专利名称：晶圆级芯片封装用半自动环氧树脂薄膜制备机的制作方法
技术领域：
本发明涉及晶圆级芯片封装领域，尤其涉及晶圆级芯片封装时超薄环氧树脂薄膜 的涂覆领域。
背景技术：
环氧树脂广泛应用于微电子封装领域，它是经由各组份按一定重量比混合，达到 一定粘度后被涂覆在已经制作出微腔体结构的起保护作用的晶圆上(一般为玻璃晶圆)， 涂胶后的保护性晶圆与具有功能性器件的硅晶圆进行精密对位键合，带有微腔体结构的玻 璃晶圆被粘结在硅晶圆正面形成密闭结构，该结构可以对硅晶圆上的对环境敏感微电子器 件进行隔绝保护。微电子器越来越向小型化发展，封装技术也逐渐向WLCSP过度。在微电子器件晶 圆级芯片尺寸封装中，例如CMOS图像传感器、MEMS等微器件的封装，需要对其功能部位进行 密闭保护，一般做法是先在与硅晶圆相同尺寸的玻璃晶圆上用光刻胶光刻制作出具有一定高 度、与芯片外围轮廓尺寸一致的空腔，然后在空腔的薄壁上涂覆一层很薄的环氧树脂薄膜，接 着将涂过胶的玻璃晶圆和硅晶圆在对位机里精确对位，最后在键合机里进行键合完成封装。玻璃晶圆微结构上环氧树脂胶膜的涂覆质量将直接决定键合质量，进而影响最后 产品良率。在CMOS图像传感器及MEMS器件晶圆级封装中，环氧树脂胶膜的厚度一般要求 为2微米到4微米，总厚度偏差0. 5微米，胶膜必须是均勻连续的，不能有断开和积聚。由于玻璃晶圆上的微结构是凸凹不平的“井”字型腔体型结构，涂胶时只能在腔体 壁上涂胶，腔体内不能有环氧树脂胶，所以旋转甩胶、喷胶及点胶设备均不能满足此要求。到目前为之，晶圆级芯片尺寸封装厂多为用不锈钢滚轮，人工手动滚胶来制备胶 膜，其步骤为1)在一片毛玻璃板上涂上厚度为10微米左右的均勻平整薄胶层；2)作业员 手动操作带有手柄的不锈钢滚轮，在毛玻璃板薄胶膜上来回往复滚动，滚动10-15分钟后， 可在不锈钢滚轮上包覆一层5-6微米厚胶膜；3)操作员手持已经滚好胶后的不锈钢滚轮， 在已光刻出微结构的玻璃圆片上均勻滚动，玻璃圆片上的微结构被涂覆一层3-4微米的胶 层；4)将玻璃圆片旋转90度，重复步骤1) 步骤3)。以上所述纯手动操作工程的主要缺点有一、费时。涂完一片玻璃圆片操作时间最 少需要30分钟，工作效率低，在大规模量产中严重影响产率，需要配置多个操作员作业才 能满足生产需求。此外，由于环氧树脂胶在配好后，使用寿命是有严格要求的，一般混好后 的使用寿命为30分钟，所以操作员必须严格控制这个过程的作业时间，否则环氧树脂胶可 能会失效；二、对操作人员要求太高。由于纯手动作业，胶膜质量的好坏完全凭操作员经验 来控制，所以需要长时间来培养有经验的操作员，而且要求此岗位操作员的流动性要少，一 旦有操作员辞职更换新的作业员，将导致产品品质有很大波动。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种晶圆级芯片封装用半自动环氧树脂薄膜制备机，可有效提高晶圆级芯片环氧树脂薄膜涂覆操作的生产效率，且有效提高了产品良率。本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是一种晶圆级芯片封装用半自动环氧树脂薄膜制备机，由滚胶装置和涂胶装置组成，以使用方向为基准滚胶装置包括驱动滚轮、第一支撑滚轮、第二支撑滚轮、限位机构和 自动清洗装置，所述自动清洗装置和限位机构固定定位于机架上，所述驱动滚轮和第一、二 支撑滚轮活动定位于机架台面上方，限位机构位于驱动滚轮和第一、二支撑滚轮上方，所述 驱动滚轮和第一、二支撑滚轮的相对位置固定，且所述驱动滚轮和第一、二支撑滚轮可相对 机架台面转动和水平移动，不锈钢滚轮的轮架手柄可固定定位于限位机构上，保证不锈钢 滚轮在转动的时候不会水平移动，不锈钢滚轮可接触限位于第一、二支撑滚轮之间，驱动滚 轮传动第一支撑滚轮，第一支撑滚轮传动不锈钢滚轮，不锈钢滚轮传动第二支撑滚轮，采用 这种多级滚轮结构来进行滚胶，能精确控制胶膜厚度第一、二支撑滚轮与不锈钢滚轮间的 相互旋转运动可控制胶膜的厚度；第一、二支撑滚轮的水平移动可以保证胶膜厚度的均勻 性，所述第一、二支撑滚轮下方的机架台面下设有清洗液回收管，该清洗液回收管的上端固 定穿设于机架台面上，该清洗液回收管连通机架内外；涂胶装置包括底座、载物台和导轨滑 动装置，底座设于机架台面上，载物台活动定位于底座的上部中，载物台的下部活动穿设过 底座的上部且位于底座的下部空间内，载物台的上端面与底座的上端面齐平，所述载物台 的下部设有旋转把手，该旋转把手可带动载物台旋转，所述底座上设有一对导轨滑动装置， 所述不锈钢滚轮的轮架两侧可定位在导轨滑动装置中并沿导轨滑动装置滑动，所述载物台 位于该导轨滑动装置中间，所述不锈钢滚轮的轮面恰可接触所述载物台；所述自动清洗装 置内装设有清洗液，该自动清洗装置的出水口上套设有清洗管，该清洗管的长度大于等于 自动清洗装置的出水口距第二支撑滚轮的距离。所述载物台可相对底座旋转九十度，从而可精确地使置于载物台上的晶圆旋转 九十度。所述驱动滚轮和第一、二支撑滚轮的相对位置固定，且所述驱动滚轮和第一、二支 撑滚轮可相对机架台面转动和水平移动的结构是以使用方向为基准所述机架上设有伺 服电机和驱动马达，又设有凸轮轴、第一连杆和至少一个第二连杆，所述伺服电机的输出端 固连凸轮轴，第一、二连杆活动套设在凸轮轴上，凸轮轴旋转可带动第一、二连杆水平移动， 所述驱动滚轮的一端可转动连接于第一连杆上，所述驱动滚轮的另一端固连驱动马达，所 述第一、二支撑滚轮的至少一端可转动连接于第二连杆上。所述凸轮轴上活动套设有两个第二连杆，第一、二支撑滚轮两端分别可转动连接 于两第二连杆上。所述不锈钢滚轮的轮架两侧可定位在导轨滑动装置中并沿导轨滑动装置滑动的 结构是该导轨滑动装置由导轨和滑动结构组成，所述滑动结构与导轨滑动配合，所述不锈 钢滚轮的轮架两侧可固定定位于该滑动结构上，从而使不锈钢滚轮可随滑动结构在导轨中 滑动。所述自动清洗装置内装设的清洗液为丙酮溶液。本发明的有益效果是滚胶装置采用自动多级滚轮结构进行滚胶，可精确控制胶 膜厚度，较手动滚胶操作便捷且可靠；涂胶装置采用可作九十度旋转的载物台，无需手动转 动所涂胶的晶圆，极大提高了生产效率的同时，更好的保证了生产质量；于滚胶装置中设置自动清洗装置，配合多级滚轮结构可对滚轮的进行自动清洗；综上所述，本发明可有效提高 晶圆级芯片环氧树脂薄膜涂覆操作的生产效率，且有效提高了产品良率。
图1为本发明结构示意图； 图2为图1中A-A向剖视图；图3为本发明所述滚胶装置的局部示意图；图4为本发明所述涂胶装置的局部示意图。
具体实施例方式实施例一种晶圆级芯片封装用半自动环氧树脂薄膜制备机，由滚胶装置和涂胶 装置组成，以使用方向为基准滚胶装置包括驱动滚轮1、第一支撑滚轮11、第二支撑滚轮 12、限位机构3和自动清洗装置7，所述自动清洗装置7和限位机构3固定定位于机架上，所 述驱动滚轮1和第一、二支撑滚轮11、12活动定位于机架台面上方，限位机构3位于驱动滚 轮1和第一、二支撑滚轮11、12上方，所述驱动滚轮1和第一、二支撑滚轮11、12的相对位 置固定，且所述驱动滚轮1和第一、二支撑滚轮11、12可相对机架台面转动和水平移动，不 锈钢滚轮10的轮架手柄可固定定位于限位机构3上，保证不锈钢滚轮10在转动的时候不 会水平移动，不锈钢滚轮10可接触限位于第一、二支撑滚轮11、12之间，驱动滚轮1传动第 一支撑滚轮11，第一支撑滚轮11传动不锈钢滚轮10，不锈钢滚轮10传动第二支撑滚轮12， 采用这种多级滚轮结构来进行滚胶，能精确控制胶膜厚度第一、二支撑滚轮11、12与不锈 钢滚轮10间的相互旋转运动可控制胶膜的厚度；第一、二支撑滚轮11、12的水平移动可以 保证胶膜厚度的均勻性，所述第一、二支撑滚轮11、12下方的机架台面下设有清洗液回收 管2，该清洗液回收管2的上端固定穿设于机架台面上，该清洗液回收管2连通机架内外； 涂胶装置包括底座4、载物台5和导轨滑动装置6，底座4设于机架台面上，载物台5活动定 位于底座4的上部中，载物台5的下部活动穿设过底座4的上部且位于底座4的下部空间 内，载物台5的上端面与底座4的上端面齐平，所述载物台5的下部设有旋转把手15，该旋 转把手15可带动载物台5旋转，所述底座4上设有一对导轨滑动装置6，所述不锈钢滚轮 10的轮架两侧可定位在导轨滑动装置6中并沿导轨滑动装置6滑动，所述载物台5位于该 导轨滑动装置6中间，所述不锈钢滚轮10的轮面恰可接触所述载物台5 ；所述自动清洗装 置7内装设有清洗液，该自动清洗装置7的出水口上套设有清洗管，该清洗管的长度大于等 于自动清洗装置7的出水口距第二支撑滚轮12的距离。所述载物台5可相对底座4旋转九十度，从而可精确地使置于载物台上的晶圆旋 转九十度。所述驱动滚轮1和第一、二支撑滚轮11、12的相对位置固定，且所述驱动滚轮1和 第一、二支撑滚轮11、12可相对机架台面转动和水平移动的结构是以使用方向为基准所 述机架上设有伺服电机8和驱动马达，又设有凸轮轴9、第一连杆13和至少一个第二连杆 14，所述伺服电机8的输出端固连凸轮轴9，第一、二连杆13、14活动套设在凸轮轴9上，凸 轮轴9旋转可带动第一、二连杆13、14水平移动，所述驱动滚轮1的一端可转动连接于第一 连杆13上，所述驱动滚轮1的另一端固连驱动马达，所述第一、二支撑滚轮11、12的至少一端可转动连接于第二连杆14上。所述凸轮轴9上活动套设有两个第二连杆14，第一、二支撑滚轮11、12两端分别可 转动连接于两第二连杆14上。所述不锈钢滚轮10的轮架两侧可定位在导轨滑动装置6中并沿导轨滑动装置6 滑动的结构是该导轨滑动装置6由导轨61和滑动结构62组成，所述滑动结构62与导轨 61滑动配合，所述不锈钢滚轮10的轮架两侧可固定定位于该滑动结构上62，从而使不 锈钢 滚轮可随滑动结构在导轨中滑动。所述自动清洗装置7内装设的清洗液为丙酮溶液。本例操作过程如下1.晶圆置于载物台上，开启机器，将不锈钢滚轮10限位于滚胶装置上将不锈钢 滚轮10置于滚胶装置的第一、二支撑滚轮11、12之间，将不锈钢滚轮10的轮架手柄定位于 限位机构3中，启动限位机构3使不锈钢滚轮10的轮架手柄位置精确固定，使不锈钢滚轮 10在转动的时候不会水平移动。2.滚胶将混合好的环氧树脂用一次性针筒取适量转移到滚胶装置的不锈钢滚 轮10上，开启驱动马达和伺服电机8，驱动滚轮1依次传递第一支撑滚轮11、不锈钢滚轮10 和第二支撑滚轮12转动，以此来控制不锈钢滚轮10上的环氧树脂胶膜的厚度，伺服电机8 传动凸轮轴9转动而使驱动滚轮1和第一、二支撑滚轮11、12同步水平移动，以此来保证胶 膜厚度的均勻性。3.滚胶一定时间后(该时间设定，以不锈钢滚轮10上的胶膜厚度和均勻度能达 到要求为基准)，将不锈钢滚轮10取下并转移到涂胶装置的导轨滑动装置6的滑动结构62 上，对晶圆进行涂胶操作水平推动不锈钢滚轮10的轮架，不锈钢滚轮10的轮架受力而带 动涂胶装置的滑动结构62滑动，从而使不锈钢滚轮10随滑动结构62沿导轨61勻速运动 直至不锈钢滚轮滚10完整片晶圆。4.取下不锈钢滚轮10再次将不锈钢滚轮10限位于滚胶装置上，拨动旋转把手15 将载物台5旋转九十度，从而使置于载物台5上的晶圆旋转九十度，待不锈钢滚轮10滚胶 一定时间后取下，再次将不锈钢滚轮10放在涂胶装置的导轨滑动装置6上，再次对晶圆进 行涂胶操作，然后将不锈钢滚轮10限位于滚胶装置上，开启自动清洗装置7的同时开启驱 动马达，让不锈钢滚轮10 —边转动一边用丙酮溶液对其进行清洗，整个操作完成。
权利要求
一种晶圆级芯片封装用半自动环氧树脂薄膜制备机，其特征在于由滚胶装置和涂胶装置组成，以使用方向为基准滚胶装置包括驱动滚轮(1)、第一支撑滚轮(11)、第二支撑滚轮(12)、限位机构(3)和自动清洗装置(7)，所述自动清洗装置和限位机构固定定位于机架上，所述驱动滚轮和第一、二支撑滚轮活动定位于机架台面上方，限位机构位于驱动滚轮和第一、二支撑滚轮上方，所述驱动滚轮和第一、二支撑滚轮的相对位置固定，且所述驱动滚轮和第一、二支撑滚轮可相对机架台面转动和水平移动，不锈钢滚轮(10)的轮架手柄可固定定位于限位机构上，不锈钢滚轮可接触限位于第一、二支撑滚轮之间，驱动滚轮传动第一支撑滚轮，第一支撑滚轮传动不锈钢滚轮，不锈钢滚轮传动第二支撑滚轮，所述第一、二支撑滚轮(11、12)下方的机架台面下设有清洗液回收管(2)，该清洗液回收管的上端固定穿设于机架台面上，该清洗液回收管连通机架内外；涂胶装置包括底座(4)、载物台(5)和导轨滑动装置(6)，底座设于机架台面上，载物台活动定位于底座的上部中，载物台的下部活动穿设过底座的上部且位于底座的下部空间内，载物台的上端面与底座的上端面齐平，所述载物台的下部设有旋转把手(15)，该旋转把手可带动载物台旋转，所述底座上设有一对导轨滑动装置，所述不锈钢滚轮的轮架两侧可定位在导轨滑动装置中并沿导轨滑动装置滑动，所述载物台位于该导轨滑动装置中间，所述不锈钢滚轮的轮面恰可接触所述载物台；所述自动清洗装置(7)内装设有清洗液，该自动清洗装置的出水口上套设有清洗管，该清洗管的长度大于等于自动清洗装置的出水口距第二支撑滚轮的距离。
2.根据权利要求1所述的晶圆级芯片封装用半自动环氧树脂薄膜制备机，其特征在 于所述载物台(5)可相对底座旋转九十度。
3.根据权利要求1所述的晶圆级芯片封装用半自动环氧树脂薄膜制备机，其特征在 于所述驱动滚轮(1)和第一、二支撑滚轮(11、12)的相对位置固定，且所述驱动滚轮和第 一、二支撑滚轮可相对机架台面转动和水平移动的结构是以使用方向为基准所述机架 上设有伺服电机(8)和驱动马达，又设有凸轮轴(9)、第一连杆(13)和至少一个第二连杆 (14)，所述伺服电机的输出端固连凸轮轴，第一、二连杆活动套设在凸轮轴上，凸轮轴旋转 可带动第一、二连杆水平移动，所述驱动滚轮的一端可转动连接于第一连杆上，所述驱动滚 轮的另一端固连驱动马达，所述第一、二支撑滚轮的至少一端可转动连接于第二连杆上。
4.根据权利要求3所述的晶圆级芯片封装用半自动环氧树脂薄膜制备机，其特征在 于所述凸轮轴(9)上活动套设有两个第二连杆(14)，第一、二支撑滚轮(11、12)两端分别 可转动连接于两第二连杆上。
5.根据权利要求1所述的晶圆级芯片封装用半自动环氧树脂薄膜制备机，其特征在 于所述不锈钢滚轮(10)的轮架两侧可定位在导轨滑动装置(6)中并沿导轨滑动装置滑动 的结构是该导轨滑动装置(6)由导轨(61)和滑动结构(62)组成，所述滑动结构与导轨相 滑动配合，所述不锈钢滚轮的轮架两侧可固定定位于该滑动结构上。
6.根据权利要求1所述的晶圆级芯片封装用半自动环氧树脂薄膜制备机，其特征在 于所述自动清洗装置(7)内装设的清洗液为丙酮溶液。
全文摘要
本发明公开了一种晶圆级芯片封装用半自动环氧树脂薄膜制备机，由滚胶装置和涂胶装置组成，滚胶装置采用自动多级滚轮结构进行滚胶，可精确控制胶膜厚度，较手动滚胶操作便捷且可靠；涂胶装置采用可作九十度旋转的载物台，无需手动转动所涂胶的晶圆，极大提高了生产效率的同时，更好的保证了生产质量；于滚胶装置中设置自动清洗装置，配合多级滚轮结构可对滚轮的进行自动清洗；综上所述，本发明可有效提高晶圆级芯片环氧树脂薄膜涂覆操作的生产效率，且有效提高了产品良率。
文档编号H01L21/56GK101837331SQ20091003016
公开日2010年9月22日 申请日期2009年3月20日 优先权日2009年3月20日
发明者杜彦召 申请人:昆山西钛微电子科技有限公司