一种晶圆级弹性体压入微球植球装置

摘要

本发明涉及一种晶圆级弹性体压入微球植球装置，包括架台、支脚、网板、Y向运动机构、X向运动机构、直线导轨、Z向运动机构、旋转机构、供球机构及弹性体植球头，支脚有设在架台底部的四角，网板固定在架台的中部，Y向运动机构设于网板的一侧，X向运动机构一端设于Y向运动机构之上，另一端设于直线导轨之上，直线导轨设于网板的另一侧，Z向运动机构设于X向运动机构上部，旋转机构及供球机构固定于Z向运动机构上，弹性体植球头设在供球机构的下部。与现有技术相比，本发明制作相对简单，成本大幅降低，并且对微球伤害小，植球成功率高，微球利用率高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体封装设备，尤其是涉及一种晶圆级弹性体压入微球植球装置。

背景技术

晶圆级微球植球机是一种高端半导体封装设备，用于将微球(包括锡球、铜球和金球等不同材质的微球)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植球方式。

现有的晶圆级植球设备为了实现将微球精确植入晶圆，国际上基本采用扫球植球、治具吸球植球或筛球的方式。

扫球方式是用蚕丝毛刷做成一个旋转头在网板上往复扫球将球扫入网板孔内植在晶圆上，此种方式蚕丝毛刷消耗量大、制作过程步骤繁琐、需要专业人员经常更换，因而成本较高，扫球过程中微球也比较浪费、容易出现微球飞溅的情况影响生产。

治具吸球是制作一个与晶圆大小相同的治具，治具上制作与需要植球位置相对应的针，利用真空在震动的供料槽内将微球吸到治具上，再通过精确的定位系统将微球植入晶圆。此种方式动作机构复杂，需要图像识别系统、精确定位系统、高性能检测系统等，硬件质量要求较高，价格极其昂贵。

筛球方式机构简单，但是植球精度不高、植球效率不高且容易氧化，因此使用的较少。

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制作相对简单、成本较低、植球成功率高的晶圆级弹性体压入微球植球装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种晶圆级弹性体压入微球植球装置，其特征在于，该装置包括架台、支脚、网板、Y向运动机构、X向运动机构、直线导轨、Z向运动机构、旋转机构、供球机构及弹性体植球头，所述的支脚有4个，设在架台底部的四角，所述的网板固定在架台的中部，所述的Y向运动机构设于网板的一侧，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，所述的旋转机构及供球机构固定于Z向运动机构的滑块上，所述的弹性体植球头设在供球机构的下部。

X向运动机构、Y向运动机构及Z向运动机构采用电机加上滚珠丝杠或同步齿形带进行驱动。

所述的电机为交流伺服电机或步进电机。

所述的旋转机构为中空旋转电机或普通电机，中空旋转电机或普通电机带动中空轴旋转。

所述的普通电机为交流伺服电机或步进电机。

所述的供球机构包括微球容器和供球管路，所述的供球管路设在微球容器的下部，该供球管路的下部连接弹性体植球头。

所述的弹性体植球头由弹性体本体、连接块和防静电布组成，所述的防静电布包裹在弹性体本体的外部，所述的连接块设在弹性体本体的顶部，压紧防静电布。

所述的弹性体本体的材料为具有一定伸缩特性的物质，包括海绵或软橡胶。

所述的X向运动机构可沿Y方向做前后运动，所述的Z向运动机构可沿X方向做左右运动，所述的供球机构和旋转机构可沿Z方向做上下运动。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本植球方式所用弹性体植球头材料容易采购、制作相对简单，成本大幅降低；

(2)本植球方式在植球过程中不需要图像识别系统和高性能检测系统，与治具吸球植球方式相比成本大幅降低；

(3)弹性体植球头对微球伤害小，植球成功率高，微球利用率高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图。

图中，1为架台、2为Y向运动机构、3为Z向运动机构、4为X向运动机构、5为支脚、6为网板、7为旋转机构、8为供球机构、9为弹性体植球头、10为直线导轨。

具体实施方式

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

一种晶圆级弹性体压入微球植球装置，其结构如图1～2所示，该装置包括架台1、Y向运动机构2、Z向运动机构3、X向运动机构4、支脚5、网板6、旋转机构7、供球机构8、弹性体植球头9、直线导轨10，支脚5有四个，设在架台1底部的四角，网板6固定在架台1的中部，Y向运动机构2设于网板6的一侧，X向运动机构4一端架设在Y向运动机构2上，另一端嵌套在直线导轨10上，直线导轨10设于网板6的另一侧，与Y向运动机构2水平，X向运动机构4可沿Y方向做前后运动，Z向运动机构3设于X向运动机构4上部，可沿X方向做左右运动，旋转机构7及供球机构8固定于Z向运动机构3的滑块上，可沿Z方向做上下运动，弹性体植球头9设在供球机构8的下部。

在前道工序中涂装完毕助焊剂的晶圆经由晶圆搬送机构送到紧贴网板6的下方后，弹性体植球头9在X向运动机构4、Y向运动机构2和Z向运动机构3的带动下运动到搭载初始位置，然后供球机构8提供微球。供球完成后，弹性体植球头9下降到搭载位置，并在旋转机构7的带动下旋转起来。弹性体植球头9在X向运动机构4和Y向运动机构2的带动下，按照事先设定的路径将微球压入网板6孔内的晶圆上。

X向运动机构4、Y向运动机构2和Z向运动机构3，既可以采用电机加上滚珠丝杠的驱动方式，也可以采用电机加上同步齿形带的驱动方式；电机既可以采用交流伺服电机，也可以采用步进电机。通过X向运动机构4和Y向运动机构2的配合，使得弹性体植球头9可以在整个网板6的范围内运动，并且可以在工控机或其他控制器中提前设定运动路线以使植球效果最佳。

Z向运动机构3上安装有旋转机构7、供球机构8、弹性体植球头9等机构，以及与之相配套的传感器等零部件，因为Z向运动机构3整体较重，需要在实际应用中根据旋转机构7、供球机构8和弹性体植球头9等所有机构的质量情况以及使用的电机情况决定Z向运动机构3是否需要电磁刹车机构。

旋转机构7有中空旋转电机和普通电机带动中空轴旋转两种方式可供选择，用于带动弹性体植球头旋转以使植球效果更佳。中空旋转电机制作工艺要求较高、售价高但体积小出力高、占用空间小。而使用普通的交流伺服电机或者步进电机通过同步齿形带或者齿轮等方式带动中空轴旋转的方式，实现较为复杂但成本更低，维护方便。

弹性体植球头9由弹性体本体、连接块和防静电布组成，防静电布包在弹性体外面，经由连接块压紧，用于将微球从网板孔中压入到晶圆上。弹性体可以是海绵、软橡胶等任何具有一定伸缩特性的物质。弹性体的伸缩特性使得搭载头对微球具有一定的必要的向下压力，同时搭载头对微球的损害较小，防静电布可以消除微球间的静电以防止植球过程中微球粘连等情况的发生，同时防静电布的存在也避免了微球与弹性体的直接接触摩擦所可能导致的弹性体细屑对晶圆产生污染。同时弹性体搭载头9的高度可以根据微球和网板的情况进行调整以提高搭载成功率。