玻璃盖片激光划片装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种玻璃盖片激光划片装置，它包括：能够发出激光束的激光光源，对所述激光光源所发出的激光束的激光功率进行调节的激光功率调节装置，用于调节所述激光束的偏振态及偏振方向的装置，使所述激光束会聚的激光会聚装置，能够让由所述激光会聚装置会聚的激光焦点的位置沿竖直方向上下移动的Z向移动机构，以及用于固定晶圆的晶圆定位平台；所述晶圆定位平台上设置有能够带动该晶圆定位平台在水平面内作旋转运动的旋转机构、以及能够带动该晶圆定位平台在水平方向平移运动的X向移动机构和Y向移动机构。该装置在控制芯片良品率的同时还可以提高生产效率，也可以避免耗材更换的成本问题。

【技术实现步骤摘要】
玻璃盖片激光划片装置
本技术涉及一种玻璃盖片激光划片装置。
技术介绍
图像传感器具有两种设计结构,分别为电荷I禹合器件(Charged-Coupled Device,简称CCD)和互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,简称CMOS)，具有CMOS结构的图像传感器简称为CIS (CMOS Image Sensor)。对于CXD和CIS这两种图像传感器，传统的封装采取分立式封装方式，这种封装方式需要对每颗芯片进行单独的封装。随着安装于各种电子产品中的相机数量不断增多，每年对于图像传感器的需求达到数十亿颗之多，分立式封装产能低、良率低、成本高的缺点已经无法适应这种增长。在这种背景下，一种适用于大规模量产的封装方式被开发出来，即晶圆级封装。不同于分立式封装，晶圆级封装将未分割开的图像传感器芯片晶圆和晶圆级玻璃相贴附，形成新的晶圆，再进行整体封装。封装时，将一整片图像传感器芯片贴附于一整片厚度约400um的光学玻璃盖片上，并使图像传感器芯片的感光面朝向玻璃面，以玻璃盖片为光入射窗口。芯片四周利用聚合物绝缘胶与玻璃盖片粘合，并使芯片感光面与玻璃盖片之间存在一定间隙，以防止芯片感光面受到损伤。芯片的另一面与分立式封装不同的是，通常在贴附好后整片进行重新分布电路，而形成有重分布电路，再利用聚合物绝缘胶进行封装，利用丝网印刷等方法制作好焊料球，便于后续电路的外部连接，封装完毕后将晶圆重新切割成单颗(获得多个相互分隔的图像传感器芯片单体)，此为图像传感器芯片晶圆级封装的最大特点。而且在封装时，利用丝网印刷等方法制作好焊料球，便于后续电路的外部连接。这种封装方式产能大、良率高、封装尺寸小，逐步成为主流的封装方式。第一代图像传感器晶圆级封装技术中需要两片玻璃晶圆，分别贴附于图像传感器芯片的两面。而到了第三代，只需一片晶圆玻璃贴附与图像传感器芯片的正面(感光面)，作为入射光窗口和防止微粒污染芯片的密封保护层。用绝缘聚合物覆盖层替代另一面的玻璃盖片，并将图像传感器芯片、玻璃晶圆以及重分布电路封装成一个整体。晶圆整体封装后的切割工艺，目前普遍利用高速转动的金刚石刀轮将图像传感器芯片(包括玻璃盖片、重分布电路、密封聚合物绝缘层以及焊料球等)切割成单独的芯片，这些芯片经测试合格后即为成品，完成整个封装过程。金刚石刀轮切割的缺点在于切割厚度较薄，脆性的材料时极易容易碎片崩边等现象，从而引发产品不良。为了控制产品良率，金刚石刀轮的切割速度要大幅下降，尤其是在切割玻璃盖片时，碎片崩边等现象必须控制在可接受范围之内。但此做法制约了生产效率，并且无法解决金刚石刀轮磨损更换带来的成本上升问题。第三代图像传感器晶圆级封装采用单面玻璃贴附技术，使得利用激光切割成为可能。相较于砂轮切割，激光切割属于非接触式切割，具有效率高、良率高、污染小、耗材少、维护周期长等优点，更适用于环境要求高、生产规模大的半导体制造行业。本文所描述方法与装置开创性的应用激光于晶圆级封装
，使该领域生产成本大幅降低、生产效率得到了极大提升。
技术实现思路
本技术目的是:针对上述问题，本技术提供一种玻璃盖片激光划片装置，该装置能够运用脉冲激光对芯片晶圆上的玻璃盖片作划片处理，与现有技术中普通采用的金刚石刀轮切割方法相比，该装置在控制芯片良品率的同时还可以提高生产效率，也可以避免耗材更换的成本问题。本技术的技术方案是:所述的玻璃盖片激光划片装置包括:能够发出激光束的激光光源，对所述激光光源所发出的激光束的激光功率进行调节的激光功率调节装置；用于调节所述激光束的偏振态及偏振方向的装置，使所述激光束会聚的激光会聚装置，能够让由所述激光会聚装置会聚的激光焦点的位置沿竖直方向上下移动的Z向移动机构，以及用于固定晶圆的晶圆定位平台；所述晶圆定位平台上设置有能够带动该晶圆定位平台在水平面内作旋转运动的旋转机构、以及能够带动该晶圆定位平台在水平方向平移运动的X向移动机构和Y向移动机构。作为优选，所述激光光源为激光器，且该激光器能够发出脉冲宽度小于Ins的脉冲激光。作为优选，该玻璃盖片激光划片装置还包括功率计，所述功率计与所述激光功率调节装置相连。作为优选,该玻璃盖片激光划片装置还包括便于划片操作者准确获知玻璃盖片的上表面位置的照明光源、成像系统和影像系统，所述成像系统和影像系统相连。作为优选，所述激光聚焦装置为激光聚焦镜。本技术的优点是:本技术这种玻璃盖片激光划片装置能够运用脉冲激光对芯片晶圆上的玻璃盖片作划片处理，与现有技术中普通采用的金刚石刀轮切割方法相t匕，该装置在控制芯片良品率的同时还可以提高生产效率，也可以避免耗材更换的成本问题。【附图说明】下面结合附图及实施例对本技术作进一步描述:图1是图像传感器芯片晶圆切割道附近的剖面结构图。图2是利用刀轮去除切割道覆盖层的示意图。图3是利用激光去除切割道覆盖层的示意图。图4是焊料球面与胶带胶层面贴合的示意图。图5是激光透过玻璃盖片上表面聚焦于玻璃盖片下表面形成碎裂区域的示意图。图6是激光透过玻璃盖片上表面聚焦于玻璃盖片下表面形成碎裂层的示意图。图7-1、图7-2、图7-3和图7_4是图6中剖面1_1的示意图，展示了剖面I上玻璃碎裂区域以及碎裂层的分布状态。图8是采用玻璃盖片上表面与胶带胶层贴合时，激光依次透过胶带、玻璃上表面聚焦于玻璃下表面形成碎裂层的示意图。图9是图8中剖面I1-1I的示意图。展示了剖面II上激光依次透过胶带、玻璃上表面聚焦于玻璃下表面及内部所形成的碎裂层区域和碎裂层的分布状态。图10是采用机械劈刀对晶圆裂片分割的示意图。图11是图10中剖面II1-1II的示意图，是机械劈刀分割晶圆芯片时的过程示意图。图12是采用扩张拉伸方式分割晶圆的示意图。(a)展示了焊料球面与胶带胶层面贴合时晶圆拉伸分割的过程。(b)展示了玻璃盖片上表面与胶带胶层贴合时晶圆拉伸分割的过程。图13是晶圆切割的操作流程示意图。图14是晶圆芯片分布及切割路径规划示意图。图15是玻璃盖片激光划片装置示意图。其中:1-玻璃盖片，2-感光芯片，3-重分布电路，4-聚合物绝缘层，5-覆盖层，6-焊料球，7-切割道，8-晶圆环，9-刀轮，10-裂片装置的载物台，11-激光束，12-碎裂区域，13-碎裂层，16-未碎裂的区域，17-保护膜，18-劈刀，19-激光器，20-激光光闸，21-激光功率调节装置，22-功率计，23-扩束镜，24-激光聚焦镜，25-照明光源，26-成像系统，27-影像系统，28-旋转机构，29-Y向移动机构，S1-玻璃上表面，S2-玻璃下表面，S3-焊料球面，S4-胶带表面，L1-胶层，L2-基材层，Pl-第一碎裂层，P2-第二碎裂层，30-X向移动机构，31-Z向移动机构，Ml-第一反光镜，M2-第二反光镜，BSl-第一分光镜，BS2-第二分光镜，A-图像传感器芯片单体。【具体实施方式】实施例:本实施例要对基于晶圆级封装技术的图像传感器芯片晶圆进行切割，其切割对象——基于晶圆级封装技术的图像传感器芯片晶圆(以下简称晶圆)的细部结构参见图1所示，它主要由玻璃盖片1、感光芯片2 (主要为硅)、重分布电路3及聚合物绝缘层4四大部分构成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃盖片激光划片装置，其特征在于它包括： 能够发出激光束(11)的激光光源， 对所述激光光源所发出的激光束(11)的激光功率进行调节的激光功率调节装置(21)； 用于调节所述激光束(11)的偏振态及偏振方向的装置， 使所述激光束会聚的激光会聚装置， 能够让由所述激光会聚装置会聚的激光焦点的位置沿竖直方向上下移动的Z向移动机构(31)， 以及用于固定晶圆的晶圆定位平台； 所述晶圆定位平台上设置有能够带动该晶圆定位平台在水平面内作旋转运动的旋转机构(28)、以及能够带动该晶圆定位平台在水平方向平移运动的X向移动机构(30)和Y向移动机构(29)。

【技术特征摘要】
1.一种玻璃盖片激光划片装置，其特征在于它包括: 能够发出激光束(11)的激光光源， 对所述激光光源所发出的激光束(11)的激光功率进行调节的激光功率调节装置(21)； 用于调节所述激光束(11)的偏振态及偏振方向的装置， 使所述激光束会聚的激光会聚装置， 能够让由所述激光会聚装置会聚的激光焦点的位置沿竖直方向上下移动的Z向移动机构(31)， 以及用于固定晶圆的晶圆定位平台； 所述晶圆定位平台上设置有能够带动该晶圆定位平台在水平面内作旋转运动的旋转机构(28)、以及能够带动该晶圆定位平台在水平方向平移运动的X向移动机构(30)和Y向移动机构(29)。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭良，潘传鹏，
申请(专利权)人：苏州兰叶光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32