面向MEMS立体封装和组装的锡球凸点键合及质量检测方法

摘要

面向MEMS立体封装和组装的锡球凸点键合方法，属于MEMS器件的封装互连和组装领域。它解决了现有MEMS器件的封装键合工艺没有实现标准化，现有MEMS器件的自动化键合技术仅适用于特定焊盘平面的激光凸点制作，不能够将凸点制作及互连一体化实现，并且不适于进行MEMS器件立体封装的问题。它首先将待键合芯片运送到图像采集装置的视觉系统工作区域，采集图像信息，然后计算得到待键合芯片的所有待键合焊盘中心的位置，同时存储所有位置信息；然后根据位置信息，规划植球键合路径；根据植球键合路径对每一个焊盘进行键合：它包括由吸嘴吸取微钎料球、释放微钎料球在焊盘中心及完成键合。本发明用于对MEMS器件进行立体封装。

主权项

一种面向MEMS立体封装和组装的锡球凸点键合及质量检测方法，其特征在于：它基于以下设备完成：芯片夹持机构(1)、图像采集装置(2)、吸嘴(3)、激光头(4)、激光到光纤耦合器(5)、光纤(6)和激光自聚焦透镜(7)，激光自聚焦透镜(7)与吸嘴(3)同轴装夹，它的键合及质量检测方法包括以下步骤：步骤一：由芯片夹持机构(1)将待键合芯片运送到图像采集装置(2)的视觉系统工作区域，由图像采集装置(2)采集图像信息；步骤二：根据采集的图像信息计算得到待键合芯片的所有待键合焊盘中心的位置，同时存储所有待键合焊盘中心的位置信息；步骤三：根据所有待键合焊盘中心的位置信息，由预置的程序规划植球键合路径；步骤四：根据植球键合路径对每一个焊盘进行键合，具体为：步骤四一：将吸嘴(3)移动到供料区，从供料瓶中吸取微钎料球；步骤四二：将待键合芯片和吸嘴(3)均移动到植球区，将吸嘴(3)中的微钎料球释放并固定在一个待键合焊盘中心；步骤四三：控制激光器的激光头(4)发出激光，该激光经激光到光纤耦合器(5)耦合后经光纤(6)将其传输到激光自聚焦透镜(7)进行聚集后，对微钎料球进行重熔，完成一个焊盘的植球键合；步骤四四：判断是否完成对所有焊盘的植球键合，若否，返回步骤四一；若是，芯片的植球键合完成；步骤五：将步骤四中完成植球键合的芯片移动到图像采集装置(2)的视觉系统工作区域，进行芯片上所有焊盘的植球键合凸点图像采集；步骤六：根据采集的图像查找质量不合格的植球键合凸点：由步骤一中的图像采集装置(2)在采集图像信息过程中，截取所有待键合焊盘的图像作为待键合焊盘的模板，并将其放入模板库中；进行植球键合凸点质量检测的时候，按照预置的程序规划的路径，逐一将每一个植球键合凸点的图像与模板库中存储的待键合焊盘的模板进行图像匹配，得到匹配值NC；当NC大于预设定的焊盘匹配值PadN时，认定此时该焊盘未完成键合，也即没有凸点，则判定此植球键合凸点的质量为不合格；之后，对NC小于或等于预设定的焊盘匹配值PadN的植球键合凸点的图像的灰度图进行处理，并将每一个植球键合凸点的图像的灰度与预设定的灰度阈值进行比较，如果其灰 度小于预设定的灰度阈值，则判定此植球键合凸点键合过程中氧化严重，凸点质量为不合格；对灰度大于等于预设定的灰度阈值的植球键合凸点的偏心阈值进行判定：计算键合凸点的中心位置，将植球键合凸点的中心位置与已存诸的待键合焊盘的中心位置进行比较，比对其中心坐标，如果其中心坐标的偏差不在设定的偏心阈值范围内，则可判定此植球键合凸点的质量不合格；步骤七：记录所有不合格植球键合凸点的焊盘中心的位置信息；步骤八：根据所有不合格植球键合凸点的焊盘中心的位置信息，由预置的程序规划凸点吸除路径；步骤九：根据凸点吸除路径对每一个不合格植球键合凸点进行吸除，再将凸点吸除路径作为植球键合路径返回步骤四。