TW202344331A - 利用雷射光束的半導體器件鍵合裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種器件鍵合裝置(100)，用於在帶條(20)鍵合複數個器件(10)，包括：一個以上的往返部(110)，用以放置帶條(20)，並設置成沿著在預先設定的第一區域(A1)與第二區域(A2)之間形成的移動線路(L)可進行往返移動；帶條運送部(120)，拾取帶條(20)來裝載至位於所述第一區域(A1)的往返部(110)，或者拾取位於所述第一區域(A1)的往返部(110)所放置的帶條(20)來裝載到外部；以及雷射光束照射部(130)，用以將雷射光束(LB)照射至位於所述第二區域(A2)的往返部(110)所放置的帶條(20)上面，以使所述複數個器件(10)鍵合至所述帶條(20)。
Description
本發明涉及利用雷射光束的器件鍵合裝置，更詳細地說，涉及利用雷射光束在帶條上鍵合器件的器件鍵合裝置。
通常，半導體晶片通過如下的製程製造：在半導體基板上形成包括電子器件在內的電路製程、檢查在製程中製造的半導體器件的電氣特性的EDS製程、將完成製程和EDS檢查的半導體器件分別用環氧樹脂封裝並獨立化的封裝組裝製程。
所述封裝組裝製程為將基板以倒裝晶片為單位利用鋸切或雷射光切割進行分割的工作，之後將切割的倒裝晶片安裝在稱為「帶條」或「舟」的基板上進行鍵合，之後進行成型和切割製程等。
此時，在將倒裝晶片鍵合到諸如帶條的基板上時，快速且準確處理放置倒裝晶片的帶條對於提高整個系統的生產率非常重要。
另外，在利用雷射光束而不是回流方法鍵合倒裝晶片的情況下，為了提高系統的生產率和精確度，用於處理帶條及帶條物流的佈局設計是非常重要的因素。
《要解決的問題》
本發明的目的在於，考慮到上述的重要性而提供一種利用雷射光束的器件鍵合裝置，在線性往返移動鍵合器件的帶條的同時可執行裝載帶條、鍵合器件及卸除帶條。
《解決問題的手段》
本發明為了達成如上所述目的而提供一種器件鍵合裝置，用於在帶條鍵合複數個器件，包括：一個以上的往返部，用以放置帶條，並且設置成沿著在預先設定的第一區域與第二區域之間形成的移動線路可進行往返移動；帶條運送部，用以拾取帶條來裝載至位於所述第一區域的往返部，或者拾取位於所述第一區域的往返部所放置的帶條來裝載到外部；以及雷射光束照射部，用以將雷射光束照射至位於所述第二區域的往返部所放置的帶條上面，以使所述複數個器件鍵合至所述帶條。
其中，配置複數條所述移動線路並且相互平行地配置；以及所述往返部分別與所述複數條移動線路相對應設置。
其中，所述第一區域與所述移動線路的一端區域相對應；以及所述第二區域與所述移動線路的另一端區域相對應，所述另一端區域在所述一端區域的相反側。
其中，所述帶條運送部設置成在所述第一區域的上側沿著複數條所述移動線路的配置方向可進行移動。
其中，所述雷射光束照射部設置成在所述第二區域上側沿著複數條所述移動線路的配置方向可進行移動。
其中，在所述移動線路上，在所述第一區域與所述第二區域之間設定溫度控制區域，所述溫度控制區域用於改變放置在所述往返部上的所述帶條的溫度；以及所述往返部具有溫度控制部，所述溫度控制部用於控制放置在上面的所述帶條的溫度。
其中，所述第二區域為通過所述雷射光束照射部執行雷射光鍵合的鍵合區域；以及所述溫度控制部將所述第二區域中放置在所述往返部上的所述帶條的溫度保持在預先設定的製程溫度。
《發明的效果》
本發明的器件鍵合裝置為，在線性往返移動鍵合器件的帶條的同時執行裝載帶條、鍵合器件及卸除帶條，進而具有可提高利用雷射光束鍵合器件的生產率。
另外，本發明的器件鍵合裝置為，採用在利用雷射光束進行器件鍵合之前預熱帶條，之後利用雷射光束進行器件鍵合之後進行冷卻的方式，在製程中依次執行預熱、加熱、冷卻的步驟，因此具有可將在鍵合器件的帶條的熱變形最小化的優點。
另外，本發明的器件鍵合裝置為，適用使用雷射光束的鍵合方式而非回流焊方式，進而具有將設備整體的占地面積最小化並且將產量最大化的優點。
以下，參照附圖說明本發明的器件鍵合系統。
如圖1所示，本發明的器件鍵合系統包括：第一運送工具60，用於拾取裝載於晶圓環30的複數個器件10來進行運送；翻轉部40，用於從所述第一運送工具60接收器件10，將該器件10上下翻轉；第二運送工具70，用於拾取在所述翻轉部40翻轉的器件10，向放置複數個器件10的帶條20運送；助焊劑浸漬部50，用於對由所述第二運送工具70拾取的器件10的底面浸漬助焊劑；以及器件鍵合裝置100，利用雷射光束將放置在所述帶條20的器件10鍵合至帶條20。
在本文中，所述器件10為半導體器件，可採用各種結構；作為一示例，可以是從晶圓級執行至封裝製程之後通過鋸切製程封裝成獨立器件的WL-CSP器件或者經過Fan-out WLP製程的器件。
所述器件10通過凸點形成製程可在上面形成凸點，以作為與帶條20上的端子連接的連接端子。
亦即，所述器件10可以是在上面形成凸點，並通過凸點與帶條20的端子連接的倒裝晶片。
在本文中，所述帶條20是作為鍵合（裝貼）器件10的基板，為了利用助焊劑裝貼器件10，只要是可裝貼諸如導線架、帶狀部件等薄型器件10的結構均可，也可採用各種結構。
所述器件鍵合系統在晶圓環30上執行器件10的拾取過程、翻轉過程、助焊劑浸漬過程及在帶條20上鍵合器件10的過程。
所述第一運送工具60為拾取裝載於晶圓環30的複數個器件10來進行運送的結構，可採用各種結構。
在本文中，晶圓環30為附著完成鋸切製程的晶片的結構，可採用各種結構，可以是用於裝載複數個器件10的裝載部件。
所述晶圓環30可通過單獨的晶圓環裝載部（圖中未顯示）依次裝載到裝載位置。
所述第一運送工具60可具有複數個拾取工具T，以用於拾取複數個器件10。
所述拾取工具T可具有吸盤，以用於真空吸附器件10的上面以進行拾取。
所述第一運送工具60利用所述複數個拾取工具T可一次性同時拾取複數個器件10或者可依次拾取複數個器件10。
所述翻轉部40為從所述第一運送工具60接收器件10來上下翻轉的結構，可採用各種結構。
所述第一運送工具60可運送拾取的複數個器件10來放置於翻轉部40。
所述翻轉部40也可具有複數個器件放置區域，以用於從第一運送工具60一次性接收複數個器件10。
所述翻轉部40可進行旋轉，以上下翻轉從第一運送工具60接收的複數個器件10。
通過所述翻轉部40可翻轉成使形成在器件10上面的凸點朝向下面。
因此，器件10的凸點可配置在翻轉的器件10的底面。
所述第二運送工具70可具有複數個拾取工具T，以拾取複數個器件10。
另外，所述第二運送工具70拾取在所述翻轉部40翻轉的器件10可向放置複數個器件10的帶條20運送。
所述第二運送工具70的結構與上述的第一運送工具60的結構相同或者類似。
所述助焊劑浸漬部50為用於對由所述第二運送工具70拾取的器件10的底面浸漬助焊劑的結構，可採用各種結構。
所述助焊劑浸漬部50可設置在放置器件10的帶條20與翻轉部40之間的第二運送工具70的運送路徑上，並且可裝載助焊劑以在器件10放置於帶條20之前浸漬器件10的底面。
在本文中，浸漬器件10底面的助焊劑作為用於裝貼器件10的物質，諸如在裝貼器件10之前去除氧化膜、降低焊料界面的張力和防止再氧化等，根據器件10的種類及裝貼方式可使用各種物質。
在本文中，在所述助焊劑浸漬部50中浸漬器件10相比於其他結構需要相對更長的時間，因此在被第二運送工具70拾取的狀態下進行浸漬。
完成所述浸漬的器件10可放置於被第二運送工具70裝載到放置位置的帶條20上。
放置有所述器件10的帶條20可傳遞至器件鍵合裝置100，以利用雷射光束將放置於所述帶條20的器件10鍵合至帶條20。
所述器件鍵合裝置100為用於將複數個器件10鍵合至帶條20的器件鍵合裝置100，可以是利用雷射光束作為用於鍵合的加熱源的器件鍵合裝置。
作為一示例，所述器件鍵合裝置100可包括：一個以上的往返部110，用以放置帶條20並且沿著在預先設定的第一區域A1及第二區域A2之間形成的移動線路L可進行往返移動；帶條運送部120，用以拾取帶條20來裝載位於所述第一區域A1的往返部110，或者拾取位於所述第一區域A1的往返部110所放置的帶條20向外部卸除；以及雷射光束照射部130，用以將雷射光束LB照射於在位於所述第二區域A2的往返部110上放置的帶條20上面，以使所述複數個器件10鍵合至所述帶條20。
所述往返部110為放置帶條20並且沿著在預先設定的第一區域A1及第二區域A2之間形成的移動線路L可進行往返移動的結構，可採用各種結構，並可配置一個以上的所述往返部110。
在所述往返部110的上面可配置用於放置帶條20的放置面。
所述移動線路L為供往返部110進行往返移動的路徑，可線性形成。
沿著所述移動線路L的兩側面可設置引導線路，以用於引導所述往返部110的往返移動。
可配置複數條所述移動線路L。
另外，如圖1所示，所述複數條移動線路L可相互平行配置。
此時，也可配置複數個所述往返部110，各個往返部110分別與所述複數條移動線路L以1:1的關係相對應。
所述第一區域A1及第二區域A2可設定在移動線路L上，亦即所述往返部110的動作路徑。
此時，所述第一區域A1可定義為待執行鍵合製程的帶條20裝載於往返部110以及從往返部110卸除已執行鍵合製程的帶條20的區域。
所述第二區域A2為進行鍵合製程，將雷射光束照射至放置於往返部110上的帶條20以將器件10鍵合至帶條20的區域，可定義為通過後述的雷射光束照射部130執行雷射光鍵合的鍵合區域。
所述第一區域A1可與所述移動線路L的一端相對應。
此時，所述第二區域A2可與所述移動線路L的另一端區域相對應，所述另一端區域在所述一端區域的相反側。
亦即，所述第二區域A2可設定在所述第一區域A1的相反側的另一端區域。
另一方面，所述往返部110可具有溫度控制部114、116，用於控制放置在上面的帶條20的溫度。
更具體地說，所述往返部110可具有真空吸附板112與溫度控制部114、116，所述真空吸附板112真空吸附放置在上面的帶條20以進行固定，所述溫度控制部114、116結合於所述真空吸附板112下側以控制放置在所述往返部110上面的帶條20的溫度。
所述真空吸附板112為真空吸附放置於上面的帶條20進行固定的真空吸盤，可採用各種結構。
在所述真空吸附板112的側面可具有真空口V
1、V
2，以用於通過配置在真空吸附板112內部的真空通道112a形成真空。
吸附孔配置在所述真空吸附板112上面並且與真空通道112a連接，通過該吸附孔可吸附並固定所述往返部110上面的帶條20。
通過所述吸附孔可在往返部110的上面穩定地保持帶條20，亦即便往返部110發生移動，也可穩定地執行製程。
另外，在所述真空吸附板112內部可設置一個以上的加熱管112b，以用於真空吸附板的熱傳遞。
另外，在所述真空吸附板112的上面可設置複數個位置引導銷112c，所述位置引導銷112c結合於放置區域邊緣，以引導放置的帶條20的位置。
在所述位置引導銷112c的內側放置帶條20，進而可使帶條20位於正確的位置。
所述溫度控制部114、116為結合於所述真空吸附板112下側以用於控制放置在所述往返部110上面的帶條20的溫度的結構，可採用各種結構。
作為一示例，所述溫度控制部114、116可包括溫度調節板114與冷卻扇116，所述溫度調節板114設置有一個以上的熱電器件118，所述冷卻扇116設置在所述溫度調節板114的下側。
所述熱電器件118（帕爾貼器件）為通過電流流動進行吸熱/散熱的半導體器件，在所述溫度調節板114的下側可具有用於散熱的散熱翼片114b。
可配置複數個所述熱電器件118，並且所述熱電器件118可具有用於電流輸入/輸出的一對端子118a。
另外，在所述溫度調節板114的上面可形成凹陷部114a，以用於***設置所述熱電器件118。
所述溫度調節板114可與上述的真空吸附板112以螺栓結合。
另外，在所述溫度調節板114的內部可***設置用於測量溫度的溫度感測器114c。
如圖6a至圖6b所示，所述溫度調節板114能夠以被支撐軸115向上側抬高的狀態設置在下側的底板119。
在通過所述支撐軸115在所述溫度調節板114與底板119之間形成的空間可設置上述的冷卻扇116。
所述冷卻扇116也固定地結合於底板119，進而可被底板119支撐。
所述帶條運送部120作為傳輸模組，拾取帶條20來裝載於位於所述第一區域A1的往返部110，或者拾取在位於所述第一區域A1的往返部110放置的帶條20來向外部卸除，可採用各種結構。
此時，所述器件鍵合系統可包括帶條供應部140與帶條排出部150，所述帶條供應部140用於向所述器件鍵合裝置供應待鍵合的帶條20，所述帶條排出部150用於向外部排出已完成鍵合的帶條20。
所述帶條運送部120從帶條供應部140拾取待鍵合的帶條20以將帶條20放置於位於第一區域A1的往返部110上面，以及拾取在位於第一區域A1的往返部110上面放置的已完成鍵合的帶條20可放置於帶條排出部150。
另外，可配置數量在一個以上的所述帶條運送部120。
所述帶條運送部120可設置成在所述第一區域A1上側沿著複數條所述移動線路L的配置方向可進行移動。
所述帶條運送部120設置成在所述第一區域A1上側沿著複數條所述移動線路L的配置方向可進行移動，進而可將複數個移動線路L的裝載及卸除帶條20全部兼顧。
更具體地說，所述帶條運送部120可包括：帶條拾取頭122，用於拾取帶條20；拾取頭引導部124，用於引導所述帶條拾取頭122的線性移動；以及拾取頭連接部126，用於結合所述帶條拾取頭122與拾取頭引導部124。
參照圖2，當所述移動線路L在平面上與X軸方向平行並沿著Y軸方向平行配置複數條所述移動線路L時，所述帶條拾取頭122可沿著移動線路L的配置方向，即Y軸方向進行線性往返移動。
若通過所述帶條拾取頭122在位於第一區域A1的往返部110的上面放置待鍵合的帶條20，則所述往返部110吸附並固定放置在上面的帶條20，之後沿著相對應的移動線路L移動可位於第二區域A2。
所述第二區域A2可設定為通過後述的雷射光束照射部130執行雷射光鍵合的鍵合區域。
所述雷射光束照射部130為使所述複數個器件10鍵合至所述帶條20而將雷射光束LB照射於在位於所述第二區域A2的往返部110上放置的帶條20上面的結構，可採用各種結構。
如圖3a至圖4所示，所述雷射光束LB為具有預先設定的波長的電磁波，可以是通過均化器均勻能量分佈來垂直照射於帶條20的雷射光束。
如圖4所示，若雷射光束LB照射於放置在帶條20的器件10的上面，則雷射光束LB的能量轉換為振動能，之後振動能變為用於鍵合器件10的凸點12的加熱源，可進行鍵合製程。
對於所述雷射光束LB的光斑尺寸、功率和波長，可根據作為鍵合對象的器件10的種類、帶條20的大小進行各種改變。
可配置一個以上的所述雷射光束照射部130。
所述雷射光束照射部130設置成在所述第二區域A2上側沿著所述複數條移動線路L的配置方向可進行移動。
所述雷射光束照射部130設置成在所述第二區域A2上側沿著所述複數條移動線路L的配置方向可進行移動，進而可將複數個移動線路L的雷射光鍵合全部兼顧。
更具體地說，所述雷射光束照射部130可包括：雷射光束照射頭132，用於照射雷射光束LB；雷射光束照射頭引導部134，用於引導所述雷射光束照射頭132線性移動；以及雷射光束照射頭連接部136，結合所述雷射光束照射頭132與雷射光束照射頭引導部134。
參照圖2，當所述移動線路L在平面上與X軸方向平行形成並且複數條所述移動線路L沿著Y軸方向平行配置時，所述雷射光束照射頭132沿著移動線路L的配置方向，亦即Y軸方向可進行線性往返移動。
若通過所述雷射光束照射頭132完成對在位於第二區域A2的往返部110上面放置的帶條20的鍵合，則所述往返部110以吸附並固定放置在上面的帶條20的狀態沿著相對應的移動線路L重新向第一區域A1移動，進而位於第一區域A1，之後被上述帶條運送部120卸除，可向帶條排出部150排出。
另一方面，在所述移動線路L上在所述第一區域A1與所述第二區域A2之間可設定溫度控制區域A3，以用於改變放置在所述往返部110上的帶條20的溫度。
所述溫度控制區域A3在所述移動線路L上可設定在所述第一區域A1與所述第二區域A2之間，可通過上述的往返部110的溫度控制部114、116執行對所述溫度控制區域A3中的溫度控制。
參照圖5，以下說明通過所述往返部110的溫度控制部114、116發生的各個區域A1、A2、A3的溫度變化。
所述往返部110位於第一區域A1，當在上面裝載待鍵合的帶條20之後移動到第二區域A2而經過溫度控制區域A3的時間期間(t
1~t
2、Δt
12)，所述溫度控制部114、116可將放置在往返部110的帶條20預先加熱至預先設定的溫度（例如，升溫至K
3）。
若在經過所述溫度控制區域A3的時間期間進行預熱之後所述往返部110位於第二區域A2，則所述溫度控制部114、116可將所述第二區域A2中放置在所述往返部110上的帶條20的溫度以預先設定的製程溫度（例如，保持K
3）保持預先設定的時間期間（t
2~t
3、Δt
23）。
在所述第二區域A2中完成雷射光鍵合之後，所述往返部110為了重新向第一區域A1移動而經過溫度控制區域A3的時間期間（t
3~t
4、Δt
34），所述溫度控制部114、116可將放置在往返部110的帶條20冷卻至預先設定的溫度（例如，冷卻至K
1）。
亦即，在所述第一區域A1裝載及卸除帶條20可在相對低的溫度下執行，第二區域A2中的雷射光鍵合可在相對高的溫度下執行。
因此，所述溫度控制部114、116可控制帶條20的溫度，以從第一區域A1向第二區域A2移動時預熱帶條20，相反地從第二區域A2向第一區域A1移動時冷卻帶條20。
據此，在最佳的製程溫度下執行雷射光鍵合，在裝載及卸除帶條20時可在低溫下執行裝載及卸除。
以上所述僅是可由本發明實現的較佳實施例的一部分的相關說明，因此眾所周知本發明的範圍並不是限於上述的實施例來進行解釋的，在以上說明的本發明的技術思想及其根本的技術思想全部包括在本發明的範圍內。
100:器件鍵合裝置
110:往返部
112:真空吸附板
112a:真空通道
112b:加熱管
112c:引導銷
114:溫度調節板(溫度控制部)
114a:凹陷部
114b:散熱翼片
114c:溫度感測器
115:支撐軸
116:冷卻扇(溫度控制部)
118:熱電器件
118a:端子
119:底板
120:帶條運送部
122:帶條拾取頭
124:拾取頭引導部
126:拾取頭連接部
130:雷射光照射部
132:雷射光束照射頭
134:雷射光束照射頭引導部
136:雷射光束照射頭連接部
140:帶條供應部
150:帶條排出部
10:器件
12:凸點
20:帶條
30:晶圓環
40:翻轉部
50:浸漬部
60:第一運送工具
70:第二運送工具
A1:第一區域
A2:第二區域
A3:溫度控制區域
L:移動線路
LB:電射光束
T:拾取工具
V
1,V
2:真空口
圖1是顯示包含本發明一實施例的器件鍵合裝置的器件鍵合系統的示意圖；
圖2是顯示圖1的器件鍵合裝置的示意圖；
圖3a至圖3b是顯示在圖1的器件鍵合裝置執行的利用雷射光束鍵合的過程的平面圖及側視圖；
圖4是顯示在圖3b中在帶條鍵合的器件的結構的側視圖；
圖5是顯示在圖2的器件鍵合裝置中隨著時間帶條溫度發生變化的曲線圖；以及
圖6a至圖7b是顯示圖2的器件鍵合裝置的結構的一部分的立體圖、側視圖、平面圖及分解立體圖。
100:器件鍵合裝置
10:器件
20:帶條
30:晶圓環
40:翻轉部
50:浸漬部
60:第一運送工具
70:第二運送工具
T:拾取工具
Claims (7)
- 一種器件鍵合裝置(100)，用於在帶條(20)鍵合複數個器件(10)，包括： 一個以上的往返部(110)，用以放置所述帶條(20)，並且設置成沿著在預先設定的第一區域(A1)與第二區域(A2)之間形成的移動線路(L)可進行往返移動； 帶條運送部(120)，拾取所述帶條(20)來裝載至位於所述第一區域(A1)的所述往返部(110)，或者拾取位於所述第一區域(A1)的所述往返部(110)所放置的所述帶條(20)來裝載到外部；以及 雷射光束照射部(130)，用以將雷射光束(LB)照射至位於所述第二區域(A2)的所述往返部(110)所放置的所述帶條(20)上面，以使所述複數個器件(10)鍵合至所述帶條(20)。
- 根據請求項1所述的器件鍵合裝置(100)，其中， 配置複數條所述移動線路(L)並且相互平行地配置；以及 所述往返部(110)分別與所述複數條移動線路(L)相對應設置。
- 根據請求項2所述的器件鍵合裝置(100)，其中， 所述第一區域(A1)與所述移動線路(L)的一端區域相對應；以及 所述第二區域(A2)與所述移動線路(L)的另一端區域相對應，所述另一端區域在所述一端區域的相反側。
- 根據請求項3所述的器件鍵合裝置(100)，其中，所述帶條運送部(120)設置成在所述第一區域(A1)的上側沿著複數條所述移動線路(L)的配置方向可進行移動。
- 根據請求項3所述的器件鍵合裝置(100)，其中，所述雷射光束照射部(130)設置成在所述第二區域(A2)上側沿著複數條所述移動線路(L)的配置方向可進行移動。
- 根據請求項3所述的器件鍵合裝置(100)，其中， 在所述移動線路(L)上，在所述第一區域(A1)與所述第二區域(A2)之間設定溫度控制區域(A3)，所述溫度控制區域(A3)用於改變放置在所述往返部(110)上的所述帶條(20)的溫度；以及 所述往返部(110)具有溫度控制部(114、116)，所述溫度控制部(114、116)用於控制放置在上面的所述帶條(20)的溫度。
- 根據請求項6所述的器件鍵合裝置(100)，其中， 所述第二區域(A2)為通過所述雷射光束照射部(130)執行雷射光鍵合的鍵合區域；以及 所述溫度控制部(114、116)將所述第二區域(A2)中放置在所述往返部(110)上的所述帶條(20)的溫度保持在預先設定的製程溫度。
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