专利名称：一种晶圆级封装微球自动收集及供球循环设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体芯片封装设备，尤其是涉及一种晶圆级封装微球自动收集 及供球循环设备。
背景技术：
晶圆级植球机是一种高端半导体芯片封装设备，用于将微球(按材质可为锡球、 铜球、银球和金球等多种)精准放置到已经涂抹助焊剂的晶圆上。其核心技术之一就是 微球的自动供球、自动收集和微球的循环系统。目前晶圆级植球机使用的球径一般在 70 μ m 300 μ m，且已出现直径65 μ m的微球并有进一步微小化的趋势，这对微球的自动收 集和供球循环系统提出了更高的要求。现有的晶圆级植球设备为了实现微球的自动供给与循环使用，基本采用振动盘供 球加上治具真空吸球的组合方式、真空吸球盘供球加上治具真空吸球组合方式或直接供球 加上残球收集组合方式。关于振动盘供球加上治具真空吸球组合方式，该方式利用重力作用，将微球从储 球瓶中输送到振动盘上，通过振动盘的微小震动使微球均勻分布在供球容器中并保持微球 的适度跳跃以利于吸球头的吸取。制作一个布满真空吸孔的治具，真空吸孔与晶圆上电路 凸点一一对应。安装有该治具的植球头在振动盘上方通过真空吸附微球，然后将微球放置 到晶圆对应位置。该方式的最大缺点就是治具制作费用过高，特别是12寸晶圆微球数量在 百万级别，制作费用高昂到难以承受。其次，植球头进行微球吸附后，需要多个传感器对吸 球效果进行检查，机构复杂、不易控制且成本高。再次，从实际经验来看，这种真空吸附的方 式一次成功率差，需要多次吸着仍难达到100%的成功率。关于真空吸球盘供球加上治具真空吸球组合方式，与振动盘供球加上治具真空吸 球组合方式类似，该方式的植球头也安装有一个真空吸孔与晶圆电路凸点对应的治具，用 于微球的吸取。不同点在于，该方式并不是用振动盘供球，而是在供球料盒的底部开有同样 与晶圆电路凸点对应的真空孔，通过上置扫球机构或者是供球料盒本身的倾斜，使微球在 供球料盒底部流动从而被真空孔吸附。微球吸附成功后，植球头再来到供球料盒上方，孔位 对应地将微球吸附到植球头上。该方式的吸球成功率高于振动盘供球加上治具真空吸球组 合方式，但在晶圆级别微球数量众多的情况下，成本高昂的缺点仍然没有解决。关于直接供球加上残球收集组合方式，该方式又称为网板扫球式植球方式。一般 使用气缸使储球瓶翻转以实现自动供球，微球直接落在网板上，通过特殊的弹性体植球头 将微球压入到晶圆的孔位对应位置。此种植球方式需要对植球后网板上的剩余球进行清理 或收集。收集方式一般有两种一是使用扫除装置将剩余球转移到网板边缘，在下次植球时 重复使用；另一种方式是使用单独的残球除去装置，在晶圆植球完毕后将残球收集到容器 中丢弃。该方式整体效果较好，但单独制作的残球除去装置结构较复杂且收集剩余球丢弃 的方式也是一种浪费和对环境污染。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、利用 率高的晶圆级封装微球自动收集及供球循环设备。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种晶圆级封装微球自动收集及供球循环设备，其特征在于，该机构包括微球收 集装置及供球循环装置，所述的供球循环装置设在微球收集装置的上部。所述的微球收集装置包括X向运动机构、Y向运动机构、Z向运动机构、植球网板及 直线导轨，所述的Y向运动机构设于植球网板的一侧，所述的X向运动机构一端架设在Y向 运动机构上，另一端嵌套在直线导轨上，所述的直线导轨设于植球网板的另一侧，与Y向运 动机构水平，所述的Z向运动机构设于X向运动机构上部。所述的供球循环装置固定于Z向运动机构的滑块上，可以上下运动。所述的供球循环装置包括漏球用钢带、供球瓶、微球收集瓶、漏球用气缸、植球旋 转机构、植球头、吸球机构和供球导管，所述的供球瓶设在装置的顶部，所述的微球收集瓶 设在供球瓶的一侧，所述的漏球用汽缸有两个，经漏球用钢带连接在供球瓶的左下方和右 下方，所述的植球旋转机构设在装置中间的侧部，所述的供球导管顶端与供球瓶连接，底端 与植球头连接，所述的吸球机构设在装置的底部。所述的漏球用钢带上设置漏球孔。所述的微球收集瓶与吸球机构经气管连接。与现有技术相比，本发明控制漏球用钢带可使供球瓶中的微球经供球导管落到植 球网板上，吸球机构用于吸取植球过程中流出植球头的多余的微球，经过气管将这些多余 的微球吸取到收集瓶中，实现了微球的自动循环利用，具体包括以下优点(1)本微球自动收集及供球循环机构所用机构相对简单，成本大幅降低；(2)本植球方式在供球过程中不需要高性能检测系统，与治具真空吸球方式相比 成本大幅降低；(3)本方式供球成功率高，无浪费、微球循环使用，利用率高；(4)本方式的多余球除去与植球过程同时进行、使得设备整体UPH提高。
图1为本发明的俯视结构示意图；图2为供球循环装置的结构示意图。图中1为微球收集装置、11为植球网板，12为X向运动机构、13为Y向运动机构、 14为Z向运动机构、15为直线导轨、2为供球循环装置、21为供球瓶、22为微球收集瓶、23 为漏球用钢带、24为漏球用气缸、25为植球旋转机构、26为供球导管、27为植球头、28为吸 球机构。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。实施例一种晶圆级封装微球自动收集及供球循环设备，其结构如图1所示，该机构包括微球收集装置1及供球循环装置2，供球循环装置2设在微球收集装置1的上部，固定于Z 向运动机，14的滑块上，可以沿Z轴方向上下运动。微球收集装置1包括植球网板11、X向运动机构12、Y向运动机构13、Z向运动机 构14及直线导轨15，Y向运动机构13设于植球网板11的一侧，X向运动机构12 —端架设 在Y向运动机构13上，另一端嵌套在直线导轨15上，直线导轨15设于植球网板11的另一 侧，与Y向运动机构13水平，Z向运动机构14设于X向运动机构12上部。供球循环装置2的结构如图2所示，包括供球瓶21、微球收集瓶22、漏球用钢带 23、漏球用气缸Μ、植球旋转机构25、供球导管沈、植球头27和吸球机构观，供球瓶21设 在装置的顶部，微球收集瓶22设在供球瓶21的一侧，漏球用汽缸M有两个，经漏球用钢带 23连接在供球瓶21的左下方和右下方，植球旋转机构25设在装置中间的侧部，供球导管 26顶端与供球瓶21连接，底端与植球头27连接，吸球机构观设在装置的底部。使用时，在前道工序中涂抹好助焊剂的晶圆经由晶圆搬送机构送到植球网板11 的下方，经过视觉处理系统对位后，晶圆与植球网板11对齐并贴近。植球头27在X向运动 机构12、Y向运动机构13和Z向运动机构14的带动下运动到植球搭载初始位置。将供球 瓶21安装好，瓶口向下。在需要供球时，通过漏球用气缸M的动作，使漏球用钢带23的 漏球孔与供球瓶21的出球孔对齐，微球顺利漏下，经过供球导管沈后落到植球网板11上。 供球完成后，植球头27下降到搭载位置，并在植球旋转机构25的带动下旋转起来。植球头 27在X向运动机构12和Y向运动机构13的带动下，按照事先设定的路径将微球压入植球 网板11孔内的晶圆上。在植球进行的同时，吸球机构28的真空同时开启，吸收植球过程中从植球头27中 流出的多余球。由于吸球机构观和微球收集瓶22间有气管相连且微球收集瓶22内的真 空作用，所以吸球机构观吸取的微球都被吸取到微球收集瓶22中。吸取到微球收集瓶22 中的微球有两种处理方式一是将微球收集瓶22与供球瓶21完全一样，微球收集瓶22满 球后可直接用作供球瓶21 ；二是将微球收集瓶22进行改造，从中接出气管与供球瓶21相 连，利用微球的自身重力作用加上气阀门调节，使收集瓶22中的微球自动流入供球瓶21， 实现供球的全自动运行。
权利要求
1.一种晶圆级封装微球自动收集及供球循环设备，其特征在于，该机构包括微球收集 装置及供球循环装置，所述的供球循环装置设在微球收集装置的上部。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆级封装微球自动收集及供球循环设备，其特征在 于，所述的微球收集装置包括X向运动机构、Y向运动机构、Z向运动机构、植球网板及直线 导轨，所述的Y向运动机构设于植球网板的一侧，所述的X向运动机构一端架设在Y向运动 机构上，另一端嵌套在直线导轨上，所述的直线导轨设于植球网板的另一侧，与Y向运动机 构水平，所述的Z向运动机构设于X向运动机构上部。
3.根据权利要求1所述的一种晶圆级封装微球自动收集及供球循环设备，其特征在 于，所述的供球循环装置固定于Z向运动机构的滑块上，可以上下运动。
4.根据权利要求1或3所述的一种晶圆级封装微球自动收集及供球循环设备，其特征 在于，所述的供球循环装置包括漏球用钢带、供球瓶、微球收集瓶、漏球用气缸、植球旋转机 构、植球头、吸球机构和供球导管，所述的供球瓶设在装置的顶部，所述的微球收集瓶设在 供球瓶的一侧，所述的漏球用汽缸有两个，经漏球用钢带连接在供球瓶的左下方和右下方， 所述的植球旋转机构设在装置中间的侧部，所述的供球导管顶端与供球瓶连接，底端与植 球头连接，所述的吸球机构设在装置的底部。
5.根据权利要求4所述的一种晶圆级封装微球自动收集及供球循环设备，其特征在 于，所述的漏球用钢带上设置漏球孔。
6.根据权利要求4所述的一种晶圆级封装微球自动收集及供球循环设备，其特征在 于，所述的微球收集瓶与吸球机构经气管连接。
全文摘要
本发明涉及一种晶圆级封装微球自动收集及供球循环设备，该机构包括微球收集装置及供球循环装置，供球循环装置设在微球收集装置的上部，供球循环装置固定于Z向运动机构的滑块上，可以上下运动。与现有技术相比，本发明控制漏球用钢带可使供球瓶中的微球经供球导管落到植球网板上，吸球机构用于吸取植球过程中流出植球头的多余的微球，经过气管将这些多余的微球吸取到收集瓶中，实现了微球的自动循环利用。
文档编号H01L21/60GK102122606SQ20101054617
公开日2011年7月13日 申请日期2010年11月16日 优先权日2010年11月16日
发明者刘劲松, 李小平, 赵凯 申请人:上海微松工业自动化有限公司, 上海微电子装备有限公司