專利名稱：一種晶圓級封裝微小芯片提取翻轉(zhuǎn)置位設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體芯片提取翻轉(zhuǎn)置位設(shè)備，尤其是涉及一種晶圓級封裝微小芯片提取翻轉(zhuǎn)置位設(shè)備。
背景技術(shù)：
晶圓級封裝芯片提取翻轉(zhuǎn)置位設(shè)備是一種高端半導(dǎo)體芯片設(shè)備，用于將芯片(按封裝種類可分為FlipChip、QFP、BGA等多種)精準(zhǔn)提取放置到載帶上。其核心技術(shù)之一就是芯片的自動提取翻轉(zhuǎn)置位系統(tǒng)。目前晶圓級封裝芯片已在0.8X0. 3mm左右，且已出現(xiàn) 0.3X0. Imm的微芯片并有進(jìn)一步微小化的趨勢，這對芯片的自動提取翻轉(zhuǎn)置位系統(tǒng)提出了更高的要求。現(xiàn)有的晶圓級芯片取放設(shè)備，基本采用全伺服加滾珠絲杠模式。在主搬運(yùn)機(jī)構(gòu)上， 此方式的搬運(yùn)效率低，設(shè)備磨損嚴(yán)重，壽命比較短。并且沒有翻轉(zhuǎn)功能，使下一道工序增加負(fù)擔(dān)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、效率高的晶圓級封裝芯片提取翻轉(zhuǎn)置位設(shè)備。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種晶圓級封裝微小芯片提取翻轉(zhuǎn)置位設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括晶圓劃片后的芯片供給平臺、翻轉(zhuǎn)裝置、提取置位裝置、載帶供給裝置、載帶壓膜裝置及圖像處理系統(tǒng)，所述的芯片供給平臺設(shè)在最下部，所述的提取置位裝置設(shè)在芯片供給平臺的上部，所述的翻轉(zhuǎn)裝置設(shè)在提取置位裝置的上部，所述的載帶供給裝置及載帶壓膜裝置設(shè)在提取置位裝置的后部，上述裝置均與圖像對位處理系統(tǒng)連接。所述的芯片供給平臺固定于可在水平面內(nèi)繞軸自轉(zhuǎn)的θ軸平面軸承上，該平面軸承固定在相互垂直安裝的X軸及Y軸的兩組導(dǎo)向模組上，在X軸及Y軸中間有可作垂直 Z向運(yùn)動的頂針機(jī)構(gòu)，在對應(yīng)頂針的上方有本工位用于圖像抓取對位處理的攝像頭。所述的提取置位裝置包括X向運(yùn)動機(jī)構(gòu)、Y向運(yùn)動機(jī)構(gòu)、Z向運(yùn)動機(jī)構(gòu)及提取吸頭， 所述的Y向運(yùn)動機(jī)構(gòu)設(shè)于架臺的一側(cè)，所述的X向運(yùn)動機(jī)構(gòu)一端架設(shè)在Y向運(yùn)動機(jī)構(gòu)上，另一端懸空，所述的Z向運(yùn)動機(jī)構(gòu)設(shè)于X向運(yùn)動機(jī)構(gòu)上部，所述的提取吸頭設(shè)在提取置位裝置的上部。所述的翻轉(zhuǎn)裝置固定于Z向運(yùn)動機(jī)構(gòu)的滑塊上，可以上下運(yùn)動。所述的翻轉(zhuǎn)裝置包括兩個翻轉(zhuǎn)吸頭、翻轉(zhuǎn)主軸、翻轉(zhuǎn)電機(jī)、提升滾珠絲杠模組、提升伺服電機(jī)及倒置圖像處理相機(jī)，所述的翻轉(zhuǎn)吸頭及翻轉(zhuǎn)電機(jī)分別設(shè)在翻轉(zhuǎn)主軸的兩側(cè)， 所述的提升滾珠絲杠模組、提升伺服電機(jī)連接在翻轉(zhuǎn)主軸上。所述的倒置圖像處理用相機(jī)在所述的Y向的直線電機(jī)模組底部側(cè)向伸出，用于在芯片搬運(yùn)過程中進(jìn)行位置補(bǔ)正。
3
所述的倒置圖像處理相機(jī)使用棱鏡反射以便進(jìn)入狹小位置檢測。所述的載帶供給裝置為兩個載帶料盤，分別用于放置載帶和收取收載帶，兩個載帶料盤中間穿過導(dǎo)向槽。所述的載帶壓膜裝置設(shè)在導(dǎo)向槽的上方，該載帶壓膜裝置由伺服電機(jī)帶動Z向模組，Z向模組上裝有帶壓力控制緩沖機(jī)構(gòu)的熱壓著頭，裝有微小芯片的載帶傳送到熱壓著頭下方時，采用該熱壓著頭進(jìn)行覆膜壓著結(jié)合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本微小芯片翻轉(zhuǎn)裝置及提取置位裝置所用機(jī)構(gòu)相對先進(jìn)，效率大大提高；(2)本微小芯片翻轉(zhuǎn)裝置在搬運(yùn)過程中實現(xiàn)了芯片的倒覆，與通常的取放設(shè)備相比提高了生產(chǎn)效率；(3)本微小芯片翻轉(zhuǎn)裝置及提取置位裝置，采用直線電機(jī)及音圈電機(jī)，壽命更長， 可靠性更高，減少了中間的維護(hù)的次數(shù)；(4)本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)裝置及提取置位裝置同時進(jìn)行、使得設(shè)備整體UPH提高；(5)本發(fā)明的芯片提取置位裝置與載帶封裝整合，可一步完成，大大提高了設(shè)備的性價比。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為搬運(yùn)Y向直線電機(jī)機(jī)構(gòu)、2為搬運(yùn)X向機(jī)構(gòu)，3為搬運(yùn)Z向和θ向音圈電機(jī)機(jī)構(gòu)、4為翻轉(zhuǎn)Z向運(yùn)動電機(jī)、5為翻轉(zhuǎn)Z向模組、6為翻轉(zhuǎn)電機(jī)、7為翻轉(zhuǎn)主軸、8為翻轉(zhuǎn)吸頭、9為位置偏差檢測相機(jī)、10為芯片供給平臺芯片位置檢測補(bǔ)正相機(jī)、11為載帶料盤、12 為載帶、13為倒置圖像處理相機(jī)、14為供給頂針吸頭、15為供給貼膜芯片夾具、16為供給旋轉(zhuǎn)平臺、17供給X平臺、18為供給Y平臺、19為供給頂針吸頭垂直運(yùn)動電機(jī)模組、20為熱壓著頭伺服電機(jī)、21為熱壓著頭模組、22為熱壓著頭。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實施例一種晶圓級封裝芯片提取翻轉(zhuǎn)置位設(shè)備，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，該設(shè)備包括晶圓劃片后的芯片供給平臺、翻轉(zhuǎn)裝置、提取置位裝置、載帶供給裝置、載帶壓膜及圖像處理系統(tǒng)， 芯片供給平臺設(shè)在最下部，提取置位裝置設(shè)在芯片供給平臺的上部，翻轉(zhuǎn)裝置設(shè)在提取置位裝置的上部，載帶供給裝置及載帶壓膜裝置設(shè)在提取置位裝置的后部，上述裝置均與圖像對位處理系統(tǒng)連接。晶圓劃片后的芯片供給平臺裝置包括供給頂針吸頭14、供給貼膜芯片夾具15、供給旋轉(zhuǎn)平臺16、供給X平臺17、供給Y平臺18、供給頂針吸頭垂直運(yùn)動電機(jī)模組19;芯片供給平臺固定于可在水平面內(nèi)繞軸自轉(zhuǎn)的θ軸平面軸承上，該平面軸承固定在相互垂直安裝的X軸及Y軸的兩組導(dǎo)向模組上，在X軸及Y軸中間有可作垂直Z向運(yùn)動的頂針機(jī)構(gòu)，在對應(yīng)頂針的上方有本工位用于圖像抓取對位處理的攝像頭。翻轉(zhuǎn)裝置固定于 Z向運(yùn)動機(jī)構(gòu)的滑塊上，可以上下運(yùn)動，包括翻轉(zhuǎn)Z向運(yùn)動電機(jī)4、翻轉(zhuǎn)Z向模組5、翻轉(zhuǎn)電機(jī)6、翻轉(zhuǎn)主軸7、翻轉(zhuǎn)吸頭8、芯片供給平臺芯片位置檢測補(bǔ)正相機(jī)10 ；提取置位裝置包括搬運(yùn)Y向直線電機(jī)機(jī)構(gòu)1、搬運(yùn)X向機(jī)構(gòu)2、搬運(yùn)Z向和θ向音圈電機(jī)機(jī)構(gòu)3、位置偏差檢測相機(jī)9、倒置圖像處理相機(jī)13 ；Y向直線電機(jī)機(jī)構(gòu)1設(shè)于架臺的一側(cè)，搬運(yùn)X向機(jī)構(gòu)2 —端架設(shè)在Y向直線電機(jī)機(jī)構(gòu)1上，另一端懸空，搬運(yùn)Z向和θ向音圈電機(jī)機(jī)構(gòu)3設(shè)于搬運(yùn)X向機(jī)構(gòu)2上部，提取吸頭設(shè)在提取置位裝置的上部，倒置圖像處理用相機(jī)13在搬運(yùn)Y向直線電機(jī)機(jī)構(gòu)1底部側(cè)向伸出，用于在芯片搬運(yùn)過程中進(jìn)行位置補(bǔ)正，倒置圖像處理相機(jī)13使用棱鏡反射以便進(jìn)入狹小位置檢測。載帶壓膜裝置包括載帶料盤11、載帶12、熱壓著頭伺服電機(jī)20、熱壓著頭模組21、熱壓著頭22。供給貼膜芯片夾具15固定在由供給X平臺17、 供給Y平臺18和供給旋轉(zhuǎn)平臺16組成的XY θ平面，可兩自由度任意移動，可以調(diào)整芯片的XY坐標(biāo)，以及對角度的補(bǔ)正。并且中間有芯片供給頂針吸頭14固定在垂直運(yùn)動電機(jī)模組19上，可以在拾取芯片時將芯片頂起。翻轉(zhuǎn)吸頭8設(shè)在翻轉(zhuǎn)主軸7上，兩個吸頭輪流吸取芯片并做翻轉(zhuǎn)。翻轉(zhuǎn)主軸7和翻轉(zhuǎn)電機(jī)6固定于翻轉(zhuǎn)Z向模組5上，可以沿Z軸方向上下運(yùn)動。芯片搬運(yùn)吸頭固定在搬運(yùn)Z向和θ向機(jī)構(gòu)3的下面，可做Z向和θ向運(yùn)動。搬運(yùn)Z向和θ向機(jī)構(gòu)3固定在搬運(yùn)X向機(jī)構(gòu)2上面。搬運(yùn)X向機(jī)構(gòu)2固定在搬運(yùn)Y向機(jī)構(gòu) 1上，做搬運(yùn)的主行程Y向運(yùn)動。載帶供給裝置為兩個載帶料盤11，分別用于放置載帶和收取收載帶，載帶料盤11固定在支架上，可轉(zhuǎn)動收放料帶，兩個載帶料盤中間穿過導(dǎo)向槽，載帶壓膜裝置設(shè)在導(dǎo)向槽的上方，該載帶壓膜裝置由伺服電機(jī)帶動Z向模組，Z向模組上裝有帶壓力控制緩沖機(jī)構(gòu)的熱壓著頭22，裝有微小芯片的載帶傳送到熱壓著頭22下方時，采用該熱壓著頭22進(jìn)行覆膜壓著結(jié)合。熱壓著頭22固定在垂直運(yùn)動的模組21上，由壓頭伺服電機(jī)20帶動，在兩片芯片的間隔處進(jìn)行壓著。 使用時，由芯片供給平臺裝置將晶圓進(jìn)行平面內(nèi)的XY向移動，并進(jìn)行θ角度上的旋轉(zhuǎn)補(bǔ)正。使每個微小芯片移動到翻轉(zhuǎn)吸頭8的正下方，翻轉(zhuǎn)提升模組5下降，使吸頭接觸芯片。這時開啟真空，吸住芯片。翻轉(zhuǎn)提升模組5上升，同時翻轉(zhuǎn)電機(jī)6帶動翻轉(zhuǎn)主軸7和翻轉(zhuǎn)吸頭8旋轉(zhuǎn)180度，使芯片底面向上，完成翻轉(zhuǎn)。搬運(yùn)Z向和θ向機(jī)構(gòu)3帶動吸頭下降，并開啟真空吸取翻轉(zhuǎn)吸頭8送上來的芯片，同時關(guān)閉翻轉(zhuǎn)吸頭8的真空。吸取后搬運(yùn)Z 向和θ向機(jī)構(gòu)3提升芯片至最高點(diǎn)。搬運(yùn)Y向直線電機(jī)機(jī)構(gòu)1開始向載帶方向運(yùn)動，運(yùn)動到處于中間位置的位置偏差檢測相機(jī)9的上方時，觸發(fā)相機(jī)攝像檢測芯片的偏移，并輸出結(jié)果?？刂破鹘邮战Y(jié)果后，對搬運(yùn)Y向直線電機(jī)機(jī)構(gòu)1和搬運(yùn)X向機(jī)構(gòu)2進(jìn)行運(yùn)動調(diào)整使之達(dá)到高精度的放置位置，搬運(yùn)Z向和θ向音圈電機(jī)機(jī)構(gòu)3帶動芯片下降，并補(bǔ)正芯片在 θ方向上的偏差。關(guān)閉真空，將芯片置放到載帶12上。載帶會向前移動一格，料盤11將收放載帶，同時熱壓著頭模組21將沿Z向向下運(yùn)動。帶動壓頭22，對載帶上的薄膜進(jìn)行壓著結(jié)合。在搬運(yùn)機(jī)構(gòu)放置芯片的時候，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可同時翻轉(zhuǎn)提升下一個芯片，使兩個動作并行進(jìn)行。兩個機(jī)構(gòu)重復(fù)進(jìn)行以上動作，完成了圓級封裝微小芯片提取翻轉(zhuǎn)置位的功能，大大提高了整機(jī)的工作效率。
權(quán)利要求
1.一種晶圓級封裝微小芯片提取翻轉(zhuǎn)置位設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括晶圓劃片后的芯片供給平臺、翻轉(zhuǎn)裝置、提取置位裝置、載帶供給裝置、載帶壓膜裝置及圖像處理系統(tǒng)， 所述的芯片供給平臺設(shè)在最下部，所述的提取置位裝置設(shè)在芯片供給平臺的上部，所述的翻轉(zhuǎn)裝置設(shè)在提取置位裝置的上部，所述的載帶供給裝置及載帶壓膜裝置設(shè)在提取置位裝置的后部，上述裝置均與圖像對位處理系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓級封裝微小芯片提取翻轉(zhuǎn)置位設(shè)備，其特征在于， 所述的芯片供給平臺固定于可在水平面內(nèi)繞軸自轉(zhuǎn)的θ軸平面軸承上，該平面軸承固定在相互垂直安裝的X軸及Y軸的兩組導(dǎo)向模組上，在X軸及Y軸中間有可作垂直Z向運(yùn)動的頂針機(jī)構(gòu)，在對應(yīng)頂針的上方有本工位用于圖像抓取對位處理的攝像頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓級封裝微小芯片提取翻轉(zhuǎn)置位設(shè)備，其特征在于， 所述的提取置位裝置包括X向運(yùn)動機(jī)構(gòu)、Y向運(yùn)動機(jī)構(gòu)、Z向運(yùn)動機(jī)構(gòu)及提取吸頭，所述的 Y向運(yùn)動機(jī)構(gòu)設(shè)于架臺的一側(cè)，所述的X向運(yùn)動機(jī)構(gòu)一端架設(shè)在Y向運(yùn)動機(jī)構(gòu)上，另一端懸空，所述的Z向運(yùn)動機(jī)構(gòu)設(shè)于X向運(yùn)動機(jī)構(gòu)上部，所述的提取吸頭設(shè)在提取置位裝置的上部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓級封裝微小芯片提取翻轉(zhuǎn)置位設(shè)備，其特征在于， 所述的翻轉(zhuǎn)裝置固定于Z向運(yùn)動機(jī)構(gòu)的滑塊上，可以上下運(yùn)動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種晶圓級封裝微小芯片提取翻轉(zhuǎn)置位設(shè)備，其特征在于，所述的翻轉(zhuǎn)裝置包括兩個翻轉(zhuǎn)吸頭、翻轉(zhuǎn)主軸、翻轉(zhuǎn)電機(jī)、提升滾珠絲杠模組、提升伺服電機(jī)及倒置圖像處理相機(jī)，所述的翻轉(zhuǎn)吸頭及翻轉(zhuǎn)電機(jī)分別設(shè)在翻轉(zhuǎn)主軸的兩側(cè)，所述的提升滾珠絲杠模組、提升伺服電機(jī)連接在翻轉(zhuǎn)主軸上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種晶圓級封裝微小芯片提取翻轉(zhuǎn)置位設(shè)備，其特征在于， 所述的倒置圖像處理用相機(jī)在所述的Y向的直線電機(jī)模組底部側(cè)向伸出，用于在芯片搬運(yùn)過程中進(jìn)行位置補(bǔ)正。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種晶圓級封裝微小芯片提取翻轉(zhuǎn)置位設(shè)備，其特征在于， 所述的倒置圖像處理相機(jī)使用棱鏡反射以便進(jìn)入狹小位置檢測。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓級封裝微小芯片提取翻轉(zhuǎn)置位設(shè)備，其特征在于， 所述的載帶供給裝置為兩個載帶料盤，分別用于放置載帶和收取收載帶，兩個載帶料盤中間穿過導(dǎo)向槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓級封裝微小芯片提取翻轉(zhuǎn)置位設(shè)備，其特征在于， 所述的載帶壓膜裝置設(shè)在導(dǎo)向槽的上方，該載帶壓膜裝置由伺服電機(jī)帶動Z向模組，Z向模組上裝有帶壓力控制緩沖機(jī)構(gòu)的熱壓著頭，裝有微小芯片的載帶傳送到熱壓著頭下方時， 采用該熱壓著頭進(jìn)行覆膜壓著結(jié)合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種晶圓級封裝微小芯片提取翻轉(zhuǎn)置位設(shè)備，包括晶圓劃片后的芯片供給平臺、翻轉(zhuǎn)裝置、提取置位裝置、載帶供給覆膜裝置及圖像處理系統(tǒng)，芯片供給平臺設(shè)在最下部，提取置位裝置設(shè)在芯片供給平臺的上部，翻轉(zhuǎn)裝置設(shè)在提取置位裝置的上部，載帶供給裝置、載帶壓膜裝置設(shè)在提取置位裝置的后部，各工位有圖像對位處理系統(tǒng)，芯片供給平臺XYθ三個軸，翻轉(zhuǎn)裝置有Zθ兩個軸，提取裝置固定于Z向運(yùn)動機(jī)構(gòu)的滑塊上，有XYZθ四個軸，可上下運(yùn)動，載帶供給裝置采用卷送料盤的形式，并在中央進(jìn)行置位芯片覆膜等工序，有Zθ兩個軸。本發(fā)明可在微小芯片提取置位過程中翻轉(zhuǎn)芯片，使后道工序可以一步完成，方便芯片的直接應(yīng)用，提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號H01L21/683GK102201357SQ20111009866
公開日2011年9月28日 申請日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者劉勁松, 郭儉, 鐘亮 申請人:上海微松工業(yè)自動化有限公司