該二聯結器係設至於相同水平。
  17. 如請求項16所述之模組系統，其中該等系統模組之所有聯結器皆係設置於相同水平面。
  18. 一種用於組裝如請求項1至17任一項所述模組系統之部件套組，其包含：至少一壓製模組，以使電子元件成形；至少一裝載模組，以將欲成形電子元件自一容置盒裝載至一壓製模組；以及 一服務模組，其具有一智慧型電子控制系統經設置以至少部分控制各該系統模組，其中：該等系統模組係具有相互搭配之聯結器，可對鄰接之系統模組進行雙向定位與接合；以及該等系統模組之該等搭配之聯結器係經設置以定位並接合於直線排列之鄰接系統模組，且該至少一壓製模組之該等搭配聯結器係作為一基準點，用於對鄰接系統模組進行雙向定位與接合。
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