[发明专利]一种晶圆级封装微球自动收集及供球循环设备

说明书

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70μm～300μm，且已出现直径65μm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匀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；