专利名称：划片座及利用它来切割无带衬底的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于在对集成电路芯片进行划片时固定衬底的座子(nest)、利用该座子来切割没有胶带的衬底的方法以及实施该方法的设备。
在制造集成电路芯片期间，通常有多个集成电路芯片排列在例如晶片或电路板等单个衬底上，最终将对衬底进行划片来分离这些集成电路芯片。虽然基本上可在整个制造工艺期间的任何时候锯开衬底或进行划片来形成独立的芯片，但通常是在衬底上形成焊球网格阵列和小片后才锯开衬底。
图1是常规衬底的触点或焊球网格阵列(BGA)一侧的示意图。本领域内的技术人员可理解，衬底102包括独立的集成电路芯片112，每个芯片包括由触点构成的焊球网格阵列。一般，可依据衬底102的尺寸和每个集成电路芯片112的尺寸来改变在衬底102上形成的集成电路芯片112的数目。此外，还可改变每个焊球网格阵列110中焊球的数目。按照示例，衬底102包括一百四十个集成电路芯片112，每个芯片具有十六个焊球的焊球网格阵列。
衬底102一般还包括用于各种制造工艺的定位孔106，这些工艺包括把焊球网格阵列110加到芯片112上的工艺以及封装衬底102的工艺，但不限于此。在衬底102上还包括“测试(pick-up)点”116，它们用于使摄像机在制造期间的必要时检查衬底102的整个对准。
在图2中示出衬底102的非BGA一侧的示意图。由于衬底102的非BGA一侧通常包括集成电路小片140，所以可把非BGA一侧作为衬底102的“小片一侧”。本领域内的技术人员应理解，当对衬底102进行划片而形成独立的集成电路芯片112时，每个集成电路芯片112的一侧将具有焊球网格阵列110，而另一侧将具有集成电路小片140。
如上所述，为了把集成电路芯片从衬底上分离，必须用划片锯或类似装置对衬底进行划片。通常，划片工艺包括用手把衬底(非BGA一侧在下)放置在例如胶带等粘性表面上。该胶带用于在划片期间和之后把独立的集成电路芯片固定就位。尤其是，胶带用于防止各个集成电路芯片相对旋转和平移。
从BGA一侧切割衬底，即以非BGA一侧朝下来切割衬底，这是因为无论从焊球的底面还是从焊球的侧面都难于把焊球有效地紧扣和固定在焊球网格阵列中。换句话说，虽然在划片期间胶带能把诸如小片等基本上光滑的表面安全地固定在衬底上，但在划片期间胶带并不能有效而安全地固定诸如焊球网格阵列的整个表面等不平整表面。
一旦把衬底放置在胶带上且BGA一侧朝上，则用手将胶带和衬底装到用于划片的真空吸盘上。换句话说，把胶带和衬底在真空吸盘上对准，胶带一侧在下，从而真空吸盘的真空有效地“紧扣”胶带和衬底板。在把胶带和衬底固定在真空吸盘上时，利用划片锯对集成电路芯片进行自动地划片。本领域内的技术人员应理解，划片锯对衬底进行划片而形成集成电路芯片，但基本上不割到胶带。
一旦集成电路芯片被分离，则必须把芯片从胶带上移去。由于芯片通常没有与胶带准确地对准，所以一般不使用真空来把芯片从胶带上移去。通常，有人会把每个芯片(BGA一侧朝上)从胶带上移去，然后把每个芯片(BGA一侧朝下)放置在支撑架上，该支撑架可用于传送芯片至随后的制造工艺。然而，使用手工的工艺通常既费时又不准确。
或者，替代手工工艺，可使用拾取(pick)-放置装置把芯片从胶带上移去并把这些芯片放置在支撑架中。与从胶带上手工地移去芯片相同，使用拾取-放置装置通常也是费时的。例如，拾取-放置装置必须在从胶带上拾取芯片前把每个芯片排成一行。此外，拾取-放置装置是一般与划片装置隔开的制造设备的附件。因此，整个划片工艺可能还需要把胶带和已划片芯片传送到拾取-放置装置的附加手工工艺。
由于胶带可能相对昂贵且它必须在划片工艺完成后就要处理，所以通常不想在划片工艺中使用胶带。此外，在划片工艺后胶带上的粘合剂可能留在芯片上，从而形成可能难于除去的残留物。在未把残留物从芯片上适当地除去时，可能会影响随后的制造步骤以及芯片的完整性。使用胶带一般还需要手工操作，即把衬底放置在胶带上。本领域内的技术人员应理解，除了慢且费时意外，手工工艺通常增加了衬底被误操作或沾污的可能性。
因而，想要一种有效地且基本上自动地对衬底进行划片而形成独立的集成电路芯片的方法和设备。换句话说，想要一种在划片期间安全地固定衬底而无需使用胶带的方法和设备。
本发明涉及一种适用于在对集成电路芯片进行划片时固定衬底的座子、利用该座子来切割没有胶带的衬底的方法以及实施该方法的设备。
依据本发明的一个方面，划片座用于在划片工艺期间固定衬底，该衬底包括芯片且该衬底具有第一侧和第二侧，其中衬底的第二侧包括与芯片相连的至少一个触点。划片座包括座体，该座体包括限定了用于接收至少一个触点和至少一个对准装置的至少一个开口的网格配置，对准装置用于相对于座体来定位衬底。
依据另一个方面，本发明旨在一种用于切割包括芯片的无带衬底的方法，该衬底具有第一侧和第二侧，其中第二侧包括与芯片相连的焊球网格阵列，焊球网格阵列包括具有底面和侧面的至少一个焊球。此方法包括这些步骤把衬底夹持(retain)在用于固定衬底的座子机构中，其中夹持衬底包括把衬底放置在座子机构中，其第二侧朝下；把座子机构定位在切割机构上，切割机构包括真空吸盘和切割锯，其中把座子机构定位在切割机构上包括把座子机构定位在真空吸盘上，以来自真空吸盘的真空把第二侧吸在真空吸盘上，其中第二侧吸到座子机构，用切割锯从第一侧来切割衬底。
依据再一个方面，本发明旨在一种切割无带衬底的方法，该衬底具有基本上光滑的一侧和基本上不光滑的另一侧。此方法包括把衬底夹持在用于固定衬底的座子机构中的步骤，其中夹持衬底包括把衬底在座子机构中对准从而基本上限制衬底的平移和旋转移动以及把座子机构定位在真空吸盘上。此方法还包括以来自真空吸盘的真空把衬底吸在真空吸盘上(其中衬底吸到座子机构)并用切割机构来切割衬底的步骤。
依据本发明的又一个方面，划片座用于在划片工艺期间支撑衬底，该衬底具有第一衬底侧和第二衬底侧，第一衬底侧比第二衬底侧更光滑。划片座包括具有第一座侧和第二座侧的座体，座体包括限定至少一个座子开口的网格配置，座子开口具有小于从衬底上割下的小片的面积的开口区域，座子开口还具有位于靠近开口区域的第一座子侧上的至少一个夹持壁。划片座还包括其上有至少一个真空基座(pedestal)的真空夹持板，当座体与真空夹持板相配时真空基座被设置成穿过座子开口，当真空基座被设置成从座子一侧穿过座子开口时，真空基座从座体的第一座子侧上方伸出，以在衬底被置于座体上且第一衬底侧面对第一座子侧时且在座体与真空夹持板相配时把衬底从第一座子侧顶起。
依据还有一个方面，本发明旨在一种对无带衬底进行划片的方法，该衬底具有第一衬底侧和第二衬底侧，第一衬底侧比第二衬底侧更光滑。此方法包括这些步骤，准备具有第一座子侧和第二座子侧的座子，该座子具有限定至少一个开口的网格，座子开口具有小于从衬底划下的小片面积的开口区域，衬底被放置在座子上，该衬底的第一衬底侧面对第一座子侧。该方法还包括准备其上有至少一个真空基座的真空夹持板的步骤，此真空基座被设置成从第二座子侧穿过座子开口，真空基座在被设置成穿过座子开口时通过座子的第一座子侧伸出。此外，该方法包括这些步骤，使座子与真空夹持板相配，从而因真空基座从座子的第一座子侧伸出而使真空基座的上表面与第一衬底侧接触，在真空基座内形成真空以把衬底的第一衬底侧支撑在真空基座的上表面，使用划片锯从衬底的第二衬底侧对衬底进行划片，同时把衬底的第一衬底侧支撑在真空基座的上表面。
依据本发明的再一个方面，构成了在划片工艺期间支撑衬底的划片座，该衬底具有第一衬底侧和第二衬底侧，第一衬底侧比第二衬底侧更光滑。划片座包括具有第一座子侧和与第一座子侧相对的第二座子侧的座体，用于把第一衬底侧支撑在第一座子侧上，座体(502)包括具有小于从衬底划下的小片(140)的面积的开口区域的孔。划片座还包括用于在划片工艺期间通过孔固定小片的至少一个真空基座，真空基座被设置成从第二座子侧通过该孔并从座子的第一座子侧伸出，真空基座包括划片工艺期间与小片形成真空密封的上表面。
依据本发明的再一个方面，一种用于无带衬底的切割设备包括用于夹持其背面没有胶带的无带衬底的座子机构、用于无带衬底的切割机构和用于把座子机构传送和设定在用于无带衬底的切割机构的传送机构。用于无带衬底的切割机构包括以真空吸住夹持在座子机构中的无带衬底的真空吸盘以及用于切割夹持在座子机构中并以真空吸住的无带衬底的指定部分的切割锯。
依据另一个方面，本发明旨在一种切割无带衬底的方法，该方法包括这些步骤，把其背面没有胶带的无带衬底夹持在座子机构内，把夹持无带衬底的座子机构传送给用于无带衬底的切割机构，以真空吸住被夹持在传送给切割机构的座子机构中的无带衬底；以及切割被真空吸住的无带衬底的指定部分。
图1是常规衬底的焊球网格阵列一侧的示意图。
图2是图1的常规衬底的小片一侧的示意图。
图3是依据本发明第一实施例的座子的俯视图。
图4是依据本发明第一实施例的图3的座子的透视图。
图5是示出依据本发明的第一实施例从衬底形成独立的芯片的相关步骤的流程图。
图6是依据本发明第二实施例的座子的俯视图。
图7是依据本发明第三实施例的座子的俯视图。
图8是依据本发明第四实施例的座子的透视图。
图9是依据本发明第四实施例增加了真空块状平台和基板的真空夹持板的示意图。
图10是依据本发明第四实施例的基本上包围座子开口的夹持壁的特写示意图。
图11是示出依据本发明的第四实施例从衬底形成独立的芯片的相关步骤的流程图。
现在将参考如附图所示的本发明的一些较佳实施例来详细地描述本发明。在以下的描述中，为了完整地理解本发明，提出了各种特定细节。然而，对本领域内的技术人员很明显的是，本发明是可实现的，而元需这些特定细节中的某些或全部细节。在其它情况下，为了不使本发明难以理解，没有对众所周知的结构和工艺步骤加以详细描述。
依据本发明的一个实施例，安排了一个与真空相结合的座子设备，以在划片工艺期间利用胶带来安全地固定衬底。把衬底放置在座子中，焊球网格阵列(BGA)一侧在下，然后把座子装到真空吸盘上用以划片。在划片期间，座子和真空有效地限制了衬底继而通过对衬底划片而形成的各个芯片的平移和旋转移动。当在划片后把座子和已划片的芯片从真空吸盘上移去时，就象使用拾取和放置装置一样经划片的芯片实际上已准备好从座子上移去。
依据本发明的一个实施例，安排了一个与真空夹持板的配置相结合的座子设备，以在划片工艺期间安全地固定衬底而无需胶带。把衬底放置在座子中，焊球网格阵列(BGA)一侧在上，然后把座子装到真空夹持板上用以划片。通过把座子装到真空夹持板上，使得真空夹持板上的真空基座通过座子开口伸出，以把衬底提高到超出座子的上表面。真空基座的上表面还与待切割小片的光滑下表面形成真空密封，从而在接入真空时可使小片安全地固定在真空基座的上表面。由于衬底被提高到稍稍超出座子的上表面，所以小片锯可伸到衬底的厚度以下，而不会破坏座子或锯条。在切割期间，锯子被放置在位于真空夹持板中的真空基座之间的槽内。可对凹槽定尺寸，以允许在一侧接一侧地放置锯子时有某些程度的波动。增加槽的宽度将降低每个真空基座的上表面的面积，但这不会明显地影响真空把被切下的小片固定在真空基座上面的能力。
在衬底被切割后，把顶盖放在包含衬底的被切下小片的座子上。顶盖最好具有压住每个独立小片的接触杆(contact post)。顶盖、座子和其间被切下的小片的这种组合形成被覆盖的座子夹具(fixture)，然后该装置的真空块状平台将被顶起。通过从真空块平台顶起被覆盖的座子夹具，使得各个小片落回到座子表面。尤其是，每个座子开口具有位于其开口附近的夹持壁。当每个被切下的小片落下而支撑在座子的上表面时，夹持壁安全地固定每个被切下的小片的边缘，从而防止被切下的小片的平移和旋转运动。由夹持壁使被切下的小片保持基本上不动，并且被夹在顶盖的接触杆和座子之间，现在可对这些小片进行进一步的处理(例如，清洗、漂洗、干燥)，同时小片保持基本上不动。由于夹持壁把每个被切下的小片固定在座子表面上基本上不动，所以经划片的小片实际上是对准的，且它们在移去顶板时就已准备好例如使用拾取和放置装置从座子上被移去。这样，整个划片工艺是自动地，且在切割、传送和随后的处理中被切下的小片保持不动，而不必使用胶带，也无需为随后的拾取和放置而对准。
在划片期间使用座子而不是胶带来固定衬底，这样消除了与胶带粘合剂的残留物留在芯片上相关的问题以及与处理胶带相关的问题。由于不需要包括把衬底装到真空吸盘上以及把芯片从胶带上移去等手工工艺，所以使用座子还使得整个划片工艺更加自动化。
参考图3和4，将依据本发明描述座子机构的一个实施例。图3是座子机构的俯视图，图4是座子机构的基本透视图。应理解，为了便于图示，没有按照比例来绘制图3和4。座子202构成或形成减少置于座子202内的衬底的平移和旋转移动。虽然座子202可以用各种不同的材料制成，但在一个实施例中，用不锈钢来制造座子202，这是由于不锈钢既轻又牢固这一事实。通过示例，可由400C不锈钢来制造座子202。使用202上的对准销钉(pin)嵌入衬底上的定位孔以相对于座子202设定衬底。一般，可使用任何适当的机构来对准衬底与座子202。
当相对于座子202适当地设定衬底时，衬底支撑在一网格配置212上。虽然可把衬底的小片一侧可以“面朝下”放置到座子202上，但在所述实施例中，把衬底的BGA一侧放置到座子202上。网格配置212限定适合衬底的焊球网格阵列的开口214。即，衬底的焊球网格阵列至少被局部地放置在开口214内。如图所示，虽然网格配置212限定了一百四十个开口214，但开口214的数目通常可广泛地变化。
每个开口214有效地“固定”一个焊球网格阵列，从而焊球网格阵列110的至少一个焊球或触点与网格配置212的侧壁轻微接触。在一个实施例中，焊球网格阵列四“角”的焊球的侧面可能与每个开口214中的网格配置212的角接触。这样，虽然开口214可以是基本上矩形的形状，但开口214的角可能稍稍弯曲，以利于只有四角的焊球的侧面才与网格配置212接触。然而，应理解，在某些实施例中，基本上沿每个焊球网格阵列的侧面的所有焊球都可与网格配置212的侧壁接触。
座子202可以被安装在真空吸盘上，该吸盘是划片锯组件的一部分。真空吸盘通常产生通过开口214吸住座子202上的衬底的真空。一般，可使用任何适当的机构把座子202安装到真空吸盘上，包括配置成真空吸盘上套在榫钉(dowel)或类似结构上的引导定位孔218，但不限于此。
如以下参考图5所述，当座子202继而衬底被安装到真空吸盘上时，划片锯可切割衬底，以从衬底产生分离的集成电路芯片。座子202使每个芯片的焊球网格阵列的焊球定位，从而基本上把分离的集成电路芯片有效地固定就位。真空吸盘的真空把每个芯片固定在网格配置212上，而芯片的至少一个焊球的侧面与网格配置的侧壁之间的接触防止了芯片旋转和平移。通过防止芯片旋转和平移，可有效地实现随后用来把芯片从座子202上移去的拾取和放置工艺。此外，防止芯片在划片期间和随后的自由移动还减少了划片工艺可能不准确地切割衬底上的芯片的可能性。
在所示的实施例中，台阶部分216或槽形部分被配置成在衬底被切割或划片后接收衬底被切割的侧面。换句话说，来自衬底的小块废料落到台阶部分216中，结果，防止了这些废料相对于座子202的移动以及对划片工艺的不利影响。除了台阶部分216以外，可使用真空开口222，以进一步防止小块废料在划片工艺期间和随后的移动。尤其是，由真空吸盘所产生的真空可通过真空开口222吸住小块废料，从而基本上使小块废料留在台阶部分216内。
参考图5，将描述在从衬底形成独立芯片时使用图3和4的座子的一个方法。图5是示出依据本发明的一个实施例与从衬底形成独立芯片有关的步骤的流程图。工艺302以步骤304开始，这里把待划片的衬底安放到座子中。一般，把衬底安放到座子包括使衬底相对于座子对准，从而把衬底适当定位。如上所述，在一个实施例中，把衬底相对于座子对准包括使衬底有计划的定位，从而座子上的对准销钉与衬底上的定位孔对接。在对衬底适当对准时，把位于衬底BGA一侧上的每个焊球网格阵列中的焊球有效地定位在座子的座子开口中。
在步骤304将衬底安放到座子中后，在步骤306把座子放置到真空吸盘上。尤其是，把座子自动地放置到真空吸盘时，从而衬底的BGA一侧与真空吸盘所提供的真空相连。换句话说，把座子定位，从而使来自真空的吸力有效地吸住衬底的BGA一侧。本领域内的技术人员应理解，真空吸盘可以是用于把衬底划片成独立芯片的整个划片锯组件的一部分。
当把座子放到真空吸盘上时，在步骤308，对衬底进行划片工艺。换句话说，使用划片锯组件的划片锯例如金刚石砂轮来切割衬底而形成独立的芯片。在划片工艺完成后，流程移到步骤310，这里把一盖子放置在座子上。此盖子被配置成在把座子从真空吸盘上移去后防止各个芯片的移动。虽然盖子的结构可以广泛地变化，但在一个实施例中，盖子设有轻轻地压在各个芯片的非BGA一侧的突起，以把各个芯片的BGA一侧的部分固定在座子上。然而，应理解，盖子一般不用于固定小块废料，例如在形成独立的芯片后留在衬底侧面的额外材料。此外，如下所述，盖子可使得把小块废料清洗出座子。
在步骤312把被加盖的座子夹具从真空吸盘上移去，并移到“清洗和干燥”单元。在一个实施例中，把被加盖的座子夹具自动地从真空吸盘上移去并移到清洗和干燥单元。清洗和干燥单元可以是整个划片锯设备的一部分，它一般用于把划片工艺期间留下的残留物从各个芯片上除去。清洗和干燥单元还用于在对芯片进行清洗后对其进行干燥。一般，清洗和干燥单元用于除去在划片工艺中所累积的污垢、碎片和灰尘。
在步骤314，清洗和干燥被加盖的座子夹具中已划片的衬底。在此工艺中，通过座子中的座子开口利用液体(例如，水)有效地喷射芯片的BGA一侧或把它们浸入液体中。除了清洗芯片以外，喷射液体以及把座子浸入液体中也从座子中有效地除去小块废料。换句话说，在清洗期间使小块废料“漂离”座子，因为小块废料没有被固定在被加盖的座子夹具中。清洗和干燥单元可用于收集小块废料和残留物，从而可容易地把小块废料和残留物从清洗和干燥单元中除去。
在芯片被清洗和干燥后，在步骤316，把被加盖的座子夹具从清洗和干燥单元上取下。在一个实施例中，把被加盖的座子夹具自动地取下放到工作架上。在被加盖的座子夹具被取下后，在步骤318，移去盖子，从而暴露出经划片的衬底或独立的芯片。最后，在步骤320，把芯片从座子上移去。通常，把芯片从座子上移去，从而可把这些芯片放在托架上作进一步处理。虽然基本上可使用任何适当的方法来移去芯片，但这些方法包括使用拾取和放置装置从座子上移去芯片。在所述实施例中，拾取和放置装置是整个划片锯组件的一部分。即，可使用单个设备把衬底划片成独立的集成电路芯片并把被划片的芯片从座子上除去。然而，应理解，或者，拾取和放置装置可与划片锯组件分离。当把芯片从座子上移去时，完成形成独立的芯片的处理。
如图3所示，座子可以是矩形的，从而该座子可用于容纳基本上矩形的衬底。然而，一般应理解，座子的结构可广泛地变化。例如，座子的整个尺寸和形状可依据座子将要支撑的衬底的尺寸和形状而变化。此外，以上相对于图3所述的座子中的开口即座子开口(衬底上的焊球可通过这些开口而至少局部伸出)的尺寸和形状可依据衬底上的焊球或者尤其是衬底上每个芯片的数目和方向而变化。这样，支撑衬底的座子的网格可取不同的方向，这些网格在焊球上提供了必要的最小接触，以在划片工艺期间支撑衬底。
图6是依据本发明第二实施例的座子的俯视图。与图2a和2b的座子202相同，座子402包括引导定位孔406，该定位孔可用于把座子402固定在真空吸盘上。座子402还包括对准销钉410，如上所述该销钉用于相对于座子402对准衬底。网格414限定了座子开口418，在所述实施例中，这些开口的形状基本上为圆形。圆形的座子开口418可容纳具有圆形轨迹的焊球网格阵列。换句话说，每个圆形座子开口418可用于容纳其中焊球基本上以圆形图案排列的焊球网格阵列。或者，每个圆形座子开口418可用于容纳具有多边形(例如，矩形)轨迹的焊球网格阵列。
图7是依据本发明第三实施例的座子的俯视图。座子432包括有效地限定座子开口438的网格434。如图所示，座子开口438的形状为多边形。尤其是，在所示实施例中座子开口438的形状为六边形。
座子开口438如此配置，从而它们可容纳轨迹与座子开口438的形状基本上相同的焊球网格阵列。然而，应理解，座子开口438可适用于容纳轨迹不同于座子开口438的形状的焊球网格阵列。例如，六边形的座子开口438可容纳基本上以矩形方向排列的焊球网格阵列。或者，六边形座子开口438还可容纳基本上形成三角形方向的焊球网格阵列。
图8和9示出依据本发明第四实施例的真空夹持板/座子机构的组合，该组合使得可以衬底的BGA一侧在上来进行划片。参考图8，座子502包括多个座子开口504，穿过座子502的厚度形成这些开口。每个座子开口504的尺寸被定为稍稍小于被切下的小片的尺寸，以防止被切下的小片通过开口落下。每个座子开口504被夹持壁506所包围，这些夹持壁506被设置在座子502的上表面508上。夹持壁506如此排列，从而被切下的小片可支撑在座子502的上表面508上同时覆在座子开口504，且其边缘夹持在侧壁506内，以限制各个被切下的小片的平移和旋转移动。从图10可更清楚地观看示例的夹持壁506。示出多个定位销钉510，它们可用于在切割衬底前把衬底与座子502对准。
座子502构成与真空夹持板520相配。在图9的例子中，真空夹持板520包括真空块状平台520A和基板520B。真空块状平台520A包括多个被抬高的真空基座522。电子真空基座522构成固定在座子502的座子开口504中。每个真空基座522还包括平坦的基座上表面526，以在切割期间与被切下的相配的下表面形成密封。每个真空基座522还包括真空口528。在把真空块状平坦520A安装到基板520B上时，真空口连到基板520B中凹陷的空腔530。当凹陷的空腔530中存在真空时，例如在真空管线连到基板520B中的口532时，真空基座522的每个真空口528提供真空，以在切割期间吸住被切下的小片。
在通过把座子502放置在真空块状平台520A的顶部而把其上具有待切割衬底的座子502装到真空夹持器上时，真空基座522通过座子502的座子开口504伸出。确定每个真空基座522的高度540，从而在把座子502装配到真空块状平台520A上时，基座上表面526从座子502的上表面508上方伸出。相应地，由基座的上表面526把衬底从座子502的上表面508顶起。因此，在把座子装配到真空块状平台的顶部上时，夹持壁506的高度通常高于真空基座的上表面从座子的上表面上方伸出的高度。例如，如果真空基座的上表面从座子的上表面上方伸出10密耳从而其表面离开上表面10密耳时，夹持壁的高度可以是5密耳。因此，接入真空以使真空口528通过各个小片的底面而安全地吸住衬底。在接入真空后，可切割衬底。由于实际上把衬底从座子502的上表面508上顶起，所以在切割期间对座子502的锯子或上表面508基本上没有破坏。此外，可调节真空基座522的高度540，以根据需要增加或减小衬底被顶离座子502的上表面508的距离。还可根据需要调节夹持壁506的高度。
由凹槽550来分离相邻的真空基座522。此凹槽可比锯子的宽度宽得多，从而允许在切割期间放置锯条的某些灵活性和容许量。在一个例子中，凹槽550的宽度可从6密耳到12密耳，以允许锯条从一侧向另一侧移动5密耳，而不破坏锯条。虽然在图8中未示出，但台阶部分和/或真空口可包围阵列座子开口以保留废料部分，以便在随后的清洗或漂洗期间把它们除去。
在切割后，维持真空，且把图中未示出的顶盖放置在座子502的顶部和切下的小片上。顶盖、切下的小片和座子502的组合形成了被加盖的座子夹具。由于维持真空，所以每个独立的被切下小片此时仍被安全地固定在真空基座522的基座上表面526上。顶盖最好具有多个接触杆与每个被切下小片上的指定位置接触(例如，被切下的小片的四角)，以通过多个的重量来压住被切下的小片。其后，把被加盖的座子夹具顶离真空夹持板520。由于各个被切下的小片不再被顶离座子502的上表面508，所以它们下落或者因顶盖的重量而向下支撑在上表面508上并由夹持壁506来限制。这样，顶盖和上表面508压住其间的每个被切下的小片，同时夹持壁506基本上限制了各个被切下的小片的旋转和平移。其后，可把被加盖的座子夹具传送到清洗/漂洗/干燥装置。由于每个独立的被切下小片由上表面508和夹持壁506所限制，所以在顶盖顶住座子502时，独立的被切下小片在随后的处理中对准。
图11示出依据本发明的第四实施例使用图8和9所示座子和真空夹持板配置的自动小片切割技术的流程图。在步骤600中，把衬底与夹持座子对准，BGA一侧在上和在下。在一个实施例中，由座子上的定位销钉(诸如图8和9的座子502上的定位销钉510)把衬底与座子对准。
在步骤602，把座子和待切割衬底的组合设置在真空块状平台的顶部，以使真空基座的上表面把衬底顶在座子的上表面。在步骤604，接入真空，以把衬底安全地固定在真空块状平台的基座上表面。在步骤606，以BGA侧向上切割衬底。本示例的一个优点是可以使小片以塑料或模塑的一侧(它更朝向被切割端)朝下来插入小片。
在步骤608，在接入真空时把顶盖放置在被切割小片和座子的顶部。如上所述，顶盖的重量把被切割小片保持就位，并在被加盖的座子夹具被真空块状平台顶起时使被切割小片向下(步骤610)。
如上所述，当被加盖的座子夹具被从真空块状平台顶起时，独立的被切下小片下落，或者由顶盖而下降到座子的上表面，以使每个独立的被切下小片夹在座子的板和上表面之间，每个被切下小片的侧面由置于座子开口周围的夹持壁所限制。其后，还可在由夹持壁把小片限制在顶盖和座子之间时进一步处理小片(例如，清洗、漂洗、干燥和类似处理)。其后，可顶起顶盖，以使拾取和放置设备接近被切下的小片，这些被切下的小片现在位于座子的上表面且由夹持壁所限制，从而为拾取和放置操作而对准。
虽然只描述了本发明的几个实施例，应理解可以许多其它特殊形式来实现本发明而不背离本发明的精神和范围。通过示例，虽然已描述座子开口是完整的开口，即座子开口基本上暴露了焊球网格阵列中的所有焊球，但座子开口还可以只是局部敞开。局部敞开的座子开口可以是这样的，从而只把焊球网格阵列中的一些开口有效而直接地暴露于真空，而保护其它焊球不会暴露于真空。使用局部敞开的座子开口可在划片期间以真空安全地固定衬底。然而，使用清洗和干燥工艺来除去被划片的集成电路芯片上的残留物可能变得更为复杂，因为在未暴露所有焊球时可能难于除去焊球周围的残留物。
总的来说座子中的座子开口是均匀的。即，已描述了单个座子中的所有座子开口具有基本上相同的形状。然而，在一个实施例中，单个座子中的座子开口不一定都具有基本上相同的形状。例如，一些座子开口的形状可以是多边形，而其它座子开口的形状可以为圆形。座子开口具有各种不同形状的座子尤其适用于包括具有各种不同焊球网格阵列轨迹的集成电路芯片的衬底。
应理解，虽然已描述了座子开口具有例如矩形等多边形和圆形的形状，但座子开口一般可具有适用于容纳焊球网格阵列的任何形状，而不背离本发明的精神和范围。通过示例，在焊球网格阵列具有不规则形状的情况下，相应的座子开口还可具有基本上相同的不规则形状。这种不规则形状可包括不规则多边形形状和混合的弯曲形状，但不限于此。
如上所述，把这种配置成固定其形状基本上为矩形的衬底。然而，应理解，座子一般还可构成适应实际上任何尺寸和形状的衬底。当将使用座子来固定的衬底的形状为圆形时，座子可采取完整的圆形形状。或者，当待固定的衬底的形状实际上为多边形时，座子可采取普通的多边形形状。
虽然座子可包括槽或台阶，这些槽或台阶防止了划片工艺期间所产生的小块废料自由地四处“飞扬”，但座子不一定包括这些槽。在一个实施例中，座子可包括把小块废料固定就位的夹紧机构。或者，在另一个实施例中，如果确定基本上松散的废料对整个制造工艺无害，则不必在划片工艺后限制废料的移动。
此外，被夹持在座子中的衬底可包括任何数目的集成电路芯片而不背离本发明的精神和范围。芯片的数目与芯片的尺寸和整个衬底的尺寸有关。在一个实施例中，近似于8英寸乘2.5英寸的衬底可包括189个芯片，每个芯片具有二十七乘七的整个阵列中的七乘七的焊球网格阵列。然而，应理解，衬底和衬底上芯片的尺寸可广泛地变化。
已描述了由铝或更普通的金属来形成座子。然而，通常座子可以由任何适当的材料来形成。例如，座子可由塑料来形成。塑料座子可比相同尺寸和形状的金属座子更轻，结果在座子重量很重要时是较好的。
一般，可广泛地改变与对座子所固定的衬底矩形划片有关的步骤。可改变、增加或省去一些步骤而不背离本发明的精神和范围。通过示例，可把衬底装到座子中，然后把座子放到一放置加载座子的箱子中，该座子将一次一个地被放置于真空吸盘上。换句话说，可在把每个座子放到真空吸盘上前排列这些座子。此外，在一个实施例中，在把被加盖的座子夹具从清洗和干燥单元移去前不必打开被加盖的座子夹具。
虽然相对于基本上自动的划片工艺描述了使用座子，但应理解，座子还可用于半自动划片工艺中。例如，座子可用于需要通过手工把座子装到真空吸盘上的划片工艺中。座子还可用于需要通过手工把座子从真空吸盘上移到清洗和干燥单元的划片工艺中。
如以上的一些实施例所述，把衬底放置在座子中，从而衬底的BGA一侧面向座子。换句话说，实际上把衬底的“不光滑”一侧放置到座子中，且在划片期间与真空基本上形成直接接触。在另一个实施例中，可把衬底放置在座子中，从而例如非BGA或小片等“光滑”的一侧面向座子。在此情况下，可从不光滑的一侧切割衬底。可以认为这些例子是示意的而非限制性的，本发明不限于这里所给出的细节，而可在附加权利要求书的范围内变化。
虽然已详细地描述和阐明了本发明，但这些描述和说明只通过示例，而不是限制，所以本发明的精神和范围只由附加的权利要求书的内容来限制。
权利要求
1.一种用于在划片工艺期间支撑衬底(102)的划片座，所述衬底(102)包括芯片(112)，所述衬底具有第一侧和第二侧，其特征在于所述衬底的第二侧具有至少一个与芯片(112)相连的触点，划片座包括座体(202)，包括限定用于接收至少一个触点的至少一个开口的网格配置(212)；以及至少一个对准装置(210)，对准装置(210)用于相对于所述座体(202)对衬底(102)加以定位。
2.如权利要求1所述的划片座，其特征在于还包括至少一个固定机构，所述固定机构用于把座体(202)基本上固定到划片设备.
3.如权利要求2所述的划片座，其特征在于用于把座体(202)基本上固定到划片设备的固定机构用于把座体(202)基本上固定到与划片设备相连的真空吸盘。
4.如权利要求1所述的划片座，其特征在于衬底(102)的第二侧包括焊球网格阵列(110)，触点是焊球网格阵列(110)的一部分，由网格配置(212)所限定的开口用于接收所述焊球网格阵列。
5.一种用于切割无带衬底的方法，所述衬底(102)包括小片(112)，所述衬底具有第一侧和第二侧，其特征在于第二侧包括与芯片(112)相连的焊球网格阵列(110)，焊球网格阵列(110)包括具有底面和侧面的至少一个焊球，所述方法包括把衬底(102)夹持在用于固定衬底(102)的座子机构(202)内，其中夹持衬底(102)包括把衬底(102)放置在座子机构(202)中，第二侧向下；把座子机构(202)置于切割机构上，切割机构包括真空吸盘和切割锯，其中把座子机构(202)置于切割机构上包括把座子机构(202)置于真空吸盘上；以来自真空吸盘的真空把第二侧压在真空吸盘上，其中通过座子机构(202)压住第二侧；以及使用切割锯从第一侧切割衬底(102)。
6.如权利要求5所述的切割无带衬底的方法，其特征在于通过座子机构(202)以来自真空吸盘的真空把所述衬底(102)的第二侧压在真空吸盘上包括把焊球的侧面夹持在座子机构上；以及通过座子机构(202)以真空压住焊球网格阵列(110)。
7.如权利要求5所述的切割无带衬底的方法，其特征在于从第一侧切割衬底(102)包括把芯片(112)从衬底(102)上分离。
8.如权利要求7所述的切割无带衬底的方法，其特征在于还包括通过把焊球的侧面夹持在机构(202)上以及利用来自真空吸盘的真空压住焊球网格阵列(110)来限制被分离的芯片(112)的移动。
9.一种用于切割无带衬底的方法，衬底(102)具有基本上光滑的一侧和基本上不光滑的另一侧，其特征在于所述方法包括把衬底(102)夹持在用于固定衬底(102)的座子机构(202)内，其中夹持衬底(102)包括对准座子机构(202)内的衬底(102)，从而基本上限制了衬底(102)的平移和旋转移动；把座子机构(202)置于真空吸盘上；以来自真空吸盘的真空把衬底(102)压在真空吸盘上，其中通过座子机构(202)来压住衬底(102)；以及利用切割机构来切割衬底(102)。
10.如权利要求9所述的切割无带衬底的方法，其特征在于把衬底(102)夹持在座子机构(202)内还包括把衬底(102)放置在座子机构(202)中，基本上不光滑的一侧向下。
11.如权利要求10所述的切割无带衬底的方法，其特征在于以来自真空吸盘的真空把衬底压在真空吸盘上包括压住基本上不光滑的一侧。
12.如权利要求9所述的切割无带衬底的方法，其特征在于切割衬底(102)包括从基本上光滑的一侧切割衬底(102)。
13.如权利要求9所述的切割无带衬底的方法，其特征在于衬底(102)包括集成电路芯片(112)的配置，切割衬底(102)包括从衬底(102)中切下集成电路芯片(112)。
14.如权利要求13所述的切割无带衬底的方法，其特征在于还包括通过把被切割的集成电路芯片(112)夹持在座子机构(202)上来限制被切割集成电路芯片(112)的平移移动和旋转移动。
15.一种构成在划片工艺期间支撑衬底(102)的划片座，所述衬底具有第一衬底侧和第二衬底侧，所述第一衬底侧比第二衬底侧更光滑，其特征在于所述座子包括座体(502)，具有第一座子侧和第二座子侧，所述座体(502)包括限定至少一个座子开口(504)的网格配置，所述座子开口(504)具有小于从所述衬底(102)上划下的小片(140)的面积的开口区域，所述座子开口可还具有位于靠近所述开口区域的所述第一座子侧上的至少一个夹持壁(506)；以及真空夹持板(520)，其上具有至少一个真空基座(522)，所述真空基座(522)构成当所述座体(502)与所述真空夹持板(520)相配时穿过所述座子开口，当所述真空基座(522)从所述座子一侧穿过所述座子开口时所述真空基座(522)从所述座体(502)的所述第一座子侧上方伸出，以在所述衬底(102)位于所述座体(502)上且所述第一衬底侧面对所述第一座子侧时以及在所述座体(502)与所述真空夹持板(502)相配时把所述衬底(102)从所述第一座子侧顶起。
16.如权利要求15所述的划片座，其特征在于当把所述衬底(102)从所述座体(502)的所述第一座子侧顶起且所述座体(502)与所述真空夹持板(520)相配时，对所述衬底(102)进行划片。
17.如权利要求15所述的划片座，其特征在于所述真空基座(522)包括构成在所述座体(502)与所述真空夹持板(520)相配且接入真空时把所述小片(140)安全地固定在所述真空基座(522)的上表面的真空口。
18.如权利要求15所述的划片座，其特征在于所述夹持壁(506)的高度小于所述真空基座(522)从所述座体(502)的所述第一座子侧上方伸出的高度。
19.如权利要求15所述的划片座，其特征在于所述真空夹持板(520)还包括位于所述真空夹持板(520)的相邻真空基座(522)之间的槽状结构(550)，所述槽状结构(550)用于接纳通过所述划片工艺从所述衬底(102)上产生的小块废料。
20.如权利要求19所述的划片座，其特征在于所述槽状结构(550)用于在所述划片工艺期间接纳锯条，所述槽状结构(550)的深度以及所述真空基座(522)从所述第一座子表面上方伸出的高度都大于所述划片工艺期间锯条伸入到所述第二衬底表面以下的深度。
21.如权利要求15所述的划片座，其特征在于还包括至少一个固定机构，所述固定机构用于基本上把所述座体(502)固定到划片设备。
22.如权利要求15所述的划片座，其特征在于还包括构成置于所述衬底(102)上的顶盖，所述顶盖包括至少一个接触杆，所述接触杆与所述小片(140)接触，以在所述真空夹持板(520)脱离所述座体(502)时把所述小片(140)压在所述第一座子侧上。
23.如权利要求15所述的划片座，其特征在于所述第一衬底侧表示所述衬底(102)的模塑一侧，所述第二衬底侧表示所述衬底(102)的焊球网格阵列一侧。
24.一种用于对无带衬底进行划片的方法，所述衬底(102)具有第一衬底侧和第二衬底侧，所述第一衬底侧比所述第二衬底侧更光滑，其特征在于所述方法包括准备具有第一座子侧和第二座子侧的座子(502)，所述座子(502)具有限定至少一个开口的网格，所述座子开口具有小于从所述衬底(102)划下的小片(140)的面积的开口区域；把所述衬底(102)放置到所述座子(502)上，所述衬底(102)的所述第一衬底侧面对所述第一座子侧；准备其上具有至少一个真空基座(522)的真空夹持板(520)，所述真空基座(522)构成从所述第二座子侧穿过所述座子开口并在所述真空基座(522)穿过所述座子开口时从所述座子的所述第一座子侧上方伸出；使所述座子(502)与所述真空夹持板(520)相配，从而在所述真空基座(522)从所述座子的所述第一座子侧上方伸出时使所述真空基座(522)的上表面与所述第一衬底侧接触；在所述真空基座(522)内提供真空，将所述衬底的所述第1衬底侧固定在所述真空基座(522)的上表面上；以及使用划片锯从所述衬底(102)的所述第二衬底侧对所述衬底(102)进行划片，同时把所述衬底(102)的所述第一衬底侧固定在所述真空基座(522)的所述上表面。
25.如权利要求24所述的对无带衬底进行划片的方法，其特征在于所述座子开口包括位于靠近所述开口区域的所述第一衬底侧上的至少一个夹持壁(506)，所述夹持壁(506)的高度小于所述真空基座(522)从所述座子(502)的所述第一表面上方伸出的高度。
26.如权利要求24所述的对无带衬底进行划片的方法，其特征在于所述真空夹持板(520)包括位于所述真空夹持板(520)的相邻真空基座(522)之间的槽状结构，所述槽状结构用于接纳通过划片工艺从衬底(102)上产生的小块废料。
27.如权利要求24所述的对无带衬底进行划片的方法，其特征在于还包括在所述衬底(102)被划片后关掉所述真空并使所述真空夹持板(520)脱离所述座子(502)。
28.如权利要求27所述的对无带衬底进行划片的方法，其特征在于还包括在所述衬底(102)被划片后把顶盖放置在所述小片(140)上，所述顶盖包括与所述小片(140)接触以在所述真空夹持板(520)脱离所述座子(502)时把所述小片(140)压在所述第一座子侧上的至少一个接触杆。
29.如权利要求16所述的对无带衬底进行划片的方法，其特征在于所述座子开口包括位于靠近所述开口区域的所述第一衬底侧上的至少一个夹持壁(506)，所述夹持壁(506)构成在所述真空夹持板(520)脱离所述座子(502)且由所述顶盖把所述小片(140)压在所述第一座子侧后限制所述小片(140)的平移和旋转移动之一。
30.如权利要求13所述的对无带衬底进行划片的方法，其特征在于所述第一衬底侧表示所述衬底的模塑一侧，所述第二衬底侧表示所述衬底(102)的焊球网格阵列一侧。
31.一种构成在划片工艺期间支撑衬底(102)的划片座，所述衬底(102)具有第一衬底侧和第二衬底侧，所述第一衬底侧比第二衬底侧更光滑，其特征在于所述座子包括具有第一座子侧和相对于所述第一座子侧的第二座子侧的座体(502)，用于把所述第一衬底侧支撑在所述第一座子侧上，所述座体(502)包括一孔，该孔具有小于从所述衬底(102)上划下的小片(140)的面积的开口区域；至少一个真空基座(522)，用于在所述划片工艺期间通过所述孔来固定所述小片(140)，所述真空基座(522)构成从所述第二座子侧穿过所述座子开口并从所述座体(502)的所述第一座子侧上方伸出，所述真空基座(522)包括一上表面，所述上表面构成在所述划片工艺期间与所述小片(140)形成真空密封。
32.如权利要求31所述的划片座，其特征在于所述座体(502)还包括定位装置，用于在所述衬底(102)位于所述座体(502)的所述第一座子侧时使所述衬底(102)与所述座体(502)对准。
33.如权利要求20所述的划片座，其特征在于还包括构成在所述衬底(102)被划片后置于所述衬底(102)上的盖子装置，所述盖子装置包括与所述小片(140)接触的至少一个接触装置，以在所述真空基座(522)脱离所述座体(502)时把所述小片(140)压在所述第一座子侧上。
34.如权利要求20所述的划片座，其特征在于所述第一衬底侧表示所述衬底的模塑一侧，所述第二衬底侧表示所述衬底(102)的焊球网格阵列一侧。
35.一种无带衬底的切割设备，其特征在于包括座子机构(202)，用于夹持其背面没有胶带的所述无带衬底(102)；用于所述无带衬底(102)的切割机构；以及传送机构，用于把所述座子机构(202)传送和设定在用于所述无带衬底(102)的所述切割机构，其中用于所述无带衬底(102)的所述切割机构包括真空吸盘，用于以真空压住被夹持在所述座子机构(202)内的所述无带衬底(102)；以及切割锯，用于切割被夹持在所述座子机构(202)内并被真空压住的所述无带衬底(102)的预定部分。
36.一种用于切割无带衬底的方法，其特征在于包括以下步骤把其背面没有胶带的所述无带衬底(102)夹持在一座子机构(202)内；为用于所述无带衬底(102)的切割机构提供夹持所述无带衬底(102)的所述座子机构(202)；以真空压住被提供给所述切割机构的所述座子机构(202)内的所述无带衬底(102)；以及切割以真空压住的所述无带衬底(102)的预定部分。
全文摘要
构成在划片工艺期间支撑包括芯片(112)的衬底(102)的划片座,衬底(102)具有第一侧和第二侧,其中衬底的第二侧具有与芯片(112)相连的至少一个触点。此划片座包括具有限定构成接纳触点的至少一个开口网格配置(212)和构成使衬底(102)相对于座体(202)对准的至少一个对准装置(210)的座体(202)。利用该装置,可安全地固定衬底(102)及进行有效地划片,从而形成独立的集成电路芯片而不使用任何胶带。
文档编号H01L21/301GK1229267SQ9910399
公开日1999年9月22日 申请日期1999年3月12日 优先权日1998年3月13日
发明者阿洛伊斯·蒂伯, 齐木清辉 申请人:东和株式会社