芯片分選(Die Sorting)是芯片封裝過程中一個關鍵但被易忽視的步驟。傳統封裝中,芯片分選一般在晶圓切割之后。而在WLP中,則可能在芯片封裝之后進行分選。
一般來說,不同于硅材料器件多用于存儲和邏輯方面,三五族半導體材料如GaAs、InSb、GaN等多用于光電集成器件及功率器件制造。
Die Sorting本質上是一個對目標芯片的轉移過程,挑片機(Sorter)對劃切后wafer進行挑片的過程可以簡述為:ejector頂起芯片→attach head吸取芯片→head移動至目標位置→將芯片放置于target carrier上。
(厚度0.05mm)
上圖為某一6寸三五族材料晶圓上Die的尺寸規格,挑片方式為wafer to tray,將劃切后鋼圈藍膜(或子母環)上的芯片挑到Gel-Pak上,過程及方案如下:
1.頂起芯片:
方案:設備的ejector裝置需要針對薄小芯片進行定制,在頂針形狀直徑以及頂起高度上進行特別設計。易捷測試(GBIT)有獨家的空氣頂針方案(air eject module),通過空氣而不是金屬頂針的方式,將芯片在藍膜上頂起的同時避免硬接觸,對于超薄芯片有極佳的保護效果。
2.吸取芯片:
方案:attach head需要具備真空力度調整功能,同時需要配備定制吸嘴。我們(易捷測試GBIT)為此提供高平面度槽式結構吸嘴,尺寸及結構與芯片進行定制化適配。同時設備取片時attach head通過圖像識別進行高精度定位,包括XY定位及高度定位,從而能夠在平穩、快速地吸取芯片的同時,不對芯片帶來二次污染或損傷。
3.轉移芯片:
方案:如果只需要進行背面檢查,則可以在轉移區域下方放置相機,在芯片挑選移動的過程中拍攝芯片背面圖像并進行對比檢查。如果需要做正面光檢,則需要添加AOI(自動光學檢查)裝置。包括上置的鏡組相機和放置芯片的stage(放置平臺)。同時移動芯片的動作進行相應更改:attach head取出芯片后,移動至stage放置芯片,進行AOI之后再次吸取芯片移動至target carrier。易捷測試(GBIT)提供定制化芯片檢查方案option,可同時兼容背檢和正面檢查,并通過圖像識別進行二次定位。Attach head移動通過直線電機驅動,運動平穩且定位精度高。易捷測試(GBIT)還提供雙head配置,兩個attach head進行分步挑片,能夠有效提高挑片速度。
4.放置芯片:
方案:放置時attach head的放置壓力需要在軟件中可調整,放置時真空吸嘴不能有殘余真空或者與芯片粘連。易捷測試(GBIT)為此提供專用的attach head unit,不僅放置壓力(0~150gf)和拋片高度可調,還具備防振動結構,放片時更加平穩精準。
挑片設備整體考量:
最后是設備的挑片方式和上下料方式,其實這點在制定方案時應該放到一開始就進行考慮。不過因為這不是三五族薄小芯片挑片的制約因素,所以我們放到最后說明。
大批量快速挑片設備稱為全自動挑片機或全自動芯片分選機,具備自動上下料機構,wafer由機械手從cassette中放置于wafer stage上,挑片結束后,載盒會被自動放置于magazine中,全程無需人工參與。小批次多種類的挑片一般使用半自動挑片機,這類設備需要手動將鋼圈藍膜放置于stage,挑片過程自動,結束后需要手動將tray盤取下。
fqj
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