一种芯片倒装设备及方法与流程

本发明涉及半导体封装技术领域，特别是涉及一种芯片倒装设备及方法。

背景技术：

随着集成电路集成度的增加，芯片的封装技术也越来越多样化，因为倒装芯片(flipchip)技术具有缩短封装内互连长度的优点，进而能够更好地适应高度集成的发展需求，目前已广泛应用于芯片封装领域。倒装芯片技术是在芯片晶体管有源层上直接制作焊点阵列作为输入、输出端子并以倒扣方式焊接于封装基板上，从而实现芯片与基板间的电连接。

本申请的发明人在长期的研发过程中，发现目前的芯片倒装设备，直接将划好的芯片从膜上捡起来，倒装在基板等载体上，不会对芯片的质量进行检测。但是，在芯片的划片等过程常常会导致有elk层(低介电常数层low-k)的损伤，如果没有检测直接将所有芯片倒装进行加工，损伤的芯片也会被加工，直到最终电测试才能筛除，增加了加工过程的浪费，降低了产品良率。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种芯片倒装设备及方法，能够对芯片进行筛查，提高产线良率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种芯片倒装设备，所述设备包括：抓取机构，设置有至少一个抓取头，用于抓取芯片；光学检测机构，设置于抓取头一侧，用于利用光学原理检测芯片是否有缺陷。

其中，光学检测机构包括红外光检测器和/或可见光检测器，红外光检测器用于检测芯片是否有内部缺陷；可见光检测器用于检测芯片是否有表面缺陷。

其中，红外光检测器包括红外光发射器和红外图像采集器，红外光发射器与红外图像采集器相对设置于抓取头的两侧，并使红外光发射器发出的红外光线与芯片切割面垂直。

其中，红外图像采集器用于采集红外图像，若红外图像中有暗斑，则说明芯片有内部缺陷。

其中，可见光检测器包括可见光发射器和可见图像采集器，可见光发射器设置于抓取头的一侧，并使可见光发射器发出的光线与芯片切割面成预定角度，所述角度大于0度小于或等于90度。

其中，可见图像采集器与芯片平行设置，用于采集并处理可见图像，通过可见图像判断切割面是否有表面缺陷。

其中，红外光检测器和可见光检测器的数量各为一个，红外光检测器、可见光检测器能够相对于抓取头转动，以使红外光检测器和可见光检测器对芯片的多个切割面进行检测。

其中，红外光检测器和可见光检测器的数量各为多个，分别设置于抓取头的周边，以分别对芯片的多个切割面进行检测。

其中，抓取机构包括第一抓取头、第二抓取头和旋转马达，第一抓取头为多个，多个第一抓取头等间距的排列于旋转马达的转盘上；第二抓取头为多个，多个第二抓取头平行排列于旋转马达的一侧。

其中，芯片倒装设备还包括传送机构和贴片平台，第二抓取头与传送机构滑动连接，传送机构用于将检测合格的芯片传送至贴片平台进行贴片。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种芯片倒装方法，所述方法包括：抓取待检测芯片；对待检测芯片进行光学检测，以检测芯片是否有缺陷；对检测合格的芯片进行倒装。

其中，在抓取待检测芯片并使其移动到待倒装位置过程中，利用红外光检测芯片是否有内部缺陷；和/或，利用可见光检测芯片是否有表面缺陷。

其中，将红外光以垂直角度对芯片切割面进行照射，采集并检测红外光穿过芯片后的信号强度；若红外光的信号明显减弱，则说明芯片有内部缺陷。

其中，设置一个红外光检测器，将芯片相对红外光检测器进行转动，以对芯片的多个切割面进行检测；或设置多个红外光检测器，以分别对芯片的多个切割面进行检测。

其中，将可见光以预定角度对芯片切割面进行照射，采集切割面的图像，对图像进行处理，以判断切割面表面是否有缺陷，所述角度大于0度小于或等于90度。

其中，设置一个可见光检测器，将芯片相对可见光检测器进行转动，以对芯片的多个切割面进行检测；或设置多个可见光检测器，以分别对芯片的多个切割面进行检测。

其中，若检出芯片有缺陷，则对芯片进行丢弃处理；若芯片合格，则对检测合格的芯片进行倒装。

其中，将检测合格的芯片蘸取助焊剂，并传送至贴片平台进行贴片。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供一种芯片倒装设备，该倒装设备设置有光学检测机构，该检测机构能够利用光学原理检测芯片是否有缺陷。通过设置检测机构，能够实现在倒装前对芯片的筛查，以及时发现缺陷芯片，防止其流入后续工艺，提供产线良率。

附图说明

图1是本申请芯片倒装设备第一实施方式的结构示意图；

图2是本申请芯片倒装设备第二实施方式的结构示意图；

图3是本申请芯片倒装设备第三实施方式的结构示意图；

图4是本申请芯片倒装方法第一实施方式的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本申请进一步详细说明。

请参阅图1，图1是本申请芯片倒装设备第一实施方式的结构示意图。在该实施方式中，芯片倒装设备100包括抓取机构10和光学检测结构20，抓取机构10设置有至少一个抓取头101，用于抓取芯片110；光学检测机构20，设置于抓取头101一侧，用于利用光学原理检测芯片110是否有缺陷。

其中，在芯片的划片等过程中，常常会导致有elk层的损伤，包括切割面表面的损伤、芯片内部隐藏的裂纹损伤等。这些损伤往往都比较微小，不易被检测发现。本申请通过设置光学检测机构，利用光学原理，能够很好的检出芯片是否有缺陷，实现在倒装前对芯片的筛查，以及时发现缺陷芯片，防止其流入后续工艺，提高产线良率。

其中，在一实施方式中，光学检测机构包括红外光检测器和/或可见光检测器，红外光检测器用于检测芯片是否有内部缺陷，如内部裂纹等；可见光检测器用于检测芯片是否有表面缺陷。

请继续参阅图1，光学检测机构包括可见光检测器，可见光检测器包括可见光发射器201和可见图像采集器202，可见光发射器201设置于抓取头101的一侧，并使可见光发射器201发出的光线与芯片切割面成预定角度，角度大于0度小于或等于90度。其中，可见图像采集器202与芯片110平行设置，用于接收并处理可见图像，通过可见图像判断切割面是否有表面缺陷。

具体地，表面缺陷虽然位于表面便于检测，但是因为这些缺陷一般比较微小，不易看到，本申请利用可见光对芯片切割面表面进行照射，能够提高芯片切割面表面的亮度和可视度，然后利用可见图像采集器拍摄采集芯片切割面的图像，对图像进行放大分析，查看是芯片切割面否有表面缺陷。其中，可见图像采集器202与芯片110平行设置，这样能够准确获取芯片切割面表面图像，避免因拍摄角度造成的阴影，图像变形等带来的误判、漏检等。控制可见光发射器201的位置，以使可见光发射器201发出的光线与芯片切割面成预定角度，以全面照亮芯片表面为最佳角度，例如可以是30度、45度、60度等。

请参阅图2，图2是本申请芯片倒装设备第二实施方式的结构示意图。在该实施方式中，芯片倒装设备200包括抓取机构10和光学检测结构20，抓取机构10设置有至少一个抓取头101，用于抓取芯片110；光学检测机构20包括红外光检测器，红外光检测器包括红外光发射器301和红外图像采集器302，红外光发射器301与红外图像采集器302相对设置于抓取头的两侧，并使红外光发射器301发出的红外光线与芯片切割面垂直。

其中，红外光是波长比可见光要长的电磁波(光)，肉眼不可见。当使用红外光照射芯片时，如果芯片内部是完整无损的，那么透过芯片后，所接受到的红外光信号应该是相同的。如果芯片内部有裂纹，经过此处的红外光就会有部分被反射，那么透过芯片的红外光的信号就会变弱。利用红外图像采集器对透过芯片的红外光信号进行采集，如果所得图像中有暗斑，则说明芯片内部有裂纹。因为有裂纹时，部分红外光被反射，体现在图像中便是亮度减小，相对其他部分则为暗斑。

其中，在一实施方式中，可以根据检测需要设置光学检测器；如果只需要检测芯片内部缺陷则只设置红外光检测器即可；若如果只需要检测芯片表面缺陷则只设置可见光检测器即可。优先地，同时设置红外检测器和可见光检测器。

其中，在一实施方式中，红外光检测器和可见光检测器的数量各为一个，红外光检测器、可见光检测器能够相对于抓取头转动，以使红外光检测器和可见光检测器对芯片的多个切割面进行检测。

具体地，芯片在划片过程中，一个芯片会产生四个切割面，检测时应该对每个切割面进行检测。当红外光检测器和可见光检测器的数量各为一个时，可转动抓取头，以对芯片的多个切割面进行检测。当然也可以是抓取头固定，转动红外光检测器和可见光检测器，以对芯片的多个切割面进行检测。

其中，在一实施方式中，红外光检测器和可见光检测器的数量各为多个，分别设置于抓取头的周边，以分别对芯片的多个切割面进行检测。具体地，对应芯片的各个切割面都设置一套光学检测器，能够提高检测效率。

请参阅图3，图3是本申请芯片倒装设备第三实施方式的结构示意图。在该实施方式中，芯片倒装设备300包括抓取机构10、光学检测结构20、传送结构(图未示)和贴片平台(图未示)。

其中，抓取机构10包括第一抓取头102、第二抓取头101和旋转马达(图未示)，第一抓取头102为多个，多个第一抓取头102等间距的排列于旋转马达的转盘上；第二抓取头101为多个，多个第二抓取头101平行排列于旋转马达的一侧，第二抓取头101与传送机构滑动连接，传送机构用于将没有缺陷的芯片传送至贴片平台进行贴片。

具体地，第一抓取头102通过外接管连通有抽真空装置，利用真空吸附，抓取芯片，并翻转传送给第二抓取头101；第二抓取头101与传送机构滑动连接，可将抓取的芯片传送至光学检测器处，对芯片进行缺陷检测；检测结束后，将合格的芯片传送至助焊剂120储存处，将芯片蘸取助焊剂后，再传送至贴片平台，将芯片贴装到目标基板130上。

该芯片倒装设备通过设置检测机构，能够实现在倒装前对芯片的筛查，以及时发现缺陷芯片，防止其流入后续工艺，提高产线良率。

基于此，本申请还提供一种芯片倒装方法，该芯片倒装方法利用上述芯片倒装设备来进行芯片倒装。请参阅图4，图4是本申请芯片倒装方法第一实施方式的流程示意图。在该实施方式中，芯片倒装方法包括如下步骤：

s401：抓取待检测芯片。

其中，抓取头通过外接管连通有抽真空装置，利用真空作用来吸附抓取芯片。

s402：对待检测芯片进行光学检测，以检测芯片是否有缺陷。

其中，在芯片的划片等过程中，常常会导致有elk层的损伤，包括切割面表面的损伤、芯片内部隐藏的裂纹损伤等。这些损伤往往都比较微小，不易被检测发现。该方法可以对芯片进行光学检测，利用光学原理，能够很好的检出芯片是否有缺陷。

s403：对检测合格的芯片进行倒装。

其中，若检测到芯片有缺陷则对缺陷芯片进行丢弃处理，将合格芯片传送至贴片平台进行倒装贴片。

其中，在抓取待检测芯片并使其移动到待倒装位置过程中，利用红外光检测芯片是否有内部缺陷，和/或，利用可见光检测芯片是否有表面缺陷。

具体地，将红外光以垂直角度对芯片切割面进行照射，采集并检测红外光穿过芯片后的红外光信号强度，若红外光的信号明显减弱，则说明芯片内部有缺陷，如裂纹等。其中，红外光是波长比可见光要长的电磁波(光)，肉眼不可见。当使用红外光照射芯片时，如果芯片内部是完整无损的，那么透过芯片后，所接受到的红外光信号应该是相同的。如果芯片内部有裂纹，经过此处的红外光就会有部分被反射，那么透过芯片的红外光的信号就会变弱。利用红外图像采集器对透过芯片的红外光信号进行采集，如果所得图像中有暗斑，则说明芯片内部有裂纹。因为有裂纹时，部分红外光被反射，体现在图像中便是亮度减小，相对其他部分则为暗斑。

将可见光以预定角度对芯片切割面进行照射，采集切割面的图像，对图像进行处理，以判断切割面表面是否有缺陷。

其中，芯片有多个切割面，应分别对多个切割面进行检测。可设置一个红外光检测器，将芯片相对红外光检测器进行转动，以对芯片的多个切割面进行检测；或设置多个红外光检测器，以分别对芯片的多个切割面进行检测。可设置一个可见光检测器，将芯片相对可见光检测器进行转动，以对芯片的多个切割面进行检测；或设置多个可见光检测器，以分别对芯片的多个切割面进行检测。

检测结束后，若检出芯片有缺陷，则对芯片进行丢弃处理。若芯片合格，将其传送至助焊剂储存处，将芯片蘸取助焊剂后，再传送至贴片平台，将芯片倒装贴装到目标基板上。

以上方案，通过设置检测机构，能够实现在倒装前对芯片的筛查，以及时发现缺陷芯片，防止其流入后续工艺，提供产线良率。进一步的，检测结构为光学检测机构，能够更精准的对缺陷进行检测。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。