一种固晶机及固晶方法

本发明涉及固晶设备，尤其是涉及一种固晶机及固晶方法。

背景技术：

0、技术背景

1、我国半导体产业正在飞速发展，而封装技术则是影响半导体产业发展的非常重要的一个环节。半导体的封装技术的优劣是至关重要的竞争因素，与市场上大部分的半导体机械设备相比较，固晶机的固晶精度、速度、稳定性等有着明显的优势。

2、现有的固定方式多是通过物理层面的点胶技术，先通过点胶机给引线框上的固晶位置点定量银浆胶，而后将取出的晶圆贴于胶上完成元器件的连接，然而点胶过程工艺是影响最终效果的关键因素，成产中极易产生一些工艺缺陷：胶点大小不合格，拉丝，胶水浸染焊盘，固化强度不好容易掉片等；

3、现有的固晶机固晶过程，一般是通过摇臂与吸嘴将晶圆上的芯片固定在基板或者引线框上的固晶位置上（cn202210772025.8），首先是摇臂驱使吸嘴向下运动，以吸取晶圆上的芯片，之后，摇臂摆动、带动吸嘴转动(摇臂摆动驱动吸嘴转动的同时，吸嘴也在做上升运动)，将芯片送至引线框的上方，再是摇臂驱使吸嘴向下运动、将芯片固定于引线框上；一般地，摇臂摆动一次的时间在150ms250ms内，且在吸取芯片或者将芯片固定于引线框上时，吸嘴需要停止不动十几毫秒甚至几十毫秒，这样，会延长摇臂来回摆动的时间，且每固定一个芯片，吸嘴都要经历一次停止不动、吸取芯片以及一次停止不动、将芯片固定于引线框上，这样，会影响固晶的效率，而且，芯片并不能够很好地贴合于引线框，固晶质量无法得到保证。

技术实现思路

1、本发明针对以上指出的不足，提出了一种加热贴合晶圆方法，通过对引线框加热，使得芯片和引线框接触部位的材料充分扩散和熔融，并配置供氮机构防止氧化，由于引线框材料各有不同，膨胀系数略有差异，此方式可以降低焊接界面崩裂的风险，从而使得晶圆贴合更加牢固，进而提高固晶质量。

2、本发明至少通过如下技术方案之一实现。

3、一种固晶机，包括承装机构、加热载台机构、相机识别机构、取晶固晶机构和晶圆台机构；

4、所述加热载台机构包括载台加热装置和供氮机构、取料装置；

5、所述承装机构包括框架驱动装置和引线框，所述引线框上设有用于承装芯片的固晶位；框架驱动装置带动所述引线框在载台加热装置上滑动，使载台加热装置对引线框进行加热后将引线框的固晶位移动到取晶固晶机构的焊头下方；

6、所述取晶固晶机构包括焊头、伺服电机，焊头一端连接与伺服电机，另一端自由端装有可更换的吸嘴，伺服电机控制焊头自由端做x、y、z方向的运动；

7、所述晶圆台机构包括晶圆台、顶针装置，顶针装置将晶圆从晶圆台上顶出，焊头吸嘴取出晶圆，将晶圆贴在引线框固晶位上，如此往复运动。

8、进一步地，所述引线框设有n排m列的固晶位，n排固晶位沿x方向排列，m列固晶位沿y方向排列，其中，m≥1，n≥1，且n和m均为自然数。

9、进一步地，所述框架驱动装置包括丝杆电机和与丝杆电机连接的拨爪；载台加热装置上刻有搬运轨道，拨爪带动引线框在搬运轨道上移动。

10、进一步地，所述载台加热装置包括加热载台，所述加热载台上覆盖有加热盖板防止散热；加热载台上刻有供引线框移动的搬运轨道，加热载台和加热盖板之间留有供引线框移动的缝隙；

11、进一步地，所述供氮机构包括多个温度传感器、多个氮气输出管和多个加热丝；

12、所述温度传感器的温度探头与所述加热载台、所述氮气输出管连接，所述氮气输出管有氮气输出口，所述加热丝一一对应缠绕在氮气输出管上。

13、进一步地，所述取料装置包括取料盒、取料器、金属传感器，取料器自由端用于取料盒取料，金属传感器位于取料器底部，一端与气缸连接，金属传感器用于判断取出的料是否为引线框；取料器初始化时位于取料盒正上方，取料器与取料盒平行，取料器向下移动吸取取料盒中的引线框，并放置在加热载台机构上。

14、进一步地，所述相机识别机构包括两个相机，用于拍摄取晶时晶圆台和固晶时引线框固晶位两个部分的图像。

15、进一步地，所述晶圆台包括晶圆盘，晶圆盘上贴有晶圆的蓝膜；晶圆台与伺服电机、旋转电机连接，控制晶圆台做x方向和y方向上移动以及控制晶圆盘旋转。

16、进一步地，所述顶针装置包括与电机连接的顶针，电机驱动顶针做竖直方向运动，将晶圆从蓝膜上顶出，配合焊头吸嘴完成同步上抬动作取出晶圆。

17、实现所述的固晶机的固晶方法，包括以下步骤：

18、s1.加热载台分为n个温区，按照设定温度实时加热；

19、s2.待n个温区温度加热到指定温度，取料装置的取料器从料盒取出引线框，取料器底部的传感器将与引线框接触，根据传感器的信号判断是否为金属引线框，如果是则将触发与传感器连接的气缸打开，取料器将引线框吸取，并放置在加热载台的起始端，如非金属则与传感器相连接的气缸关闭，取料器将取出的物料丢弃，再次重新从取料盒中取料；

20、s3.将拨爪放入引线框的边缘小孔内，带动引线框在加热载台机构的搬运轨道上进行x方向上的缓慢移动，将引线框进行定位后，加热载台将对引线框进行加热；

21、s4.直到引线框的第一列到达焊头下方位置即焊片位置，相机进行拍照识别焊盘，并将拍到的图像通过图像采集卡发送至计算机中，计算机将图像上的引线框固晶位坐标进行计算并转换为焊头需要达到的坐标，称之为固晶坐标；

22、s5.另一相机对着晶圆台进行拍照识别符合规格的晶圆，获取晶圆的图像，并将图像通过图像采集卡送至计算机中计算，从而获取晶圆的图像坐标，软件将获取的晶圆的图像坐标转换成焊头对应的机械坐标，称之为取晶坐标；然后晶圆台在底部连接的电机作用之下，在x方向上移动一个晶圆的距离，等待下一次识别；

23、s6.焊头到达取晶坐标位置，同时顶针在电机的驱动作用之下，将蓝膜上的晶圆向垂直方向顶出，焊头吸嘴吸取晶圆，焊头带着晶圆到达固晶坐标，并垂直向下接触引线框的固晶位置，并将晶圆放置在固晶位上，从而完成一片晶圆片的贴片动作；

24、s7.重复步骤s5、步骤s6，待引线框第一列n片全部焊完后，拨爪将移动一个单元的距离，再次重复步骤s4、步骤s5、步骤s6，直到一个引线框所有固晶位都有芯片，将完成的引线框通过拨爪运送至出料区，放至出料盒之中；

25、s8.重复步骤s2~步骤s7，直到取料盒中的引线框全部取出。

26、与现有技术相比，其有益效果在于：

27、本发明的固晶机中，焊头z轴带动吸嘴运动，从晶圆盘上，通过与顶针的配合，从晶圆上取出芯片，并将芯片搬运至引线框上的固晶位置。引线框上的固晶位置一般呈矩阵分布，吸嘴以一列为单位进行焊片，一列完毕，引线框在拨爪的驱动下向前移动一个单位，进行下一列的焊片，因此，焊头主要会进行在y方向和z方向的运动，且晶圆盘座台配置有顶针，顶针机构在焊头吸嘴到达晶圆上方时，焊头和顶针同时上抬，不让焊头接触晶圆而采用同步上抬的动作主要是为了防止压坏晶圆，在固晶质量上有了很大的提升，且焊头来去的动作在y和z方向上往复循环，无需传统的摆臂，吸嘴负责配合晶圆台顶针将顶出的晶圆吸住并将其贴在高温加热的引线框焊盘上，因此节省了固晶时间，提高了固晶效率。

28、本发明的固晶方法应用了上述固晶机，本固晶方法可以在固晶时，由供氮机构提供无氧环境，防止芯片或者引线框由于在加热的同时接触到空气而氧化；且氮气的温度和固晶机的温度接近，氮气不会和芯片有过多的热交换，还可以使得芯片的降温更加温和，不至于由于过大的温差导致爆晶的意外，从而影响固晶质量。