專利名稱：晶圓級芯片封裝用半自動環(huán)氧樹脂薄膜制備機的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及晶圓級芯片封裝領域，尤其涉及晶圓級芯片封裝時超薄環(huán)氧樹脂薄膜 的涂覆領域。
背景技術(shù)：
環(huán)氧樹脂廣泛應用于微電子封裝領域，它是經(jīng)由各組份按一定重量比混合，達到 一定粘度后被涂覆在已經(jīng)制作出微腔體結(jié)構(gòu)的起保護作用的晶圓上(一般為玻璃晶圓)， 涂膠后的保護性晶圓與具有功能性器件的硅晶圓進行精密對位鍵合，帶有微腔體結(jié)構(gòu)的玻 璃晶圓被粘結(jié)在硅晶圓正面形成密閉結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以對硅晶圓上的對環(huán)境敏感微電子器 件進行隔絕保護。微電子器越來越向小型化發(fā)展，封裝技術(shù)也逐漸向WLCSP過度。在微電子器件晶 圓級芯片尺寸封裝中，例如CMOS圖像傳感器、MEMS等微器件的封裝，需要對其功能部位進行 密閉保護，一般做法是先在與硅晶圓相同尺寸的玻璃晶圓上用光刻膠光刻制作出具有一定高 度、與芯片外圍輪廓尺寸一致的空腔，然后在空腔的薄壁上涂覆一層很薄的環(huán)氧樹脂薄膜，接 著將涂過膠的玻璃晶圓和硅晶圓在對位機里精確對位，最后在鍵合機里進行鍵合完成封裝。玻璃晶圓微結(jié)構(gòu)上環(huán)氧樹脂膠膜的涂覆質(zhì)量將直接決定鍵合質(zhì)量，進而影響最后 產(chǎn)品良率。在CMOS圖像傳感器及MEMS器件晶圓級封裝中，環(huán)氧樹脂膠膜的厚度一般要求 為2微米到4微米，總厚度偏差0. 5微米，膠膜必須是均勻連續(xù)的，不能有斷開和積聚。由于玻璃晶圓上的微結(jié)構(gòu)是凸凹不平的“井”字型腔體型結(jié)構(gòu)，涂膠時只能在腔體 壁上涂膠，腔體內(nèi)不能有環(huán)氧樹脂膠，所以旋轉(zhuǎn)甩膠、噴膠及點膠設備均不能滿足此要求。到目前為之，晶圓級芯片尺寸封裝廠多為用不銹鋼滾輪，人工手動滾膠來制備膠 膜，其步驟為1)在一片毛玻璃板上涂上厚度為10微米左右的均勻平整薄膠層；2)作業(yè)員 手動操作帶有手柄的不銹鋼滾輪，在毛玻璃板薄膠膜上來回往復滾動，滾動10-15分鐘后， 可在不銹鋼滾輪上包覆一層5-6微米厚膠膜；3)操作員手持已經(jīng)滾好膠后的不銹鋼滾輪， 在已光刻出微結(jié)構(gòu)的玻璃圓片上均勻滾動，玻璃圓片上的微結(jié)構(gòu)被涂覆一層3-4微米的膠 層；4)將玻璃圓片旋轉(zhuǎn)90度，重復步驟1) 步驟3)。以上所述純手動操作工程的主要缺點有一、費時。涂完一片玻璃圓片操作時間最 少需要30分鐘，工作效率低，在大規(guī)模量產(chǎn)中嚴重影響產(chǎn)率，需要配置多個操作員作業(yè)才 能滿足生產(chǎn)需求。此外，由于環(huán)氧樹脂膠在配好后，使用壽命是有嚴格要求的，一般混好后 的使用壽命為30分鐘，所以操作員必須嚴格控制這個過程的作業(yè)時間，否則環(huán)氧樹脂膠可 能會失效；二、對操作人員要求太高。由于純手動作業(yè)，膠膜質(zhì)量的好壞完全憑操作員經(jīng)驗 來控制，所以需要長時間來培養(yǎng)有經(jīng)驗的操作員，而且要求此崗位操作員的流動性要少，一 旦有操作員辭職更換新的作業(yè)員，將導致產(chǎn)品品質(zhì)有很大波動。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種晶圓級芯片封裝用半自動環(huán)氧樹脂薄膜制備機，可有效提高晶圓級芯片環(huán)氧樹脂薄膜涂覆操作的生產(chǎn)效率，且有效提高了產(chǎn)品良率。本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種晶圓級芯片封裝用半自動環(huán)氧樹脂薄膜制備機，由滾膠裝置和涂膠裝置組成，以使用方向為基準滾膠裝置包括驅(qū)動滾輪、第一支撐滾輪、第二支撐滾輪、限位機構(gòu)和 自動清洗裝置，所述自動清洗裝置和限位機構(gòu)固定定位于機架上，所述驅(qū)動滾輪和第一、二 支撐滾輪活動定位于機架臺面上方，限位機構(gòu)位于驅(qū)動滾輪和第一、二支撐滾輪上方，所述 驅(qū)動滾輪和第一、二支撐滾輪的相對位置固定，且所述驅(qū)動滾輪和第一、二支撐滾輪可相對 機架臺面轉(zhuǎn)動和水平移動，不銹鋼滾輪的輪架手柄可固定定位于限位機構(gòu)上，保證不銹鋼 滾輪在轉(zhuǎn)動的時候不會水平移動，不銹鋼滾輪可接觸限位于第一、二支撐滾輪之間，驅(qū)動滾 輪傳動第一支撐滾輪，第一支撐滾輪傳動不銹鋼滾輪，不銹鋼滾輪傳動第二支撐滾輪，采用 這種多級滾輪結(jié)構(gòu)來進行滾膠，能精確控制膠膜厚度第一、二支撐滾輪與不銹鋼滾輪間的 相互旋轉(zhuǎn)運動可控制膠膜的厚度；第一、二支撐滾輪的水平移動可以保證膠膜厚度的均勻 性，所述第一、二支撐滾輪下方的機架臺面下設有清洗液回收管，該清洗液回收管的上端固 定穿設于機架臺面上，該清洗液回收管連通機架內(nèi)外；涂膠裝置包括底座、載物臺和導軌滑 動裝置，底座設于機架臺面上，載物臺活動定位于底座的上部中，載物臺的下部活動穿設過 底座的上部且位于底座的下部空間內(nèi)，載物臺的上端面與底座的上端面齊平，所述載物臺 的下部設有旋轉(zhuǎn)把手，該旋轉(zhuǎn)把手可帶動載物臺旋轉(zhuǎn)，所述底座上設有一對導軌滑動裝置， 所述不銹鋼滾輪的輪架兩側(cè)可定位在導軌滑動裝置中并沿導軌滑動裝置滑動，所述載物臺 位于該導軌滑動裝置中間，所述不銹鋼滾輪的輪面恰可接觸所述載物臺；所述自動清洗裝 置內(nèi)裝設有清洗液，該自動清洗裝置的出水口上套設有清洗管，該清洗管的長度大于等于 自動清洗裝置的出水口距第二支撐滾輪的距離。所述載物臺可相對底座旋轉(zhuǎn)九十度，從而可精確地使置于載物臺上的晶圓旋轉(zhuǎn) 九十度。所述驅(qū)動滾輪和第一、二支撐滾輪的相對位置固定，且所述驅(qū)動滾輪和第一、二支 撐滾輪可相對機架臺面轉(zhuǎn)動和水平移動的結(jié)構(gòu)是以使用方向為基準所述機架上設有伺 服電機和驅(qū)動馬達，又設有凸輪軸、第一連桿和至少一個第二連桿，所述伺服電機的輸出端 固連凸輪軸，第一、二連桿活動套設在凸輪軸上，凸輪軸旋轉(zhuǎn)可帶動第一、二連桿水平移動， 所述驅(qū)動滾輪的一端可轉(zhuǎn)動連接于第一連桿上，所述驅(qū)動滾輪的另一端固連驅(qū)動馬達，所 述第一、二支撐滾輪的至少一端可轉(zhuǎn)動連接于第二連桿上。所述凸輪軸上活動套設有兩個第二連桿，第一、二支撐滾輪兩端分別可轉(zhuǎn)動連接 于兩第二連桿上。所述不銹鋼滾輪的輪架兩側(cè)可定位在導軌滑動裝置中并沿導軌滑動裝置滑動的 結(jié)構(gòu)是該導軌滑動裝置由導軌和滑動結(jié)構(gòu)組成，所述滑動結(jié)構(gòu)與導軌滑動配合，所述不銹 鋼滾輪的輪架兩側(cè)可固定定位于該滑動結(jié)構(gòu)上，從而使不銹鋼滾輪可隨滑動結(jié)構(gòu)在導軌中 滑動。所述自動清洗裝置內(nèi)裝設的清洗液為丙酮溶液。本發(fā)明的有益效果是滾膠裝置采用自動多級滾輪結(jié)構(gòu)進行滾膠，可精確控制膠 膜厚度，較手動滾膠操作便捷且可靠；涂膠裝置采用可作九十度旋轉(zhuǎn)的載物臺，無需手動轉(zhuǎn) 動所涂膠的晶圓，極大提高了生產(chǎn)效率的同時，更好的保證了生產(chǎn)質(zhì)量；于滾膠裝置中設置自動清洗裝置，配合多級滾輪結(jié)構(gòu)可對滾輪的進行自動清洗；綜上所述，本發(fā)明可有效提高 晶圓級芯片環(huán)氧樹脂薄膜涂覆操作的生產(chǎn)效率，且有效提高了產(chǎn)品良率。
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1中A-A向剖視圖；圖3為本發(fā)明所述滾膠裝置的局部示意圖；圖4為本發(fā)明所述涂膠裝置的局部示意圖。
具體實施例方式實施例一種晶圓級芯片封裝用半自動環(huán)氧樹脂薄膜制備機，由滾膠裝置和涂膠 裝置組成，以使用方向為基準滾膠裝置包括驅(qū)動滾輪1、第一支撐滾輪11、第二支撐滾輪 12、限位機構(gòu)3和自動清洗裝置7，所述自動清洗裝置7和限位機構(gòu)3固定定位于機架上，所 述驅(qū)動滾輪1和第一、二支撐滾輪11、12活動定位于機架臺面上方，限位機構(gòu)3位于驅(qū)動滾 輪1和第一、二支撐滾輪11、12上方，所述驅(qū)動滾輪1和第一、二支撐滾輪11、12的相對位 置固定，且所述驅(qū)動滾輪1和第一、二支撐滾輪11、12可相對機架臺面轉(zhuǎn)動和水平移動，不 銹鋼滾輪10的輪架手柄可固定定位于限位機構(gòu)3上，保證不銹鋼滾輪10在轉(zhuǎn)動的時候不 會水平移動，不銹鋼滾輪10可接觸限位于第一、二支撐滾輪11、12之間，驅(qū)動滾輪1傳動第 一支撐滾輪11，第一支撐滾輪11傳動不銹鋼滾輪10，不銹鋼滾輪10傳動第二支撐滾輪12， 采用這種多級滾輪結(jié)構(gòu)來進行滾膠，能精確控制膠膜厚度第一、二支撐滾輪11、12與不銹 鋼滾輪10間的相互旋轉(zhuǎn)運動可控制膠膜的厚度；第一、二支撐滾輪11、12的水平移動可以 保證膠膜厚度的均勻性，所述第一、二支撐滾輪11、12下方的機架臺面下設有清洗液回收 管2，該清洗液回收管2的上端固定穿設于機架臺面上，該清洗液回收管2連通機架內(nèi)外； 涂膠裝置包括底座4、載物臺5和導軌滑動裝置6，底座4設于機架臺面上，載物臺5活動定 位于底座4的上部中，載物臺5的下部活動穿設過底座4的上部且位于底座4的下部空間 內(nèi)，載物臺5的上端面與底座4的上端面齊平，所述載物臺5的下部設有旋轉(zhuǎn)把手15，該旋 轉(zhuǎn)把手15可帶動載物臺5旋轉(zhuǎn)，所述底座4上設有一對導軌滑動裝置6，所述不銹鋼滾輪 10的輪架兩側(cè)可定位在導軌滑動裝置6中并沿導軌滑動裝置6滑動，所述載物臺5位于該 導軌滑動裝置6中間，所述不銹鋼滾輪10的輪面恰可接觸所述載物臺5 ；所述自動清洗裝 置7內(nèi)裝設有清洗液，該自動清洗裝置7的出水口上套設有清洗管，該清洗管的長度大于等 于自動清洗裝置7的出水口距第二支撐滾輪12的距離。所述載物臺5可相對底座4旋轉(zhuǎn)九十度，從而可精確地使置于載物臺上的晶圓旋 轉(zhuǎn)九十度。所述驅(qū)動滾輪1和第一、二支撐滾輪11、12的相對位置固定，且所述驅(qū)動滾輪1和 第一、二支撐滾輪11、12可相對機架臺面轉(zhuǎn)動和水平移動的結(jié)構(gòu)是以使用方向為基準所 述機架上設有伺服電機8和驅(qū)動馬達，又設有凸輪軸9、第一連桿13和至少一個第二連桿 14，所述伺服電機8的輸出端固連凸輪軸9，第一、二連桿13、14活動套設在凸輪軸9上，凸 輪軸9旋轉(zhuǎn)可帶動第一、二連桿13、14水平移動，所述驅(qū)動滾輪1的一端可轉(zhuǎn)動連接于第一 連桿13上，所述驅(qū)動滾輪1的另一端固連驅(qū)動馬達，所述第一、二支撐滾輪11、12的至少一端可轉(zhuǎn)動連接于第二連桿14上。所述凸輪軸9上活動套設有兩個第二連桿14，第一、二支撐滾輪11、12兩端分別可 轉(zhuǎn)動連接于兩第二連桿14上。所述不銹鋼滾輪10的輪架兩側(cè)可定位在導軌滑動裝置6中并沿導軌滑動裝置6 滑動的結(jié)構(gòu)是該導軌滑動裝置6由導軌61和滑動結(jié)構(gòu)62組成，所述滑動結(jié)構(gòu)62與導軌 61滑動配合，所述不銹鋼滾輪10的輪架兩側(cè)可固定定位于該滑動結(jié)構(gòu)上62，從而使不 銹鋼 滾輪可隨滑動結(jié)構(gòu)在導軌中滑動。所述自動清洗裝置7內(nèi)裝設的清洗液為丙酮溶液。本例操作過程如下1.晶圓置于載物臺上，開啟機器，將不銹鋼滾輪10限位于滾膠裝置上將不銹鋼 滾輪10置于滾膠裝置的第一、二支撐滾輪11、12之間，將不銹鋼滾輪10的輪架手柄定位于 限位機構(gòu)3中，啟動限位機構(gòu)3使不銹鋼滾輪10的輪架手柄位置精確固定，使不銹鋼滾輪 10在轉(zhuǎn)動的時候不會水平移動。2.滾膠將混合好的環(huán)氧樹脂用一次性針筒取適量轉(zhuǎn)移到滾膠裝置的不銹鋼滾 輪10上，開啟驅(qū)動馬達和伺服電機8，驅(qū)動滾輪1依次傳遞第一支撐滾輪11、不銹鋼滾輪10 和第二支撐滾輪12轉(zhuǎn)動，以此來控制不銹鋼滾輪10上的環(huán)氧樹脂膠膜的厚度，伺服電機8 傳動凸輪軸9轉(zhuǎn)動而使驅(qū)動滾輪1和第一、二支撐滾輪11、12同步水平移動，以此來保證膠 膜厚度的均勻性。3.滾膠一定時間后(該時間設定，以不銹鋼滾輪10上的膠膜厚度和均勻度能達 到要求為基準)，將不銹鋼滾輪10取下并轉(zhuǎn)移到涂膠裝置的導軌滑動裝置6的滑動結(jié)構(gòu)62 上，對晶圓進行涂膠操作水平推動不銹鋼滾輪10的輪架，不銹鋼滾輪10的輪架受力而帶 動涂膠裝置的滑動結(jié)構(gòu)62滑動，從而使不銹鋼滾輪10隨滑動結(jié)構(gòu)62沿導軌61勻速運動 直至不銹鋼滾輪滾10完整片晶圓。4.取下不銹鋼滾輪10再次將不銹鋼滾輪10限位于滾膠裝置上，撥動旋轉(zhuǎn)把手15 將載物臺5旋轉(zhuǎn)九十度，從而使置于載物臺5上的晶圓旋轉(zhuǎn)九十度，待不銹鋼滾輪10滾膠 一定時間后取下，再次將不銹鋼滾輪10放在涂膠裝置的導軌滑動裝置6上，再次對晶圓進 行涂膠操作，然后將不銹鋼滾輪10限位于滾膠裝置上，開啟自動清洗裝置7的同時開啟驅(qū) 動馬達，讓不銹鋼滾輪10 —邊轉(zhuǎn)動一邊用丙酮溶液對其進行清洗，整個操作完成。
權(quán)利要求
一種晶圓級芯片封裝用半自動環(huán)氧樹脂薄膜制備機，其特征在于由滾膠裝置和涂膠裝置組成，以使用方向為基準滾膠裝置包括驅(qū)動滾輪(1)、第一支撐滾輪(11)、第二支撐滾輪(12)、限位機構(gòu)(3)和自動清洗裝置(7)，所述自動清洗裝置和限位機構(gòu)固定定位于機架上，所述驅(qū)動滾輪和第一、二支撐滾輪活動定位于機架臺面上方，限位機構(gòu)位于驅(qū)動滾輪和第一、二支撐滾輪上方，所述驅(qū)動滾輪和第一、二支撐滾輪的相對位置固定，且所述驅(qū)動滾輪和第一、二支撐滾輪可相對機架臺面轉(zhuǎn)動和水平移動，不銹鋼滾輪(10)的輪架手柄可固定定位于限位機構(gòu)上，不銹鋼滾輪可接觸限位于第一、二支撐滾輪之間，驅(qū)動滾輪傳動第一支撐滾輪，第一支撐滾輪傳動不銹鋼滾輪，不銹鋼滾輪傳動第二支撐滾輪，所述第一、二支撐滾輪(11、12)下方的機架臺面下設有清洗液回收管(2)，該清洗液回收管的上端固定穿設于機架臺面上，該清洗液回收管連通機架內(nèi)外；涂膠裝置包括底座(4)、載物臺(5)和導軌滑動裝置(6)，底座設于機架臺面上，載物臺活動定位于底座的上部中，載物臺的下部活動穿設過底座的上部且位于底座的下部空間內(nèi)，載物臺的上端面與底座的上端面齊平，所述載物臺的下部設有旋轉(zhuǎn)把手(15)，該旋轉(zhuǎn)把手可帶動載物臺旋轉(zhuǎn)，所述底座上設有一對導軌滑動裝置，所述不銹鋼滾輪的輪架兩側(cè)可定位在導軌滑動裝置中并沿導軌滑動裝置滑動，所述載物臺位于該導軌滑動裝置中間，所述不銹鋼滾輪的輪面恰可接觸所述載物臺；所述自動清洗裝置(7)內(nèi)裝設有清洗液，該自動清洗裝置的出水口上套設有清洗管，該清洗管的長度大于等于自動清洗裝置的出水口距第二支撐滾輪的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓級芯片封裝用半自動環(huán)氧樹脂薄膜制備機，其特征在 于所述載物臺(5)可相對底座旋轉(zhuǎn)九十度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓級芯片封裝用半自動環(huán)氧樹脂薄膜制備機，其特征在 于所述驅(qū)動滾輪(1)和第一、二支撐滾輪(11、12)的相對位置固定，且所述驅(qū)動滾輪和第 一、二支撐滾輪可相對機架臺面轉(zhuǎn)動和水平移動的結(jié)構(gòu)是以使用方向為基準所述機架 上設有伺服電機(8)和驅(qū)動馬達，又設有凸輪軸(9)、第一連桿(13)和至少一個第二連桿 (14)，所述伺服電機的輸出端固連凸輪軸，第一、二連桿活動套設在凸輪軸上，凸輪軸旋轉(zhuǎn) 可帶動第一、二連桿水平移動，所述驅(qū)動滾輪的一端可轉(zhuǎn)動連接于第一連桿上，所述驅(qū)動滾 輪的另一端固連驅(qū)動馬達，所述第一、二支撐滾輪的至少一端可轉(zhuǎn)動連接于第二連桿上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶圓級芯片封裝用半自動環(huán)氧樹脂薄膜制備機，其特征在 于所述凸輪軸(9)上活動套設有兩個第二連桿(14)，第一、二支撐滾輪(11、12)兩端分別 可轉(zhuǎn)動連接于兩第二連桿上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓級芯片封裝用半自動環(huán)氧樹脂薄膜制備機，其特征在 于所述不銹鋼滾輪(10)的輪架兩側(cè)可定位在導軌滑動裝置(6)中并沿導軌滑動裝置滑動 的結(jié)構(gòu)是該導軌滑動裝置(6)由導軌(61)和滑動結(jié)構(gòu)(62)組成，所述滑動結(jié)構(gòu)與導軌相 滑動配合，所述不銹鋼滾輪的輪架兩側(cè)可固定定位于該滑動結(jié)構(gòu)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓級芯片封裝用半自動環(huán)氧樹脂薄膜制備機，其特征在 于所述自動清洗裝置(7)內(nèi)裝設的清洗液為丙酮溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種晶圓級芯片封裝用半自動環(huán)氧樹脂薄膜制備機，由滾膠裝置和涂膠裝置組成，滾膠裝置采用自動多級滾輪結(jié)構(gòu)進行滾膠，可精確控制膠膜厚度，較手動滾膠操作便捷且可靠；涂膠裝置采用可作九十度旋轉(zhuǎn)的載物臺，無需手動轉(zhuǎn)動所涂膠的晶圓，極大提高了生產(chǎn)效率的同時，更好的保證了生產(chǎn)質(zhì)量；于滾膠裝置中設置自動清洗裝置，配合多級滾輪結(jié)構(gòu)可對滾輪的進行自動清洗；綜上所述，本發(fā)明可有效提高晶圓級芯片環(huán)氧樹脂薄膜涂覆操作的生產(chǎn)效率，且有效提高了產(chǎn)品良率。
文檔編號H01L21/56GK101837331SQ20091003016
公開日2010年9月22日 申請日期2009年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日
發(fā)明者杜彥召 申請人:昆山西鈦微電子科技有限公司