TWI647781B - 倒裝元件處理器 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種倒裝元件處理器，詳言之，涉及從裝載多個元件的晶圓環等裝載部件拾取元件，並進行倒裝後再卸載的倒裝元件處理器。
本發明揭露一種倒裝元件處理器，包括：裝載部件工作盤(200)，從裝載附著多個元件(1)的裝載部件(60)的裝載部件載體部(100)獲取裝載部件(60)，以水平方向移動裝載部件(60)；卸載部(300)，其從裝載部件工作盤(200)水平隔開佈置，並設有一個以上，從裝載部件(60)接到元件(1)並裝載的卸載部件(70)；第一傳送工具(400)，在裝載部件工作盤(200)從裝載部件(60)的拾取位置(P1)拾取元件(1)並進行倒裝，之後移動到傳遞位置(P2)；第二傳送工具(500)，在傳遞位置(P2)，從第一傳送工具(400)接收元件(1)，在卸載位置(P3)向卸載部件(70)卸下元件(1)。

Description

倒裝元件處理器
本發明涉及一種倒裝元件處理器，更具體是關於從裝載多個元件的晶圓環等裝載部件拾取元件，並進行倒裝後再卸載的倒裝元件處理器。
動態隨機記憶體、快閃記憶體、LSI、LED等半導體元件(以下簡稱「元件」)一般完成半導體製程之後經過切割製程、封裝製程等，之後上市銷售。
而且，元件導線架、BGA等終端結構越發多樣化，因此晶片的種類越來越多。
再者，隨著奈米製程等精細製程的發展，半導體元件的整體尺寸呈現出比之前明顯變小的態勢。
此外，在智慧手機發展及智慧手機的輕薄化趨勢的影響下，智慧手機和智慧手錶所用元件的大小和厚度都被要求最小化。
為滿足這一趨勢和要求，半導體元件不在切割製程後通過鍵合機進行基於引線等的封裝製程，而按照韓國第10-1088205號註冊專利，從晶圓級到封裝製程之後通過切割製程利用個別封裝元件的技術--所謂WL-CSP(Wafer level chip scale pacake)。
與此同時，當形成WL-CSP元件時的元件為小型元件時，在晶圓級的基礎上形成球形終端受到諸多限制，存在元件生產製程難度大的問題。
由此，針對已經完成半導體製程的元件，提出在切割製程後對單個元件進行引線、形成終端等的所謂Fan-Out WLP製程。
同時，隨著動態隨機記憶體、移動動態隨機記憶體、移動CPU等LSI等半導體市場競爭加劇，需要降低元件製造成本，而且最終尤為迫切需要提高生產率。
此外，鑒於半導體生產製程在超淨工廠內進行且超淨工廠內執行各製程的設備的處理速度與生產率直接相關，重要的是提高用於卸載不經過封裝製程或處於製程前的晶圓級元件的元件處理器或設備的處理速度。
提高用於卸載晶圓級元件的元件處理器或設備的處理速度對半導體生產尤其重要。
然而，卸載晶圓級元件的元件處理器從已經完成半導體製程和切割製程的晶圓環上拾取元件，並放在載帶等裝載材料上，進而從晶圓環上卸載元件。
此處，元件處理器的處理速度(通常以每小時處理數量(UPH)計算)取決於從晶圓環上拾取並倒裝元件後將元件放在載帶等裝載材料上的處理量。
具體而言，元件處理器的處理速度取決於攝影鏡頭識別元件與晶圓環和拾取器(拾取器)之間的位置調整等決定的晶圓環元件拾取效率、拾取後放在裝載材料上的元件裝載效率。
此外，元件處理器的處理速度還取決於從裝有多種元件的晶圓環上拾取元件時的準確性、拾取速度、倒裝後的元件傳遞等。
本發明的目的在於滿足所述趨勢和需求供應提供一種倒裝元件處理器，從裝載多個元件的裝載部件拾取元件並倒裝後再裝載到載帶等卸載部件，因此能夠顯著提高設備的處理速度。
本發明是為了達成所述本發明的目的而提出的，本發明揭露一種倒裝元件處理器，其特徵在於，包括：裝載部件工作盤200，從裝載附著多個元件1的裝載部件60的裝載部件載體部100接收裝載部件60，並以水平方向移動所述裝載部件60；卸載部300，從裝載部件工作盤200水平隔開佈置，並設有一個以上從裝載部件60接收元件1並裝載的卸載部件70；第一傳送工具400，在裝載部件工作盤200從裝載部件60的拾取位置P1拾取元件1並進行倒裝，之後移動到傳遞位置P2；第二傳送工具500，在傳遞位置P2從第一傳送工具400接收元件1，在卸載位置P3向卸載部件70卸下元件1。
第一傳送工具400可包括：兩個以上的拾取器410，在裝載部件工作盤200，以與裝載部件60的上方垂直的第一旋轉軸420為中心旋轉經過拾取位置P1及傳遞位置P2，在拾取位置P1拾取元件1，在傳遞位置P2向第二傳送工具500傳遞元件1；第一旋轉驅動部，以第一旋轉軸420為中心旋轉驅動兩個以上的所述拾取器410，依次經過拾取位置P1及傳遞位置P2；倒裝旋轉部430，通過旋轉使拾取器410的拾取頭在拾取位置P1朝向裝載部件60的上方，而在傳遞位置P2使拾取器410的拾取頭朝向上側。
第二傳送工具500包括：兩個以上的拾取器510，在裝載部件工作盤200以與裝載部件60的上面垂直的第二旋轉軸520為中心旋轉，以經過傳遞位置P2及卸載位置P3，在拾取位置P1拾取被第一傳送工具400的拾取器410拾取並被倒裝的元件1，在卸載位置P3向卸載部件70卸載元件1；第二旋轉驅動部，以第二旋轉軸520為中心旋轉驅動兩個以上的拾取器510，依次經過傳遞位置P2及卸載位置P3。
本發明的倒裝元件處理器的優點如下：利用以與晶圓環等裝載部件上方呈垂直的旋轉軸為中心旋轉的多個拾取器構成用於傳送元件的傳送工具，進而在執行元件的拾取與放置時，可一次性完成多個元件的拾取及放置，從而能夠顯著提高元件的卸載速度。
再者，本發明的倒裝元件處理器的優點如下：利用第一傳送工具來執行從晶圓環等裝載部件拾取及倒裝元件，利用第二傳送工具來執行拾取由第一傳送工具拾取以及倒裝的元件來卸載到卸載部，從而可不斷執行元件的拾取、倒裝及放置，進而能夠顯著提高元件卸載速度。
尤其，所述第一傳送工具以與裝載部件上面呈垂直的旋轉軸為中心旋轉，在拾取位置拾取並倒裝元件後從傳遞位置傳遞到第二傳送工具，從而可不斷執行元件的拾取、倒裝及放置，進而能夠顯著提高元件卸載速度。
同時，所述第二傳送工具為以與裝載部件上層呈垂直的旋轉軸為中心旋轉被第一傳送工具拾取並倒裝的元件，並在傳遞位置從第一傳送工具接收元件，在卸載位置卸載元件，因此可不斷執行元件的拾取、倒裝及放置，進而能夠顯著提高元件卸載速度。
即，所述第一傳送工具及第二傳送工具具有多個拾取器水平旋轉的水平轉盤結構，因此可不斷執行元件的拾取、倒裝及放置，從而能夠顯著提高元件卸載速度。
1‧‧‧元件
22‧‧‧槽
24‧‧‧真空壓形成裝置
60‧‧‧裝載部件
61‧‧‧膠帶
62‧‧‧框架部件
70‧‧‧卸載部件
71‧‧‧口袋部
78‧‧‧滾軸部件
79‧‧‧支撐部件
100‧‧‧裝載部件載體部
200‧‧‧裝載部件工作盤
300‧‧‧卸載部
311‧‧‧結構一
312‧‧‧結構二
400‧‧‧第一傳送工具
410‧‧‧拾取器
420‧‧‧第一旋轉軸
430‧‧‧倒裝旋轉部
500‧‧‧第二傳送工具
510‧‧‧拾取器
520‧‧‧第二旋轉軸
810‧‧‧第一圖像獲取部
820‧‧‧第二圖像獲取部
830‧‧‧第三圖像獲取部
840‧‧‧第四圖像獲取部
P1‧‧‧拾取位置
P2‧‧‧傳遞位置
P3‧‧‧卸載位置
圖1是顯示根據本發明的倒裝元件處理器設計概念的平面圖；圖2a和圖2b是顯示適用於圖1倒裝元件處理器的裝載部件示例的立體圖和剖面圖；圖3是顯示適用於圖1倒裝元件處理器的裝載部件的另一示例的立體圖；圖4是圖1的Ⅳ-Ⅳ方向的剖面圖；以及圖5是顯示在圖1利用第一傳送工具及第二傳送工具的傳送過程的部分側面圖。
下面結合附圖，說明本發明所涉及的倒裝元件處理器。
如圖1及圖5所示，本發明的倒裝元件處理器包括：裝載部件工作盤200，從裝載附著多個元件1的裝載部件60的裝載部件載體部100獲取裝載部件60，以水平方向移動所述裝載部件60；卸載部300，從裝載部件工作盤200水平隔開佈置，並設有一個以上從裝載部件60接到元件1並裝載的卸載部件70；第一傳送工具400，在裝載部件工作盤200從裝載部件60的拾取位置P1拾取元件1並進行倒裝後移動到傳遞位置P2；第二傳送工具500，在傳遞位置P2，從第一傳送工具400接收元件1，在卸載位置P3向卸載部件70卸下元件1。
裝載部件載體部100裝載附著多個元件1的裝載部件60，並且可採用多種結構。
其中，裝載於裝載部件60的元件是在晶圓狀態下完成半導體製程及切割製程的元件；晶圓狀態下通過視覺檢查由單獨的元件處理器分類的元件等，可以是各種元件。
尤其，元件1與經過半導體製程後進行封裝製程的一般元件不同，無需封裝製程的所謂晶圓等級元件等多種元件可成為其物件，以倒 裝的狀態(即，以反轉的狀態)下裝載於如載帶等卸載部件70也可稱為其物件。
另外，如圖2a及圖2b所示，裝載部件60作為裝載完成半導體製程及切割製程的元件1的結構，包括附著元件1的膠帶61及固定膠帶61的框架部件62。
另外，膠帶61可為任何可附著的元件1的部件。
框架部件62為固定附著元件1的膠帶61的結構，可具備如圖2a及圖2b所示的圓形環，如圖3所示的四角環等，可採用多種結構。
另一方面，對於卸載部件70，只要是可裝載倒裝的元件1的結構均可，可以是任何一種結構，可使用如圖1所示的帶和盤載帶及上封帶；如圖3所示的附著膠帶的帶托盤，由裝載元件1的多個插入槽組成的托盤等，可使用為了市場出貨或其他製程而臨時裝載的部件多種部件。
並且，卸載部件70除臨時裝載元件1的部件以外，可使用製造裝載元件1的PCB等基板、條板(strip)、晶片的導線架(Lead Frame)等用於裝載晶片、封裝製程的部件。
裝載部件載體部100用於裝載多個裝載部件60的結構，只要是上下層疊多個裝載部件60的結構均可，可以是任何一種結構。
裝載部件工作盤200構成從裝載部件載體部100接收裝載部件60，並且以水平方向移動裝載部件60的結構，可採用多種結構。
例如，裝載部件工作盤200為，通過晶圓環裝載部件(圖未顯示)從裝載部件載體部100接受裝載部件60，並以水平方向移動裝載部件60，從而使第一傳送工具400拾取元件1的結構，可以是X-Y工作盤、X-Y-θ工作盤等多種結構。
並且，裝載部件工作盤200可以上下方向，即Z軸方向移動。
並且，較佳為，在裝載部件工作盤200設置頂針組裝體(圖未顯示)，進而在拾取位置P1順利拾取元件。
所述頂針組裝體為，第一傳送工具400的拾取器410在拾取位置P1拾取元件1時對裝載部件60施加壓力，例如，對在晶圓環的膠帶61的底面施加壓力，將附著元件1的膠帶61向拾取器410方向頂起等，可採用多種結構。
另外，較佳為，在拾取位置P1，於第一傳送工具400的拾取器410上側設置獲取裝載部件60上裝載的元件1的圖像的第一圖像獲取部位810。
第一圖像獲取部810構成獲取裝載部件60裝載的元件1的圖像的結構，可採用掃描器，攝影機等多種結構。
並且，第一圖像獲取部810可應用於識別通過第一傳送工具400的拾取器410所拾取的元件1的位置，檢查元件1的上部等。
第一圖像獲取部810較佳為設於裝載部件60附近，為防止第一傳送工具400的干涉，可設在裝載部件工作盤200上部並且可以水平移動或垂直移動。
另外，對於由裝載部件載體部100向裝載部件工作盤200傳遞裝載部件60的裝載部件裝載部位(圖未顯示)，只要是可從裝載部件載體部100取出裝載部件60並將取出的裝載部件60傳遞至裝載部件工作盤200的結構均可，可以是任何一種結構。
例如，所述裝載部件裝載部可以是夾持裝置及線性驅動裝置結構，或由推送單元及線性移動推送單元的線性驅動裝置等多種結構。
卸載部300從裝載部件工作盤200水平隔開佈置，並設有從裝載部件60接收倒裝後的元件1進行裝載的卸載部件70，可採用多種結構。
尤其，卸載部300可根據帶和盤(載帶及上封帶)等卸載部件70的構成而決定。
例如，如圖1以及圖4所示，卸載部300包括：放捲軸，沿著長度展開方向形成裝載元件1的口袋部71，並且在裝載元件之後由黏結帶(圖未顯示)密封的承載帶構成卸載部件70的情況下可旋轉地設置在一端，纏繞待裝載元件1的承載帶；捲繞輥(圖未顯示)，可旋轉地設置在另一端，並且纏繞在裝載元件之後由黏結帶密封的承載帶；承載帶引導部(圖未顯示)，為使從放捲輥(圖未顯示)展開的承載帶經過裝載位置而引導承載帶的移動。
在此，如圖4所示，卸載部件70在裝載元件1的口袋部71的底面可形成多個槽22。
然後，卸載部件70位於裝載位置時，設置在卸載部件70的垂直下方形成真空壓的真空壓形成裝置24，並利用後述的第二傳送工具500裝載時，可穩定裝載元件1。
在此，如圖4所示，卸載部件70為載帶時，可利用引導載帶的翼部分的一對滾軸部件78，以及固定滾軸部件的支撐部件79來引導移動過程。
作為卸載部300的另一示例為附著卸載部件70的板件(參照圖3)的情況，元件卸載部300可包括：板件裝載部，設置在一端並裝載附著有多個半導體元件1的板件；X-Y台，在元件1裝載位置支撐板件並使所述板件移動，進而可通過傳送工具500接收元件1；托盤移動部(圖未顯示),將板件從托盤裝載部傳達到X-Y台。
在此，如圖3所示，所述板件作為與裝載部件60類似的結構，由附著元件1的黏結帶與固定黏結帶的同時具有批量(LOT)號碼、分類等級等標識的框架部件構成，或者作為形成有裝有元件1的多個插入槽的托盤，根據元件1的種類可使用標準的托盤，即可靠度試驗(JEDEC)托盤。
另一方面，如圖1所示，卸載部300只由將元件1裝載於載帶的結構一311以及將元件1裝載於板件的結構二312等中的一種結構構成，或者在結構一311以及結構二312中包括兩個或者全部結構。
另外，卸載部300當然也可以設置至少兩個相同的結構，具體有將元件1裝載於載帶的結構一311、將元件1裝載於板件的結構二312等。
在此，若採用多個卸載部300，則需要向其佈置方向進行移動，此時第二傳送工具500的各拾取器510可單個或全部沿著卸載部300的佈置方向水平移動。
第一傳送工具400在裝載部件工作盤200為可從裝載部件60在拾取位置P1拾取並倒裝元件1後移動到傳遞位置P2的結構，可採用各種結構。
例如，多個拾取器410可採用水平旋轉的水平轉盤結構，即，如圖1及圖5所示，第一傳送工具400可包括：兩個以上的拾取器410，在裝載部件工作盤200，以與裝載部件60的上面呈垂直的第一旋轉軸420為中心旋轉經過拾取位置P1及傳遞位置P2，在拾取位置P1拾取元件1，並且傳遞位置P2向第二傳送工具500傳遞元件1；第一旋轉驅動部，以第一旋轉軸420為中心旋轉驅動兩個以上的拾取器410，依次經過拾取位置P1及傳遞位置P2；倒裝旋轉部430，通過旋轉使拾取器410的拾取頭在拾取位置P1朝向裝載部件60的上面，而在傳遞位置P2中使拾取器410的拾取頭朝向上側。
兩個以上的拾取器410可在裝載部件工作盤200以與裝載部件60的上方呈垂直的第一旋轉軸420為中心旋轉，以經過拾取位置P1及傳遞位置P2，在拾取位置P1拾取元件1，在傳遞位置P2向第二傳送工具500傳遞元件1，可採用各種結構。
尤其，各拾取器410可利用真空壓從裝載部件60拾取元件1。
例如，拾取器410可包括：從外部接收空氣壓的空氣壓連接部；以及設於末端利用由空氣壓連接部位傳遞的空氣壓來拾取或放開元件1的拾取頭。
同時，兩個以上的拾取器410以第一旋轉軸420為中心間隔固定距離，二個時180°、三個時120°、四個時90°等以等間距方式佈置所述拾取器。
不僅如此，拾取器410以第一旋轉軸420為中心旋轉，可通過旋轉接頭等使拾取器410能夠旋轉的同時能傳遞空氣壓。所述第一旋轉驅動部採用使兩個以上的拾取器410以第一旋轉軸420為中心依次經過拾取位置P1及傳遞位置P2的旋轉驅動的結構，可採用具備第一旋轉軸420的旋轉馬達等各種結構。
倒裝旋轉部430採用旋轉拾取器410，進而使拾取器410的拾取頭在拾取位置P1朝向裝載部件60上方，在傳遞位置P2的拾取器410的拾取頭朝向上側的結構，可選擇各種結構。
例如，倒裝旋轉部430連接於第一旋轉軸420，並且設置於支撐各個拾取器410的臂部，可由旋轉拾取器410的旋轉馬達構成。
第二傳送工具500採用在傳遞位置P2從第一傳送工具400接收元件1，在卸載位置P3向卸載部件70卸載元件1的結構，可採用各種結構。
例如，如圖1及圖5所示，第二傳送工具500可包括：兩個以上的拾取器510，在裝載部件工作盤200，以與裝載部件60的上方呈垂直的第二旋轉軸520為中心旋轉，以經過傳遞位置P2及卸載位置P3，在拾取位置P1拾取被第一傳送工具400的拾取器410拾取並被倒裝的元件1，在卸載位置P3向卸載部件70卸載元件1；第二旋轉驅動部，以第二旋轉軸520為中心旋轉驅動兩個以上的拾取器510，依次經過傳遞位置P2及卸載位置P3。
兩個以上的拾取器510採用在裝載部件工作盤200以與裝載部件60的上方呈垂直的第二旋轉軸520為中心旋轉，以經過傳遞位置P2及卸載位置P3，在拾取位置P1拾取被第一傳送工具400的拾取器410拾取並被倒裝的元件1，在卸載位置P3向卸載部件70卸載元件1的結構，並可採用各種結構。
尤其，各個拾取器510可利用真空壓力來拾取被第一傳送工具400的拾取器410拾取倒裝的元件1。
例如，拾取器510可包括：從外部接收空氣壓的空氣壓連接部；以及設於末端利用從空氣壓連接部傳遞的空氣壓來拾取或放開元件1的拾取頭。
然後，兩個以上的拾取器510以第二旋轉軸520為中心間隔固定距離，二個時180°、三個時120°、四個時90°等，能夠以等間距方式佈置。
另外，拾取器510以第二旋轉軸520為中心旋轉，可通過旋轉接頭等能夠旋轉各個拾取器510的同時能夠傳達空氣壓。
所述第二旋轉驅動部位採用使兩個以上的拾取器510以第二旋轉軸520為中心旋轉驅動，依次經過傳遞位置P2及卸載位置P3的結構，可採用具備第二旋轉軸520的旋轉馬達等各種結構。
另一方面，附圖中未進行說明的附圖符號820、830及840各為第二圖像獲取部、第三圖像獲取部及第四圖像獲取部。
第二圖像獲取部820設於傳遞位置P2的上部，獲取被第一傳送工具400的拾取器410拾取的元件1的圖像，可採用掃描器、照相機等多種結構。
此外，第二圖像獲取部820還可應用於確認被第一傳送工具400的拾取器410拾取的元件1的位置、檢查元件1底面等。
尤其，第二圖像獲取部820可應用於補正被第一傳送工具400的拾取器410拾取的元件1的旋轉誤差(Z軸方向的旋轉誤差)。
此時，被第一傳送工具400的拾取器410拾取的元件1的旋轉誤差的補正可通過以Z軸細微旋轉第一傳送工具400的拾取器410，以Z軸為中心細微旋轉第二傳送工具500的拾取器510等方式來執行。
第三圖像獲取部830設於拾取元件1的第二傳送工具500拾取器510的移動路徑上，獲取被第二傳送工具500的拾取器510拾取的元件1的圖像，可採用掃描器、照相機等多種結構。
然後，第三圖像獲取部830還可應用於確認被第二傳送工具500的拾取器510拾取的元件1的位置，檢查元件1上面等。
第四圖像獲取部840可採用獲取被第二傳送工具500的拾取器510卸載於卸載部300的卸載部件70上的元件1的圖像的結構，可採用掃描器、照相機等多種結構。
另外，第四圖像獲取部840可應用於確認被第二傳送工具500的拾取器510卸載於卸載部300的卸載部件70上的元件1的狀態。
以上說明僅為本發明可實現的部分較佳實施例。因此，眾所周知本發明的範圍不能被上述實施例限定，而且如上所述的本發明技術思想與其根本的技術思想均包括在本發明的範圍之內。

Claims (3)

  1. 一種倒裝元件處理器，包括：一裝載部件工作盤(200)，從裝載附著多個元件(1)的一裝載部件(60)的一裝載部件載體部(100)接收所述裝載部件(60)，並以水平方向移動所述裝載部件(60)；一卸載部(300)，從所述裝載部件工作盤(200)水平隔開佈置，並設有一個以上從所述裝載部件(60)接收所述元件(1)並裝載的一卸載部件(70)；一第一傳送工具(400)，在所述裝載部件工作盤(200)從所述裝載部件(60)的一拾取位置(P 1)拾取所述元件(1)並進行倒裝，之後移動到一傳遞位置(P 2)；以及一第二傳送工具(500)，在所述傳遞位置(P 2)從所述第一傳送工具(400)接收所述元件(1)，在一卸載位置(P 3)向所述卸載部件(70)卸下所述元件(1)。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的倒裝元件處理器，其中，所述第一傳送工具(400)包括：兩個以上的拾取器(410)，在所述裝載部件工作盤(200)，以與所述裝載部件(60)的上方垂直的一第一旋轉軸(420)為中心旋轉，以經過所述拾取位置((P 1)及所述傳遞位置(P 2)，在所述拾取位置((P 1)拾取所述元件(1)，在所述傳遞位置(P 2)向所述第二傳送工具(500)傳遞所述元件(1)；一第一旋轉驅動部，以所述第一旋轉軸(420)為中心旋轉驅動兩個以上的所述拾取器(410)，依次經過所述拾取位置(P 1)及所述傳遞位置(P 2)；以及一倒裝旋轉部(430)，通過旋轉使所述拾取器(410)的拾取頭在所述拾取位置(P 1)朝向所述裝載部件(60)的上方，而在所述傳遞位置(P 2)使所述拾取器(410)的拾取頭朝向上側。
  3. 根據申請專利範圍第1項或第2項所述的倒裝元件處理器，其中，所述第二傳送工具(500)包括：兩個以上的拾取器(510)，在所述裝載部件工作盤(200)以與所述裝載部件(60)的上面垂直的一第二旋轉軸(520)為中心旋轉，以經過所述傳遞位置(P 2)及所述卸載位置(P 3)，在所述拾取位置(P 1)拾取被所述第一傳送工具(400)的所述拾取器(410)拾取並被倒裝的所述元件(1)，在所述卸載位置(P 3)向所述卸載部件(70)卸載所述元件(1)；以及 一第二旋轉驅動部，以所述第二旋轉軸(520)為中心旋轉驅動兩個以上的所述拾取器(510)，依次經過所述傳遞位置(P 2)及所述卸載位置(P 3)。
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