半导体器件的自动化分级封装方法及系统技术方案

本发明专利技术公开半导体器件的自动化分级封装方法，其中，所述半导体器件的追溯性信息包括批次、坐标、和分级信息；所述自动化分级封装方法在生产线的处理工位上对所述半导体器件进行封装处理；多个所述半导体器件按阵列的方式排列在载具上。所述自动化分级封装方法至少包括以下步骤：建立通信步骤；更新信息步骤；分级处理步骤：在后续处理工位，后续产线工位机器从所述产线管理服务器中下载所述半导体器件的更新的追溯性信息，并且，根据所述产线管理服务器的设置，所述后续产线工位机器仅处理指定分级信息的半导体器件。本发明专利技术达到了提高产品质量和机器效率、节省资源和能源、节省成本的技术效果。

Method and System of Automatic Graded Packaging for Semiconductor Devices

The invention discloses an automatic hierarchical packaging method for semiconductor devices, in which the traceability information of the semiconductor devices includes batch, coordinate and hierarchical information; the automatic hierarchical packaging method encapsulates the semiconductor devices at the processing station of the production line; and a plurality of the semiconductor devices are arranged on the carrier in an array manner. The automatic hierarchical packaging method comprises at least the following steps: establishing communication steps; updating information steps; hierarchical processing steps: in the subsequent processing station, the subsequent production line station machine downloads the updated traceability information of the semiconductor device from the production line management server, and according to the settings of the production line management server, the subsequent production line station machine only has the following steps: Semiconductor devices that process specified hierarchical information. The invention achieves the technical effects of improving product quality and machine efficiency, saving resources and energy, and saving costs.

【技术实现步骤摘要】
半导体器件的自动化分级封装方法及系统
本专利技术涉及在制造或处理半导体器件过程中的测试方法或设备的
(H01L21/66)，本专利技术尤其涉及半导体器件的自动化分级封装方法及系统。
技术介绍
当前，在封装工艺过程中每个工位的良率不能做到一直保持100％，都会生产出部分有缺陷的产品，对于有缺陷的产品处理，通常的做法是在当前工位用外观检查的方法手动的将其挑出来，或者用标记笔将缺陷产品标记出来，待封装最后工位结束将所有缺陷一起手动的挑出来，像这种操作就有两个明显的弊端:A)手动操作的过程有可能接触到其他好的产品但是操作员自身没有意识到，从而造成影响扩大，待整个封装工艺做完，再想去挑出来就很困难B)存在漏杀误杀的风险，也可能标记手法等无法做到统一而导致下个工位机器未能完全识别而漏过随着客户对半导体行业可追溯性以及自动化的要求越来越高，封装工艺需要尽量减少手动操作，并且可以有追溯性的追查到每一粒产品在每个工位的生产情况，比如杀料工位，原因，所在载具的位置等等。已知制造执行系统(MES)，其从处理工具和制造人员实时地接收信息，来管理且在一定程度上跟踪存储卡的生产。MES维护制造工艺的数据库，该数据库允许制造人员在生产工艺期间跟踪半导体装置，其也可以被用于在一个或多个组装的半导体装置中发现瑕疵的情况下跟踪问题的根源。已知MES平台的一个例子是来自美国北卡罗莱纳州的Charlotte的Camstar公司的MES平台。Camstar公司提供名为CamstarManufacturing的MES平台且提供名为CamstarQuality的质量管理系统。用于管理半导体存储卡厂中的流程的其他已知平台包括台湾新竹的CyberDaemons公司的Tango生产监视套件、以及美国宾夕法尼亚州的ForestGrove的Kinesys软件公司的组装线生产(ALPS)管理者。以下介绍本专利技术用到的关键技术：半导体设备通信标准SECS/GEMSECS/GEM(SemiconductorEquipmentCommunicationStandard/GenericEquipmentModel)是半导体设备和主机进行通信的协议。更确切地说，SECS/GEM是一组协议的统称。图1为SECS/GEM协议的组成，包括SECS-1，HSMS，SECS-II和GEM协议。SECS-I规定了设备和主机传输时的电气规格、传输速度、消息头等信息。实施上，以RS232为串口的通信标准，采用半双工的通信方式，速度上多采用9600bps，少数使用19200bps。HSMS(High-SpeedSECSMessageServices)采用TCP/IP协议传输信息，主要目的是替换掉速度慢的SECS-I。SECS-II规定了传输数据的标准结构。GEM(GenericModelforCommunicationsandControlofManufacturingEquipment)可以理解成是SECS-II协议的一个子集。只需要实现SECS-II里面最常用的功能。在实现SECS/GEM标准的工厂内，存在主机和设备这两方。由设备在其中一台必须实施和遵守SEMIE30标准的计算机上运行软件。由制造商(工厂)运行与设备接口建立通讯的主机软件。主机无需遵守完整的连接性标准，因为它只设定设备的预期行为。不过，若要使用接口，主机必须进行主机端通讯。SECS/GEM为每条可能的主机信息设定了清晰的设备预期行为。SECS/GEMSEMI连接性标准定义了主机和设备开始建立通讯的方式，并且还定义了当通讯中断时重新建立通讯的方式。在线识别方法负责验证设备的硬件和软件标识。终端服务功能允许主机操作员和设备操作员在控制台上交换手动输入的文本。SECS/GEMSEMI连接性标准概括了主机与设备操作员之间的合作等级的控制状态模型。设备提供三种基本的主机控制等级：离线，在线/本地，以及在线/远程，确定了主机控制和监控设备的能力。设备操作员设定主机控制的等级。远程控制功能允许主机发送诸如“启动”、“停止”、“暂停”、“继续”和“中断”这样的指令，用以控制设备的工作过程。收集事件和警报功能使主机能监控设备的运作情况。设备收集事件功能会将重要的正常活动和异常活动通知主机。当潜在的危险活动出现并随后被清除时，设备警报功能会通知主机。主机设定哪些收集事件和警报需要通知。SECS/GEM连接性标准要求特定的事件必须有通知，但一般会给设备定义额外的事件，以便主机监控具体设备相关的活动。SEMIE142SEMIE142.1-0706—XMLSchemaforSubstrateMappingSEMIE142.2-0306—SECSIIProtocolforSubstrateMappingSEMIE142.3-0706—WebServicesforSubstrateMapping垂直腔面发射激光器VCSELVCSEL，全名为垂直腔面发射激光器(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser)，以砷化镓半导体材料为基础研制，有别于LED(发光二极管)和LD(LaserDiode，激光二极管)等其他光源，具有体积小、圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点，广泛应用与光通信、光互连、光存储等领域。VCSEL相比于传统的边发射激光器，具有不稳定的偏振模式输出，在注入电流由小持续增大或由大持续降低时，可以发生偏振转换，在改变某些其它参量时，也能发现偏振模式的转换，当这种转换呈现短时的跳变特性时，称为偏振开关。作为光开关的一种，偏振开关越来越受到人们的关注。VCSEL可以用来在光纤网络中高速传输数据。其相比传统电缆系统可以以更快的速度传输更大的数据量。美国伊利诺伊大学的一个研究小组在激光通讯技术上取得了重要进展，可以通过光纤系统高速而准确地传输数据，速度达到每秒40G，这是这一领域美国目前的最高速度纪录。由于其体积很小，这种VCSEL装置还拥有很高的能源效率——其相比传统的电线要节能100倍。但与此同时其传输数据的精确性也非常高，在长达1小时的运行过程中没有检测到任何错误。以下列举出出一些与本专利技术相关的作为
技术介绍
的专利文献：专利文献CN104022058B、CN102640253A公开用于通过标识半导体装置中的分立组件(裸芯、基板和/或无源元件)方法来提供后向和前向可追溯性的系统。本技术还包括一种用于生成唯一标识符，并用该唯一标识符标记半导体装置，以使得半导体装置、以及该装置内的分立组件在通过生产该半导体装置时的每个工艺和测试的情况下被跟踪和追溯。专利文献CN104022058B公开的技术方案的要点在于为半导体装置提供可追溯性的信息【参见0059标记段】。虽然文中提到使用KDG图来标记祼芯的好与坏，但完全没有公开将祼芯的好与坏的信息用于封装工艺步骤中来提高生产效率。图11公开了使用KDG图来测试半导体装置的流程图(技术方案)，但是，正如文中描述：可以使用将在存储器测试中表现令人满意的装置与不满意的装置区分开的各种其他分箱和分类(技术效果)【参见1008】，可以清楚地理解，这种使用KDG图来测试半导体装置的方法是在产品包装过程中进行的，因此，专利文献没有公开在封装工艺步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.半导体器件的自动化分级封装方法，其中，所述半导体器件的追溯性信息包括批次、坐标、和分级信息；所述自动化分级封装方法在生产线的处理工位上对所述半导体器件进行封装处理；多个所述半导体器件按阵列的方式排列在载具上；其特征在于：所述自动化分级封装方法至少包括以下步骤：建立通信步骤：在所述处理工位的产线工位机器和产线管理服务器之间建立通讯连接；更新信息步骤：在当前处理工位，当前产线工位机器将所述半导体器件的当前的追溯性信息上传至所述产线管理服务器，所述产线管理服务器因此能够将所述半导体器件自动分级；分级处理步骤：在后续处理工位，后续产线工位机器从所述产线管理服务器中下载所述半导体器件的更新的追溯性信息，并且，根据所述产线管理服务器的设置，所述后续产线工位机器仅处理指定分级信息的半导体器件，而不处理其它分级信息的半导体器件。

【技术特征摘要】
1.半导体器件的自动化分级封装方法，其中，所述半导体器件的追溯性信息包括批次、坐标、和分级信息；所述自动化分级封装方法在生产线的处理工位上对所述半导体器件进行封装处理；多个所述半导体器件按阵列的方式排列在载具上；其特征在于：所述自动化分级封装方法至少包括以下步骤：建立通信步骤：在所述处理工位的产线工位机器和产线管理服务器之间建立通讯连接；更新信息步骤：在当前处理工位，当前产线工位机器将所述半导体器件的当前的追溯性信息上传至所述产线管理服务器，所述产线管理服务器因此能够将所述半导体器件自动分级；分级处理步骤：在后续处理工位，后续产线工位机器从所述产线管理服务器中下载所述半导体器件的更新的追溯性信息，并且，根据所述产线管理服务器的设置，所述后续产线工位机器仅处理指定分级信息的半导体器件，而不处理其它分级信息的半导体器件。2.根据权利要求1所述的自动化分级封装方法，其特征在于：所述产线工位机器和产线管理服务器之间按照半导体设备通信标准SECS/GEM的方式建立通讯连接。3.根据权利要求2所述的自动化分级封装方法，其特征在于：产线管理服务器包括ALPS数据库，且所述半导体器件的追溯性信息被保存到所述产线管理服务器的ALPS数据库中。4.根据权利要求3所述的自动化分级封装方法，其特征在于：所述产线工位机器与所述ALPS数据库通过国际标准通讯协议SEMIE142实现数据交换，其中，所述国际标准通讯协议SEMIE142所规定的基板映射图表substratemapping包括双码图表bincodemap和转移图表transfermap。5.根据权利要求4所述的自动化分级封装方法，其特征在于：所述双码图表bincodemap是由4位十六进制的字符定义，不同的bincode代表机器分级的结果，用于定义半导体器件好坏和缺陷类型。6.根据权利要求5所述的自动化分级封装方法，其特征在于：所述转移图表transfermap包括晶元标识、TX/TY和FX/FY，其中，FX/FY是指芯片在晶元上的位置，TX/TY是指芯片贴在基板上的位置。7.根据权利要求1所述的自动化分级封装方法，其特征在于：所述阵列是8×24的矩阵。8.根据权利要求1至7中任一项所述的自动化分级封装方法，其特征在于：所述半导体器件包括基板和芯片，所述处理工位至少包括：贴芯片处理工位，其中，将所述芯片贴接在所述基板；焊线处理工位，其中，将所述芯片的接线端与所述基板上的相应管脚用导线通过焊接的方式连接；模封处理工位，其中，将所述基板和所述芯片用环氧树脂模塑封装在一起，形成模塑封装的半导体器件；切筯成型处理工位，其中，将所述模塑封装的半导体器件切除连接筯，并将所述半导体器件的管脚弯压成型，形成切筯成型的半导体器件，和测试处理工位，其中，对所述切筯成型的半导体器件进行测试。9.根据权利要求8所述的自动化分级封装方法，其特征在于：所述自动化分级封装方法包括以下步骤：贴芯片步骤：根据所述更新信息步骤，所述贴芯片处理工位作为当前处理工位，贴芯片工位机器将所述芯片的追溯性信息上传至所述产线管理服务器，所述产线管理服务器中的所述半导体器件的追溯性信息被更新；焊线步骤：按所述分级处理步骤，所述焊线处理工位作为后续处理工位，焊线工位机器从所述产线管理服务器中下载所述半导体器件的更新的追溯性信息，其中，所述芯片的分级信息已更新到所述半导体器件的分级信息中；并且，根据所述产线管理服务器的设置，所述焊线工位机器仅对指定分级信息的半导体器件进行焊线操作；模封步骤：按所述分级处理步骤，所述模封处理工位作为后续处理工位，模封工位机器从所述产线管理服务器中下载所述半导体器件的更新的追溯性信息；并且，根据所述产线管理服务器的设置，所述模封工位机器仅对指定分级信息的半导体器件进行模封操作；切筯成型步骤：按所述分级处理步骤，所述切筯成型处理工位作为后续处理工位，切筯成型工位机器从所述产线管理服务器中下载所述半导体器件的更新的追溯性信息；并且，根据所述产线管理服务器的设置，所述切筯成型工位机器仅对指定分级信息的半导体器件进行切筯成型操作；测试步骤：按所述分级处理步骤，所述测试处理工位作为后续处理工位，测试工位机器从所述产线管理服务器中下载所述半导体器件的更新的追溯性信息；并且，根据所述产线管理服务器的设置，所述测试工位机器仅对指定分级信息的半导体器件进行测试操作。10.根据权利要求1至7中任一项所述的自动化分级封装方法，其特征在于：所述半导体器件包括基板、感应器、发射器、塑胶件、和玻璃件，所述处理工位包括8个处理工位：基板贴片处理工位：将切割后的基板贴到载具；感应器贴片处理工位：将切割后的感应器贴到基板上；发射器贴片处理工位：将切割后的发射器贴到基板上；键合处理工位：使用金线将基板和芯片导通；塑胶件贴装处理工位：将塑胶件贴到基板上，保护芯片和金线，同时起过滤光的作用；激光打印处理工位：在塑胶件上打印二维码，起可追溯性作用；玻璃贴片处理工位：在塑胶件上贴玻璃件，起滤光和聚焦的作用；下料处理工位：将所述半导体器件从所述载具上转移下来。11.根据权利要求10所述的自动化分级封装方法，其特征在于：所述自动化分级封装方法包括以下步骤：基板贴片步骤：根据所述更新信息步骤，所述基板贴片处理工位作为当前处理工位，基板贴片工位机器将所述基板的追溯性信息上传至所述产线管理服务器，所述产线管理服务器中的所述半导体器件的追溯性信息被更新，其中，所述基板的分级信息被更新到所述半导体器件的分级信息中；感应器贴片步骤：按所述分级处理步骤，所述感应器贴片处理工位作为后续处理工位，感应器贴片工位机器从所述产线管理服务器中下载所述半导体器件的更新的追溯性信息；并且，根据所述产线管理服务器的设置，所述感应器贴片工位机器仅对指定分级信息的半导体器件进行感应器贴片操作；根据所述更新信息步骤，所述感应器贴片处理工位作为当前处理工位，所述感应器贴片工位机器将所述感应器的追溯性信息上传至所述产线管理服务器，所述产线管理服务器中的所述半导体器件的追溯性信息被更新，其中，所述感应器的分级信息被更新到所述半导体器件的分级信息中；发射器贴片步骤：按所述分级处理步骤，所述发射器贴片处理工位作为后续处理工位，发射器贴片工位机器从所述产线管理服务器中下载所述半导体器件的更新的追溯性信息；并且，根据所述产线管理服务器的设置，所述发射器贴片工位机器仅对指定分级信息的半导体器件进行发射器贴片操作；根据所述更新信息步骤，所述发射器贴片处理工位作为当前处理工位，所述发射器贴片工位机器将所述发射器的追溯性信息上传至所述产线管理服务器，所述产线管理服务器中的所述半导体器件的追溯性信息被更新，其中，所述发射器的分级信息被更新到所述半导体器件的分级信息中；键合步骤：按所述分级处理步骤，所述键合处理工位作为后续处理工位，键合工位机器从所述产线管理服务器中下载所述半导体器件的更新的追溯性信息；并且，根据所述产线管理服务器的设置，所述键合工位机器仅对指定分级信息的半导体器件进行键合操作；塑胶件贴装步骤：按所述分级处理步骤，所述塑胶件贴装处理工位作为后续处理工位，塑胶件贴装工位机器从所述产线管理服务器中下载所述半导体器件的更新的追溯性信息；并且，根据所述产线管理服务器的设置，所述塑胶件贴装工位机器仅对指定分级信息的半导体器件进行塑胶件贴装操作；根据所述更新信息步骤，所述塑胶件贴装处理工位作为当前处理工位，所述塑胶件贴装工位机器将所述塑胶件的追溯性信息上传至所述产线管理服务器，所述产线管理服务器中的所述半导体器件的追溯性信息被更新，其中，所述塑胶件的分级信息被更新到所述半导体器件的分级信息中；激光打印步骤：按所述分级处理步骤，所述激光打印处理工位作为后续处理工位，激光打印工位机器从所述产线管理服务器中下载所述半导体器件的更新的追溯性信息；并且，根据所述产线管理服务器的设置，所述激光打印工位机器仅对指定分级信息的半导体器件进行激光打印操作；玻璃贴片步骤：按所述分级处理步骤，所述玻璃贴片处理工位作为后续处理工位，玻璃贴片工位机器从所述产线管理服务器中下载所述半导体器件的更新的追溯性信息；并且，根据所述产线管理服务器的设置，所述玻璃贴片工位机器仅对指定分级信息的半导体器件进行玻璃贴片操作；根据所述更新信息步骤，所述玻璃贴片处理工位作为当前处理工位，所述玻璃贴片工位机器将所述玻璃件的追溯性信息上传至所述产线管理服务器，所述产线管理服务器中的所述半导体器件的追溯性信息被更新，其中，所述玻璃件的分级信息被更新到所述半导体器件的分级信息中；下料步骤：按所述分级处理步骤，所述下料处理工位作为后续处理工位，下料工位机器从所述产线管理服务器中下载所述半导体器件的更新的追溯性信息；并且，根据所述产线管理服务器的设置，所述下料工位机器仅对指定分级信息的半导体器件进行下料操作。12.半导体器件的自动化分级封装方法，其中，所述半导体器件的追溯性信息包括批次、坐标、和分级信息，所述自动化分级封装方法在生产线的处理工位上对所述半导体器件进行封装处理；多个所述半导体器件按阵列的方式排列在载具上；其特征在于：所述自动化分级封装方法至少包括以下步骤：建立通信步骤：在所述处理工位的产线工位机器和产线管理服务器之间建立通讯连接；工位操作步骤：在每一处理工位，其包括以下至少一个子步骤：元件信息上传子步骤：产线工位机器将所述半导体器件的元件的追溯性信息上传至所述产线管理服务器，其中，所述追溯性信息包括所述元件的分级信息，所述产线管理服务器因此能够将所述半导体器件自动分级；工位分级操作子步骤：产线工位机器从所述产线管理服务器中下载所述半导体器件的追溯性信息，并且，根据所述产线管理服务器的设置，所述产线工位机器仅处理指定分级信息的半导体器件，而不处理其它分级信息的半导体器件；工位分级检测子步骤：在工位分级操作之后，产线工位机器对所述半导体器件的坯件进行分级检测，更新所述半导体器件的分级信息，并将所述半导体器件的追溯性信息上传至所述产线管理服务器，所述产线管理服务器因此能够将所述半导体器件自动分级；关闭通信步骤：在完成所述半导体器件的自动化分级封装处理后，关闭所述产线工位机器和所述产线管理服务器之间的通讯连接。13.根据权利要求12所述的自动化分级封装方法，其特征在于：所述半导体器件包括基板和元件，所述处理工位至少包括：基板载入处理工位，其中，将所述基板载入到所述载具的相应的阵列单元中，称之为基板载入操作；贴元件处理工位，其中，将元件贴接在所述基板，称之为贴元件操作；焊接导线处理工位，其中，将所述元件的接线端与所述基板上的相应管脚用导线通过焊接的方式连接，称之为焊接导线操作；模型标记处理工位，其中，将二维模型标记设置在所述基板上，称之为模型标记操作；模封处理工位，其中，将所述基板和所述元件用环氧树脂模塑封装在一起，形成模塑封装的半导体器件，称之为模塑封装操作；切筯成型处理工位，其中，将模塑封装的所述半导体器件切除连接筯，并将所述半导体器件的管脚弯压成型，形成切筯成型的半导体器件，称之为切筯成型操作。14.根据权利要求13所述的自动化分级封装方法，其特征在于：所述自动化分级封装方法包括以下工位操作步骤：基板载入工位操作步骤：在所述基板载入处理工位，按照所述元件信息上传子步骤，基板载入工位机器将所述半导体器件的基板的追溯性信息上传至所述产线管理服务器，其中，所述追溯性信息包括所述基板的分级信息，所述产线管理服务器因此能够更新所述半导体器件的分级信息；贴元件工位操作步骤：在所述贴元件处理工位，按照所述工位分级操作子步骤，贴元件工位机器从所述产线管理服务器中下载所述半导体器件的追溯性信息，并且，根据所述产线管理服务器的设置，所述贴元件工位机器仅对指定分级信息的半导体器件进行所述贴元件操作；按照所述元件信息上传子步骤，所述贴元件工位机器将所述半导体器件的元件的追溯性信息上传至所述产线管理服务器，其中，所述追溯性信息包括所述元件的分级信息，所述产线管理服务器因此能够更新所述半导体器件的分级信息；焊接导线工位操作步骤：在所述焊接导线处理工位，按照所述工位分级操作子步骤，焊接导线工位机器从所述产线管理服务器中下载所述半导体器件的追溯性信息，并且，根据所述产线管理服务器的设置，所述焊接导线工位机器仅对指定分级信息的半导体器件进行所述焊接导线操作；按照所述工位分级检测子步骤，所述焊接导线工位机器对所述半导体器件的坯件进行分级检测，更新所述半导体器件的分级信息，并将所述半导体器件的追溯性信息上传至所述产线管理服务器，所述产线管理服务器因此能够将所述半导体器件自动分级；模型标记工位操作步骤：在模型标记处理工位，按照所述工位分级操作子步骤，模型标记产线工位机器从所述产线管理服务器中下载所述半导体器件的追溯性信息，并且，根据所述产线管理服务器的设置，所述模型标记产线工位机器仅对指定分级信息的半导体器件进行所述模型标记操作；按照所述工位分级检测子步骤，所述模型标记产线工位机器对所述半导体器件的坯件进行分级检测，更新所述半导体器件的分级信息，并将所述半导体器件的追溯性信息上传至所述产线管理服务器，所述产线管理服务器因此能够将所述半导体器件自动分级；模塑封装工位操作步骤：在模封处理工位，按照所述工位分级操作子步骤，模塑封装工位机器从所述产线管理服务器中下载所述半导体器件的追溯性信息，并且，根据所述产线管理服务器的设置，所述模塑封装工位机器仅对指定分级信息的半导体器件进行所述模塑封装操作；按照所述工位分级检测子步骤，所述模塑封装工位机器对所述半导体器件的坯件进行分级检测，更新所述半导体器件的分级信息，并将所述半导体器件的追溯性信息上传至所述产线管理服务器，所述产线管理服务器因此能够将所述半导体器件自动分级；切筯成型工位操作步骤：在切筯成型处理工位，按照所述工位分级操作子步骤，切筯成型工位机器从所述产线管理服务器中下载所述半导体器件的追溯性信息，并且，根据所述产线管理服务器的设置，所述切筯成型工位机器仅对指定分级信息的半导体器件进行所述切筯成型操作；按照所述工位分级检测子步骤，所述切筯成型工位机器对所述半导体器件的坯件进行分级检测，更新所述半导体器件的分级信息，并将所述半导体器件的追溯性信息上传至所述产线管理服务器，所述产线管理服务器因此能够将所述半导体器件自动分级。15.根据权利要求12所述的自动化分级封装方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹晶，郑旭东，
申请(专利权)人：深圳赛意法微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44