專利名稱：具有閉環(huán)反饋的自動(dòng)填料檢查系統(tǒng)及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于檢查和控制填料(fillet)成形的自動(dòng)系統(tǒng)，且更具體地說(shuō)， 涉及用于檢查填料沿封裝后的微電子器件的邊緣的成形的系統(tǒng)和方法，封裝后的微電子器 件附接到支撐襯底。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體工業(yè)，填料可沿封裝后的微電子器件(例如，球陣列封裝(BGA)、芯片級(jí) 封裝(CSP)或倒裝晶片)的一個(gè)或多個(gè)邊緣(包括角部)形成，該封裝后的微電子器件通 過(guò)已知的分配工藝附接到支撐襯底(如，印刷電路板(PCB))。填料是底部填充材料的屬性， 該底部填充材料被加入封裝后的微電子器件和支撐襯底構(gòu)成的組件中以增加機(jī)械連接強(qiáng) 度并保護(hù)其免于受到環(huán)境破壞。在一個(gè)示例中，沿矩形形狀的封裝后的微電子器件的一個(gè)或多個(gè)邊緣從分配裝置 分配了限定量的可固化的底部填充材料，例如環(huán)氧樹(shù)脂，該封裝后的微電子器件之前已經(jīng) 用焊料凸點(diǎn)互相連接部或另一類型的連接部焊接到PCB。通過(guò)毛細(xì)作用，材料被吸入封裝后 的微電子器件下面的間隙內(nèi)，且當(dāng)其向外流到封裝后的微電子器件的其他邊緣時(shí)，對(duì)封裝 后的微電子器件進(jìn)行底部填充，即填充封裝后的微電子器件和PCB之間的間隙。在封裝后 的微電子器件周圍形成了填料，填料從封裝后的微電子器件的側(cè)面延伸到PCB。換句話說(shuō)， 填料不在封裝后的微電子器件下面，而是沿封裝后的微電子器件的邊緣形成。底部填充材 料最后固化，一般地通過(guò)在填料成形之后加熱來(lái)熱固化。填料可能是均勻的或不均勻，且可 由本領(lǐng)域已知為“密封通過(guò)(seal pass)”的輔助分配工藝來(lái)進(jìn)一步提高。在另一示例中，分配工藝?yán)每晒袒牡撞刻畛洳牧系倪吘壔蚪遣拷Y(jié)合分配來(lái)形 成現(xiàn)有技術(shù)已知的填料，分別為邊緣結(jié)合或角部結(jié)合。在該工藝中，填料沿封裝后的微電子 器件的邊緣的一個(gè)或多個(gè)或者一部分(包括角部)直接形成，而不會(huì)底部填充封裝后的微 電子器件和支撐襯底之間的空間。采用角部結(jié)合分配，所分配的材料可能僅部分地在封裝 后的微電子器件下面流動(dòng)以提供結(jié)合。而且，在填料成形之后，底部填充材料最終固化。熔解的或“非流動(dòng)的”底部填充工藝是又一用于形成填料的技術(shù)。在該工藝中，首 先將底部填充材料分配在支撐襯底的焊料墊上，然后，將封裝后的微電子器件放置在底部 填充材料的頂部。當(dāng)封裝后的微電子器件被向下推到相應(yīng)的焊料墊上時(shí)，封裝后的微電子 器件移置底部填充材料。過(guò)多的材料沿封裝后的微電子器件的邊緣形成填料。隨后將該組 件放入爐中，爐使焊料回流，將封裝后的微電子器件附接到支撐襯底并且同時(shí)使底部填充 材料固化。所得到的組件可能在其預(yù)期使用中經(jīng)歷沖擊、振動(dòng)、熱循環(huán)或其他環(huán)境應(yīng)力。在上4述各個(gè)工藝中包括角部結(jié)合材料的底部填充材料有助于提高所得到的組件的可靠性和使 用壽命。許多變量能影響填料成形。這些變量可包括，例如底部填充材料的粘度、表面張 力、體積和/或溫度，以及封裝后的微電子器件和支撐襯底的表面特性和溫度。這些變量可 互相依賴，例如溫度影響粘性，和/或動(dòng)力學(xué)性能，即隨時(shí)間改變。因?yàn)殡y以實(shí)現(xiàn)變量的精 確控制，所以同樣，可能難以實(shí)現(xiàn)底部填充分配工藝的質(zhì)量和一致性，以及一旦實(shí)現(xiàn)，則難 以維持。監(jiān)測(cè)填料成形的常規(guī)方法包括人檢查所得到的填料。例如，在一種情形中，檢查者 簡(jiǎn)單地觀察沿附接到支撐襯底的封裝后的微電子器件的邊緣形成的填料的形狀和尺寸以 確定填料是否被適當(dāng)?shù)囟ǔ叽纭Ｈ绻盍蠜](méi)有被適當(dāng)?shù)囟ǔ叽?，則能相應(yīng)地調(diào)節(jié)底部填充 分配工藝的操作參數(shù)，例如支撐襯底的溫度或底部填充材料的量，以改變填料尺寸和/或 形狀。不幸地，手動(dòng)檢查顯出有諸多限制。例如，評(píng)估填料是否被適當(dāng)?shù)囟ǔ叽绲闹饔^性在 操作者中是變化的。此外，手動(dòng)檢查過(guò)程缺乏可追溯性。因此，提供能夠克服前述缺陷的用于檢查和控制填料成形的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法將 是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施方式中，提供了用于分析分配到支撐襯底上的材料的自動(dòng)系統(tǒng)。該系 統(tǒng)包括分配系統(tǒng)和自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)。分配系統(tǒng)具有配置成將材料分配到支撐襯底上的分 配裝置。自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)配置成捕獲材料的圖像并分析圖像來(lái)確定所分配材料的可測(cè)量 特性值。反饋環(huán)將自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)與分配系統(tǒng)耦接。自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)配置成在反饋環(huán) 上將在間隙的外圍邊緣處分配的材料的可測(cè)量特性值傳送到分配系統(tǒng)。在另一實(shí)施方式中，提供用于分析分配到支撐襯底上的材料的方法。該方法包括 將材料分配到支撐襯底上，隨后將支撐襯底和所分配材料從分配系統(tǒng)傳遞到自動(dòng)光學(xué)檢查 系統(tǒng)。使用該自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)來(lái)確定所分配材料的可測(cè)量特性值，該值從自動(dòng)光學(xué)檢查 系統(tǒng)傳送到分配系統(tǒng)。


引入本說(shuō)明書并構(gòu)成本說(shuō)明書的一部分的附圖示出本發(fā)明的實(shí)施方式，且與上面 給出的本發(fā)明的一般說(shuō)明以及下面給出的實(shí)施方式的詳述一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于檢查和控制填料成形的自動(dòng)系統(tǒng)的示意圖。圖IA是與圖1類似的根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的用于檢查和控制填料成形的 自動(dòng)系統(tǒng)的示意圖。圖IB是與圖1和圖IA類似的根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式的用于檢查和控制填料 成形的自動(dòng)系統(tǒng)的示意圖。圖2是封裝后的微電子器件和支撐襯底的側(cè)視圖，示出封裝后的微電子器件附接 到支撐襯底。圖3是通過(guò)底部填充分配工藝沿圖2的封裝后的微電子器件的邊緣分配材料以形 成填料的分配裝置的一部分的透視圖。
圖3A是示出非流動(dòng)的分配工藝中的填料成形的側(cè)視圖。圖;3B是示出在沒(méi)有通過(guò)角部結(jié)合分配形成的填料成形下的角部結(jié)合的半導(dǎo)體和 支撐襯底組件的放大視圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于檢查圖3所示形成的填料并與分配系統(tǒng)對(duì)接 的圖1的自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式參考圖1-4并根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，自動(dòng)系統(tǒng)10被配置成檢查并控制填料12 的成形。封裝后的微電子器件14直接安裝到支撐襯底16。填料12通過(guò)例如底部填充分配 工藝的分配工藝而沿封裝后的微電子器件14的一個(gè)或多個(gè)外圍邊緣13a和1 形成，如下 面說(shuō)明的。在一個(gè)示例中，封裝后的微電子器件14可以是諸如球陣列封裝(BGA)、芯片級(jí)封 裝(CSP)或倒裝晶片的表面安裝封裝形式，而支撐襯底16可以是印刷電路板(PCB)。封裝 后的微電子器件14可以包括一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體芯片或管芯、連接到管芯的插入式襯底或 引線框、封裝管芯的模制外殼以及用于將管芯與支撐襯底16耦接的外部連接件。封裝后的 微電子器件14的封裝保護(hù)了管芯不受環(huán)境和操作危險(xiǎn)影響并允許封裝后的微電子器件14 內(nèi)的管芯被電地且機(jī)械地連接到支撐襯底16。在代表性的實(shí)施方式中，自動(dòng)系統(tǒng)10包括執(zhí)行底部填充分配工藝的分配系統(tǒng)18。 該分配系統(tǒng)18包括控制器36和在由控制器36提供的控制信號(hào)的控制下操作的分配裝置 21。分配裝置21包括用于分配底部填充材料22的分配噴嘴20 (局部示出)，底部填充材料 22可以通過(guò)毛細(xì)管作用滲透并填充封裝后的微電子器件14和支撐襯底16之間的間隙M。在一個(gè)實(shí)施方式中，在分配系統(tǒng)18中使用的分配裝置可以是在電子工業(yè)中通常 用來(lái)以非接觸的方式選擇性地將少量高度流體材料或高度流體材料液滴分配到類似支撐 襯底16的襯底上的“噴射式”分配器。一種類型的噴射式分配器包括包圍排放通道的閥座 和具有尖端的針，其配置成能相對(duì)于閥座移動(dòng)。當(dāng)針的尖端接觸閥座時(shí)，排放通道與供應(yīng)有 加壓流體材料的室隔離。為了從分配系統(tǒng)18的噴射式分配器分配流體材料液滴，從閥座提 升針的尖端，使得少量流體材料通過(guò)閥座從所述室流動(dòng)到排放通道。針的尖端隨后快速地 朝閥座移動(dòng)以閉合流路并將動(dòng)量傳遞到排放通道中的流體材料，使材料液滴從排放通道的 出口噴出或“射出”。含有少量斷續(xù)的流體材料的液滴以彈道行進(jìn)并最終落在電路板上的特 定位置處。分配系統(tǒng)18的噴射式分配器配置成在固定的高度上在支撐襯底16上方“飛”并 且以非接觸的方式將材料噴射到預(yù)期的應(yīng)用區(qū)域。為此，分配系統(tǒng)的噴射式分配器一般由 機(jī)器人(未顯示)以跨過(guò)支撐襯底16的表面的方式移動(dòng)。通過(guò)在控制器36的控制下快速 地噴射“在飛的”材料(即，噴射式分配器同時(shí)在運(yùn)動(dòng)中)，所分配的液滴可連接起來(lái)以形成 連續(xù)的線。因此，這種噴射式分配器可以容易地編制程序以供分配系統(tǒng)18使用來(lái)分配期望 模式的流體材料，如底部填料。在接受由自動(dòng)系統(tǒng)10進(jìn)行的處理之前，封裝后的微電子器件14和支撐襯底16被 預(yù)組裝起來(lái)，例如焊接在一起，從而在其間形成間隙24，如圖2最佳示出的。在一個(gè)實(shí)施方 式中，通過(guò)用焊料凸點(diǎn)互相連接部使封裝后的微電子器件14形成凸點(diǎn)來(lái)將封裝后的微電 子器件14附接到支撐襯底16。為了使芯片形成凸點(diǎn)，封裝后的微電子器件14的底表面能6涂有底部凸點(diǎn)金屬(UBM)區(qū)域以提高電連接，保護(hù)封裝后的微電子器件14不受凸點(diǎn)材料影 響，且限定凸點(diǎn)尺寸和位置。將封裝后的微電子器件14機(jī)械地連接到支撐襯底16的焊料 凸點(diǎn)互相連接部還提供用于電力和信號(hào)的導(dǎo)電路徑和用于消散封裝后的微電子器件14運(yùn) 行時(shí)產(chǎn)生的熱的導(dǎo)熱路徑。在爐27 (如，回流爐)中加熱封裝后的微電子器件14和支撐襯 底16的組件，使焊料熔化，其在凝固時(shí)起作用，用來(lái)連接封裝后的微電子器件14和支撐襯 底16。將由封裝后的微電子器件14和支撐襯底16構(gòu)成的組件從合適的上游設(shè)備沈供 到分配系統(tǒng)18。上游設(shè)備沈可包括本領(lǐng)域已知的裝載機(jī)，例如通過(guò)容納封裝后的微電子器 件14和支撐襯底16的盒子將封裝后的微電子器件14和支撐襯底16傳遞或進(jìn)給到分配系 統(tǒng)18內(nèi)的聯(lián)機(jī)(in-line)輸送機(jī)系統(tǒng)或自動(dòng)裝載機(jī)。可選地，上游設(shè)備沈可包括爐27以 及裝載機(jī)。一旦位于分配系統(tǒng)18內(nèi)，能通過(guò)加熱裝置四預(yù)加熱預(yù)組裝的封裝后的微電子器 件14和/或支撐襯底16，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。在預(yù)加熱之后，在分配底部填充材料 22之前可以估計(jì)所述組件在分配系統(tǒng)18內(nèi)的位置?？蛇x地，封裝后的微電子器件14和支 撐襯底16的組件可以在爐27中進(jìn)行預(yù)加熱。如圖3所示，沿封裝后的微電子器件14的外圍邊緣13a中的至少一個(gè)從分配裝置 21分配底部填充材料22，以通過(guò)毛細(xì)流填充間隙圖幻，從而形成填料12 (圖4)。在控 制器36的控制下進(jìn)行分配的外圍邊緣13a可以稱為分配外圍邊緣。如前面說(shuō)明的，通過(guò)毛 細(xì)作用，當(dāng)分配材料22向外流到封裝后的微電子器件14的非分配外圍邊緣1 或流出邊 緣時(shí)，分配材料22被吸到封裝后的微電子器件14下面并填充間隙M?？裳胤峙渫鈬吘?13a進(jìn)行單次通過(guò)或多次通過(guò)，這可限定I形狀。例如，也可沿多個(gè)外圍邊緣13a、1 進(jìn)行 分配，以便限定L形通過(guò)形狀。此外，在填充了間隙M之后，可在分配外圍邊緣1 處圍繞 材料22施加可選的密封通過(guò)(未顯示)以便完成填料12(圖4)。可以利用適合于填充間 隙并形成填料12的任何材料。在一個(gè)示例中，底部填充材料22為可固化的不導(dǎo)電聚合材 料，如環(huán)氧樹(shù)脂。底部填充材料22可包括一種或多種聚合性單體、聚氨酯預(yù)聚體、嵌段共聚 物、星形共聚物以及諸如引發(fā)劑、催化劑、交聯(lián)劑、穩(wěn)定劑等的物質(zhì)。當(dāng)固化并硬化時(shí)，這樣 的聚合材料22包含成鏈或交聯(lián)形成強(qiáng)結(jié)合物質(zhì)的分子?？蛇x地，分配系統(tǒng)18還可提供角部或邊緣結(jié)合分配，其中材料22僅在外圍邊緣 13a或一個(gè)或多個(gè)角部31處形成填料12，而不在封裝后的微電子器件14下面底部填充間 隙對(duì)。在角部或邊緣結(jié)合分配的情形中，材料22的分配可沿邊緣13a、1 或角部31中的 一個(gè)或多個(gè)或其一部分進(jìn)行以形成填料12。而且，利用角部結(jié)合分配，如圖:3B所示，封裝后 的微電子器件14可具有一個(gè)或多個(gè)角部結(jié)合部觀且不形成填料。在材料22被分配之后，可以通過(guò)加熱裝置加熱承載有形成填料12的材料22的封 裝后的微電子器件14和支撐襯底16，使得材料22可以成凝膠狀。凝膠化有助于穩(wěn)定材料 22，使得封裝后的微電子器件14和支撐襯底16能夠在AOI系統(tǒng)19處評(píng)估之前得到處理。 在一些情形，材料22的穩(wěn)定性可滿足檢查的需要，使得材料22不必首先成凝膠狀。參考圖IA和3A，其中在圖1-3中類似的附圖標(biāo)記指示類似的特征且根據(jù)可選實(shí) 施方式，自動(dòng)系統(tǒng)10的分配系統(tǒng)18被配置成利用非流動(dòng)的底部填充分配工藝。分配系統(tǒng) 18包括類似于分配裝置21的分配裝置，該分配裝置將材料22分配到支撐襯底16的焊料墊(未顯示)上。用于非流動(dòng)的工藝的材料22—般包括熔解和環(huán)氧樹(shù)脂特性。在分配之 后，例如通過(guò)輸送機(jī)組件，將材料22與支撐襯底16從分配系統(tǒng)18輸送到撿起和放置機(jī)器 30。在撿起和放置機(jī)器30處，將封裝后的微電子器件14放置在底部填充材料22的頂部。 可以利用任何合適的撿起和放置機(jī)器30來(lái)進(jìn)行該操作，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。當(dāng)封裝 后的微電子器件14由撿起和放置機(jī)器30向下推到支撐襯底16上時(shí)，封裝后的微電子器件 14移置材料22。過(guò)多的移置的材料沿封裝后的微電子器件14的邊緣1 形成填料12。隨 后，將填料12與封裝后的微電子器件14和支撐襯底16的組件從撿起和放置機(jī)器30輸送 到AOI系統(tǒng)19，如下面進(jìn)一步說(shuō)明的。參考圖1B，其中圖1-3中的類似的附圖標(biāo)記指示類似特征且根據(jù)可選實(shí)施方式， 自動(dòng)系統(tǒng)10的分配系統(tǒng)18和AOI系統(tǒng)19可組合到單個(gè)構(gòu)架中。在該組合的機(jī)器結(jié)構(gòu)中， 控制器36、50由反饋環(huán)66連接，如下面進(jìn)一步說(shuō)明的。在某些實(shí)施方式中，控制器36、50可 合并成一個(gè)控制器，該控制器具有各個(gè)控制器的功能。在該情形，封裝后的微電子器件14、 支撐襯底16和材料22的組件可內(nèi)部地從適合分配材料22的位置到適合檢查分配材料22 的不同位置輸送到構(gòu)架，或分配和檢查位置可共享，使得組件在這些操作的過(guò)程中靜止或 僅移動(dòng)微小的距離，以適應(yīng)精確的分配和成像。作為合適的分配系統(tǒng)18的一個(gè)示例，可以在本發(fā)明的實(shí)施方式中利用諸如可從 美國(guó)加利福尼亞(California)的卡爾斯巴德(Carlsbad)的Asymtek公司得到的Axiom X-1020 Dispensing System 的 Axiom 系列。如前面提到的，能影響由分配工藝形成的填料12 (圖4)的多個(gè)變量可包括例如材 料22的粘度、表面張力、體積和/或溫度以及封裝后的微電子器件14和支撐襯底16的表 面特性或溫度。分配系統(tǒng)18通常包括一個(gè)或多個(gè)軟件特征，軟件特征能夠控制各種變量中 的某一些，例如所分配的體積或量和支撐襯底的溫度，以及在底部填充材料22被分配之后 底部填充材料22的溫度。為了產(chǎn)生適當(dāng)?shù)囟ǔ叽绲奶盍?2，底部填充分配系統(tǒng)18的操作 參數(shù)被限定為考慮能影響填料12以及期望的填料12的尺寸和形狀(例如長(zhǎng)度、寬度和高 度)的不同變量。利用所建立的操作參數(shù)，下面進(jìn)一步說(shuō)明的AOI系統(tǒng)19提供對(duì)填料12 的自動(dòng)分析，使得這些操作參數(shù)能被監(jiān)測(cè)且能維持填料12的適當(dāng)尺寸。結(jié)果，底部填充分 配工藝的質(zhì)量和一致性可得到實(shí)時(shí)維持。特別地，AOI系統(tǒng)19能將信息直接發(fā)送或饋入返 回到分配系統(tǒng)18，且分配軟件能調(diào)節(jié)分配參數(shù)，如材料22的體積，以修正填料12的尺寸。進(jìn)一步參考圖1、1A、3、3A和4，填料12與封裝后的微電子器件14和支撐襯底16 接下來(lái)直接從底部填充分配系統(tǒng)18移動(dòng)，或在非流動(dòng)的分配的情形中直接從撿起和放置 機(jī)器30移動(dòng)，到達(dá)AOI系統(tǒng)19，該AOI系統(tǒng)19配置成確定填料12是否被合適地定尺寸。 圖1和IA的系統(tǒng)10可限定“獨(dú)立的自動(dòng)操作”或聯(lián)機(jī)的系統(tǒng)，如本領(lǐng)域已知的。通常，獨(dú) 立的自動(dòng)操作代表單獨(dú)的機(jī)器人系統(tǒng)，或其他自動(dòng)操作機(jī)器，其獨(dú)立于任何其他機(jī)器或工 藝作用。聯(lián)機(jī)系統(tǒng)為被組裝的產(chǎn)品依次地從一個(gè)操作通過(guò)到另一操作直到完成的設(shè)備的布 置。因此，AOI系統(tǒng)19和分配系統(tǒng)18可包含在獨(dú)立的自動(dòng)操作中，或可選地，AOI系統(tǒng)19 和分配系統(tǒng)18可被認(rèn)為設(shè)置成相對(duì)于彼此聯(lián)機(jī)。在聯(lián)機(jī)或獨(dú)立的自動(dòng)操作布置中，圖1和 IA的AOI系統(tǒng)19可被配置成通過(guò)襯底輸送機(jī)子組件34分別從分配系統(tǒng)18或撿起和放置 機(jī)器30輸送填料12與封裝后的微電子器件14和支撐襯底16的組件?？蛇x地，分配系統(tǒng) 18或撿起和放置機(jī)器30可利用裝載機(jī)(未顯示)和卸載機(jī)(未顯示)來(lái)將包括填料12與封裝后的微電子器件14和支撐襯底16的盒子送到AOI系統(tǒng)19?，F(xiàn)在具體參考圖4，AOI系統(tǒng)19通常包括具有至少一個(gè)光源的發(fā)光子系統(tǒng)40，其 將可見(jiàn)光(如白和/或多色光)引導(dǎo)到填料12上以產(chǎn)生它的自然圖像。發(fā)光子系統(tǒng)40能 夠在計(jì)算機(jī)控制下照明填料12。能在裝置的基準(zhǔn)對(duì)位、條形碼讀取或光學(xué)字符識(shí)別(OCR) 中使用光源。條形碼或OCR對(duì)于提供工藝的追溯能力來(lái)說(shuō)可能是理想的。AOI系統(tǒng)19還包括照相機(jī)子系統(tǒng)46，該照相機(jī)子系統(tǒng)46具有至少一個(gè)照相機(jī)與 光學(xué)元件(如透鏡)，其定位成當(dāng)光從發(fā)光子系統(tǒng)40發(fā)射到填料12上時(shí)捕獲填料12的一 個(gè)或多個(gè)圖像。在代表性的實(shí)施方式中，照相機(jī)46被描述為適合于位于封裝后的微電子器 件14正上方，以捕獲填料12的一個(gè)或多個(gè)圖像。但是，應(yīng)理解，可在各個(gè)位置設(shè)置多于一 個(gè)照相機(jī)46以捕獲填料12的圖像，包括其各個(gè)邊緣13a、13b。所捕獲的圖像被輸送到控制 器50，控制器50可具有圖像處理計(jì)算機(jī)的代表形式，用于確定填料12的尺寸和形狀，即填 料12是否被適當(dāng)?shù)囟ǔ叽?。將填?2的尺寸和形狀與作為標(biāo)準(zhǔn)的尺寸和形狀的目標(biāo)或預(yù) 定值進(jìn)行比較，以確定底部填充分配系統(tǒng)18是否有效操作以及是否需要調(diào)節(jié)其操作參數(shù) 中的任意一個(gè)。AOI系統(tǒng)19還包括襯底輸送機(jī)子系統(tǒng)52，用于從分配系統(tǒng)18 (或撿起和放置機(jī)器 30)輸送支撐襯底16以及在填料12的檢查過(guò)程中保持支撐襯底16。代替襯底輸送機(jī)子系 統(tǒng)，可以利用裝載機(jī)(未顯示)來(lái)將填料12與封裝后的微電子器件14和支撐襯底16放置 到襯底保持器子系統(tǒng)(未顯示)。該襯底保持器子系統(tǒng)可以通過(guò)使用支撐銷來(lái)從下面支撐 住支撐襯底16，該支撐銷例如配置成牢固地定位支撐襯底16。也可以作為AOI系統(tǒng)19的一部分被包括的傳送機(jī)構(gòu)56包括XY軸電動(dòng)機(jī)，該XY 軸電動(dòng)機(jī)連接到照相機(jī)并移動(dòng)照相機(jī)，以輔助填料12的檢查?？紤]到了其他選擇，包括但 不限于根據(jù)需要加入Z軸移動(dòng)。AOI系統(tǒng)19的控制器50與照相機(jī)子系統(tǒng)46耦接，以及與用于向傳送系統(tǒng)56的XY 運(yùn)動(dòng)提供運(yùn)動(dòng)指令的運(yùn)動(dòng)控制器60耦接。耦接可依賴于光學(xué)信號(hào)或電信號(hào)，用以例如將來(lái) 自照相機(jī)子系統(tǒng)46的照相機(jī)的圖像的表示傳送到控制器50。控制器50包括能夠執(zhí)行機(jī)器 視覺(jué)算法來(lái)評(píng)估所捕獲的圖像中描繪的填料12的形狀和尺寸的一個(gè)或多個(gè)軟件程序。具 有AOI系統(tǒng)19的用戶界面可包括與控制器50可操作地連接的計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、鍵盤和/或 鼠標(biāo)，它們總體以附圖標(biāo)記62表示?？捎脕?lái)執(zhí)行填料12的自動(dòng)檢查的一種這樣的AOI系統(tǒng)19為YTV系列的AOI，如可 從美國(guó)加利福尼亞(California)的圣克利門蒂(San Clemente)的YESTech公司得到的F 或M系列。AOI系統(tǒng)19的檢查程序一般以一個(gè)適當(dāng)?shù)囟ǔ叽绲奶盍献鳛閷?duì)比標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始?？蓪?填料尺寸手動(dòng)輸入AOI系統(tǒng)19或者通過(guò)AOI系統(tǒng)19自動(dòng)檢查填料12，使得圖像處理軟件 能自身調(diào)準(zhǔn)。一旦填料尺寸被輸入和/或?qū)W習(xí)過(guò)程完成，能在AOI系統(tǒng)19內(nèi)進(jìn)行填料12的 自動(dòng)檢查?；鶞?zhǔn)對(duì)位通常作為檢查過(guò)程的一部分執(zhí)行。此外，檢查過(guò)程可比分配過(guò)程快許 多倍。例如，檢查速度可以為約1平方英寸每秒，對(duì)于填料12，速度為20-30秒，而填料12 的填料材料22的分配可花費(fèi)高達(dá)5分鐘。因而，在一個(gè)代表性的實(shí)施方式中，整個(gè)填料，例 如填料12的全部四個(gè)邊緣13a、i;3b可以完全被檢查。在另一個(gè)代表性的實(shí)施方式中，只在 一個(gè)或多個(gè)流出邊緣Hb處檢查填料12的尺寸和形狀。9
自動(dòng)系統(tǒng)10包括反饋環(huán)66，用于通過(guò)由自動(dòng)光學(xué)檢查(AOI)系統(tǒng)19得到的測(cè)量 結(jié)果來(lái)閉環(huán)控制分配系統(tǒng)18。反饋環(huán)66有利于在分配系統(tǒng)18處控制填料成形，即維持期 望的填料12的尺寸和形狀。反饋環(huán)66關(guān)聯(lián)或連接分配系統(tǒng)18的控制器36和AOI系統(tǒng)19 的控制器50，使得能在AOI系統(tǒng)19至分配系統(tǒng)18之間雙向交換信息或者將信息從AOI系 統(tǒng)19單向地傳輸?shù)椒峙湎到y(tǒng)18。交換或傳輸?shù)男畔⒖梢允抢缣盍喜牧?2的可測(cè)量特性 值，如AOI系統(tǒng)19確定的形狀、尺寸或另一屬性?？蓽y(cè)量特性值一般為定量的，但是在可選 的實(shí)施方式中可以是定性的。用以提供反饋環(huán)66的合適的界面可以通過(guò)使用已知的技術(shù)使兩個(gè)系統(tǒng)18、19網(wǎng) 絡(luò)化來(lái)實(shí)現(xiàn)。將分配系統(tǒng)18的控制器36與AOI系統(tǒng)19的控制器50耦接的反饋環(huán)66可 包括通信鏈路(例如電纜)，和在分配系統(tǒng)18上執(zhí)行以有利于調(diào)節(jié)操作參數(shù)的算法。在另 一實(shí)施方式中，反饋環(huán)66可由分配系統(tǒng)18處的操作者(未顯示)來(lái)限定，該操作者基于從 AOI系統(tǒng)19獲得的填料信息來(lái)手動(dòng)地調(diào)節(jié)底部填充分配系統(tǒng)18的操作參數(shù)。響應(yīng)于在反饋環(huán)66上傳輸?shù)目蓽y(cè)量特性值，分配系統(tǒng)18配置成調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè) 操作參數(shù)，以允許維持填料12的適當(dāng)?shù)某叽?。該傳輸和調(diào)節(jié)在AOI系統(tǒng)19和分配系統(tǒng)18 之間提供閉環(huán)控制系統(tǒng)的閉環(huán)反饋。在這樣的閉環(huán)控制系統(tǒng)中，填料12的可測(cè)量特性值 被作為參考從AOI系統(tǒng)19的控制器50提供到分配系統(tǒng)18的控制器36，控制器36根據(jù)需 要連續(xù)地或間歇地調(diào)節(jié)對(duì)分配系統(tǒng)18的材料分配操作的控制輸入以最小化或調(diào)節(jié)控制誤 差?？蛇x地，AOI系統(tǒng)19可確定來(lái)自可測(cè)量屬性的調(diào)節(jié)并將調(diào)節(jié)輸送到分配系統(tǒng)18?；?來(lái)自分配系統(tǒng)18的實(shí)際執(zhí)行的AOI系統(tǒng)19的反饋，分配系統(tǒng)18可以動(dòng)態(tài)地補(bǔ)償控制系統(tǒng) 的擾動(dòng)，而擾動(dòng)會(huì)引起填料12變化，例如形狀或尺寸的變化，或者可導(dǎo)致不期望的填料成 形?？刂葡到y(tǒng)的一個(gè)目的是將分配填料12的可控過(guò)程維持在可接受的操作范圍內(nèi)。例如，如果AOI系統(tǒng)19確定填料12被錯(cuò)誤地定尺寸，則可相應(yīng)地通過(guò)在反饋環(huán)66 上傳輸?shù)椒峙湎到y(tǒng)18的信息來(lái)調(diào)節(jié)分配系統(tǒng)18的操作參數(shù)。在一個(gè)具體示例中，響應(yīng)于 檢測(cè)到異常小的填料尺寸，信息能通過(guò)計(jì)算機(jī)50自動(dòng)地傳輸?shù)椒峙湎到y(tǒng)18，使得分配裝置 (未顯示)能增加填料材料22的分配體積，從而增加填料尺寸。在另一示例中，超出范圍的 測(cè)量結(jié)果能觸發(fā)過(guò)程報(bào)警，警告操作者底部填充分配過(guò)程失去控制，使得底部填充分配系 統(tǒng)18的操作能手動(dòng)地被調(diào)節(jié)來(lái)糾正產(chǎn)生超出范圍的測(cè)量結(jié)果的條件。在另一示例中，在角部結(jié)合分配下，可希望材料22在封裝后的微電子器件14下面 部分地流動(dòng)以形成角部結(jié)合部觀且沒(méi)有填料12，如圖:3B所示。因此，在此情形，填料12的 形成可能是有害的。因而，如果AOI系統(tǒng)19檢測(cè)到存在填料12，則將錯(cuò)誤反饋到分配系統(tǒng) 18以減小所分配材料的量或者加熱支撐襯底16或者兩者，例如，使得沒(méi)有填料12形成。在檢查填料12之后，通過(guò)合適的下游設(shè)備70，例如通過(guò)自動(dòng)卸載機(jī)或通過(guò)手，即 手動(dòng)地從AOI系統(tǒng)19卸載所得到的微電子組件68。合適的自動(dòng)裝載機(jī)和卸載機(jī)可從美國(guó) 加利福尼亞(California)的卡爾斯巴德(Carlskid)的Asymtek公司得到。接下來(lái)，可以 手動(dòng)地或自動(dòng)地將微電子組件68輸送到固化裝置72，例如靜態(tài)爐，在靜態(tài)爐中，底部填充 材料22與微電子組件68被放置在其中且固化，即最終交聯(lián)成永久形式。固化裝置可包括 在下游設(shè)備70中。固化之后，可使微電子組件68進(jìn)一步經(jīng)歷額外的已知的工藝和技術(shù)，包 括模制工藝、球放置工藝、組件分離成型(component singulation)等。因此，提供了改進(jìn)的用于檢查和控制填料成形的系統(tǒng)10和方法，其克服了常規(guī)的填料檢查系統(tǒng)和工藝的缺陷。為此，本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)系統(tǒng)10和方法提供快速、可 靠、一致且可重復(fù)的檢查結(jié)果。而且，可以在沒(méi)有人干預(yù)的情況下通過(guò)能夠連續(xù)地實(shí)時(shí)地調(diào) 節(jié)分配系統(tǒng)18的操作參數(shù)來(lái)提高底部填充的一致性。所以，能通過(guò)降低超出規(guī)格的組件來(lái) 提高產(chǎn)品產(chǎn)量。而且，可快速檢測(cè)出任何失去控制的情形，分配過(guò)程可停止和/或調(diào)節(jié)，且 可依賴于人干預(yù)或自動(dòng)調(diào)節(jié)來(lái)糾正問(wèn)題。此外，檢查過(guò)程具有改進(jìn)的追溯能力。例如，能跟 蹤板的系列號(hào)、其檢查結(jié)果和進(jìn)行檢查的操作者的登錄信息。最后，AOI系統(tǒng)19能記錄由 分配系統(tǒng)18處理的每個(gè)微電子組件68上的所有填料12的尺寸和形狀。
盡管通過(guò)對(duì)各種實(shí)施方式的說(shuō)明示出了本發(fā)明，且盡管相當(dāng)詳細(xì)地說(shuō)明了這些實(shí) 施方式，但是申請(qǐng)人并不意圖將所附權(quán)利要求的范圍限定或以任何方式限制到上述細(xì)節(jié)。 本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易明白另外的優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)。因此，本發(fā)明的較寬方面不限于示出和說(shuō) 明的具體細(xì)節(jié)、代表性的設(shè)備和方法以及示例性的示例。相應(yīng)地，在不偏離申請(qǐng)人的總的發(fā) 明構(gòu)思的精神或范圍的情況下可脫離這些細(xì)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種用于分析被分配到支撐襯底上的材料的方法，所述方法包括 將分配系統(tǒng)中的所述材料分配到所述支撐襯底上；使用自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)來(lái)確定所分配的材料的可測(cè)量特性的值； 將所分配的材料的所述特性的值從所述自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)傳送到所述分配系統(tǒng)；以及 響應(yīng)于接收所述可測(cè)量特性的值來(lái)自動(dòng)地調(diào)節(jié)所述分配系統(tǒng)的操作參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，傳送所分配的材料的所述可測(cè)量特性的值包括 在將所述自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)的控制器與所述分配系統(tǒng)的控制器連接的反饋環(huán)上傳送所述可測(cè)量特性的值。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述支撐襯底附接有封裝后的微電子器件，并且調(diào) 節(jié)所述操作參數(shù)包括維持由在所述封裝后的微電子器件的外圍邊緣處的由所述材料形成的填料的正確尺寸。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述支撐襯底附接有封裝后的微電子器件，并且調(diào) 節(jié)所述操作參數(shù)包括防止由在所述封裝后的微電子器件的外圍邊緣處的由所述材料形成填料。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用所述自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)來(lái)確定所分配的材料 的所述可測(cè)量的值包括捕獲所述材料的圖像；以及 分析所述圖像以確定所述可測(cè)量的值。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述支撐襯底附接有封裝后的微電子器件，并且分 析所述圖像包括使用圖像處理計(jì)算機(jī)來(lái)評(píng)估由在所述封裝后的微電子器件的外圍邊緣處的由所述材 料形成的填料的一個(gè)或多個(gè)尺寸。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括將所述填料的所述一個(gè)或多個(gè)尺寸與尺寸標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，以確定所述填料是否被正確 地定尺寸。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括在分配所述材料之前，定義所述圖像處理計(jì)算機(jī)所使用的參數(shù)以確定所述填料是否被 正確地定尺寸。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述填料限定了非流動(dòng)的底部填充填料、角部結(jié)合 填料、邊緣結(jié)合填料或毛細(xì)底部填充填料中的一種填料。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述支撐襯底和所分配的材料從所述分配系統(tǒng)傳遞到自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述支撐襯底附接有封裝后的微電子器件，并且 將所述支撐襯底和所分配的材料從所述分配系統(tǒng)傳遞到所述自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)包括將所述支撐襯底、所述封裝后的微電子器件和所分配的材料作為一個(gè)組件從所述分配 系統(tǒng)傳遞到所述自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述支撐襯底附接有封裝后的微電子器件，且將 分配系統(tǒng)中的所述材料分配到所述支撐襯底上包括靠近所述封裝后的微電子器件的外圍邊緣或角部，將所述材料分配到所述支撐襯底上。
13.一種用于分析分配到支撐襯底上的材料的自動(dòng)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括分配系統(tǒng)，所述分配系統(tǒng)包括配置成將所述材料分配到所述支撐襯底上的分配裝置；自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)，所述自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)配置成捕獲在間隙的外圍邊緣處分配的所 述材料的圖像，并分析所述圖像來(lái)確定所分配的材料的可測(cè)量的值；以及反饋環(huán)，所述反饋環(huán)將所述自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)與所述分配系統(tǒng)耦接起來(lái)，其中，所述自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)配置成在所述反饋環(huán)上將所述材料的所述可測(cè)量特性的 值傳送到所述分配系統(tǒng)。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)包括配置成捕獲所述圖 像的至少一個(gè)照相機(jī)；和與所述照相機(jī)耦接的控制器，所述照相機(jī)適合于將所述圖像傳送 到所述控制器，且所述控制器配置成分析所述圖像來(lái)確定所述材料的所述可測(cè)量的值。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，還包括輸送機(jī)子系統(tǒng)，所述輸送機(jī)子系統(tǒng)適合于輸送并保持所述支撐襯底；以及傳送機(jī)構(gòu)，所述傳送機(jī)構(gòu)配置成相對(duì)于所述支撐襯底移動(dòng)所述照相機(jī)。
16.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述材料被分配在附接到所述支撐襯底并與所 述支撐襯底分離開(kāi)一定間隙的封裝后的微電子器件的外圍邊緣處，并且所述系統(tǒng)還包括裝載機(jī)，所述裝載機(jī)配置成將所述封裝后的微電子器件和所述支撐襯底裝載到所述分 配系統(tǒng)內(nèi)；以及卸載機(jī)，所述卸載機(jī)配置成從所述自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)卸載所述封裝后的微 電子器件、所述支撐襯底和在所述封裝后的微電子器件的外圍邊緣處分配的所述材料構(gòu)成 的組件。
17.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，還包括固化爐，所述固化爐位于所述自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)的下游，所述固化爐配置成使填料材 料固化。
18.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述分配系統(tǒng)和所述自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)限定獨(dú) 立的自動(dòng)操作的自動(dòng)系統(tǒng)。
19.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述分配系統(tǒng)和所述自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)限定聯(lián) 機(jī)自動(dòng)系統(tǒng)。
20.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述分配系統(tǒng)包括耦接成與所述分配裝置通信 的控制器，所述控制器配置成將控制信號(hào)提供到所述分配裝置來(lái)控制所述材料在所述支撐 襯底上的分配，且所述自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)包括照相機(jī)和耦接成與所述照相機(jī)通信且通過(guò)所 述反饋環(huán)與所述分配系統(tǒng)的所述控制器通信的控制器，所述照相機(jī)配置成捕獲在所述間隙 的外圍邊緣處分配的材料的圖像，且所述控制器配置成分析所述圖像以確定所分配的材料 的可測(cè)量特性的值。
全文摘要
用于自動(dòng)地檢查沿附接到支撐襯底(16)的封裝后的微電子器件(14)的一個(gè)或多個(gè)外圍邊緣(13a)的填料的成形的系統(tǒng)和方法，這種系統(tǒng)(10)包括用于控制填料成形的反饋環(huán)。更具體地，所述系統(tǒng)(10)包括配置成將底部填充材料(22)分配到所述支撐襯底(16)上的分配系統(tǒng)(18)。所述系統(tǒng)(10)還包括自動(dòng)光學(xué)檢查(AOI)系統(tǒng)(19)，該自動(dòng)光學(xué)檢查(AOI)系統(tǒng)(19)被配置成確定所述填料(12)的可測(cè)量特性的值，例如填料(12)是否正確地定尺寸，即設(shè)定大小和成型。在所述分配系統(tǒng)(18)和自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)(19)之間包括反饋環(huán)(66)。
文檔編號(hào)G01N21/00GK102047096SQ200980119456
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月10日
發(fā)明者斯特凡·艾蒂安, 歐文·尼孔·賽特, 阿歷克·巴比亞茲 申請(qǐng)人:諾信公司