用于从胶带上拆卸薄电子装置的滑动方法与流程

电气元件制品的制造及其应用技术1.本发明涉及从胶带上拆卸电子装置，诸如半导体管芯或芯片，该胶带上已经安装有电子装置。背景技术：2.在管芯键合过程期间，通常从胶带上拆卸半导体管芯，该胶带上已经安装有晶片，该晶片包括多个单片半导体管芯(singulated semiconductor dice)。通过管芯键合机器的管芯拾取工具相继拾取每个管芯，然后通过管芯拾取工具将每个管芯键合到衬底上。3.在拾取管芯的步骤期间，可以通过管芯拾取工具的夹头使用夹头的开口处生成的真空吸力保持管芯。在通过管芯拾取工具从胶带上提起管芯之前，管芯排出器可以用于向上推抵其上已经安装有管芯的胶带的底部表面以抬起管芯。提起管芯有助于它与胶带层离。层离过程成功削弱管芯与胶带之间的粘合对管芯拾取过程的成功具有重要影响。4.随着技术的进步，管芯厚度正在不断减小以满足高密度电子封装的要求。当前，非常小(诸如管芯尺寸小于10mm)的和薄(诸如厚度为20μm至50μm)的半导体管芯已经用于多种产品。由于可能使得管芯破裂或管芯发生故障的弯曲力和其他层离力，所以在不损坏管芯的情况下，从胶膜上拆卸半导体管芯变得越来越具有挑战性。5.在现有技术中，用于使半导体管芯层离的主要途径利用包括多个销或多个板的管芯排出器组件。在题为“半导体芯片的拾取设备(pick-up apparatus for semiconductor chips)”的美国专利号6,386,815中可以找出包括多个销的管芯排出器组件的示例。这种管芯排出器组件具有一个或多个排出器销，该一个或多个排出器销安装在具有一个或多个台的销保持器上。6.因为管芯与每个销的尖端之间的每个接触区域处产生的局部应力可能会很高，所以多销排出器组件可能对正在被层离的管芯造成损坏。还应当避免产生由于这种局部应力而产生的销痕。特别地，当管芯的厚度小于如3密耳时，随着管芯变得更薄，管芯表面上诱致的弯曲力矩和应变将相应地增加。7.另一方面，已经在题为“薄管芯拆卸和拾取装置(device for thin die detachment and pick-up)”的美国专利号8,141,612中对包括多个板的排出器组件进行了描述。代替部署销，这种管芯排出器组件具有多个可移动板，该多个可移动板具有彼此相邻布置的四边形接触表面。可移动板的接触表面一起形成组合接触表面，用于在管芯的位置处支撑胶膜。每个可移动板可相对于其他可移动板远离管芯移动，以便在可移动板上方的位置处引发管芯的层离。8.尽管与使用多个销相比较，当使用多个可移动板时，减小了损坏风险，但是使用包括多个板的这样的排出器组件存在一些缺点。一个缺点在于，可移动板中的每个可移动板的厚度受限于其材料特性和处理能力。比如，当管芯的尺寸小于5mm时，管芯的表面区域内没有足够的空间来包括几个板。另一原因在于，如果板太薄，则对板造成的磨损会影响板的使用寿命。最后，由于相邻可移动板之间存在的相对摩擦力较大，所以板的精确移动不太可靠。9.可能有益的是，提供一种半导体管芯的拆卸方法，其避免现有技术的前述缺点中的至少一些缺点。技术实现要素：10.因此，本发明的目的是寻求提供一种方法，其用于有效层离小且薄的管芯，同时在层离这种管芯的同时大大降低损坏风险。11.因而，本发明提供了一种用于从胶带上拆卸电子装置的方法，该胶带上已经安装有电子装置，该方法包括以下步骤：将电子装置沿着第一轴线定位在基台突起上，该基台突起安装在排出器组件上，其中，电子装置具有第一边缘和第二边缘，该第二边缘与第一边缘相对，并且基台突起沿着第二轴线在排出器组件上具有相对固定位置，该第二轴线垂直于第一轴线；沿着第一轴线移动基台突起，以推动基台突起邻近电子装置的第一边缘抵靠电子装置上，以便将电子装置的第一边缘提离胶带；使电子装置和排出器组件沿着第二轴线相对于彼此滑动，同时通过基台突起提起电子装置，直至基台突起正在邻近电子装置的第二边缘推抵电子装置；使电子装置与电子装置保持器接触，以及通过电子装置保持器从胶带上移除电子装置。12.在下文中，方便的是，参考图示了本发明的特定优选实施例的附图，对本发明进行更详细的描述。附图和相关描述的特殊性不应被理解为取代权利要求所限定的本发明的广泛标识的普遍性。附图说明13.现在，参考附图，对根据本发明的示例性管芯拆卸方法进行描述。14.图1a是包括基台突起的管芯排出器组件的平面图，而图1b是位于要拆卸的半导体管芯矩阵后面的管芯排出器组件的平面图。15.图2a至图2c是从图1a的a-a方向观察的基台突起的不同实施例的侧视图。16.图3a至图3c是从图1a的b-b方向观察的基台突起的不同实施例的侧视图。17.图4a至图4i图示了使半导体管芯与胶带层离时所包括的步骤。18.图5是示出了在未能从胶带拾取半导体管芯的情况下通过调整基台突起的高度来确保管芯层离时所包括的步骤的流程图。具体实施方式19.图1a是诸如管芯排出器组件10之类的排出器组件的平面图，该管芯排出器组件10包括相对于排出器组件的排出器盖20居中定位的基台突起12。基台突起12通常具有包括狭窄线性条带的线性轮廓。排出器盖20具有矩形或椭圆形开口21，用于使基台突起12从排出器盖20的壳体内部露出。根据基台突起12的尺寸和正在被拆卸的电子装置(诸如半导体管芯)的尺寸，设计开口21的尺寸。由于管芯的过度弯曲可能会导致管芯破裂，所以开口21优选为足够小，以使减小或防止管芯弯曲到开口21中的风险。更优选地，开口21的尺寸小于管芯的尺寸，以防止管芯被收纳在开口21中。20.尽管基台突起12可以垂直伸出以从开口21露出，但是其相对于排出器盖20的水平位置固定。这大大简化了基台突起12在排出器盖20中的结合。这是因为，尤其是当拆卸非常小的管芯并且排出器盖20内的空间非常宝贵时，排出器盖20内无需附加空间来结合用于允许基台突起12相对于管芯排出器盖20在管芯排出器组件10中水平移动的机构。21.图1b是位于半导体管芯15的矩阵后面的管芯排出器组件10的平面图，这些半导体管芯15要从已经安装有半导体路管芯15的矩阵的胶带16上拆卸。特别地，基台突起12位于要从胶带16上拆卸的第一管芯14的下方。基台突起12的线性轮廓在使用时被布置成平行于要拆卸的第一管芯14的宽度延伸，并且其尺寸被设计成使得基台突起12的跨度略小于第一管芯14的宽度。基台突起12的线性轮廓的跨度还可以等于第一管芯14的宽度。基台突起12的线性条带的较窄宽度显著小于第一管芯14的宽度，以使基台突起12操作为施加局部力以提起基台突起12正在推抵的第一管芯14的部分。22.图2a至图2c是从图1a的a-a方向观察的基台突起12的不同实施例的侧视图。相应基台突起12被示为安装并布置在支撑件18上，并且每个基台突起12在其顶部部分处具有特定形状以用于接触目标管芯。基台突起12的顶端的尺寸还可以基于目标管芯的尺寸来设计。23.在图2a中，基台突起12a始终具有均匀的矩形横截面。在图2b中，基台突起12b具有较窄的尖端，并且沿着其高度渐缩以使其横截面积朝向基台突起12b的底座逐渐增加。因此，基台突起12b的尖端部分比基台突起12b的底座窄。通过引入较宽的底座，该设计协助提高基台突起12b的稳定性。24.在图2c中，基台突起12c具有横截面为均匀矩形的尖端部分。在尖端部分的下方，基台突起12c开始变宽，并且其横截面面积朝向基台突起12c的底座逐渐增加。对于较薄的目标管芯，可能需要基台突起的顶端的宽度小于300μm。因而，对于更薄的管芯，尽管在尖端部分处需要的宽度较窄，但是图2b或图2c的设计仍可以用于维持其工具强度。25.图3a至图3c是从图1a的b-b方向观察的基台突起12的不同实施例的侧视图。针对不同的装置要求，可以选择基台突起12的顶部处的不同形状。26.在图3a中，从侧视图来看，基台突起12d的轮廓通常大致为矩形，使得该基台突起12d的横截面区域基本上呈矩形，并且该基台突起12d具有平坦的顶部表面。在图3b中，基台突起12e具有曲形的凸出顶部表面。如果这对于使目标管芯层离是首选的，则推抵目标管芯的这种曲形的凸出顶部表面可以帮助将更大的局部力施加到目标管芯上以提起目标管芯。27.在图3c中，基台突起12f还具有曲形的顶部表面，但是其曲率半径较小，并且其力局部化效果比图3b所示的基台突起12e的力局部化效果更明显。虽然当基台突起12f接触胶带16时该设计可能能够更有效地提起目标管芯，但是目标管芯承受的应力可能会更大。因此，如果目标管芯比如是更易碎并且更易于破裂的类型，则为了避免对目标管芯造成损坏，这种设计不太理想。28.基台突起12的跨度或较长侧应当等于或略小于目标管芯的较短边缘的长度。更进一步地，基台突起12的宽度或较短侧的范围可以为200μm至800μm。29.图4a至图4i示出了第一管芯14与其上已经安装有第一管芯14的胶带16层离时所包括的步骤。图示了管芯拆卸设备的侧视图，其中，基台突起12位于排出器盖20的壳体内，该壳体具有开口21，基台突起12可以沿着第一轴线从该开口21突出并从排出器盖20的开口伸出。在这种布置中，第一轴线是垂直的。30.如图4a所示，支撑件18位于排出器盖20的壳体内部，并且上升超过支撑件18的基台突起12被配置为通过相应地抬起支撑件18可沿着第一轴线从排出器盖20的开口21伸出。通过开口21在排出器盖20内部(通常也在沿着第一轴线的方向上)生成真空吸力22，以将胶带16固持在排出器盖20的顶部固持表面上。31.开口21的小尺寸确保了当胶带16通过真空吸力22固持在排出器盖20的顶部固持表面上时，第一管芯14不会收纳在开口21中。如前所述，基台突起12沿着第二轴线在水平位置处相对于排出器盖20固定。这种水平的第二轴线垂直于前述垂直的第一轴线。32.其上已经安装有半导体管芯15的矩阵的胶带16被支撑并延展在胶带安装框架24上。胶带安装框架24可以又耦合到定位台(未示出)，该定位台可操作为使胶带安装框架24(并因此胶带16与第一管芯14一起)相对于管芯排出器组件10移动，同时基台突起12和管芯排出器组件10是固定的。优选地，定位台可操作为沿着水平面上的两个正交轴线定位胶带安装框架24。33.可替代地，代替胶带安装框架24耦合到定位台，管芯排出器组件10可以耦合到驱动系统，该驱动系统可操作为使管芯排出器组件10(同时与基台突起12和排出器盖20一起)相对于胶带安装框架24移动。在本实施例中，整个管芯排出器组件10可能相对于胶带安装框架24移动，而无需基台突起12与排出器盖20之间的相对水平位移。34.在胶带安装框架24耦合到定位台的情况下，首先，定位台移动胶带安装框架24，以使第一管芯14位于基台突起12正上方。在管芯拆卸过程开始时，第一管芯14沿着第一轴线垂直定位在基台突起12上。更具体地，基台突起12紧挨着第一管芯14的第一边缘14a定位，使得基台突起12的中心与第一管芯14的最左边的第一边缘14a之间存在起始偏移30。可以依据第一管芯14的尺寸和厚度来优化起始偏移30。例如，对于尺寸为3.5mmx3.5mmx25μm的管芯，起始偏移30的范围可以为200μm至500μm。通过合适的起始偏移，在较低的预剥离提升高度下会诱致在胶带16与第一管芯14之间发生预剥离，以降低管芯破裂的风险，同时避免相邻管芯的过度弯曲。35.如图4b所示，在基台突起12与第一管芯14的第一边缘14a之间存在起始偏移30的位置处，基台突起12从排出器盖20伸出并且沿着第一轴线上升到预剥离提升高度32，同时支撑件18正在由排出器电机或排出器盖电机驱动。这将第一管芯14抬起到相对于胶带16的倾斜位置，使得第一边缘14a被提离胶带16。这样，在第一管芯14的第一边缘14a与胶带16之间开始预剥离。对于不同的管芯尺寸以及第一管芯14与胶带16之间的粘附力水平发生变化的不同类型的胶带16，以不同方式定制预剥离提升高度32。虽然正在驱动位于排出器盖20内部的支撑件18以抬起基台突起12，但是应当理解的是，可替代地，还可以抬起整个管芯排出器组件10，用于推动基台突起12抵靠在第一管芯14上。36.基台突起12在预剥离提升高度32处等待一定时间，以使胶带16从第一管芯14的边缘成功预剥离。之后，在图4c中，支撑件18与基台突起12一起稍微降低到滑动提升高度34。由于如果第一管芯14从胶带16上意外过早地拆卸，则成功预剥离后的较低的滑动提升高度34有助于减小管芯破裂和管芯飞出的风险，所以在第一管芯14相对于基台突起12滑动期间，该成功预剥离后的较低的滑动提升高度34是优选的。较低的滑动提升高度34还提高了管芯剥离效率，并且减少可能对相邻管芯造成的过分或过度弯曲。37.在基台突起12在所述滑动提升高度34处伸出的情况下，定位台使胶带安装框架24与第一管芯14一起在水平方向36上沿着第二轴线相对于排出器盖20移动，以使第一管芯14沿着第一管芯14的宽度跨越基台突起12的位置滑动，如图4d所示。滑动过程可以通过胶带安装框架24的运动和/或通过管芯排出器组件10来实现，而无需基台突起12与排出器盖20之间的任何相对水平移动。在基台突起12的尖端向上推动了第一管芯14的各个位置处，这种滑动运动促进胶带16与第一管芯14之间的进一步剥离。38.这种滑动运动持续，直至基台突起12与第一管芯14的第二边缘14b相邻定位，该第二边缘14b与第一边缘14a相对；由此基台突起12的中心与第一管芯14的第二边缘14b之间获得结束偏移38，如图4e所示。在该位置处，基台突起12正在邻近第一管芯14的第二边缘14b推抵第一管芯14，而此时第一管芯14并未从胶带16上完全剥离。为结束偏移38选择合适值以避免此时完全剥离第一管芯14，此时完全剥离第一管芯14可能导致第一管芯14飞出或第一管芯14的位置移位，使得其放置位置在管芯拾取期间发生了改变。这也减少了对相邻管芯造成的弯曲。39.然后，在第一管芯14的已经到达结束偏移38的该位置处，电子装置保持器(其可以采用管芯键合器的键合头的夹头50的形式)可朝向第一管芯14降低。在夹头50与第一管芯14之间接触期间，基台突起12位于所述结束偏移38处。夹头50提供真空吸力用于保持第一管芯14。应当指出，图4f描绘了夹头50接触第一管芯14，其中夹头偏移42存在于夹头50的中心与基台突起12的中心之间。因此，夹头50和基台突起12此时并未沿着第一轴线对准，这增强了对第一管芯14的位置的操作控制，并且避免了第一管芯14从胶带16上过早地拆卸或非必要的移位。40.在接触第一管芯14之前，夹头50首先停止在键合头搜索高度40处，然后夹头50以设定速度逐渐降低到管芯拾取水平，直至夹头50在夹头偏移42的位置处完全接触第一管芯14，如图4g所示。41.在夹头50已经降低到管芯拾取水平之后，夹头50等待很短时间段，直至从胶带16上完全剥离第一管芯14的第二边缘14b，然后可以移动基台突起12达待机水平，其中基台突起12与排出器盖20的顶部固持表面齐平或在其下方。这应当在移除基台突起12施加在第一管芯14上的偏压力之前，通过确保第一管芯14与夹头50之间的受控分离距离来进一步帮助避免第一管芯14飞出的风险。42.在夹头50与第一管芯14接触之后，启用夹头50中的真空抽吸，以将第一管芯14稳固到夹头50中的真空抽吸开口上。此后，夹头50提起与胶带16层离的第一管芯14，如图4h所示；并且将第一管芯14移动到键合位置用于键合第一管芯14。43.在已经成功从胶带16拾取第一管芯14之后，定位台移动胶带安装框架24，直到要拾取的第二管芯52位于基台突起12上方。然后，进行与上文所描述的拾取过程相似的第二管芯52的新管芯拾取过程。44.图5是示出了在未能从胶带16上拾取目标管芯的情况下通过调整基台突起12的高度来确保目标管芯层离中所包括的步骤的流程图。通常，尽管较低的预剥离提升高度32可以降低管芯破裂的风险，但是晶片的相应区域处的不同目标管芯可能对胶带16具有不同程度的粘附。当夹头50未能移除并拾取目标管芯时，遇到丢失管芯错误时，管芯键合设备应当自动检查目标管芯是否仍留置于胶带16上。如果是，则管芯键合设备可以使用经调整的预剥离提升高度32重复拾取过程。45.参考图5，在步骤60处，系统确定夹头50上丢失了目标管芯，其指示夹头50尚未成功拾取目标管芯。在步骤62处，检查目标管芯在胶带16上的位置，以核查目标管芯是否仍留置于胶带16上。在步骤64处，如果目标管芯不再位于胶带16上，则不必再次尝试拾取目标管芯，并且可能会提示操作员已经出现了过程错误。如果目标管芯留置在胶带16上，则在步骤66处，抬起基台突起12以增加预剥离提升高度32。46.在步骤68处，此后再次尝试拾取目标管芯。在步骤70处，如果再次未能成功拾取目标管芯，则重复步骤62，以便检查胶带16，以核查目标管芯是否仍留置在胶带16上。如果这次没有丢失管芯并且已经成功拾取了目标管芯，在步骤72处降低基台突起12，以减小预剥离提升高度32。然后，系统准备拾取移动到基台突起12上方位置的紧挨着目标管芯的另一管芯(步骤74)。47.比如，在前述过程中，如果当预剥离提升高度32被设置为300μm时管芯拾取发生故障，则预剥离提升高度32可以增加到350μm以用于重复预剥离激活。调整步骤和重复次数可以由操作员设置，以确保自动成功拾取每个目标管芯。48.应当理解，根据上文所描述的优选实施例的本发明提供了一种用于从胶膜16上拆卸非常薄的半导体管芯14、52的方法。对于处理厚度薄于2密耳并且小于5mmx5mm的超小型薄半导体管芯特别有益。49.通过优选实施例实现的排出器盖20上的较小开口21可以减小管芯弯曲到开口21中的可能性，管芯弯曲到开口21中可能会导致管芯破裂。进一步地，由于夹头50在偏离排出器盖20的中心的位置处拾取目标管芯，所以这有助于减小目标管芯飞出的风险，并且优化了效率和生产率。针对夹头50与管芯排出器组件10之间的相对移动，利用优化工艺流程进一步控制管芯飞出风险。50.在拾取序列期间，对丢失管芯的检测会导致执行自动调整算法，以使基台突起12的预剥离提升高度32发生变化，从而增加管芯拆卸成功率。当无法拾取目标管芯时，以不同的预剥离提升高度32自动进行另一尝试，以便成功拾取目标管芯。51.本文中所描述的本发明除了具体所描述的变型、修改和/或添加之外还可以有其他变型、修改和/或添加，并且应当理解，本发明包括落入上文所描述的精神和范围内的所有这样的变型、修改和/或添加。









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