一種晶圓級封裝微球自動收集及供球循環設備的製作方法

2023-08-01 14:23:41

專利名稱：一種晶圓級封裝微球自動收集及供球循環設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體晶片封裝設備，尤其是涉及一種晶圓級封裝微球自動收集 及供球循環設備。
背景技術：
晶圓級植球機是一種高端半導體晶片封裝設備，用於將微球(按材質可為錫球、 銅球、銀球和金球等多種)精準放置到已經塗抹助焊劑的晶圓上。其核心技術之一就是 微球的自動供球、自動收集和微球的循環系統。目前晶圓級植球機使用的球徑一般在 70 μ m 300 μ m，且已出現直徑65 μ m的微球並有進一步微小化的趨勢，這對微球的自動收 集和供球循環系統提出了更高的要求。現有的晶圓級植球設備為了實現微球的自動供給與循環使用，基本採用振動盤供 球加上治具真空吸球的組合方式、真空吸球盤供球加上治具真空吸球組合方式或直接供球 加上殘球收集組合方式。關于振動盤供球加上治具真空吸球組合方式，該方式利用重力作用，將微球從儲 球瓶中輸送到振動盤上，通過振動盤的微小震動使微球均勻分布在供球容器中並保持微球 的適度跳躍以利於吸球頭的吸取。製作一個布滿真空吸孔的治具，真空吸孔與晶圓上電路 凸點一一對應。安裝有該治具的植球頭在振動盤上方通過真空吸附微球，然後將微球放置 到晶圓對應位置。該方式的最大缺點就是治具製作費用過高，特別是12寸晶圓微球數量在 百萬級別，製作費用高昂到難以承受。其次，植球頭進行微球吸附後，需要多個傳感器對吸 球效果進行檢查，機構複雜、不易控制且成本高。再次，從實際經驗來看，這種真空吸附的方 式一次成功率差，需要多次吸著仍難達到100%的成功率。關於真空吸球盤供球加上治具真空吸球組合方式，與振動盤供球加上治具真空吸 球組合方式類似，該方式的植球頭也安裝有一個真空吸孔與晶圓電路凸點對應的治具，用 於微球的吸取。不同點在於，該方式並不是用振動盤供球，而是在供球料盒的底部開有同樣 與晶圓電路凸點對應的真空孔，通過上置掃球機構或者是供球料盒本身的傾斜，使微球在 供球料盒底部流動從而被真空孔吸附。微球吸附成功後，植球頭再來到供球料盒上方，孔位 對應地將微球吸附到植球頭上。該方式的吸球成功率高于振動盤供球加上治具真空吸球組 合方式，但在晶圓級別微球數量眾多的情況下，成本高昂的缺點仍然沒有解決。關於直接供球加上殘球收集組合方式，該方式又稱為網板掃球式植球方式。一般 使用氣缸使儲球瓶翻轉以實現自動供球，微球直接落在網板上，通過特殊的彈性體植球頭 將微球壓入到晶圓的孔位對應位置。此種植球方式需要對植球後網板上的剩餘球進行清理 或收集。收集方式一般有兩種一是使用掃除裝置將剩餘球轉移到網板邊緣，在下次植球時 重複使用；另一種方式是使用單獨的殘球除去裝置，在晶圓植球完畢後將殘球收集到容器 中丟棄。該方式整體效果較好，但單獨製作的殘球除去裝置結構較複雜且收集剩餘球丟棄 的方式也是一種浪費和對環境汙染。

發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種結構簡單、利用 率高的晶圓級封裝微球自動收集及供球循環設備。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現一種晶圓級封裝微球自動收集及供球循環設備，其特徵在於，該機構包括微球收 集裝置及供球循環裝置，所述的供球循環裝置設在微球收集裝置的上部。所述的微球收集裝置包括X向運動機構、Y向運動機構、Z向運動機構、植球網板及 直線導軌，所述的Y向運動機構設於植球網板的一側，所述的X向運動機構一端架設在Y向 運動機構上，另一端嵌套在直線導軌上，所述的直線導軌設於植球網板的另一側，與Y向運 動機構水平，所述的Z向運動機構設於X向運動機構上部。所述的供球循環裝置固定於Z向運動機構的滑塊上，可以上下運動。所述的供球循環裝置包括漏球用鋼帶、供球瓶、微球收集瓶、漏球用氣缸、植球旋 轉機構、植球頭、吸球機構和供球導管，所述的供球瓶設在裝置的頂部，所述的微球收集瓶 設在供球瓶的一側，所述的漏球用汽缸有兩個，經漏球用鋼帶連接在供球瓶的左下方和右 下方，所述的植球旋轉機構設在裝置中間的側部，所述的供球導管頂端與供球瓶連接，底端 與植球頭連接，所述的吸球機構設在裝置的底部。所述的漏球用鋼帶上設置漏球孔。所述的微球收集瓶與吸球機構經氣管連接。與現有技術相比，本發明控制漏球用鋼帶可使供球瓶中的微球經供球導管落到植 球網板上，吸球機構用於吸取植球過程中流出植球頭的多餘的微球，經過氣管將這些多餘 的微球吸取到收集瓶中，實現了微球的自動循環利用，具體包括以下優點(1)本微球自動收集及供球循環機構所用機構相對簡單，成本大幅降低；(2)本植球方式在供球過程中不需要高性能檢測系統，與治具真空吸球方式相比 成本大幅降低；(3)本方式供球成功率高，無浪費、微球循環使用，利用率高；(4)本方式的多餘球除去與植球過程同時進行、使得設備整體UPH提高。


圖1為本發明的俯視結構示意圖；圖2為供球循環裝置的結構示意圖。圖中1為微球收集裝置、11為植球網板，12為X向運動機構、13為Y向運動機構、 14為Z向運動機構、15為直線導軌、2為供球循環裝置、21為供球瓶、22為微球收集瓶、23 為漏球用鋼帶、24為漏球用氣缸、25為植球旋轉機構、26為供球導管、27為植球頭、28為吸 球機構。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。實施例一種晶圓級封裝微球自動收集及供球循環設備，其結構如圖1所示，該機構包括微球收集裝置1及供球循環裝置2，供球循環裝置2設在微球收集裝置1的上部，固定於Z 向運動機，14的滑塊上，可以沿Z軸方向上下運動。微球收集裝置1包括植球網板11、X向運動機構12、Y向運動機構13、Z向運動機 構14及直線導軌15，Y向運動機構13設於植球網板11的一側，X向運動機構12 —端架設 在Y向運動機構13上，另一端嵌套在直線導軌15上，直線導軌15設於植球網板11的另一 側，與Y向運動機構13水平，Z向運動機構14設於X向運動機構12上部。供球循環裝置2的結構如圖2所示，包括供球瓶21、微球收集瓶22、漏球用鋼帶 23、漏球用氣缸Μ、植球旋轉機構25、供球導管沈、植球頭27和吸球機構觀，供球瓶21設 在裝置的頂部，微球收集瓶22設在供球瓶21的一側，漏球用汽缸M有兩個，經漏球用鋼帶 23連接在供球瓶21的左下方和右下方，植球旋轉機構25設在裝置中間的側部，供球導管 26頂端與供球瓶21連接，底端與植球頭27連接，吸球機構觀設在裝置的底部。使用時，在前道工序中塗抹好助焊劑的晶圓經由晶圓搬送機構送到植球網板11 的下方，經過視覺處理系統對位後，晶圓與植球網板11對齊並貼近。植球頭27在X向運動 機構12、Y向運動機構13和Z向運動機構14的帶動下運動到植球搭載初始位置。將供球 瓶21安裝好，瓶口向下。在需要供球時，通過漏球用氣缸M的動作，使漏球用鋼帶23的 漏球孔與供球瓶21的出球孔對齊，微球順利漏下，經過供球導管沈後落到植球網板11上。 供球完成後，植球頭27下降到搭載位置，並在植球旋轉機構25的帶動下旋轉起來。植球頭 27在X向運動機構12和Y向運動機構13的帶動下，按照事先設定的路徑將微球壓入植球 網板11孔內的晶圓上。在植球進行的同時，吸球機構28的真空同時開啟，吸收植球過程中從植球頭27中 流出的多餘球。由於吸球機構觀和微球收集瓶22間有氣管相連且微球收集瓶22內的真 空作用，所以吸球機構觀吸取的微球都被吸取到微球收集瓶22中。吸取到微球收集瓶22 中的微球有兩種處理方式一是將微球收集瓶22與供球瓶21完全一樣，微球收集瓶22滿 球後可直接用作供球瓶21 ；二是將微球收集瓶22進行改造，從中接出氣管與供球瓶21相 連，利用微球的自身重力作用加上氣閥門調節，使收集瓶22中的微球自動流入供球瓶21， 實現供球的全自動運行。
權利要求
1.一種晶圓級封裝微球自動收集及供球循環設備，其特徵在於，該機構包括微球收集 裝置及供球循環裝置，所述的供球循環裝置設在微球收集裝置的上部。
2.根據權利要求1所述的一種晶圓級封裝微球自動收集及供球循環設備，其特徵在 於，所述的微球收集裝置包括X向運動機構、Y向運動機構、Z向運動機構、植球網板及直線 導軌，所述的Y向運動機構設於植球網板的一側，所述的X向運動機構一端架設在Y向運動 機構上，另一端嵌套在直線導軌上，所述的直線導軌設於植球網板的另一側，與Y向運動機 構水平，所述的Z向運動機構設於X向運動機構上部。
3.根據權利要求1所述的一種晶圓級封裝微球自動收集及供球循環設備，其特徵在 於，所述的供球循環裝置固定於Z向運動機構的滑塊上，可以上下運動。
4.根據權利要求1或3所述的一種晶圓級封裝微球自動收集及供球循環設備，其特徵 在於，所述的供球循環裝置包括漏球用鋼帶、供球瓶、微球收集瓶、漏球用氣缸、植球旋轉機 構、植球頭、吸球機構和供球導管，所述的供球瓶設在裝置的頂部，所述的微球收集瓶設在 供球瓶的一側，所述的漏球用汽缸有兩個，經漏球用鋼帶連接在供球瓶的左下方和右下方， 所述的植球旋轉機構設在裝置中間的側部，所述的供球導管頂端與供球瓶連接，底端與植 球頭連接，所述的吸球機構設在裝置的底部。
5.根據權利要求4所述的一種晶圓級封裝微球自動收集及供球循環設備，其特徵在 於，所述的漏球用鋼帶上設置漏球孔。
6.根據權利要求4所述的一種晶圓級封裝微球自動收集及供球循環設備，其特徵在 於，所述的微球收集瓶與吸球機構經氣管連接。
全文摘要
本發明涉及一種晶圓級封裝微球自動收集及供球循環設備，該機構包括微球收集裝置及供球循環裝置，供球循環裝置設在微球收集裝置的上部，供球循環裝置固定於Z向運動機構的滑塊上，可以上下運動。與現有技術相比，本發明控制漏球用鋼帶可使供球瓶中的微球經供球導管落到植球網板上，吸球機構用於吸取植球過程中流出植球頭的多餘的微球，經過氣管將這些多餘的微球吸取到收集瓶中，實現了微球的自動循環利用。
文檔編號H01L21/60GK102122606SQ20101054617
公開日2011年7月13日 申請日期2010年11月16日 優先權日2010年11月16日
發明者劉勁松, 李小平, 趙凱 申請人:上海微松工業自動化有限公司, 上海微電子裝備有限公司