用于制造吸收垫的设备和方法转让专利

申请号 : CN200680003333.3

文献号 : CN101288151B

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 郭鲁权

申请人 : 韩美半导体株式会社

摘要 :

一种吸收垫的制造设备和方法,所述吸收垫用于半导体加工过程中分捡封装块或封装条。所述设备包括其上安装有工件的工件传输装置,安装在工件传输装置上方而与其相隔一定距离的激光发生器,使工件传输装置和激光发生器彼此相对移动的传动装置和控制激光发生器的控制器。该发明可以根据吸收垫的用途和封装块的尺寸精确地制造各种不同尺寸和形状的图案。工件的工艺条件可以实现标准化,从而使得吸收垫的加工时间和制造费用可以降到最低。

权利要求 :

1.一种用于半导体加工过程的吸收垫的制造设备,所述设备包括:工件传输装置,其上安装有工件,所述工件是用于吸收封装条的吸收垫的材料;

激光发生器,安装在工件传输装置的上方,同时与工件传输装置相隔一定的距离;

传动装置,用于使工件传输装置和激光发生器相对移动;

加工条件设定单元,用于建立工件的加工条件,其通过通讯电缆与激光发生器连接;以及加工程序,用于根据加工条件设定单元建立的加工条件来控制激光发生器,其中:加工条件设定单元包括:图案设定部件,用于设定工件上的图案信息,图案信息包括对应于封装条上单独的封装块和封装块吸收腔内形成的真空孔的封装块吸收腔的尺寸、形状和加工深度,以及真空孔之间形成的间隔;

激光输出设定部件,用于设定与自激光发生器的激光振荡器发射的激光强度相关的信息。

加工信息设定部件,用于设定与工件传输装置速度和激光照射重复次数相关的信息。

2.根据权利要求1所述的设备,进一步包括除尘装置,用于去除工件加工时产生的灰尘,其中,除尘装置包括:安装在激光发生器附近的鼓风机,用于将高压空气喷向工件;

安装在鼓风机对面的吸尘罩,用于接收借助于从鼓风机喷出空气而从工件上移除的灰尘;以及吸尘器,用于收集来自吸尘罩的灰尘。

3.根据权利要求1所述的设备,其中,工件传输装置可沿X和Z轴方向移动。

4.根据权利要求1所述的设备,其中,激光发生器可以重复数次将激光照射到工件上,以便在工件上形成具有预定深度的图案,或在工件内形成孔眼。

5.根据权利要求1所述的设备,其中,设置了一对工件传输装置。

6.一种吸收垫的制造方法,所述吸收垫用于半导体加工过程,所述方法包括如下步骤:设定工件上的图案信息,图案信息包括对应于封装条上单独的封装块和封装块吸收腔内形成的真空孔的封装块吸收腔的尺寸、形状和加工深度,以及真空孔之间形成的间隔;

设定有关激光强度的信息;

设定加工信息,该加工信息包括工件传输装置的速度和激光照射重复次数;

将工件对准激光发生器;以及

根据工艺条件向工件照射激光,从而在工件上形成期望图案。

7.如权利要求6所述的方法,其中,在工件上形成期望图案的步骤中,激光发生器对工件重复照射激光数次,以在工件上形成具有预定深度的图案,或者在工件内形成孔眼。

8.如权利要求7所述的方法,其中,激光器的电流与频率根据工件的材料不同而发生变化。

9.如权利要求8所述的方法,其中,激光器包括钇铝石榴石激光器。

10.如权利要求8所述的方法,其中,电流设定为38A,频率是10000Hz,加工速度设定在100至450mm/sec范围内。

11.如权利要求6所述的方法,其中,在设定工艺条件的步骤中,工艺条件是通过预先储存在数据库的基于图案信息的工艺信息,而根据图案信息来自动设定的,该图案信息包括要在工件上形成图案的尺寸、形状和加工深度,该工艺信息包括优选的激光强度及工件传输装置优选的移动方向和加工速度。

12.根据权利要求6所述的方法,其中,在设定工艺条件的步骤中,工件传输装置的速度是通过预先储存在数据库的基于激光强度的工件传输装置的优选加工速度,而根据激光强度自动设定的。

13.根据权利要求6所述的方法,其中,进一步包括下述步骤:在通过用激光照射工件制造具有期望图案的吸收垫之后,沿吸收垫周缘部分形成数个焊锡球凹槽。

14.一种吸收垫的制造方法,所述吸收垫用于半导体加工过程,所述方法包括如下步骤:使用带有模具的机械加工装置对工件进行初加工;所述工件是用于吸收封装条的吸收垫的原材料;

根据工件状态,设定工件的二次工艺条件;

将经过初加工的工件对准激光发生器;以及

根据二次工艺条件,向工件照射激光,从而在工件上形成期望图案;

其中,设定二次加工条件的步骤包括如下子步骤:

设定图案信息,该图案信息包括对应于封装条上单独的封装块和封装块吸收腔内形成的真空孔的封装块吸收腔的尺寸、形状和加工深度,以及真空孔之间形成的间隔;

根据工件的材料设定激光强度,并设定包括工件传输装置的速度和激光照射重复次数的加工信息。

说明书 :

技术领域

本发明涉及用于制造吸收垫(absorption pad)的设备和方法,所述吸收垫用于在半导体加工过程中分捡半导体封装块(package)或条(strip)。

背景技术

一般来讲,半导体加工过程主要分为制造过程和装配过程。在制造过程中,集成电路是在硅片(silicon wafer)上设计的,从而形成半导体芯片。此外,在装配过程中,封装条(package strip)的制造是通过依次执行多个步骤来完成的:将半导体芯片附着于引线框上,用导线(或焊锡球)使半导体芯片与引线框架电气连接,而后用树脂如环氧树脂将半导体芯片进行成型封装。
这种封装条被安装在切割机的工件传输部件(workpiece transfer section)上,并且封装条被施加真空力,以使封装条固定到工件传输部件上。然后,封装条被输送到切割装置(dicing device),切割装置使用旋转割刀将封装条切割成若干个独立的封装块。这些封装块然后通过传输分捡器(transfer picker)被输送到另一个地方,如封装块堆垛机(package stacker)。工件传输部件和传输分捡器都带有吸收垫,用来通过真空分捡封装条或独立的封装块。
本发明不仅可应用于分割机的这种吸收垫,而且也适用于贴片设备(Pick &Place equipment)和各种半导体生产设备。为了方便起见,本发明的介绍将重点围绕分割机上使用的吸收垫进行说明。
根据其中一种吸收垫的制造方法,将橡胶放入模具中,然后对模具加热并施加压力。下面就根据通过图1所示上述方法制造的吸收垫来进行说明。
图1为吸收垫示意图,该吸收垫用来分捡半导体封装块。吸收垫包括若干个封装块吸收腔11,呈矩阵形式。在每个封装块吸收腔11的中心部分有真空孔13。封装块吸收腔11的周围是凹槽15,这些凹槽深度都是预先设定的,用来安装旋转割刀,对半导体封装块进行分割。当封装条安装到吸收垫上之后,如果旋转割刀转动到其处在凹槽15内的预定深度时,封装条便被切割成若干个封装块。
将封装条切割成若干个封装块的过程是通过切割机来完成的。切割机使用吸收垫的目的是防止切割机在采用真空分捡封装条时,损伤封装条。此外,分捡器上也使用了吸收垫,用来将封装条传送到切割机或将单独的各个封装块从切割机传送到其它地方,如封装块堆跺机。在制造吸收垫时,可将橡胶置入模具,而后对模具加热和加压。

发明内容

然而,上述方法成本极高,且耗费时间,这是因为吸收垫的类型和形状不同,导致模具必须单独生产。
此外,当采用上述方法制造的吸收垫与模具分离时,吸收垫的温度会突然下降,结果,吸收垫因橡胶的特性而收缩。在这种情况下,每个封装块吸收腔的尺寸就会缩小或可能变形。当然,为了防止出现上述问题,考虑橡胶的收缩因素,模具的尺寸可以加大。然而,从精度角度考虑,这将有可能降低吸收垫的质量。特别是,由于半导体封装块的高度集成化,当前半导体封装块尺寸呈现逐渐变小的趋势,在这种情况下,上述方法并不适合制造对真空孔或封装块吸收腔精度要求高的吸收垫。
本发明的提出就是基于上述问题,并且作为本发明的目的,提供一种制造半导体加工过程中使用的吸收垫的设备和方法,能够通过使用激光非常精确地制造吸收垫,这种吸收垫可以通过使用激光在封装块传送和分割工艺中使用。
本发明的另一个目的是提供制造半导体加工过程中使用的吸收垫的设备和方法,通过使用激光制造各种图案和尺寸的吸收垫,能够将吸收垫的加工工艺时间和制造成本降到最低。
为了实现上述目的,作为本发明的方面,本发明提供了一种制造用于半导体加工的吸收垫的设备,所述设备包括:其上安装有工件的工件传输部件;安装在工件传输部件上方而与其相隔一定距离的激光发生器;使工件传输部件和激光发生器相对移动的传动装置;以及用于控制激光发生器的控制器。
控制器通过通信电缆与激光发生器相连接,控制器包括工艺条件设定单元,用来设定工件的工艺条件,以及按照工艺条件设定单元确定的工艺条件来控制激光发生器的工艺程序。
工艺条件设定单元包括图案设定部件,用来设定工件的图案信息;激光输出设定部件,用于设定有关激光发生器的激光振荡器发射的激光强度的信息,以及加工信息设定部件,用于设定与工件传输部件速度和激光照射重复次数相关的信息。
吸收垫制造设备还包括除尘装置,用来排除工件加工时产生的灰尘,其中,除尘装置又包括鼓风机,安装在激光发生器的附近,目的是将高压空气喷向工件;安装在鼓风机对面的吸收罩,可通过鼓风机喷出的空气来收集来自工件的灰尘;以及吸尘器,用来收集洗尘罩排放的灰尘。
工件传输部件可在X和Z轴方向上移动。
激光发生器可以重复数次地向工件照射激光,从而在工件上形成具有一定深度的图案,或者在工件上形成多个孔眼。
设置有一对工件传输部件。
作为本发明的另一个方面,本发明提供了半导体加工过程所使用的吸收垫制造方法,所述方法包括的步骤有:设定工件的工艺条件;将工件对准激光发生器;以及按照工艺条件将激光照射到工件上,从而在工件上形成期望图案。
设定工艺条件的步骤又包括如下子步骤:设定包括在工件上形成的图案尺寸和形状在内的信息;设定有关激光强度的信息;以及设定包括工件传输部件移动方向和加工速度以及激光照射重复次数在内的工艺信息。
在工件上形成期望图案的步骤中,激光发生器可以重复数次地向工件发射激光,从而在工件上形成具有一定深度的图案或在工件内形成多个孔眼。
激光器的电流和频率根据工件的材料不同而不同。
激光器包括一种YAG激光器。
电流设定为38A,频率设定为10000Hz,加工速度设定在100到450mm/sec的范围内。
在设定工艺条件的步骤中,根据图案信息,包括在工件上形成的图案尺寸、形状和加工深度,通过预先存储在基于图案信息的数据库内的工艺信息,其中包括激光的优选强度和工件传输部件的优选的移动方向和加工速度等,自动设定工艺条件。
在设定工艺条件的步骤中,按照激光强度,通过预先存储在基于激光强度的数据库内的工件传输部件优选的加工速度,自动设定工件传输部件的加工速度。
所述方法还包括步骤,即,在通过将激光发射到工件上制造出具有期望图案的吸收垫之后,沿吸收垫的周缘部分形成若干个焊锡球凹槽。
根据本发明的再一方面,本发明提供了一种半导体加工过程中使用的吸收垫的制造方法,所述方法包括的步骤有:使用带有模具的机械加工装置来初加工工件;再根据工件状态,设定工件的二次工艺条件;将已经经过初加工的工件对准激光发生器;根据二次工艺条件向工件上照射激光,从而在工件上形成期望的图案。
设定二次工艺条件的步骤包括如下子步骤:设定包括工件上的图案尺寸和形状在内的图案信息;设定根据工件材料的激光强度;以及设定包括工件传输部件加工速度和激光重复发射次数在内的工艺信息。
如上所述,按照本发明,制造半导体加工过程中使用的吸收垫的设备和方法具有如下有益效果:
首先,吸收垫的封装块吸收腔、真空孔和凹槽都能够精确制造,因为它们都是采用激光形成的。这样,就可以加大封装块吸收腔的尺寸,使其达到最大尺寸,切割封装条使用的分割机或将各个封装块输送到相关位置时使用的分捡器都可以通过使用真空装置来稳定地分捡封装条或各个封装块。
此外,根据吸收垫的用途和封装块的尺寸,还可以精确地制造出具有各种不同图案和尺寸的吸收垫;而且,吸收垫可以实现标准化,从而将吸收垫的加工时间和制造费用降到最小。
还有,因为吸收垫的优选工艺条件都是根据吸收垫的用途和尺寸存储在数据库内,所以,可以方便有效地制造出具有均匀尺寸和图案的吸收垫。

附图说明

图1为用于半导体加工过程中的传统吸收垫的透视图;
图2为根据本发明的实施例提出的用于半导体加工的吸收垫的制造设备的透视图;
图3为图2所示的吸收垫制造设备的侧视图;
图4为图2所示激光发生器的结构的方框图;
图5为图2所示控制器的结构的方框图;
图6为使用图2所示吸收垫制造设备制造用于半导体加工的吸收垫的工艺流程图;
图7为使用图2所示吸收垫制造设备制造的吸收垫的透视图;
图8为沿图7所示A-A线的剖面图;
图9为根据本发明的另一个实施例提出的制造用于半导体加工的吸收垫的设备的透视图;
图10为使用图9所示吸收垫制造设备,制造用于半导体加工的吸收垫的工艺流程图;
图11为根据本发明的再实施例提出的制造用于半导体加工的吸收垫的设备的透视图;
图12为用于半导体加工的吸收垫的制造工艺流程图;
图13为根据图12所示的步骤制造的吸收垫的俯视图;
图14为图13所示吸收垫的局部放大透视图。

具体实施方式

下面参照附图,将对根据本发明的用于半导体加工过程中的吸收垫的制造设备和制造方法进行说明。
图2为根据本发明的实施例提出的用于半导体加工的吸收垫的制造设备的透视图;图3是图2的侧视图,而图4为根据本发明的实施例提出的激光发生器的结构的方框图。
如图2和图3所示,用于半导体加工的吸收垫的制造设备主要包括工件传输部件43,所述装置可以有选择地在X轴、Y轴或Z轴方向上移动,在工件传输部件上固定着由橡胶、海绵或硅制成的工件41,激光发生器45,其向工件41照射激光,以在工件41上形成期望图案,以及控制器61(见图5),用于控制激光发生器45。
工件41是吸收垫的原材料,其固定于用于将封装条切割成单个封装块的工件传输部件43上,或固定于用于传送各个封装块的分捡器上。工件41采用橡胶、如天然橡胶或弹性材料制成。较佳地,工件41由天然橡胶、合成橡胶、或弹性塑料(低密度聚乙烯软聚氯乙烯塑料)制成。此外,工件41还可以用NBR(丁腈橡胶)、氟橡胶、硅橡胶、或硅泡沫橡胶(硅海绵)制成。海绵也可以用于工件41。
用于半导体加工的吸收垫的制造设备还包括沿Y轴方向移动工件传输部件43的第一传送单元,沿X轴方向移动工件传输部件43的第二传送单元,和沿Z轴方向移动工件传输部件43的第三传送单元。
如图2和图3所示,工件传输部件43固定安装于第一传送板49上,所述传送板(transfer plate)沿第一导轨47在Y轴方向上移动,所述第一导轨(guide rail)沿Y轴方向延伸。此外,第一传送板49固定安装于第二传送板53上,所述第二传送板沿第二导轨51在X轴方向上移动,所述第二导轨(guide rail)沿X轴方向延伸。第一和第二传送板49和53的下部与滚珠螺杆(图中未示)螺旋连接,而滚珠螺杆则沿第一和第二导轨47和51安装,这样第一和第二传送板49和53就可以分别沿X和Y轴方向移动,因为滚珠螺杆是通过电动机(图中未示)带动进行旋转。即,第一传送装置由第一导轨47、第一传送板49和滚珠螺杆组成,而第二传送装置则由第二导轨51、第二传送板53和滚珠螺杆组成。
另外,工件传输部件43还可以沿Z轴方向移动。与第一和第二传送板49和53类似,工件传输部件43通过导轨和滚珠螺杆移动。然而不同的是,可以设置滚筒(cylinder)来移动工件传输部件43。工件传输部件43和第一及第二传送板49和53的移动机构可以是各种各样的。
如图4所示,激光发生器45包括激光振荡器45a和反射镜45c,激光振荡器用于发射激光,以在控制器的控制下加工工件41,反射镜用于将来自激光振荡器45a的激光反射到加工头46b,加工头对准工件传输部件43的上端部的前方。此外,聚光透镜45d则安装在加工头45b内,在激光从反射镜45c被引向工件时,可通过对激光进行聚光,而将激光导向工件。
从激光发生器45发射的激光的强度(电流、频率等)可根据工件41上形成的图案的材料和加工深度来进行各种各样的调整。按照本实施例,可以应用频率在大约150000Hz的二极管泵浦型10W YAG(钇铝石榴石(yttrium aluminum garnet))激光器。YAG激光器是一种固态激光器,在光能应用到杆体(rod)时,激光器就会振荡。而杆体是通过预先从氙气灯上对YAG晶体涂抹Nd3+来获得的。
激光发生器45可以使用CO2气体激光器,来代替YAG激光器。CO2气体激光器使用CO2气体作为一种增益介质。而增益介质除了包含CO2气体外,还包含N2气体。而CO2气体激光器有选择地采用光学泵浦激励或放电激励作为其激励法。除了上述之外,本发明还可以应用各种不同类型的激光发生器。
控制激光发生器45的控制器包括PC(个人电脑),所述电脑设有处理程序并可与激光发生器45实现通信联系。较佳地,控制器通过各种通信电缆(RS-232C电缆,LAN线路等)与激光发生器相连,从而即使在很远的地方控制器也能控制激光发生器45。此外,控制器也通过电缆与电机控制器连接,以便控制用于移动第一和第二传送板49和53以及工件传输部件43所用的各种电机和滚筒。与此同时,控制器可以设计成直接固定于激光发生器45的面板上。
如图5所示,控制器61包括用于设定工艺条件的工艺条件设定单元61a。按照由工艺条件设定单元61a建立的工艺条件来执行处理程序61b,从而按照加工机构程序来正确地控制激光振荡器45a。
工艺条件设定单元61a包括图案设定部件63a,激光输出设定部件63b和工艺信息设定部件63c。图案设定部件63a用于设定图案信息,例如需要加工的图案尺寸和形状,工件内每个封装块吸收部分的中心,封装块吸收部分的数量,封装块各吸收部分之间的距离,具有若干个封装块吸收部分的封装块吸收组的数量,以及各个封装块吸收组之间的距离。激光输出设定部件63b用于设定激光强度,如频率,激光振荡器45a的输出电流。工艺设定部件63c用于设定工艺信息,如用于指定的图案加工深度而重复激光照射的次数,工件传输部件43的移动速度和方向,以及激光束点之间的重叠度。
也就是说,工艺条件设定单元61a建立加工工件41所要求的工艺条件,如要加工的图案信息,激光振荡器45a的输出激光强度(频率、电流等),以及工件传输部件43的速度,例如工件41可以按照工艺条件设定单元61a所建立的工艺条件进行加工。
按照本发明,还可以按下述方式设计工艺条件设定单元61a的图案设定部件63a和工艺信息设定部件63c,即,图案设定部件63a只设定图案信息,如将要加工的图案尺寸和形状;而工艺信息设定部件63c设定工件内每个封装块吸收部分的中心,封装块吸收部分的数量,封装块各个吸收部分之间的距离,具有多个封装块吸收部分的封装块的吸收组数量,和封装块吸收组之间的距离,以及工艺信息,如工件传输部件43的处理速度,用于指定的图案加工深度而重复激光照射的次数,工件传输部件43的移动速度和方向,及激光束点之间的重叠度。
同时,根据本发明实施例,分别设置两个输出装置,以便使用户可以分别输入有关工件图案和每个图案加工模式的信息。然而,还可以通过只使用一个输入装置来输入工件图案和每个图案加工模式的信息。
上述工艺条件可以记录在数据库中,这样,工艺信息,如激光强度、工件传输部件43移动方向和速度以及第一和第二传送板49和53的移动方向都可以结合工件41上要加工图案的形状、尺寸和加工深度来自动建立。也就是说,包括优选强度在内的这些装置(工件传输部件,传送板等)的移动机构都可以按照工艺条件自动建立,这样,不论什么时候工艺条件发生变化,都没有必要重新确定激光强度。此外,也可以将工艺条件标准化,来生产出优质的吸收垫。例如,由于图案的加工深度与激光照射的重复次数成正比,如果操作工人想在工件上成形预定深度的图案,他可以计算并存储与图案的预定深度相符的激光重复照射次数,这样,当在工件上成形所述图案时,激光重复照射次数就可以自动设定。
根据具有上述结构的吸收垫制造设备,由橡胶、海绵或硅制成的工件41就可以安装在工件传输部件43上,然后设定工艺条件(或者,按照工艺条件来选择预定项目)。此后,工件传输部件43就可以根据目测结果进行移动,以便对准工件41。此时,向激光发生器45供电,激光发生器45发射带有预定强度的激光。从激光发生器45发射的激光由反射镜45c反射,并通过加工头45b的聚光透镜45d导向工件41,这样,工件41就按照加工机构程序进行加工。
此时,由于激光温度很高,工件41表面可能会熔化。在这种情况下,工件41的表面均匀性就会恶化。为了解决上述问题,本发明通过控制器适当调整激光的强度、传送板的移动速度和激光照射的次数,从而改善了工件41的表面均匀性。另外,还可以通过采用控制器控制激光强度和激光照射的次数来调整图案的加工深度。
这样,与使用模具来加工工件41相比,则可以更精确地加工出工件41。另外,由于要加工图案的形状和尺寸以及图案加工深度都可以实现标准化,吸收垫因此可以实现成批生产。
尽管本发明实施例已经介绍了激光发生器45在被固定的情况下,工件传输部件43可以有选择地沿X轴、Y轴或Z轴方向移动,但也可以有选择地在X轴、Y轴或Z轴方向移动激光发生器45,以便可以在工件传输部件43被固定的情况下对工件41进行加工。在这种情况下,必须设置可以使激光发生器45沿X轴、Y轴或Z轴方向移动的移动机构。这种移动机构可以由导轨、滚珠螺杆和滚筒构成。之所以在Z轴方向移动工件传输部件43,其目的是调整图案的加工深度,并修正激光焦距。然而实际上,图案加工深度非常小,所以,即使工件传输部件43不能沿Z轴方向移动,也不会存在问题。
作为选择方式,工件传输部件43可沿X和Y轴方向移动,而激光发生器45则沿Z轴方向移动。上述部件的移动方向可以进行各种变化。
与此同时,根据本实施例,在对工件41进行加工时,可以不沿Y轴方向移动激光发生器45和工件传输部件43,而令激光发生器45在预定范围内沿Y轴方向发射激光(见图11)。
下面,将介绍本发明提出的采用具有上述结构的吸收垫制造设备来制造吸收垫的工艺程序。
图6是工艺流程图,示出了本发明提出的采用吸收垫制造设备制造用于半导体加工的吸收垫的工艺程序。
如图6所示,本发明提出的吸收垫制造方法的主要步骤包括:设定工件41的加工条件(S701);将由橡胶、硅或海绵制成的工件41对准激光发生器45(S702);根据加工条件有选择地将激光照射在工件41上,从而在工件41上形成期望图案(S703)。
步骤(S701)包括的子步骤有:设定图案信息,设定激光强度以及设定加工信息。
图案信息是在设定图案信息的子步骤中设定的,其中,图案信息包括图案的尺寸、形状和加工深度(此处图案是指用于将封装块置于其上的的封装块吸收腔、用于在真空状态下制造封装块吸收腔的真空孔、用于容置部分刀片的刀片容置槽和容置BGA封装块的锡球的锡球容置槽)、工件上形成的每个封装块吸收部分的中心、封装块吸收部分的数量、各封装块吸收部分之间的距离,具有多个封装块吸收部分的封装块吸收组的数量,以及各封装块吸收组之间的距离。当封装条被切割机切割后,用于真空分捡封装条的吸收垫的尺寸和形状可能和固定到用于传送封装条或单独的封装块的分捡器上的吸收垫的尺寸和形状不同。此外,用于切割机的吸收垫可能和按照封装块尺寸固定于分捡器上的吸收垫不同。这样,每个封装块的优选加工条件就确定了。例如,如果封装块的尺寸较大,就没有必要非常精确地加工吸收垫,所以只在封装块吸收腔成形时照射激光,工件的剩余部分则通过研磨或模制加工成形。相反,封装块吸收腔则可以通过研磨或模制工艺来成形,而工件的其余部分则使用激光来处理。另外,如果封装块的尺寸较小,就有必要精确加工吸收垫,这样,封装块吸收腔、工件的外表面和插装分捡器夹的工件内表面,都采用激光来加工处理。
激光振荡器45a发射的激光强度,即电流、频率等,是在激光强度设定的子步骤中予以设定的。此时,激光的强度可以手动设定,即通过使用输入部件手动输入激光的电流、频率等,或者,如果对应于工件的材料和图案的有关激光强度的数据已存储在数据库,激光强度也可以基于图案信息自动设定。这样,工件的加工状态就可以通过控制激光器的电流和频率来进行调整,从而可以精确加工吸收垫。
除此之外,在设定工艺信息子步骤中,要设定用于指定的图案加工深度的激光照射重复次数、工件传输部件43的移动速度以及激光束点的重叠度。
执行步骤S702,以将工件41与激光发生器对齐。在S702步骤中,工件41在工件传输部件43上校准。可以作为参考,当工件41已经完全加工后,工件传输部件43回到其初始位置,这样可依次加工另一个工件41。
执行步骤S703,从而根据工艺条件通过向工件照射激光而在工件上形成图案。此时,工件41的制做是根据工艺信息(如工件传输部件43的移动速度和用于指定的图案加工深度的激光照射重复次数)来完成的。
如上所述,吸收垫由橡胶、海绵或硅制成,为此,如果激光强度过高,就会很容易烧毁吸收垫。为此,当在工件上形成具有预定深度的图案时,使用强度相对较低的激光对工件重复照射数次。
在将工件对准之前确定工艺条件。也就是说,在根据工艺条件将激光照射到橡胶垫的加工区域或橡胶垫的非加工区域后,通过使用目测装置检查加工区域或非加工区域,然后,再将加工区域或非加工区域与基准标志进行比较,以便补偿误差值。在这种情况下,在制做橡胶垫的同时对其误差值进行补偿,这样,橡胶垫的精度就可以得到改善。为了补偿误差值,可以修正激光发生器45或工件传输部件43的X和Y座标值,也可以修正激光器和工件传输部件的X-Y座标值。
相反,工件对准步骤可在确定工艺条件前执行。也就是说,如果工件上已经形成参考标志,目测装置便在校正工件位置的同时,根据基准标志对准工件。此后,确定工艺条件,开始加工工件。
表1到表9给出的是实验数据,表示了激光器电流(YAG激光器)确定为38A时,工件在不同频率和加工速度下的状态。表1到表3表示了橡胶作为工件的工件状态。表4到表6为硅作为工件的工件状态,以及表7到表9为海绵作为工件的工件状态。为参考起见,符号“×”表示“粗糙”,符号“△”表示“稍粗糙”,符号“○”表示“好”,而符号“◎”表示“很好”。
表1

表1示出了激光器电流和频率分别确定在38A和10000Hz时,工件(橡胶)在不同加工速度和加工次数下的状态。根据表1,当激光器电流和频率分别定在38A和10000Hz时,随着加工速度的提高,工件的状态通常会改善。如果加工速度等于或超过100mm/sec,工件的外观、底部状态和可加工性通常都会改善。此外,如果加工速度等于或超过300mm/sec,工件的外观、底部状态和可加工性则会大大改善。
表2

表2示出了激光器的电流和频率分别定在38A和20000Hz时,工件(橡胶)在不同加工速度和加工次数下的状态。根据表2,当激光器的电流和频率分别定在38A和20000Hz时,随着加工速度的提高,工件的状态通常会改善。然而,工件的底部一般会显得粗糙或稍粗糙。
表3

表3示出了激光器的电流和频率分别定在38A和30000Hz时,工件(橡胶)在不同加工速度和加工次数下的状态。根据表3,当激光器的电流和频率分别定在38A和30000Hz时,随着加工速度的提高,工件的状态通常会改善。然而,工件的底部状态一般会显得粗糙。
从表1到表3可以看出,如果激光器的电流和频率设定在预定值,通过提高加工速度,是可以制造出优质的吸收垫的。当激光器的电流和频率分别设定在38A和10000Hz时,工件的状态一般会得到改善。如果加工速度等于或超过300mm/sec时,工件的状态会明显改善。此外,如果激光器的频率增加到20000到300000Hz时,即使加工速度大大提高,工件的底部状态也会显得比较粗糙。因而,当工件是用橡胶制成时,工件的加工速度优选为300mm/sec,而激光器的电流和频率可分别设定为38A和10000Hz。
表4

表4示出了激光器的电流和频率分别定在38A和10000Hz时,工件(硅)在不同加工速度和加工次数情况下的状态。根据表4,当激光器的电流和频率分别定在38A和10000Hz时,随着加工速度的提高,工件的状态通常会改善。如果加工速度等于或超过100mm/sec,工件的外观、底部状态和可加工性通常都会改善。此外,如果加工速度等于或超过300mm/sec,工件的外观、底部状态和可加工性则会大大改善。
表5

表5示出了激光器的电流和频率分别定在38A和20000Hz时,工件(硅)在不同加工速度和加工次数情况下的状态。根据表5,当激光器的电流和频率分别定在38A和20000Hz时,随着加工速度的提高,工件的状态通常会改善。然而,尽管工件的外观和可加工性通常会改善,但如果加工速度低于450mm/sec,工件的底部状态一般会显得粗糙。
表6

表6示出了激光器的电流和频率分别定在38A和30000Hz时,工件(硅)在不同加工速度和加工次数情况下的状态。根据表6,当激光器的电流和频率分别设定在38A和30000Hz时,随着加工速度的提高,工件的状态通常会改善。然而,工件的外观、底部状态和可加工性一般会降低。
从表4到表6可以看出,如果激光器的电流和频率设定在预定值,通过提高加工速度,可以制造出优质的吸收垫。当激光器的电流和频率分别设定在38A和10000Hz时,工件的状态一般会得到改善。如果加工速度等于和超过300mm/sec时,工件的状态会明显改善。此外,如果激光器的频率增加到20000Hz而加工速度低于450mm/sec,工件的底部状态一般会显得比较粗糙。如果激光器的频率增加到30000Hz时,工件的外观、底部状态和可加工性则一般会下降。因而,当工件是用硅制成时,工件的加工速度优选300到450mm/sec,而激光器的电流和频率可分别设定为38A和10000Hz。
表7

表7示出了激光器的电流和频率分别定在38A和10000Hz时,工件(海绵)在不同加工速度和加工次数情况下的状态。根据表7,当激光器的电流和频率分别定在38A和10000Hz时,如果加工速度等于或大于100mm/sec时,工件的外观、底部状态和可加工性通常都会改善。
表8

表8示出了激光器的电流和频率分别定在38A和20000Hz时,工件(海绵)在不同加工速度和加工次数情况下的状态。根据表8,当激光器的电流和频率分别设定在38A和20000Hz时,如果加工速度等于或大于300mm/sec,工件的外观会显著改善,而工件的底部状况和可加工性一般也会改善。
表9

表9示出了激光器的电流和频率分别定在38A和30000Hz时,工件(海绵)在不同加工速度和加工次数情况下的状态。根据表9,当激光器的电流和频率分别设定在38A和30000Hz时,工件的状态通常会降低。然而,当加工工艺速度等于或大于450mm/sec时,工件的外观却会显著改善,工件的底部状态和可加工性一般也会改善。
从表7到表9可以看出,如果激光器的电流和频率设定在预定值,通过提高加工速度,可以制造出优质的吸收垫。当激光器的电流和频率分别设定在38A和10000Hz时,工件的状态一般会得到改善。如果加工速度等于和超过100mm/sec时,工件的状态会明显改善。此外,如果激光器的频率增加到20000Hz而加工速度等于或低于350mm/sec,工件的外观和底部状态就会显得比较粗糙。如果激光器的频率增加到30000Hz而加工速度低于450mm/sec时,工件的外观、底部状态和可加工性则一般会下降。因而,当工件是用海绵制成时,工件的加工速度优选为100到150mm/sec,而激光器的电流和频率可分别设定为38A和10000Hz。
实际上,工人可以在表1到表9所示的工艺条件范围内有选择地工艺条件。如这些表所示,优选加工速度会因为激光器的电流和频率不同而改变。这样,如果工件传输部件的优选加工速度已经提前存储在基于激光器输出参数的数据库内,工件传输部件的加工时间就可按照激光器的输出参数自动设定。
与此同时,激光器的电流、频率和加工速度都可能会因为工件和激光器的类型不同而不同。也就是说,使用激光器来制造吸收垫的设备可以包括在本发明的保护范围之内。此外,虽然本发明实施例的试验是在电流38A和频率10000Hz到30000Hz的条件下实施的,但也可以在不同的电流、频率和加工速度的组合条件下进行试验。例如,可以在电流高于或低于38A,频率高于30000Hz或低于10000Hz,加工速度等于或大于450mm/sec的条件下进行试验。
图7是根据本发明的一个实施例提出的由吸收垫制造设备制造的吸收垫,图8是图7所示沿A-A线的吸收垫的剖面图。
如图7和图8所示,吸收垫包括多个矩阵形式的封装块吸收腔11、形成于封装块吸收腔11中心部分的真空孔13,以及形成于封装块吸收腔11外周缘部分的凹槽15。当用割刀将封装条切割为单独的各个封装块时,凹槽15用于容置割刀。真空孔13、封装块吸收腔11和凹槽15用激光成形与其在模具上成形相比,具有更高的精度。相应地,封装块吸收腔11和凹槽15之间的距离(t)可以缩窄,从而加大吸收腔11的面积。如果吸收腔11的面积被加大,吸收腔11就可以通过采用真空稳定地分捡吸收垫。而如果真空孔13、封装块吸收腔11和凹槽15是通过模具成形的,就不会实现上述情况。
一般来讲,真空孔13、封装块吸收腔11和凹槽15的成形顺序是不固定的。优选的是在通过加工工件41的预定区域而使封装块吸收腔成形后,在封装块吸收腔的中央部位形成真空孔,同时提高激光强度,或令工件传输部件43靠近激光发生器45,然后,在封装块吸收腔的外周缘形成凹槽15。
图9是根据本发明第二实施例提出的制造用于半导体加工的吸收垫的设备的透视图。
根据本发明第二实施例的吸收垫制造设备的结构和工作原理基本上与图2所示的吸收垫制造设备相同,只是根据本发明第二实施例的吸收垫制造设备还进一步包括除尘装置。本发明第二实施例提出的吸收垫制造设备的各个构件将在下面详细介绍。
如图9所示,根据本发明第二实施例提出的吸收垫制造设备主要包括其上固定有工件的工件传输部件70,用于将激光照射到工件上以便在工件上形成期望图案的激光发生器,用于控制激光发生器的控制器,以及用于清除加工工件时产生灰尘的除尘装置。此外,目测装置被安装在工件传输部件移动通道的上方,以适当对准工件。
激光发生器包括激光器本体71和激光器头72。同本发明的第一实施例提出的控制器相类似,根据本发明第二实施例的控制器(图中未示)包括工艺条件设定单元,按照工艺条件设定单元确定的工艺条件执行处理程序,从而按照加工机构程序正确地控制激光振荡器。
除尘装置包括鼓风机73,用来将高压空气喷向工件;安装在鼓风机73对面的吸尘罩74,这样就可以通过来自鼓风机73的空气将工件上排除的灰尘收集起来,收集来自吸尘罩74排出灰尘的吸尘器76。另外,气泵77和罩78接到吸尘器76上,吸尘软管75安装在吸尘罩75和吸尘器76之间。
图10是使用图9所示吸收垫制造设备来制造吸收垫的工艺流程图。
如图10所示,从激光发生器发射的激光强度、工件传输部件70的速度和激光照射的重复次数等工艺条件,要根据工件的材料,和/或将要在工件上形成图案的尺寸和形状等图案信息进行设定(S801)。然后,其上安装有工件的工件传输部件70沿X轴方向移动。此时,目测装置79检查工件的对准状态,接着工件传输部件70移动到激光器头72的下方(S802)。当工件传输部件70位于激光器头72的下方时,激光器头72向工件照射激光,以在工件上形成期望图案(S803)。此时,工件上产生的灰尘就通过鼓风机73喷出的空气被导入吸尘罩74,并通过吸尘软管75收集到吸尘器76内。当含有灰尘的空气穿过安装在吸尘器76上的过滤器(图中未示)时,灰尘就被过滤掉了,这样,清洁的空气就被引入气泵77,而后通过罩78被排放到外部(S804)。
图11是根据本发明第三实施例的用于半导体加工的吸收垫的制造设备的透视图。
根据本发明的第三实施例,吸收垫制造设备的结构和工作原理基本上与图9所示的吸收垫制造设备相同,但本发明的第三实施例的吸收垫制造设备还进一步包括一对工件传输部件70,以便改善工件的加工效率。此外,还包括气泵81,所述气泵安装在吸尘软管75和吸尘器76之间,以有效除尘。
图12是根据本发明第三实施例的用于半导体加工的吸收垫的制造工艺流程图。
按照本发明实施例,通过采用机械加工设备和激光处理设备可在吸收垫上形成图案。
如图12所示,根据本发明的第三实施例的吸收垫的制造方法包括步骤:使用机械加工设备例如模具进行工件的初次加工(S901);根据工件的状态建立二次工艺条件(S902);将经过初加工的工件安装到工件传输部件70上(S903);使用目测装置79将工件对准(S904);将工件传送到激光发生器的下方(S905);以及根据二次工艺条件通过对工件进行激光照射进行二次加工,从而在工件上形成期望的图案(S906)。
这里,步骤902包括了下述子步骤:设定在工件上需成形图案的尺寸和形状等图案信息;根据工件状态或图案信息设定激光强度;以及设定工件传输部件移动方向和速度及激光照射重复次数等工艺信息。
图13是根据图12所示工艺流程制造的吸收垫的俯视图,图14是图13所示吸收垫的局部放大透视图。
为了制造图13和图14所示的吸收垫,采用了图12所示的吸收垫制造工艺,其中,真空孔是通过机械加工设备(如模具)来成形的,而对准真空孔13周围的焊锡球凹槽91是通过激光加工设备成形的。
这就是说,在由橡胶等制成的工件上通过模具工艺形成具有长方形形状的真空孔13之后(图中所示仅做示意,真空孔的形状则不限于此),圆形焊锡球凹槽91通过使用激光发生器以封装块焊锡球对准真空孔13周围的方式在真空孔13周围成形。因为真空孔13在穿过吸收垫的同时就开始延伸,真空孔13优选地采用模具成形。此外,因为焊锡球凹槽91必须精确成形,在形成焊锡球凹槽91时应使用激光加工装置。在这种情况下,吸收垫图案成形期望的加工时间将会大大缩短,与此同时,吸收垫的精度则会提高。
焊锡球凹槽91优选在300mm/sec的加工速度下成形,而电流和频率则分别设定为38A和10000Hz。在这种情况下,焊锡球凹槽91的外观和底部状态就会明显改善。然而,上述工艺条件会因为工件材料的不同而改变。
另外,还可以使用激光加工装置对某些图案进行初步成形,然后,使用机械加工装置(如模具)对剩余图案进行二次成形。
尽管本发明已经结合目前认为是切实可行的优选的实施例进行了描述,但可以理解的是,本发明并不限于所披露的实施例和图纸,恰恰相反,各种改装和变动都属于本发明的精神之内,且属于所附权利要求范围。
例如,本发明可以用来制造用于传送封装条的封装条分捡器或一次分捡多个或逐个分捡封装块的封装块分捡器。
如上所述,本发明可以应用于切割机所使用的吸收垫的制造。此外,本发明所提出的设备和方法还可应用于使用吸收垫的半导体封装块分捡-贴装设备和各种各样的半导体制造设备。