CN113594079B - 用于将电子元件从粘性载体分离的顶出器单元 - Google Patents

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Abstract

一种用于从粘性载体分离电子元件的顶出器单元具有带有支撑台的顶出器壳体、布置在其中的光源和顶出器透镜。顶出器透镜具有突出面。顶出器透镜被布置并定向成其光轴在光源和支撑台中的开口之间延伸，并且透镜的突出面指向该开口。顶出器透镜可相对于支撑台沿光轴移动，以使突出面通过开口将电子元件投出，从而抬起电子元件。

Description

用于将电子元件从粘性载体分离的顶出器单元
技术领域
本发明涉及一种用于将电子元件（例如晶片，芯片，晶圆，无源元件或金属元件）从粘性载体（如粘性膜）、粘性带或粘性片上分离的设备。
背景技术
在晶片键合过程中，通常通过真空夹头将晶片与粘性带分离，然后将其放置在封装件、衬底或另一个晶片上，以将其键合或附接到其上。在晶片拾取步骤中，通过真空吸力将晶片保持在真空夹头上，并可以借助顶出器将晶片从粘性带上抬起。
随着技术的进步，晶片厚度已经减小以满足高密度电子封装的要求。近年来，在装置中使用的晶片厚度为0.5-7mil（12.7-177.8µm）。因此，随着晶片厚度的减小，将晶片与粘性带分离而不损坏晶片变得越来越具有挑战性。
常规地，有两种主要类型的顶出器***用于将晶片从粘性带分离，即，多板顶出器***和多销顶出器***。
在多板顶出器***中，用于从粘性带上分离晶片的晶片分离装置包括多个可移动板，可移动板具有彼此相邻布置的四边形接触面。然而，每个可移动板的厚度受到其材料特性以及可用于制造可移动板的加工技术的限制。因此，随着晶片尺寸的减小，例如小于或等于3mm，对于多板顶出器***的布置和实施将存在空间限制。此外，当每个可移动板变得太薄时，由于板的运动引起的磨损将影响板的寿命，并且由于摩擦力，薄板的运动也将不可靠。
在多销顶出器***中，用于从粘性带上分离晶片的晶片分离装置包括一个或多个安装在具有一个或多个平台的销保持器上的顶出器销。然而，在晶片和销尖的接触区域处的局部应力可能相当高，这可能导致在晶片上留下销痕。这些销痕可能会导致晶片损坏。此外，随着晶片厚度的减小，例如小于或等于76.2μm（或3mil），当晶片的晶片厚度较小时，由于销而在晶片表面上引起的弯矩和应变将相应地增加。
因此，随着为满足高密度电子封装的要求而不断减小晶片的尺寸和晶片厚度，用于将晶片从粘性带分离的常规顶出器***的缺点呈现出了在晶片键合工艺的晶片分离步骤中必须克服的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的有用的设备，用于从粘性载体上分离电子元件。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于从粘性载体分离电子元件的顶出器单元，该顶出器单元包括：顶出器壳体，其具有被构造为在使用中支撑粘性载体的支撑台，该支撑台还具有开口；光源，布置在顶出器壳体内；以及具有突出面的顶出器透镜，该顶出器透镜布置在光源和支撑台的开口之间，其中顶出器透镜定向为其光轴在光源和支撑台的开口之间延伸，并且顶出器透镜的突出面指向支撑台的开口，并且其中顶出器透镜能相对于支撑台沿光轴移动，以使突出面通过支撑台的开口将电子元件投出而抬起电子元件，从而便于用拾取工具将晶片从粘性载体上分离。
通过提供上述顶出器单元，可以以可避免电子元件的损坏和/或过度变形的方式将电子元件与粘性载体分离。例如，可以消除销痕，并且可以最小化或消除电子元件中的裂纹的发生。顶出器单元可以通过顶出器透镜和支撑台上的开口照射粘性载体，以降低或减弱粘性载体的粘附力。然后可以移动顶出器透镜以抬起电子元件和粘性载体。通过拾取工具保持电子元件，可以将粘性载体从电子元件上拉下并剥离。顶出器单元和拾取工具协同操作的方式大大降低了剥离期间电子元件损坏和/或过度变形的风险。此外，顶出器透镜的构造允许光源的投射以照射粘性载体且在剥离期间抵靠附有电子元件的粘性载体用于将其抬高，该构造在将电子元件从粘性载体剥离的过程中有助于减轻电子元件上的压力。因此，与诸如背景技术中所描述的那些现有技术的设备相比，包括具有可移动透镜的顶出器单元的该设备可用于从粘性带分离更小且更薄的晶片，例如尺寸小于或等于3mm x 3mm且厚度小于或等于76.2μm（或3mil）的晶片，而没有现有技术设备的缺点。
该设备的顶出器单元的顶出器透镜的突出面可以包括中央凸形区域和围绕该中央凸形区域的***渐窄区域。***渐窄区域可以从顶出器透镜的基部的周缘以逐渐变窄的方式朝向突出面的中央凸形区域的边界延伸。中央凸形区域和***渐窄区域的组合提供了基本构造，该基本构造能够抵靠附有电子元件的粘性载体，从而将顶出器透镜抬高到顶出器单元的支撑台上方，从而当粘性载体被剥离并搁置在顶出器透镜的中央凸形区域上时，有助于减轻电子元件上的压力。此外，逐渐变窄的***区域允许优化光源的透射和投射，以覆盖顶出器单元的支撑台中的整个开口。
该设备的顶出器单元的透镜的***渐窄区域可以相对于顶出器透镜的基部形成20°至80°的锥角。这个范围的锥角允许光源的最大透射率。
该设备的顶出器单元的透镜的中央凸形区域可包括弯曲轮廓或阶梯轮廓，例如阶梯圆锥轮廓或阶梯角锥轮廓。这些轮廓提供了最佳的配置，以减轻粘性载体剥离过程中电子元件上的压力。
当透镜的直径小于或等于6mm时，该设备的顶出器单元的顶出器透镜的弯曲轮廓可以具有在1mm至4mm之间的曲率半径和在0.2mm至1mm之间的高度。当电子元件的长度小于或等于3mm时，这些尺寸提供了优选的构造。当电子元件的长度小于或等于3mm时，透镜的优选直径为电子元件的长度的1.5倍至2倍。换言之，当电子元件的长度小于或等于3mm时，透镜的优选直径小于或等于6mm。
当透镜的直径或长度小于或等于6mm时，该设备的顶出器单元的顶出器透镜的阶梯轮廓可以具有在0.1mm至0.5mm之间的阶梯高度。当电子元件的长度小于或等于3mm时，这些尺寸提供了优选的构造。当电子元件的长度小于或等于3mm时，阶梯圆锥轮廓透镜的优选直径为电子元件的长度的1.5倍至2倍。当电子元件的长度小于或等于3mm时，阶梯角锥轮廓透镜的优选长度为电子元件的长度的1.5倍至2倍。换言之，当电子元件的长度小于或等于3mm时，透镜的优选直径或长度小于或等于6mm。
该设备的顶出器单元可以进一步包括安装顶出器透镜的透镜保持器。该透镜保持器和顶出器壳体的支撑台中的至少一个可沿光轴相对于另一个移动，以使顶出器透镜在缩回配置与突出配置之间移动，在缩回配置处顶出器透镜在顶出器壳体内，在突出配置处突出面的至少一部分通过开口从顶出器壳体中投出。透镜保持器提供了一种可构造的工具，用于使顶出器透镜和顶出器壳体的支撑台之间能够进行相对运动。
顶出器单元可以进一步包括联接到顶出器壳体的真空泵。真空泵可操作以通过支撑台的开口产生吸力。在顶出器单元中产生的用以吸引粘性载体的吸力可以以有效且温和的方式从电子元件中拉开并剥离粘性载体，同时使电子元件的损坏和变形最小化。
顶出器单元的顶出器壳体的支撑台还可以包括多个通孔，这些通孔围绕支撑台中的开口分布。这进一步提高了通过吸力拉开并剥离粘性载体的效率和可靠性。
根据本发明的另一方面，提供了一种设备，该设备包括用于从粘性载体分离电子元件的顶出器单元，该顶出器单元包括：顶出器壳体，其具有构造成在使用中支撑粘性载体的支撑台，支撑台还具有开口；布置在所述顶出器壳体内的光源；具有突出面的顶出器透镜，其布置在光源和支撑台的开口之间；以及拾取工具，其能沿光轴相对于顶出器壳体的支撑台移动，并构造为接合并拾取电子元件，其中，顶出器透镜定向为其光轴在光源和支撑台的开口之间延伸，并且顶出器透镜的突出面指向支撑台的开口，并且其中，透镜能相对于支撑台沿光轴移动，以使突出面通过支撑台的开口将电子元件投出而抬起电子元件。
附图说明
现在，仅出于示例的目的，参考以下附图说明本发明的实施例，其中。
图1示出了根据本发明实施例的用于从粘性载体分离电子元件的设备的示意性剖视图。
图2A示出了图1的设备的顶出器单元的支撑台的示意性俯视图。
图2B示出了图2A的顶出器单元的示意性俯视图，上有多个电子元件的粘性载体放置在顶出器单元的支撑台上。
图3A示出了图1的设备的顶出器单元的透镜的示意性剖面图。
图3B示出了图3A的透镜的示意性俯视图。
图4A至图4E示出了图1的设备的一系列示意图，图示了根据本发明实施例的从粘性载体分离电子元件的方法，其中图4A示出了被光源照射的电子元件，图4B示出了接合电子元件的拾取工具，图4C示出了抬起电子元件的顶出器透镜，图4D示出了从电子元件上剥离的粘性载体，以及图4E示出了从粘性载体完全分离的电子元件。
图5A示出了根据本发明另一实施例的顶出器壳体的支撑台的示意性俯视图。
图5B示出了图5A的顶出器壳体的示意性俯视图，上有多个电子元件的粘性载体放置在顶出器壳体的支撑台上。
图6A示出了根据本发明另一实施例的顶出器单元的顶出器透镜的示意性剖面图。
图6B示出了图6A的顶出器透镜的示意性俯视图。
图7A示出了根据本发明的另一实施例的顶出器单元的顶出器透镜的示意剖面图。
图7B示出了图7A的顶出器透镜的示意性俯视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的实施例的用于将电子元件102（例如晶片，芯片，晶圆，无源元件或金属元件）从粘性载体104（例如粘性膜，粘性带或粘性片）分离的设备100的示意性剖面图。特别地，设备100被构造为分离小且薄的电子元件102，其尺寸可以小于或等于3mm x 3mm并且厚度可以小于或等于76.2μm（或3mil）。
参考图1，设备100包括顶出器单元110。顶出器单元110包括顶出器壳体120，该顶出器壳体120为围绕内腔126的封闭结构的形式。顶出器壳体120包括中空细长结构122和在中空细长结构122的纵向端部处的支撑台124以形成封闭结构。因此，中空细长结构122形成了封闭结构的管状侧壁，并且支撑台124形成了封闭结构的闭合基座。此外，中空细长结构122和支撑台124一起限定了顶出器壳体120的内腔126。
如图1所示，顶出器壳体120的支撑台124包括开口128。支撑台124中的开口128为支撑台124中的窗口或孔的形式，以提供穿过支撑台124进入和离开顶出器壳体120的内腔126的通道。相应地，开口128可允许顶出器壳体120的内腔126与支撑台124的外部之间的流体连通。此外，如图所示，开口128位于支撑台124中部，与中空细长结构122的相对两侧的距离相等。因此，支撑台124的开口128可以定位成使得顶出器壳体120的纵轴121穿过开口128的中部。
图1还示出了设备100的顶出器单元110还包括光源130。光源130可以是电磁辐射发射装置的形式。如图所示，光源130设置于顶出器壳体120内。由此，光源130在顶出器壳体120内并且在顶出器壳体120的内腔126内。此外，光源130被定向为使得光或电磁辐射的投射方向朝向支撑台124的开口128。因此，光源130可以与支撑台124的开口128对准，使得来自光源的光或电磁辐射可以穿过开口128。因此，光源130可以照射放置在支撑台124的开口128上方的粘性载体104的下侧105，以降低或减弱粘性载体104的粘附力，从而促进电子元件102从粘性载体104分离。
在图1中，示出了设备100的顶出器单元110进一步包括顶出器透镜140，其是允许光或电磁辐射穿过其透射的光学元件。顶出器透镜140包括形成顶出器透镜140的两个相对面的突出面142和平坦平面144。因此，顶出器透镜140可具有形成突出面142的凸起的驼峰状或突出的侧面以及形成平坦平面144的平坦或水平的侧面，这两个侧面通常位于顶出器透镜140的相对两侧上。此外，顶出器透镜140布置在顶出器壳体120的支撑台124的开口128和光源130之间。因此，顶出器透镜140可以布置在顶出器壳体120的内腔126内并且在将顶出器壳体120的支撑台124的开口128和光源130隔开的空间中。如图所示，顶出器透镜140相对于支撑台124的开口128而位于顶出器壳体120内的中心。此外，顶出器壳体120的支撑台124的开口128、顶出器透镜140和光源130相对于沿着纵轴121的开口128的向内方向沿顶出器壳体120的纵轴121按照开口128、接着是顶出器透镜140、接着是光源130的顺序对齐。来自光源130的光或电磁辐射可以透射或穿过顶出器透镜140到达顶出器壳体120的支撑台124的开口128，以减小放在开口128上的诸如UV带之类的粘性载体104的粘附力。
还示出了顶出器透镜140定向为其光轴141在光源130和顶出器壳体120的支撑台124的开口128之间延伸。顶出器透镜140的光轴141垂直于顶出器透镜140的平坦平面144。因此，透镜的光轴141可以与顶出器壳体120的纵轴121一致。因此，顶出器透镜140可以与光源130和顶出器壳体120的支撑台124的开口128对准，使得光源130和顶出器壳体120的支撑台124的开口128沿着顶出器透镜140的光轴141位于顶出器透镜140的不同侧。此外，透镜被定向为顶出器透镜140的平坦平面144指向光源130且顶出器透镜140的突出面142指向顶出器壳体120的支撑台124的开口128。因此，顶出器透镜140的平坦平面144可以面向光源130，并且顶出器透镜140的突出面142可以面向顶出器壳体120的支撑台124的开口128。
参考图4B和图4C，顶出器透镜140和顶出器壳体120的支撑台124中的至少一个可沿光轴141相对于另一个移动。因此，顶出器透镜140可沿着光轴141相对于顶出器壳体120的支撑台124移动，或顶出器壳体120的支撑台124可沿光轴141相对于顶出器透镜140移动，或两者均可移动。顶出器透镜140和/或顶出器壳体120的支撑台124可在缩回配置（例如，参见图4B）和突出配置（例如，参见图4C）之间相对彼此移动。在缩回配置中，顶出器透镜140在顶出器壳体120内。因此，透镜可被完全隐藏或位于顶出器壳体120内。在突出配置中，顶出器透镜140的突出面142的一部分穿过开口128从支撑台124突出到顶出器壳体120之外。因此，顶出器透镜140的突出面142的该部分可从顶出器壳体120的内腔126在向外方向上穿过或通过开口128到支撑台124之外。
当顶出器透镜140和顶出器壳体120的支撑台124处于突出配置时，顶出器透镜140的突出面142的从支撑台124穿过开口128突出到顶出器壳体120之外的部分可以将支撑台124上方的粘性载体104与电子元件102一起抬高。然后可将粘性载体104从电子元件102向下朝支撑台124拉开并剥离。因此，顶出器透镜140可支撑电子元件102，并为分离过程提供预剥离角度。由于穿过顶出器壳体120的支撑台124的开口128的来自光源130的照射已经降低或减弱了将电子元件102附接到粘性载体的粘性载体104的粘附力，因此粘性载体104的剥离可以用减小的剥离力来实现。
设备100的顶出器单元110还包括联接到顶出器壳体120的真空泵180（例如，参见图4D）。真空泵180可操作以产生穿过顶出器壳体120的支撑台124的开口128的吸力。此外，真空泵180被配置为产生足以将粘性载体104远离电子元件102向支撑台124拉开且剥离的吸力，从而使电子元件102与粘性载体104基本分离。
如图1所示，设备100还包括拾取工具170。拾取工具170构造为接合并保持电子元件102。参照图4A和图4B，拾取工具170可相对于顶出器壳体120的支撑台124沿着光轴141（或顶出器壳体120的纵轴121）移动。因此，拾取工具170可以沿着光轴141在垂直于支撑台124的方向上向上和向下移动。此外，拾取工具170被构造为与定位在顶出器壳体120的支撑台124的开口128上方的粘性载体104上的电子元件102接合，以用于拾取电子元件102。因此，拾取工具170可朝着支撑台124的开口128移动，以便在移动顶出器透镜140以抬起电子元件102和粘性载体104之前接和并保持横跨支撑台124的开口128定位的电子元件102。随后，拾取工具170移动离开支撑台124以在已经将粘性载体104朝支撑台124拉拽之后将电子元件102从粘性载体104完全分开、分离或移除。拾取工具170被构造为经由真空抽吸而接合并保持电子元件102（参见图4D）。因此，拾取工具170可以包括真空夹头，用于向安装在粘性载体104上的电子元件102提供真空吸力。
返回参照图1，设备100的顶出器单元110还包括光学装置150。光学装置150设置在顶出器透镜140和光源130之间。因此，光学装置150可以布置在顶出器壳体120的内腔126内并在将顶出器透镜140和光源130隔开的空间内。光学装置150也沿着顶出器壳体120的纵轴121对准，使得在沿纵轴121并相对于开口128的向内方向上，光学装置150在顶出器透镜140之后，而光源130在光学装置150之后。光学装置150包括以同轴方式布置的两个双凸透镜152、154。
在图1中也示出了，设备100的顶出器单元110还包括透镜保持器160。透镜保持器160布置在顶出器壳体120内，并且顶出器透镜140安装至透镜保持器160。如图所示，透镜保持器160包括中空管状构件162。透镜保持器160的中空管状构件162的横截面宽度小于顶出器壳体120的中空细长结构122的横截面宽度。此外，透镜保持器160的中空管状构件162与顶出器壳体120的中空细长结构122同轴地布置，使得透镜保持器160的中空管状构件162在内腔126内沿着顶出器壳体120的纵轴121纵向延伸。
还示出了顶出器透镜140安装到透镜保持器160的中空管状构件162的纵向端部，该纵向端部指向顶出器壳体120的支撑台124。如图所示，顶出器透镜140的平坦平面144被安装在透镜保持器160的中空管状构件162的纵向端部，使得透镜保持器160的中空管状构件162垂直于顶出器透镜140的平坦平面144。因此，透镜保持器160可保持顶出器透镜140，使顶出器透镜140的突出面142指向顶出器壳体120的支撑台124的开口128。
当顶出器透镜140相对于顶出器壳体120的支撑台124可沿光轴141在缩回配置和突出配置之间移动时，透镜保持器160构造为可相对于支撑台124沿光轴141移动，用于使顶出器透镜140在缩回配置和突出配置之间移动。因此，透镜保持器160可操作成移动顶出器透镜140以将顶出器透镜140的突出面142的上述部分从内腔126穿过顶出器壳体120的支撑台124的开口128推到支撑台124的外部。
在图1中，光源130和光学装置150布置在透镜保持器160的中空管状构件162内。因此，光学装置150可以在中空管状构件162的内部布置在顶出器透镜140和光源130之间。该光学装置150和透镜保持器160的中空管状构件162可以用来将来自光源的光或电磁辐射朝顶出器透镜140聚焦、聚集、导向和/或引导。然后该光或电磁辐射可以经由顶出器透镜140传输到支撑台124的开口128，以降低或减弱置于支撑台124的开口128上的粘性载体104的粘附力。
图2A示出了图1的设备100的顶出器单元110的支撑台124的示意性俯视图。图2B示出了图2A的顶出器单元110的示意性俯视图，上有多个电子元件102的粘性载体104放置在顶出器单元110的支撑台124上。如图所示，顶出器单元110的支撑台124是圆柱形的。因此，顶出器单元110的顶出器壳体120可以是圆柱形的。因此，顶出器壳体120的中空细长结构122可以是圆柱形中空管状形状。此外，支撑台124的开口128也是圆形的。支撑台124的开口128位于支撑台124的中心，使得支撑台124形成环形结构。
还如图所示，顶出器壳体120的支撑台124包括围绕支撑台124中的开口128分布并排列的多个通孔127。因此，多个通孔127可以布置成围绕或环绕支撑台124的开口128。当在顶出器单元110中产生用于向着支撑台124抽拉粘性载体104的吸力时，多个通孔127可以提供围绕支撑台124的开口128的统一和均匀的吸力以增强粘性载体104向支撑台124的吸附效果。
在图2B中，支撑台124的开口128被示出为具有比电子元件102的对角线长度稍大的直径。支撑台124的开口128的直径可以比电子元件102的对角线长度大约长0.2至0.5mm。因此，支撑台124的开口128的直径可等于所述电子元件102的对角线长度加上0.2至0.5mm。当电子元件102的长度小于或等于3mm时，电子元件102的对角线长度可能大约小于或等于4.25mm。因此，支撑台124的开口128的直径可以大约小于或等于4.75mm。
图3A示出了图1的设备100的顶出器单元110的顶出器透镜140的示意性剖面图。图3B示出了图3A的顶出器透镜140的示意性俯视图。如图所示，顶出器单元110的顶出器透镜140的突出面142包括中央凸形区域146和围绕中央凸形区域146的***渐窄区域148。在图3A中，中央凸形区域146被示为具有球形顶部，而***渐窄区域148被示为呈锥形底部形式。因此，中央凸形区域146可以包括凸形轮廓146a。此外，***渐窄区域148可以以渐窄的方式从平坦平面144的周缘143向着突出面142的中央凸形区域146的边界145延伸。
如图所示，顶出器透镜140的平坦平面144是圆形的。顶出器透镜140的平坦平面144的直径为D。顶出器透镜140的平坦平面144的直径D为电子元件102的长度的约1.5至2倍。如果电子元件102的长度小于或等于3mm，则顶出器透镜140的平坦平面144的直径D小于或等于6mm。顶出器透镜140的平坦平面144具有整体高度A。突出面142的中央凸形区域146的凸形轮廓146a具有曲率半径R。当电子元件102的长度小于或等于3mm时，中央凸形区域146的凸形轮廓146a的曲率半径R在1mm至4mm之间，或者在1.5mm至3mm之间。突出面142的中央凸形区域146的凸形轮廓146a具有高度H。当电子元件102的长度小于或等于3mm时，中央凸形区域146的凸形轮廓146a的高度H在0.2mm至1mm之间。***渐窄区域148相对于平坦平面144形成锥角θ，该锥角在20°至80°的范围内。该锥角θ的范围可以确保穿过顶出器透镜140的光或电磁辐射的最大透射率。
图4A至图4E示出了图1的设备100的一系列示意图，示出了使用根据本发明的实施例的设备100从粘性载体104分离电子元件102的方法的各个阶段。
在图4A中，一旦附接到粘性载体104的目标电子元件102被定位在顶出器单元110的支撑台124的开口128上方，即当目标电子元件102被移动到预定拾取位置时，光源130就被打开。在光源130开启的情况下，光源130照射粘性载体104上附有目标电子元件102的部分。因此，该方法包括通过打开布置在弹出器壳体120内的光源130照射放置在顶出器单元110的顶出器壳体120的支撑台124的开口128上的附有电子元件102的粘性载体104的下侧105。
在图4B中，拾取工具170的真空吸力被打开。拾取工具170朝着电子元件102向下移动以保持电子元件102。因此，该方法包括沿着光轴141朝着顶出器单元110的顶出器壳体120的支撑台124移动拾取工具170，以使之接合并保持电子元件102。
在图4C中，顶出器透镜140相对于支撑台124向上移动距离h以抬起电子元件102。通常，根据电子元件102的尺寸和粘性载体104的性质，h在0.1mm-1mm的范围内。剥离角形成在顶出器透镜140的突出面142的中央凸形区域146的凸形轮廓146a和粘性载体104之间。因此，该方法包括使顶出器单元110的顶出器透镜140和顶出器单元110的顶出器壳体120的支撑台124中的一个沿着光轴141相对于另一个从缩回配置处（其中顶出器透镜140位于顶出器壳体120内）移动到突出配置处（其中顶出器透镜140的突出面142的一部分穿过开口128从支撑台124突出到顶出器壳体120外），从而将支撑台124上方的粘性载体104与电子元件102一起抬高。
在图4D中，联接到顶出器壳体120的真空泵180被打开以穿过顶出器壳体120产生真空吸力。真空力经由开口128以及多个通孔127通过顶出器壳体120的支撑台124将粘性载体104向下从电子元件102剥离。因此，粘性载体104可以从电子元件102下方分离或分层。因此，该方法包括产生穿过顶出器壳体120的支撑台124的开口128的吸力以将粘性载体104拉向支撑台124从而从抬高的电子元件102上剥离粘性载体104。
在图4E中，在将粘性载体104从电子元件102上分离之后，拾取工具170与电子元件102一起上升，以将电子元件102与粘性载体104完全分开。然后，可以将电子元件102转移至键合区域或保持区域，以便随后附接到衬底、封装件或晶片。因此，该方法包括将拾取工具170移离顶出器单元110的顶出器壳体120的支撑台124，以将电子元件102与粘性载体104分开。
可以对上述实施例进行各种修改。
例如，粘性载体104可以包括热性释放带，加热释放带和/或紫外线（UV）释放带。因此，光源130可以包括但不限于用于减弱各个释放带的粘附性的热性光源，加热灯，红外加热灯或UV灯。
参考图2A，尽管顶出器单元110的支撑台124被示出为圆形，但是应当理解，支撑台124可以具有其他合适的形状，例如正方形，矩形，三角形，多边形，椭圆形或其他任何合适的形状。因此，顶出器壳体120可以具有对应的三维形状。
虽然在图2A中也示出了支撑台124的开口128是圆形的，应当理解，支撑台124的开口128可以是其他合适的形状，例如正方形，矩形，三角形，多边形，椭圆形，或任何其他合适的形状。例如，图5A示出了根据本发明的另一实施例的顶出器壳体520的支撑台524的示意性俯视图。图5B示出了图5A的顶出器壳体520的示意性俯视图，上有多个电子元件102的粘性载体104位于顶出器壳体520的支撑台524上方。如图所示，支撑台524的开口528为正方形。
在图5B中，当支撑台524的开口528为正方形时，支撑台524的开口528的长度略大于电子元件102的长度。支撑台524的开口528的长度可以比电子元件102的长度大约长0.2至0.5mm。因此，支撑台524的开口528的长度可以等于电子元件102的长度加上0.2至0.5mm。当电子元件102的长度小于或等于3mm时，支撑台524的开口528的长度可以是大约小于或等于3.5mm。
类似于图2A的顶出器壳体120的支撑台124，图5A的顶出器壳体520的支撑台524也包括围绕支撑台524中的开口528分布并排列的多个通孔527。因此，多个通孔527可以布置成围绕或沿着支撑台524的开口528的所有侧排列。
参考图3A，尽管示出了顶出器透镜140的突出面142的中央凸形区域146包括凸形轮廓146a，但是中央凸形区域146也可以包括另一合适的轮廓。例如，图6A示出了根据本发明另一实施例的顶出器透镜640的示意性剖面图，图6B示出了图6A的顶出器透镜640的示意性俯视图。在图6A和图6B中，顶出器透镜640的突出面642的中央凸形区域646被示出为阶梯状顶部的形式，并且透镜的平坦平面644为圆形。因此，中央凸形区域646可以包括阶梯圆锥轮廓646b。
如图所示，顶出器透镜640的平坦平面644的直径为D。顶出器透镜640的平坦平面644的直径D为电子元件102的长度的约1.5至2倍。当电子元件102的长度小于或等于3mm时，顶出器透镜640的平坦平面644的直径D小于或等于6mm。顶出器透镜640的平坦平面644具有总体高度A。突出面642的中央凸形区域646的阶梯圆锥轮廓646b具有阶梯高度hs。当电子元件102的长度小于或等于3mm时，中央凸形区域646的阶梯圆锥轮廓646b的阶梯高度hs在0.1mm至0.5mm之间。突出面642的中央凸形区域646的阶梯圆锥轮廓646b具有堆叠高度H。当电子元件102的长度小于或等于3mm时，中央凸形区域646的阶梯圆锥轮廓646b的堆叠高度H在0.2mm至1mm之间。顶出器透镜640的突出面642的***渐窄区域648类似于图3A的顶出器透镜140的***渐窄区域，其相对于平坦平面644形成锥角θ，该锥角在20°至80°的范围内。
参考图3A和图3B，尽管示出了顶出器透镜140的突出面142的中央凸形区域146包括凸形轮廓146a，并且顶出器透镜140的平坦平面144是圆形的，但是中央凸形区域146也可以包括另一合适的轮廓且平坦平面144可具有另一合适的形状。例如，图7A示出了根据本发明另一实施例的顶出器透镜740的示意性剖面图，图7B示出图7A的顶出器透镜740的示意性俯视图。在图7A和7B中，顶出器透镜740的突出面742的中央凸形区域746被示出为阶梯顶部的形式，并且透镜的平坦平面744为正方形。因此，中央凸形区域746可包括阶梯角锥轮廓746b。
如图所示，顶出器透镜740的平坦平面744具有长度D（图中为D）。顶出器透镜740的平坦平面744的长度D约为电子元件102的长度的1.5至2倍。当电子元件102的长度小于或等于3mm时，顶出器透镜740的平坦平面744的长度D小于或等于6mm。顶出器透镜740的平坦平面744具有总高度A。突出面742的中央凸形区域746的阶梯角锥轮廓746b具有阶梯高度hs。当电子元件102的长度小于或等于3mm时，中央凸起区域746的阶梯角锥轮廓746b的阶梯高度hs可以在0.1mm至0.5mm之间。突出面742的中央凸形区域746的阶梯角锥轮廓746b具有堆叠高度H。当电子元件102的长度小于或等于3mm时，则中央凸形区域746的阶梯角锥轮廓746b的堆叠高度H在0.2mm至1mm之间。顶出器透镜740的突出面742的***渐窄区域748与图3A的顶出器透镜140的***渐窄区域相似，其相对于平坦平面744形成锥角θ，该锥角在20°至80°的范围内。
如前所述，顶出器透镜140是允许光或电磁辐射通过其而透射的光学元件。因此，顶出器透镜140可以由包括但不限于石英，丙烯酸，玻璃，塑料或聚碳酸酯的材料制成。类似地，图6A和图6B的顶出器透镜640和图7A和图7B的顶出器透镜740可以由包括但不限于石英，丙烯酸，玻璃，塑料或聚碳酸酯的材料制成。
在各个附图中，尽管拾取工具170被描述为基于用于拾取电子元件102的真空吸力的产生而可操作（例如通过使用真空夹头），但是应当理解，拾取工具170可以构造为接合电子元件102以基于其他机制（例如，磁性机制或粘性表面）将其拾取。
参照图1，尽管先前没有详细描述，但是可以设想光源130可以以各种构造相对于顶出器壳体120和/或透镜保持器160进行安装，包括但不限于将光源130固定地安装到透镜保持器160上同时透镜保持器160和顶出器壳体120中的一个可相对于另一个移动；或者将光源130固定地安装到顶出器壳体120上同时透镜保持器160和顶出器壳体120中的一个可以相对于另一个移动。类似地，光学装置150可以以各种构造相对于顶出器壳体120和/或透镜保持器160进行安装。
此外，设备100的顶出器单元110可包括联接到透镜保持器160或顶出器壳体120的致动机构，其用于使透镜保持器160和顶出器壳体120中的一个相对于另一个沿光轴141移动。类似地，设备100可包括联接到拾取工具170的另一致动机构，其用于使拾取工具170相对于顶出器单元110沿光轴141移动。
参照图2B和图5B，设备100可包括粘性载体保持器，以保持携有多个电子元件102的粘性载体104，而目标电子元件102被放置在顶出器单元110的支撑台124的开口128上方。也可设想将设备100构造为在粘性载体保持器和顶出器单元110（与拾取工具170一起）之间相对运动，以便于多个电子元件102一个接一个地跨粘性载体104分离。例如，顶出器单元110和拾取工具170可相对于粘性载体保持器侧向移动，使得顶出器单元110和拾取工具170可跨粘性载体104从一个电子元件102移动到另一电子元件，使得多个电子元件102可以顺序地拆卸。作为另一示例，粘性载体保持器可相对于顶出器单元110和拾取工具170移动，使得粘性载体保持器可移动粘性载体104以将多个电子元件102一个接一个地依次定位在顶出器单元110的支撑台124的开口128上。
参照如图4A至图4E所示的使用设备100从粘性载体104分离电子元件102的方法，各种工艺参数可以包括但不限于：（i）穿过顶出器单元110的支撑台124的开口128照射粘性载体104持续0.05-2000ms的时间，（ii）提供光源130，其照明强度为2000-20000mW/cm2，（iii）使顶出器透镜140和顶出器壳体120中的一个相对于另一个移动100-500μm，（iv）使顶出器透镜140和顶出器壳体120中的一个以1-20μm/ms的速度相对于另一个移动，和/或（v）通过顶出器壳体120产生-50kPa至-90kPa的真空吸力以进行剥离。
该设备还可以包括处理器。“处理器”可以被理解为任何种类的逻辑实现实体，其可以是专用电路或执行存储在存储器中的软件、固件或其任意组合的处理器。因此，在实施例中，“处理器”可以是硬线逻辑电路或诸如可编程处理器之类的可编程逻辑电路，例如微处理器（例如，复杂指令集计算机（CISC）处理器或精简指令集计算机（RISC）处理器）。“处理器”也可以是执行软件的处理器，该软件例如是任何种类的计算机程序，例如使用诸如Java的虚拟机代码的计算机程序。根据各种实施例，将在下面更详细描述的各个功能的任何其他种类的实现方式也可以被理解为“处理器”。在各种实施例中，处理器可以是计算***或控制器或微控制器或提供处理能力的任何其他***的一部分。根据各种实施例，这样的***可以包括例如在由设备或***执行的处理中使用的存储器。在实施例中使用的存储器可以是易失性存储器，例如DRAM（动态随机存取存储器）或非易失性存储器，例如PROM（可编程只读存储器），EPROM（可擦除PROM），EEPROM（电可擦除PROM）或闪存，例如浮栅存储器，电荷俘获型存储器，MRAM（磁阻随机存取存储器）或PCRAM（相变随机存取存储器）。
设备100的处理器可以被配置为生成各种控制信号，例如发光控制信号，致动控制信号，泵控制信号等，以用于操作设备100的各部件。例如，可以基于发光控制信号来打开或关闭光源130，可以基于工具致动控制信号来驱动拾取工具，拾取工具可以基于工具抽吸控制信号来产生真空吸力，可以基于透镜致动控制信号来致动顶出器镜头140和/或透镜保持器160，可以基于壳体致动控制信号来致动顶出器壳体120，并且真空泵可以根据泵控制信号进行操作。设备100的处理器可以被配置为生成各种控制信号，以便根据本发明所述的各种方法来操作相应的设备100。例如，处理器可以被配置为基于本发明所述的各种方法以预定的顺序生成各种控制信号。作为另一示例，处理器还可从各种传感器接收各种检测信号，以感测电子元件102的存在和/或所在处/位置，处理各种检测信号，并响应于各种检测信号而生成相应的控制信号用于控制设备100的各部件。
本文所描述的本发明除了具体描述的那些之外还可以进行变化，修改和/或添加，并且应当理解，本发明包括落入上述描述的精神和范围内的所有这样的变化，修改和/或添加。

Claims (10)

1.一种用于将电子元件从粘性载体分离的顶出器单元，所述顶出器单元包括：
顶出器壳体，其具有构造成在使用中支撑所述粘性载体的支撑台，所述支撑台还具有开口，
布置在所述顶出器壳体内的光源，以及
具有突出面的顶出器透镜，其布置在所述光源和所述支撑台的开口之间，
其中，所述顶出器透镜定向为其光轴在所述光源和所述支撑台的开口之间延伸，并且所述顶出器透镜的突出面指向所述支撑台的开口，以及
其中，所述顶出器透镜能相对于所述支撑台沿所述光轴移动，以使所述突出面穿过所述支撑台的开口将电子元件投出而抬起电子元件，从而便于用拾取工具将晶片从粘性载体上分离。
2.根据权利要求1所述的顶出器单元，其中，所述顶出器透镜的所述突出面包括中央凸形区域和围绕所述中央凸形区域的***渐窄区域，其中，所述***渐窄区域从所述顶出器透镜的基部的周缘以逐渐变窄的方式朝向所述突出面的所述中央凸形区域的边界延伸。
3.根据权利要求2所述的顶出器单元，其中，所述***渐窄区域相对于所述顶出器透镜的基部形成20°至80°的锥角。
4.根据权利要求2所述的顶出器单元，其中，所述中央凸形区域包括弯曲轮廓或阶梯轮廓。
5.根据权利要求4所述的顶出器单元，其中，当所述顶出器透镜的直径小于或等于6mm时，所述弯曲轮廓的曲率半径在1mm至4mm之间，高度在0.2mm至1mm之间。
6.根据权利要求4所述的顶出器单元，其中，当所述顶出器透镜的直径或长度小于或等于6mm时，所述阶梯轮廓的阶梯高度在0.1mm至0.5mm之间。
7.根据权利要求1所述的顶出器单元，其中，所述顶出器单元还包括安装所述顶出器透镜的透镜保持器，其中，所述透镜保持器和所述顶出器壳体的支撑台中的至少一个能相对于另一个沿着所述光轴移动以使顶出器透镜在缩回配置与突出配置之间移动，在所述缩回配置处所述顶出器透镜在所述顶出器壳体内，在所述突出配置处所述突出面的至少一部分穿过所述开口从所述顶出器壳体中投出。
8.根据权利要求1所述的顶出器单元，其中，所述顶出器单元还包括联接至所述顶出器壳体的真空泵，所述真空泵可操作以通过所述支撑台的开口产生吸力。
9.根据权利要求8所述的顶出器单元，其中，所述支撑台还包括多个通孔，所述多个通孔围绕所述支撑台中的所述开口分布。
10.一种包括用于将电子元件从粘性载体分离的顶出器单元的设备，所述顶出器单元包括：
顶出器壳体，其具有构造成在使用中支撑所述粘性载体的支撑台，所述支撑台还具有开口，
布置在所述顶出器壳体内的光源，
具有突出面的顶出器透镜，其布置在所述光源和所述支撑台的开口之间，以及
拾取工具，其能沿光轴相对于所述顶出器壳体的所述支撑台移动，并构造为接合并拾取所述电子元件；
其中，所述顶出器透镜定向为其光轴在所述光源和所述支撑台的所述开口之间延伸，并且所述顶出器透镜的突出面指向所述支撑台的所述开口，以及
其中，所述顶出器透镜能相对于所述支撑台沿所述光轴移动，以使所述突出面通过所述支撑台的开口将电子元件投出而抬起电子元件。
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