頂針機構之頂針排列最佳化實驗

頂針排列也是影響矽晶片破裂的主要原因當矽晶片厚度越薄，頂針的排 列也相對的重要。下列實驗將刻意使頂針機構組上所放置的頂針平整度不

第四章的模擬部份分析與探討。並且就模擬部份找出的最佳化頂針排列，

進行實作驗證確認良率是否有提升。

(1)頂針頂出矽晶片破損驗證分析

頂針機構裝置於機台內進行取晶粒作業，如圖 5.29 所示。頂針配置 於晶粒位置圖，如圖 5.30 所示。頂針機構運用 20 針頂針，同時往上 頂將矽晶片頂起脫離膠帶達到取晶粒之目的。頂針並非全面接觸矽晶 片背面而是由頂針以點接觸將方式將矽晶片頂出而達到取片之目 的。由於晶片厚度約 1.5mils(38um)，在頂出時會產生應力集中而造 成晶片破壞，如圖 5.31 所示。晶片上出現明顯破裂痕跡，晶片表面 若出現破裂，代表晶片表面上的積體電路已遭受破壞及斷裂，則此顆 晶片失去原有功能無法使用。

圖 5.29 頂針治具裝置於機台內 頂針治具頂針治具

頂針治具頂針治具

圖 5.30 頂針配置於晶粒位置圖

圖 5.31 矽晶片破裂圖 (2)單一頂針高度異常驗證分析

我們刻意將某一根頂針高度設定與其他頂針不同，驗證當頂針頂起 時異常頂針較高處是否為應力集中區域並且查看矽晶片破裂情 況。由實驗結果得知矽晶片左下角產生裂痕，如圖 5.32 所示，與

報廢註

第四章模擬分析應力集中點相同。

圖 5.32 矽晶片破裂處

(3) 整列頂針高度異常驗證分析

我們刻意將某一列的頂針高度刻意變高，進行頂出取片動作並且查 看矽晶片破裂情況。破裂處仍然是頂針高度較高處，如圖 5.33 所 示，此破裂處與模擬分析應力集中點相同。

圖 5.33 矽晶片破裂處

(4)應力集中造成矽晶片破裂結論

案例 1 矽晶片破裂處與 ANSYS 分析出來最大應力處進行比較，可 明顯看出 ANSYS 所分析出來的最大應力處，也就是矽晶片所破裂 的地方，如圖 5.34 案例 1 分析結果與矽晶片破裂處比對。而案例 2 刻意將某一根頂針高度設定與其他頂針高，而 ANSYS 分析出來的 結果為左下角也就是頂針較高處有明顯的應力發生與實作相比的 確在矽晶片左下角產生裂痕，如圖 5.35 頂針高度異常產生破裂。

案例 3 將某一列的頂針高度刻意變高，ANSYS 分析結果，破裂處仍 然是應力較大的地方，如圖 5.36 應力集中造成矽晶片破裂。

圖 5.34 案例 1 分析結果與矽晶片破裂處比對(未依比例劃出) 報廢註記

頂針較高處

頂針較高處 圖 5.35 案例 2 頂針高度異常產生破裂(未依比例劃出)

圖 5.36 案例 3 應力集中造成矽晶片破裂(未依比例劃出)

(5)最佳化頂針排列實作驗證

由 模 擬 結 果 得 知 最 佳 化 頂 針 排 列 為 6.8x9.6mm-27 根 設 計 ， 將設計完成之頂針排列圖面交由機械加工廠進行加工，加工廠依

據客戶所提供之圖面進行加工，加工完成的頂針如圖 5.37 所示。

從頂針機構俯視圖觀察，上面頂針排列與當時設計的排列相同，

如圖 5.38 所示。刻意將頂針放置於切割膠膜背面，並且利用手動 方式將頂針頂起，我發現頂針排列的範圍幾乎與一顆矽晶片相 同，如圖 5.39 所示。並且很清楚看出中間雙菱形設計為支撐矽晶 片使用。

圖 5.37 黏晶機 6.8x9.6mm-27 根針頂針機構組

圖 5.39 6.8x9.6mm-27 根針頂針與矽晶片相對位置圖

將製作完成的黏晶機頂針機構組進行矽晶片取片實驗，此實驗共 進行兩次每次實驗矽晶片數量為 100 顆以上並且統計報廢數量及 良率，如表 5.12 新型黏晶機頂針機構組實驗良率所示。可發現新 型頂針機構組所實驗的良率與未進行研究時 60%的良率來比較，有 大幅度的改善達到 95.31%。

表 5.12 新型黏晶機頂針機構組實驗良率 實驗次數 矽晶片實驗數量 矽晶片破裂數量 良率

1 103 顆 5 顆 95.15%

2 128 顆 6 顆 95.31%