CN201601115U - 半导体元件封装设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种半导体元件封装设备，包含有控制模块、基板输送机构、预热装置、基板预检机构、晶粒预压机构、晶粒压合机构、晶片承载机构、晶粒备载机构以及晶粒取放机构，其中基板预检机构可用以检测基板的标示码，并将检测结果传至控制模块，再透过晶粒取放机构自晶片承载机构取出具有不同特性的晶粒放置于晶粒预压机构中的承载台上，承载台将晶粒移至晶粒预压机构中进行预压后，再由基板输送机构将粘有晶粒的基板移至压合区完成粘晶工艺。

Description

半导体元件封装设备

技术领域

本实用新型涉及半导体设备，特别是一种用于粘晶(die bonding)工艺的半导体元件封装设备。

背景技术

在半导体元件的封装工艺中，晶片经切割机切割形成独立的晶粒后，由取放机构自晶片上取下晶粒放置于导线架或印刷电路板上，再经粘合与压合工艺后即完成粘晶工艺。

请参阅图1A，是一种半导体元件封装设备的现有技术的主要元件示意图，基板90由进料匣12进入基板传输机构11，基板传输机构11设置有轨道111并通过轨道111将基板90传送至预热区13，并在预热区13中加热至一定温度后传送至预压区14，预压区14设置有预压机构141、视觉装置142及承载台15，视觉装置142用以检视基板90上的标示码及基板90与预压机构141的对位，承载台15用以承接第一晶粒取放头181或第二晶粒取放头182所抓取的晶粒91。此外，晶片承载机构93上的取放机构17依不同的晶粒91特性，将晶粒91自晶片承载机构93上取放置缓冲区19中的第一晶粒放置区191或第二晶粒放置区192，当预压区14的视觉装置142检视基板90上的标示码显示为有问题的基板，即由第二晶粒取放头182自第二晶粒放置区192抓取有问题的晶粒放置于承载台15上，再透过承载台15移动至预压区14的基板90下方后将晶粒由下往上粘合至基板90。同样地，当预压区14的视觉装置142检视基板90上的标示码显示为正常的基板时，即由第一晶粒取放头181自第一晶粒放置区191抓取正常的晶粒放置于承载台15上，再透过承载台15移动至预压区14的基板90下方后将晶粒由下往上粘合至基板90，完成预压的基板90通过基板传输机构11移动至压合区16以完成粘晶工艺。

在现有技术中，基板90透过预压区14的视觉装置142检测后，根据基板90结果再由不同的晶粒取放头至缓冲区19抓取晶粒，故当基板90进入预压区14时，需等待视觉装置142检测及晶粒取放头的动作，使得工艺时间延长造成机台产能无法提升。

此外，由于在一片晶片94里，有问题的晶粒比例并不高，因此在工艺过程中，若单片晶片94中有问题的晶粒已被抓取完毕，而视觉装置142又检测到有问题的基板时，必须将另外一片晶片装载至晶片承载机构93上以抓取有问题的晶粒，之后将该片晶片卸载再将原本的晶片94重新装载至晶片承载机构93以继续抓取其余正常的晶粒，如此反复进行晶片94的装载需要花费大量时间，因此对产能造成极大的影响。

请参阅图1B，为现有技术轨道调整示意图，由于各种晶粒所适用的基板大小不同，因此需调整基板传输机构上的轨道111宽度，在现有技术中，轨道111宽度的基准设置于两轨道的中央，故在调整轨道111的宽度时需同时调整两轨道的位置(如图1C所示)，因此承载台15移动的行程需同步进行调整，造成每当不同大小的基板90要上机前，需花费大量的时间进行机台的调校，使得机台利用率降低。

最后，在现有技术中半导体元件封装设备中尚设置有清洁模块(未绘示)，其设置于在远离晶片承载机构93的一侧，用以清洁晶粒压合机构161，而当清洁模块在多次使用后需进行更换时，往往需要将晶粒压合机构161卸下或移出，使得在维修上相当不方便，同时也使维修时间增加以致于机台空置而无法生产。

由于上述种种问题，使得半导体元件封装设备的产能及机台使用率无法提升，因此亟需提出一种能够有效提生产能的半导体元件封装设备以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的，是提供一种半导体元件封装设备，在预压区的前设置有基板预检机构，可预检基板上的标示码并传送至控制模块，由晶粒取放机构自晶片承载台抓取可对应基板上标示码的晶粒，以节省预压区所花费的操作时间。

本实用新型的另一目的，是提供一种半导体元件封装设备，具有晶粒备载机构，用以放置具有特定特性的晶粒，使得当晶片上的具有特定特性的晶粒抓取完毕后，不需重新装载另一片晶片即可自晶粒备载机构中抓取具有特定特性的晶粒，以节省预压区所花费的操作时间。

本实用新型的又一目的，是提供一种半导体元件封装设备，在基板承载机构中进一步包含有第一轨道及第二轨道轨道，而轨道调整的基准以第二轨道为准，以节省承载台移动行程及移动时间。

本实用新型的再一目的，是提供一种半导体元件封装设备，于压合区靠近晶片承载机构的一侧进一步设置有清洁模块，使得机台维修或维护更加方便省时。

本实用新型一种半导体元件封装设备，其包含有：一控制模块；一基板输送机构，包含有一预热区、一预检区、一预压区与一压合区等区段，至少一基板通过该基板输送机构于沿该等区段间移动，各基板上的适当位置设有标示码，标示该基板的第一特性与第二特性；一预热装置，设置于该预热区，当一基板被输送至该预热区时，将该基板加热至一预设的温度；一基板预检机构，设置于该预检区，当一基板被输送至该预检区时，用以检出该基板的标示码，并将该标示码传输至该控制模块；一承载台，设置于该基板传输送机构与该晶片承载机构之间，可承接一晶粒并移动至预压区的该基板传输机构下方；一晶粒预压机构，设置于该预压区，当一基板被输送至该预压区时，该承载台将该晶粒向上移送并粘合至该基板的下方，该预压机构压合晶粒与该基板且持续一预设的预压时间；至少一晶粒压合机构，设置于该压合区，当多个基板被输送至该压合区时，用以压合至少一晶粒与基板且持续一预设的压合时间，该压合时间大于该预压时间；一晶片承载机构，设置于基板输送机构之一侧，用以承载一包含有多个晶粒的晶片，各晶粒具有其对应的标示码，代表该晶粒的第一特性与第二特性；一晶粒备载机构，邻近设置于该晶片承载机构，用以承载多个具有第二特性的晶粒；以及一晶粒取放机构，设置于该晶片承载机构与该承载台之间，用以将一晶粒自该晶片承载机构或自该晶粒备载机构移送至该承载台，当该预压区的基板具有第一特性时，该控制模块操控该晶粒取放机构自该晶片承载机构取得具有第一特性的晶粒，再移送至该承载台，当该预压区的基板具有第二特性时，该控制模块操控该晶粒取放机构自该晶片承载机构或自该晶粒备载机构取得具有第二特性的晶粒，再移送至该承载台。

所述的半导体元件封装设备，其中，该基板输送机构的两端进一步设置有一进料区与一出料区。

所述的半导体元件封装设备，其中，该基板输送机构还包含：

第一轨道与第二轨道，两者平行设置；

至少一驱动装置；以及，

多个滚轮组，各滚轮组包含有一主动轮与一被动轮，各主动轮可通过该驱动装置带动旋转，且轴心位置为固定。

所述的半导体元件封装设备，其中，该驱动装置设置于该第一轨道。

所述的半导体元件封装设备，其中，该滚轮组设置于该第一轨道。

所述的半导体元件封装设备，其中，该驱动装置及该滚轮组设置于相同轨道。

所述的半导体元件封装设备，其中，该被动轮可进一步连结一顶压装置用以压持该基板。

所述的半导体元件封装设备，其中，该顶压装置为气压缸。

所述的半导体元件封装设备，其中，该驱动装置为马达。

所述的半导体元件封装设备，其中，该第一轨道与该第二轨道的间距可依该基板的宽度大小进行调整，其调整的基准以该第二轨道为准。

所述的半导体元件封装设备，其中，该基板预检机构以光学方法检出该基板的标示码。

所述的半导体元件封装设备，其中，该基板的标示码标示于该基板的边缘。

所述的半导体元件封装设备，其中，该基板的标示码标示于该基板的内部。

所述的半导体元件封装设备，其中，该基板为印刷电路板。

所述的半导体元件封装设备，其中，该基板为导线架。

所述的半导体元件封装设备，其中，该晶粒压合机构进一步设置有加热装置，当压合模块压合晶粒与基板时，同时加热该晶粒与基板。

所述的半导体元件封装设备，其中，该预压区进一步包含有第一定位检测装置。

所述的半导体元件封装设备，其中，该压合区进一步包含有第二定位检测装置。

所述的半导体元件封装设备，其中，该控制模块可读取一晶片的晶粒特性图。

所述的半导体元件封装设备，其中，进一步包含一清洁模块，设置于该压合区靠近晶片承载机构的一侧。

本实用新型包含有控制模块及基板输送机构，其中基板输送机构包含有预热区、预检区、预压(pre-bond)区与压合区(main-bond)等区段。基板输送机构用以承载基板沿该等区段移动，各基板上的适当位置设有标示码，标示基板的第一特性与第二特性。预热装置设置于预热区，当基板被输送至预热区时，将基板加热至一预设的温度；基板预检机构设置于预检区，当基板被输送至预检区时，用以检出基板的标示码，并将标示码传输至控制模块。

承载台，设置于基板传输送机构与晶片承载机构之间，可承接一晶粒并移动至预压区的该基板传输机构下方。晶粒预压机构设置于预压区，当基板被输送至预压区时，承载台将晶粒向上移送并粘合至基板的下方且持续一预设的预压时间，使晶粒暂时性地粘合于基板。至少一晶粒压合机构设置于压合区，当基板被输送至该压合区时，用以同时压合晶粒与基板且持续一预设的压合时间。晶片承载机构设置于基板输送机构之一侧，用以承载包含有多个晶粒的晶片，各晶粒具有其对应的标示码，代表该晶粒的第一特性与第二特性。晶粒备载机构邻近设置于晶片承载机构，用以承载多个具有第二特性的晶粒。晶粒取放机构设置于该晶片承载机构与该承载台之间，用以将一晶粒自该晶片承载机构或自晶粒备载机构移送至承载台，当预压区的基板具有第一特性时，控制模块操控晶粒取放机构自晶片承载机构取得具有第一特性的晶粒，再移送至承载台，当预压区的基板具有第二特性时，控制模块操控晶粒取放机构自晶片承载机构或自晶粒备载机构取得具有第二特性的晶粒，再移送至承载台。上述第一特性与第二特性用以表达各种特性或用途，例如第一特性代表良品、第二特性代表不良品；第一特性代表某一种用途、第二特性代表另一种用途等。

此外，本实用新型的半导体元件封装设备中基板输送机构进一步包含有第一轨道、第二轨道、多个滚轮组以及至少一个驱动装置，第一轨道及第二轨道的间距可依基板大小进行调整，其调整的基准以第二轨道轨道为准。

再者，本实用新型的半导体元件封装设备中压合区靠近晶片承载机构的一侧进一步设置有清洁模块，用以清洁晶粒压合机构。

本实用新型的有益效果是，所提供的半导体元件封装设备，可以在不同大小的基板要上机前，不需花费大量的时间进行机台的调校，使得机台利用率提高。

附图说明

图1A，为现有技术半导体元件封装设备主要结构示意图；

图1B，为现有技术半导体元件封装设备轨道调整前示意图；

图1C，为现有技术半导体元件封装设备轨道调整后示意图；

图2，为本实用新型半导体元件封装设备主要结构示意图；

图3，为本实用新型半导体元件封装设备局部示意图；

图4，为本实用新型半导体元件封装设备的轨道示意图；

图5A，为本实用新型半导体元件封装设备的轨道调整前示意图；

图5B，为本实用新型半导体元件封装设备的轨道调整后示意图。

【主要元件符号说明】

基板传输机构        11(现有技术)

轨道                111(现有技术)

进料区              12(现有技术)

预热区              13(现有技术)

预压区              14(现有技术)

预压机构            141(现有技术)

视觉装置            142(现有技术)

承载台              15(现有技术)

压合区              16(现有技术)

压合机构            161(现有技术)

取放机构            17(现有技术)

第一晶粒取放头      181(现有技术)

第二晶粒取放头      182(现有技术)

缓冲区              19(现有技术)

第一晶粒放置区      191(现有技术)

第二晶粒放置区      192(现有技术)

控制模块            20

基板传输机构        21

第一轨道            210

第二轨道            211

滚轮组              212

主动轮              2121

被动轮              2122

驱动装置            213

预热区              22

预热装置            221

预检区              23

基板预检机构        231

预压区              24

基板预压机构        241

第一定位检测装置    242

承载台              25

压合区              26

晶粒压合机构        261

第二定位检测装置    262

进料区              27

出料区              28

晶粒备载机构        29

晶片承载机构        30

晶片                31

晶粒                311

晶粒取放机构        32

清洁模块            4

基板                90(现有技术)

晶粒                91(现有技术)

晶片承载机构        93(现有技术)

晶片                94(现有技术)

具体实施方式

由于本实用新型揭露一种半导体元件封装设备，其中所利用半导体封装工艺技术，已为相关技术领域具有通常知识者所能明了，故以下文中的说明，不再作完整描述。同时，以下文中所对照的图式，表达与本实用新型特征有关的示意，并未亦不需要依据实际情形完整绘制，在先叙明。

请同时参考图2及图3，分别为本实用新型半导体元件封装设备的示意图及局部示意图。本实用新型的半导体元件封装设备包含有控制模块20及基板输送机构21，基板输送机构21包含有预热区22、预检区23、预压区24与压合区26等区段，基板10可通过基板输送机构21沿该等区段移动，各基板10上的适当位置设有标示码(图中未示)，标示基板10的第一特性与第二特性，此第一特性与第二特性用以表达各种特性或用途，例如第一特性代表良品、第二特性代表不良品；第一特性代表某一种用途、第二特性代表另一种用途等。此基板10可为印刷电路板或导线架，配合其封装形式及技术的不同选用。预热装置221设置于预热区22，当基板10被输送至预热区22时，将基板10加热至一预设的温度。基板预检机构231设置于预检区23，当基板10被输送至预检区23时，用以检出基板10的标示码，基板预检机构231可为一种视觉检测装置或光学检测装置，在此并不加以限定，其主要功能用以检测基板10上位于基板10边缘的标示码或位于基板10内部的标示码，以判别基板10的特性，再将判别的结果回传至控制模块20。承载台25设置于基板传输送机构21与晶片承载机构30之间，可承接一晶粒311并移动至预压区23的该基板传输机构21下方。晶粒预压机构241设置于预压区24，当基板10被输送至预压区24时，承载台25将晶粒311向上移送并粘合至基板10的下方且持续一预设的预压时间，使晶粒311暂时性地粘合于基板10；预压区24进一步包含有第一定位检测装置242，第一定位检测装置242邻设于晶粒预检机构241，用以进行晶粒预检机构241与基板10的对位。晶粒压合机构261设置于压合区26，具有至少一压合模块261及第二定位检测装置262，第二定位检测装置262邻设于压合模块261，当基板10被输送至该压合区26时，第二定位检测装置262进行晶粒压合机构261与基板10的对位，之后晶粒压合机构261压合晶粒311与基板10且持续一预设的压合时间，且使压合时间大于预压时间，使晶粒311永久性地粘合于基板10。晶片承载机构30设置于基板输送机构21之一侧，用以承载包含有多个晶粒311的晶片31，各晶粒311具有其对应的标示码，代表该晶粒311的第一特性与第二特性，此第一特性与第二特性用以表达各种特性或用途，例如第一特性代表良品、第二特性代表不良品；第一特性代表某一种用途、第二特性代表另一种用途等。晶粒备载机构29邻近设置于晶片承载机构30，用以承载多个具有第二特性的晶粒，晶粒取放机构32，设置于该晶片承载机构与该承载台之间，用以将一晶粒311自晶片承载机构30或自晶粒备载机构29移送至承载台25，当预压区24的基板10具有第一特性时，控制模块20操控晶粒取放机构32自晶片承载机构30取得具有第一特性的晶粒，再移送至承载台25，当预压区24的基板10具有第二特性时，控制模块20操控晶粒取放机构32自晶片承载机构30或自晶粒备载机构29取得具有第二特性的晶粒，再移送至承载台25。此外，在本实用新型半导体元件封装设备中的基板传输机构21可进一步在两端设置进料区(Loader)27及出料区(Unloader)28。

上述半导体元件封装设备进一步包含有清洁模块4，设置于压合区26靠近品片承载机构30的一侧，以便于维修或更换清洁模块4。此外，晶粒压合机构261进一步可设置加热装置(未图标)，当压合晶粒311与基板10时，可同时加热晶粒311与基板10，使晶粒311与基板10间有更好的粘合效果；再者，在本实用新型所述的半导体元件设备中的控制模块20，可读取晶片31经测试后所得晶片31中各晶粒311的晶粒特性，再通过控制模块20控制晶粒取放机构32抓取配合基板10特性的晶粒311。

请继续参考图4、图5A及图5B，为本实用新型半导体元件封装设备局部结构图及轨道调整示意图，基板传输机构21尚包含第一轨道210、第二轨道211、多个滚轮组212及至少一驱动装置213，其中第一轨道210与第二轨道211的间距可依基板10的宽度不同而调整，其调整的基准以第二轨道211为准，即第二轨道211为不动、第一轨道210为可动，故可使承载台25在第一轨道210调整后，仍具有最小的移动行程。各滚轮组212及驱动装置213设置于第一轨道210处，滚轮组212包含有一主动轮2121及一被动轮2122上下相对设置，各主动轮2121可通过驱动装置213带动旋转，被动轮2122可进一步连接顶压装置51用以压持基板10。顶压装置51为气压缸，驱动装置213为马达。

以上所述仅为本实用新型较佳实施例而已，并非用以限定本实用新型申请专利权利；同时以上的描述对于熟知本技术领域的专门人士应可明了与实施，因此其它未脱离本实用新型所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含于下述的申请专利范围。

Claims (9)

1.一种半导体元件封装设备，其特征在于，包含有：

一控制模块；

一基板输送机构，包含有一预热区、一预检区、一预压区与一压合区等区段，至少一基板通过该基板输送机构沿该等区段间移动，各基板上的适当位置设有标示码，标示该基板的第一特性与第二特性；

一预热装置，设置于该预热区；

一基板预检机构，设置于该预检区；

一晶粒预压机构，设置于该预压区；

至少一晶粒压合机构，设置于该压合区；

一晶片承载机构，设置于该基板输送机构之一侧，该晶片承载机构承载一晶片，该晶片包含多个晶粒，各晶粒具有其对应的标示码，代表该晶粒的第一特性与第二特性；

一晶粒备载机构，邻近设置于该晶片承载机构，承载多个具有第二特性的晶粒；以及

一承载台，设置于该基板传输送机构与该晶片承载机构之间，承接一晶粒并移动至预压区的该基板传输机构下方；

一晶粒取放机构，设置于该晶片承载机构与该承载台之间，自该晶片承载机构或自该晶粒备载机构移送一晶粒至该承载台。

2.依据权利要求1所述的半导体元件封装设备，其特征在于，该基板输送机构的两端进一步设置有一进料区与一出料区。

3.依据权利要求1所述的半导体元件封装设备，其特征在于，该基板输送机构还包含：

第一轨道与第二轨道，两者平行设置；

至少一驱动装置；以及，

多个滚轮组，各滚轮组包含有一主动轮与一被动轮，各主动轮通过该驱动装置带动旋转，且轴心位置为固定。

4.依据权利要求3所述的半导体元件封装设备，其特征在于，该驱动装置及该滚轮组设置于相同轨道，且该被动轮可进一步连结一顶压装置。

5.依据权利要求4所述的半导体元件封装设备，其特征在于，该顶压装置为气压缸或马达。

6.依据权利要求1所述的半导体元件封装设备，其特征在于，该基板为印刷电路板或导线架。

7.依据权利要求1所述的半导体元件封装设备，其特征在于，该晶粒压合机构进一步设置有加热装置。

8.依据权利要求1所述的半导体元件封装设备，其特征在于，该预压区进一步包含有第一定位检测装置，及该压合区进一步包含有第二定位检测装置。

9.依据权利要求1所述的半导体元件封装设备，其特征在于，进一步包含一清洁模块，设置于该压合区靠近该晶片承载机构的一侧。

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