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)，所以對于其波長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)用范圍越來越廣。當(dāng)LED作為陣列顯示和顯示屏器件時(shí)，由于人眼對于顏色波長和亮度的敏感性，用沒有分選過的LED變就會產(chǎn)生不均勻的現(xiàn)象，進(jìn)而影響人們的視覺效果。波長和光亮度的不均勻都會給人產(chǎn)生不舒服的感覺。這是各LED顯示器制造廠家都不愿意看到的，也是人們無法接受的。LED通常按照主波長、發(fā)光強(qiáng)度、光通亮、色溫、工作電壓、反向擊穿電壓等幾個關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行測試與分選。LED的測試與分選是LED生產(chǎn)過程中的一項(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。

人眼對于光的顏色及亮度的分辨率非常高，先特別是對于顏色的差別和變化非常敏感。對于不同顏色波長的光人眼的敏感度是不同的。例如，對于波長是585nm光，當(dāng)顏色變化大于1nm時(shí)，人眼就可以感覺到；而對于波長為650nm的紅光，當(dāng)顏色變化在3nm的時(shí)候，人眼才能察覺到。所以對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)會調(diào)試這些設(shè)備，為以后開發(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)的過程是在車間白天干活比如焊錫、接線等，晚上加班見習(xí)，請教老工人怎樣調(diào)試機(jī)器，各部件的名稱等問題，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，在這里摘取一些關(guān)于分選機(jī)的知識來講。

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)的測試分選，二是對封裝好的LED進(jìn)行測試分選。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試，分選過程需要精確的機(jī)械和圖像識別系統(tǒng)，這使得設(shè)備的造價(jià)變得很高，而且測試速度受到限制?，F(xiàn)在的LED芯片測試分選機(jī)價(jià)格約在100萬元人民幣\臺，其測試速度在每小時(shí)10000只左右。如果按照每月25天計(jì)算，每一臺分選機(jī)的產(chǎn)能為每月5KK。

目前，芯片的測試分選有兩種方法：一種方法是測試分選由同一臺機(jī)器完成，它的優(yōu)點(diǎn)是可靠，但速度很慢，產(chǎn)能低；另一種方法是測試和分選由兩臺機(jī)器完成，測試設(shè)備記錄下每個芯片的位置和參數(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，因?yàn)樵跍y試與分選兩個步驟之間通常還有襯底減薄和芯片分離的工藝過程，而在這個過程中，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的測試分選

封裝后的LED可以按照波長、發(fā)光強(qiáng)度、發(fā)光角度以及工作電壓等進(jìn)行測試分選。其結(jié)果是把LED分成很多檔（Bin）和類別，然后測試分選機(jī)會自動地根據(jù)設(shè)定的測試標(biāo)準(zhǔn)把LED分裝在不同的Bin盒內(nèi)。由于人們對于LED的要求越來越高，早期的分選機(jī)是32Bin,后來增加到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)仍然無法滿足生產(chǎn)和市場的需求。白光LED每次產(chǎn)出波長有一個范圍，多顆使用時(shí)需細(xì)分BIN區(qū)；因此存在分BIN

LED測試分選機(jī)是在一個特定的工作臺電流下（如20mA），對LED進(jìn)行測試，一般還會做一個反向電壓值的測試?，F(xiàn)在的LED測試分選機(jī)價(jià)格約在40~50萬人民幣/臺，其測試速度在每小時(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LED的質(zhì)量要求較高。特別是在波長與亮度一致性的要求上很嚴(yán)格。假如LED封裝廠在芯片采購時(shí)沒有提出嚴(yán)格的要求，則這些封裝廠在大量的封裝后會發(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庫里的存貨。這種情形迫使LED封裝廠在采購LED芯片時(shí)提出嚴(yán)格的要求，特別是波長、亮度和工作臺電壓的指標(biāo)；比如，過去對波長要求是+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LED進(jìn)行測試分選。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LED測試分選取進(jìn)行產(chǎn)品的分選變得很難操作。而且目前LED的應(yīng)用主要分布在幾個波長段和亮度段的范圍，一個封裝廠很難準(zhǔn)備全部客戶需要的各種形式和種類的LED.所以問題的關(guān)鍵又回到MOCVD的外延工藝過程，如何生長出所需波長及亮度的LED外延片是降低成本的關(guān)鍵點(diǎn)，這個問題不解決，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題。

2、分選設(shè)備

華騰的分選機(jī)的工作過程是這樣的，首先振動盤供料，直軌道傳輸，然后上料到轉(zhuǎn)盤進(jìn)行測試，根據(jù)測試結(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；可選擇的芯片測試參數(shù)；自定義芯片分級模式，最高可支持80級（Bin）的分級；高速精確的圖形識別系統(tǒng)，自動異常處理；可調(diào)節(jié)的運(yùn)行速度，高度自動化。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、機(jī)械手、微探針芯片測試臺、芯片Bin臺、圖形采集CCD、光電測試儀以及軟件處理系統(tǒng)。可調(diào)節(jié)的芯片供料臺

芯片供料臺包括一個高精度的二維伺服平臺，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)儲料臺

芯片供料臺能夠適應(yīng)3英寸至12英寸（300mm）在圓環(huán)或框架上的圓片。通過調(diào)節(jié)頂針的頂起的高度幫助機(jī)械手從供料臺上拾取芯片。分選機(jī)分選臺機(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轉(zhuǎn)移到芯片測試臺；另一組機(jī)械手負(fù)責(zé)將芯片從芯片測試臺轉(zhuǎn)移到芯片Bin臺。

機(jī)械手可通過更換不同尺寸的真空吸嘴來適應(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)，通過調(diào)整機(jī)械手的下降高度和速度來匹配不同規(guī)格的芯片，達(dá)到不損壞芯片的目的。

微探針芯片測試臺

微探針芯片測試臺包括一組可升降的微探針和帶有真空吸附能力的基臺。

微探針芯片測試臺可以檢測P/N級在一面和P/N級在兩面的兩種規(guī)格的芯片，可通過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試過程中與芯片有效接觸又保證芯片在測試過程中不受到損傷。芯片Bin臺

芯片Bin臺主要包括一組二維伺服運(yùn)動平臺和32--80個芯片盒，常用32個芯片盒分別對應(yīng)1-32個等級。用戶可根據(jù)當(dāng)前測試的圓片上可能的芯片級別比例調(diào)整32個等級在Bin臺上的對應(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)。光電測試儀

分選機(jī)系統(tǒng)采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的芯片電性檢測設(shè)備和進(jìn)口光譜分析儀器?？蓽y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、XYZ、色溫、色純度、紅外功率、半波寬、峰值波長等。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，波長精度可達(dá)到±0.1納米。

在實(shí)際工作過程中，用戶可根據(jù)實(shí)際選擇需要的測試參數(shù)，并進(jìn)行分級。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，軟件操作界面簡潔，并通過權(quán)限來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，該文檔包括每個已放置晶粒的數(shù)據(jù)；包括原來在晶圓上的位置和實(shí)際放置的晶粒室的號碼。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自晶格上任何BIN數(shù)的儲存記錄，可以根據(jù)測試參數(shù)來提供給客戶任意波長，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)，對芯片的測試結(jié)果，軟件會進(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)都會被系統(tǒng)記錄下來，方便后來同樣情況下的系統(tǒng)運(yùn)行工作和對問題的糾正。

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

四、實(shí)習(xí)總結(jié)和體會經(jīng)過一個月的實(shí)習(xí)，收獲頗豐，我學(xué)到了很多知識，也提高了我的動手能力和解決問題的能力，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，或者是控制兩個電機(jī)的線接反了，導(dǎo)致該動的電機(jī)沒動，不該動的電機(jī)卻動了。實(shí)習(xí)期間，我接過整臺分選機(jī)的