半導(dǎo)體設(shè)備有限公司實(shí)習(xí)報(bào)告

實(shí)習(xí)報(bào)告一、研究的目的及意義由于LED主要被用作指示或顯示燈用，而且一般以單顆器件出現(xiàn)，所以對(duì)于其波長(zhǎng)的分選和亮度的控制要求并不高。但隨著LED的效率和亮度的不斷提高，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。當(dāng)LED作為陣列顯示和顯示屏器件時(shí)，由于人眼對(duì)于顏色波長(zhǎng)和亮度的敏感性，用沒(méi)有分選過(guò)的LED變就會(huì)產(chǎn)生不均勻的現(xiàn)象，進(jìn)而影響人們的視覺(jué)效果。波長(zhǎng)和光亮度的不均勻都會(huì)給人產(chǎn)生不舒服的感覺(jué)。這是各LED顯示器制造廠家都不愿意看到的，也是人們無(wú)法接受的。LED通常按照主波長(zhǎng)、發(fā)光強(qiáng)度、光通亮、色溫、工作電壓、反向擊穿電壓等幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行測(cè)試與分選。LED的測(cè)試與分選是LED生產(chǎn)過(guò)程中的一項(xiàng)必要工序。目前，它是許多LED芯片和封裝廠商的產(chǎn)能瓶頸，也是LED芯片生產(chǎn)和封裝成本的重要組成部分。

人眼對(duì)于光的顏色及亮度的分辨率非常高，先特別是對(duì)于顏色的差別和變化非常敏感。對(duì)于不同顏色波長(zhǎng)的光人眼的敏感度是不同的。例如，對(duì)于波長(zhǎng)是585nm光，當(dāng)顏色變化大于1nm時(shí)，人眼就可以感覺(jué)到；而對(duì)于波長(zhǎng)為650nm的紅光，當(dāng)顏色變化在3nm的時(shí)候，人眼才能察覺(jué)到。所以對(duì)LED進(jìn)行分選很有必要，因此研究LED的分選方法、分選設(shè)備、分選技術(shù)有重要意義，對(duì)進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)備，提高分選效率和精度打基礎(chǔ)。

二、實(shí)習(xí)的過(guò)程及內(nèi)容

我實(shí)習(xí)的公司華騰半導(dǎo)體設(shè)備有限公司是一家生產(chǎn)包裝LED的編帶機(jī)和分選LED的分選機(jī)。實(shí)習(xí)的一個(gè)月，我實(shí)習(xí)的內(nèi)容有了解這些設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理，看懂其電氣原理圖，弄懂設(shè)備上的每個(gè)部件和每一條線路的作用（例如設(shè)備上有很多傳感器，其作用是各不相同的，有的是限位傳感器，有的是計(jì)數(shù)傳感器，有的是料控傳感器），并學(xué)會(huì)調(diào)試這些設(shè)備，為以后開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)其新功能，和根據(jù)客戶的要求設(shè)計(jì)這些設(shè)備，設(shè)計(jì)其控制程序打基礎(chǔ)。同時(shí)我還得練習(xí)擰螺絲、焊錫、剝線、壓線鉺、接電氣線路等基本功。因?yàn)檫@家公司所用的PLC是歐姆龍的，而我在學(xué)校學(xué)的是三菱的，所以我還得學(xué)習(xí)歐姆龍的PLC。這些機(jī)器用的電機(jī)都是交流伺服電機(jī)，而我對(duì)伺服電機(jī)的原理不是很清楚，所以實(shí)習(xí)期間我在公司上了三小時(shí)關(guān)于伺服電機(jī)的培訓(xùn)課。我實(shí)習(xí)的過(guò)程是在車間白天干活比如焊錫、接線等，晚上加班見(jiàn)習(xí)，請(qǐng)教老工人怎樣調(diào)試機(jī)器，各部件的名稱等問(wèn)題，或網(wǎng)上收集資料學(xué)習(xí)。三、實(shí)習(xí)結(jié)論結(jié)果在為期一個(gè)月的實(shí)習(xí)期間，我學(xué)到了很多關(guān)于編帶機(jī)和分選機(jī)的知識(shí)，在這里摘取一些關(guān)于分選機(jī)的知識(shí)來(lái)講。

1、LED的分選方法

LED的分選有兩種方法：一是以芯片為基礎(chǔ)的測(cè)試分選，二是對(duì)封裝好的LED進(jìn)行測(cè)試分選。華騰公司的分選機(jī)用的是第一種方法。

（1）芯片的測(cè)試分選

LED芯片分選難度很大，主要原因是LED芯片尺寸一般都很小，從9mil到14mil（0.22-0.35nm）。這樣小的芯片需要微探針才能夠完成測(cè)試，分選過(guò)程需要精確的機(jī)械和圖像識(shí)別系統(tǒng)，這使得設(shè)備的造價(jià)變得很高，而且測(cè)試速度受到限制?，F(xiàn)在的LED芯片測(cè)試分選機(jī)價(jià)格約在100萬(wàn)元人民幣\臺(tái)，其測(cè)試速度在每小時(shí)10000只左右。如果按照每月25天計(jì)算，每一臺(tái)分選機(jī)的產(chǎn)能為每月5KK。

目前，芯片的測(cè)試分選有兩種方法：一種方法是測(cè)試分選由同一臺(tái)機(jī)器完成，它的優(yōu)點(diǎn)是可靠，但速度很慢，產(chǎn)能低；另一種方法是測(cè)試和分選由兩臺(tái)機(jī)器完成，測(cè)試設(shè)備記錄下每個(gè)芯片的位置和參數(shù)，然后把這些數(shù)據(jù)傳遞到分選設(shè)備上，進(jìn)行快速分選、這樣做的優(yōu)點(diǎn)是快速，但缺點(diǎn)是可靠性比較低，容易出錯(cuò)，因?yàn)樵跍y(cè)試與分選兩個(gè)步驟之間通常還有襯底減薄和芯片分離的工藝過(guò)程，而在這個(gè)過(guò)程中，外延片有可能碎裂、局部殘缺碎裂或局部殘缺，使得實(shí)際的芯片分布與儲(chǔ)存在分選機(jī)里的數(shù)據(jù)不符，造成分選困難。華騰公司用的是第一種方法。

（2）LED的測(cè)試分選

封裝后的LED可以按照波長(zhǎng)、發(fā)光強(qiáng)度、發(fā)光角度以及工作電壓等進(jìn)行測(cè)試分選。其結(jié)果是把LED分成很多檔（Bin）和類別，然后測(cè)試分選機(jī)會(huì)自動(dòng)地根據(jù)設(shè)定的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)把LED分裝在不同的Bin盒內(nèi)。由于人們對(duì)于LED的要求越來(lái)越高，早期的分選機(jī)是32Bin,后來(lái)增加到64Bin,現(xiàn)在已有72Bin的商用分選機(jī)。即使這樣，分Bin的LED技術(shù)指標(biāo)仍然無(wú)法滿足生產(chǎn)和市場(chǎng)的需求。白光LED每次產(chǎn)出波長(zhǎng)有一個(gè)范圍，多顆使用時(shí)需細(xì)分BIN區(qū)；因此存在分BIN

LED測(cè)試分選機(jī)是在一個(gè)特定的工作臺(tái)電流下（如20mA），對(duì)LED進(jìn)行測(cè)試，一般還會(huì)做一個(gè)反向電壓值的測(cè)試?，F(xiàn)在的LED測(cè)試分選機(jī)價(jià)格約在40~50萬(wàn)人民幣/臺(tái)，其測(cè)試速度在每小時(shí)18000只左右。如果按照每月25天，每天20小時(shí)的工作時(shí)間計(jì)算，每一臺(tái)分選機(jī)的產(chǎn)能為每月9KK.

大型顯示屏或其他高檔應(yīng)用客戶，對(duì)LED的質(zhì)量要求較高。特別是在波長(zhǎng)與亮度一致性的要求上很嚴(yán)格。假如LED封裝廠在芯片采購(gòu)時(shí)沒(méi)有提出嚴(yán)格的要求，則這些封裝廠在大量的封裝后會(huì)發(fā)現(xiàn)，封裝好的LED中只有很少數(shù)量的產(chǎn)品能滿足某一客戶的要求，其余大部分將變成倉(cāng)庫(kù)里的存貨。這種情形迫使LED封裝廠在采購(gòu)LED芯片時(shí)提出嚴(yán)格的要求，特別是波長(zhǎng)、亮度和工作臺(tái)電壓的指標(biāo)；比如，過(guò)去對(duì)波長(zhǎng)要求是+2nm,而現(xiàn)在則要求為+1nm,甚至在某些應(yīng)用上，已提出+0.5nm的要求。這樣對(duì)于芯片廠就產(chǎn)生了巨大的壓力，在芯片銷售前必須進(jìn)行嚴(yán)格的分選。

從以上關(guān)于LED與LED芯片分選取的分析中可以看出，比較經(jīng)濟(jì)的做法是對(duì)LED進(jìn)行測(cè)試分選。但是由于LED的種類繁多，有不同的形式，不現(xiàn)的形狀，不同的尺寸，不同的發(fā)光角度，不同的客戶要求，不同的應(yīng)用要求，這使用權(quán)得完全通過(guò)LED測(cè)試分選取進(jìn)行產(chǎn)品的分選變得很難操作。而且目前LED的應(yīng)用主要分布在幾個(gè)波長(zhǎng)段和亮度段的范圍，一個(gè)封裝廠很難準(zhǔn)備全部客戶需要的各種形式和種類的LED.所以問(wèn)題的關(guān)鍵又回到MOCVD的外延工藝過(guò)程，如何生長(zhǎng)出所需波長(zhǎng)及亮度的LED外延片是降低成本的關(guān)鍵點(diǎn)，這個(gè)問(wèn)題不解決，LED的產(chǎn)能及成本仍將得不到完全解決。但在外延片的均勻度得到控制以前，比較行之有效的方法是解決快速低成本的芯片分選問(wèn)題。

2、分選設(shè)備

華騰的分選機(jī)的工作過(guò)程是這樣的，首先振動(dòng)盤供料，直軌道傳輸，然后上料到轉(zhuǎn)盤進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果把LED分到不同的BIN。分選機(jī)系統(tǒng)特征：高度靈活性，低成本，全自動(dòng)揀片；快速轉(zhuǎn)換不同芯片尺寸和可預(yù)設(shè)置輸出載體的變化；可選擇的芯片測(cè)試參數(shù)；自定義芯片分級(jí)模式，最高可支持80級(jí)（Bin）的分級(jí)；高速精確的圖形識(shí)別系統(tǒng)，自動(dòng)異常處理；可調(diào)節(jié)的運(yùn)行速度，高度自動(dòng)化。分選機(jī)系統(tǒng)組成

分選機(jī)主要包括：可調(diào)節(jié)的芯片供料臺(tái)、機(jī)械手、微探針芯片測(cè)試臺(tái)、芯片Bin臺(tái)、圖形采集CCD、光電測(cè)試儀以及軟件處理系統(tǒng)?？烧{(diào)節(jié)的芯片供料臺(tái)

芯片供料臺(tái)包括一個(gè)高精度的二維伺服平臺(tái)，高度靈敏的可調(diào)節(jié)頂針以及調(diào)節(jié)芯片圓環(huán)旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)。分選機(jī)儲(chǔ)料臺(tái)

芯片供料臺(tái)能夠適應(yīng)3英寸至12英寸（300mm）在圓環(huán)或框架上的圓片。通過(guò)調(diào)節(jié)頂針的頂起的高度幫助機(jī)械手從供料臺(tái)上拾取芯片。分選機(jī)分選臺(tái)機(jī)械手

分選機(jī)系統(tǒng)中包括兩組機(jī)械手。一組機(jī)械手負(fù)責(zé)將芯片從芯片供料臺(tái)轉(zhuǎn)移到芯片測(cè)試臺(tái)；另一組機(jī)械手負(fù)責(zé)將芯片從芯片測(cè)試臺(tái)轉(zhuǎn)移到芯片Bin臺(tái)。

機(jī)械手可通過(guò)更換不同尺寸的真空吸嘴來(lái)適應(yīng)不同規(guī)格的芯片。各種標(biāo)準(zhǔn)或定制的晶粒吸頭和頂針可供客戶選擇，以便更好地滿足客戶的應(yīng)用。通?？商幚沓叽绱笥?50微米見(jiàn)方，厚度大于50μm的晶粒。還提供一種帶有直徑低于5密耳的真空小孔的碳化鎢尖端工具，加上其階段運(yùn)作控制，可以處理小至7mil的晶粒。同時(shí)，通過(guò)調(diào)整機(jī)械手的下降高度和速度來(lái)匹配不同規(guī)格的芯片，達(dá)到不損壞芯片的目的。

微探針芯片測(cè)試臺(tái)

微探針芯片測(cè)試臺(tái)包括一組可升降的微探針和帶有真空吸附能力的基臺(tái)。

微探針芯片測(cè)試臺(tái)可以檢測(cè)P/N級(jí)在一面和P/N級(jí)在兩面的兩種規(guī)格的芯片，可通過(guò)拆卸或安裝一根探針實(shí)現(xiàn)。分選機(jī)采用的是一種具有一定彈性的微探針，這樣可以既可保證在測(cè)試過(guò)程中與芯片有效接觸又保證芯片在測(cè)試過(guò)程中不受到損傷。芯片Bin臺(tái)

芯片Bin臺(tái)主要包括一組二維伺服運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和32--80個(gè)芯片盒，常用32個(gè)芯片盒分別對(duì)應(yīng)1-32個(gè)等級(jí)。用戶可根據(jù)當(dāng)前測(cè)試的圓片上可能的芯片級(jí)別比例調(diào)整32個(gè)等級(jí)在Bin臺(tái)上的對(duì)應(yīng)位置，以達(dá)到優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行速度的目的。

各種用于固定輸出裝置的銷釘，分選臺(tái)的數(shù)量可以根據(jù)客戶要求提供32，48，64，80等不同機(jī)型；可以用來(lái)固定各種晶粒盒，膠裝盒和薄膜框。用于固定非標(biāo)準(zhǔn)輸出載體的異形夾具臺(tái)也可以根據(jù)客戶要求提供。

圖形采集CCD

分選機(jī)系統(tǒng)采用進(jìn)口的CCD高速相機(jī)、高倍率鏡頭、圖形采集卡以及高效圖形處理軟件。圖片處理速度最高可達(dá)到10毫秒以內(nèi)。用戶可根據(jù)圓片的實(shí)際情況設(shè)置圖形處理的參數(shù)。光電測(cè)試儀

分選機(jī)系統(tǒng)采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的芯片電性檢測(cè)設(shè)備和進(jìn)口光譜分析儀器?？蓽y(cè)試以下芯片參數(shù)：正向電壓、反向電壓、正向電流、反向電流、閘流、光強(qiáng)、波長(zhǎng)、XYZ、色溫、色純度、紅外功率、半波寬、峰值波長(zhǎng)等。其中電壓精度可達(dá)到±0.01伏，電流精度可達(dá)到±0.0001毫安，波長(zhǎng)精度可達(dá)到±0.1納米。

在實(shí)際工作過(guò)程中，用戶可根據(jù)實(shí)際選擇需要的測(cè)試參數(shù)，并進(jìn)行分級(jí)。分選機(jī)系統(tǒng)的軟件處理系統(tǒng)充分考慮用戶的實(shí)際情況，軟件操作界面簡(jiǎn)潔，并通過(guò)權(quán)限來(lái)控制不同身份的操作人員的操作。部分已挑粒的圓片圖像將生成日志文件，該文檔包括每個(gè)已放置晶粒的數(shù)據(jù)；包括原來(lái)在晶圓上的位置和實(shí)際放置的晶粒室的號(hào)碼。最終將每粒芯片在芯片盒上的位置定位。工程師便能看到芯片盒上芯片來(lái)自晶格上任何BIN數(shù)的儲(chǔ)存記錄，可以根據(jù)測(cè)試參數(shù)來(lái)提供給客戶任意波長(zhǎng)，亮度范圍的晶片，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)更快的工藝糾正和產(chǎn)能改善。同時(shí)，對(duì)芯片的測(cè)試結(jié)果，軟件會(huì)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，并給出相關(guān)的圖形，這樣能夠更快的優(yōu)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能提高。所有工程師及操作人員的操作記錄和各項(xiàng)參數(shù)都會(huì)被系統(tǒng)記錄下來(lái)，方便后來(lái)同樣情況下的系統(tǒng)運(yùn)行工作和對(duì)問(wèn)題的糾正。

軟件系統(tǒng)提供了必要的設(shè)備調(diào)試工具，用戶可以通過(guò)這些工具更快的發(fā)現(xiàn)和解決設(shè)備的一些問(wèn)題。

四、實(shí)習(xí)總結(jié)和體會(huì)經(jīng)過(guò)一個(gè)月的實(shí)習(xí)，收獲頗豐，我學(xué)到了很多知識(shí)，也提高了我的動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力，當(dāng)設(shè)備不正常時(shí)，我很喜歡去幫忙排查故障原因，每次都能很快地幫忙查出故障原因，比如某條線接觸不良，或者是控制兩個(gè)電機(jī)的線接反了，導(dǎo)致該動(dòng)的電機(jī)沒(méi)動(dòng)，不該動(dòng)的電機(jī)卻動(dòng)了。實(shí)習(xí)期間，我接過(guò)整臺(tái)分選機(jī)的