本發(fā)明專利技術(shù)提供一種芯片鍵合裝置，包括第一運動臺、第二運動臺、吸盤、精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)、鍵合臺和控制系統(tǒng)。本發(fā)明專利技術(shù)還提供一種芯片鍵合方法，通過采用吸盤逐個吸附芯片，而后通過精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)精確調(diào)整芯片在其載板上的位置，并將載板上的芯片一次性鍵合到基底上，實現(xiàn)了芯片的批量接合，有效地提高了倒裝芯片接合工藝的效率。本發(fā)明專利技術(shù)采用芯片批量拾取和批量鍵合方式，平衡了芯片拾取、芯片位置精調(diào)和芯片鍵合的時間，使鍵合設備在保證鍵合精度的同時，提高了產(chǎn)率。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
芯片鍵合裝置及方法
本專利技術(shù)涉及芯片封裝
，特別涉及一種芯片鍵合裝置及方法。
技術(shù)介紹
隨著科學技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品日益朝著輕、薄以及小型化方向發(fā)展。由于倒裝芯片接合技術(shù)具有縮小芯片封裝面積以及縮短信號傳輸路徑等諸多優(yōu)點，因此已經(jīng)廣泛應用于芯片封裝領(lǐng)域。請參考圖1，其為現(xiàn)有技術(shù)的倒裝芯片接合裝置進行芯片接合的示意圖。如圖1所示，現(xiàn)有的倒裝芯片接合工藝主要包括以下步驟：首先，提供準備接合的芯片2和基底4，所述芯片2具有器件面3；接著，將所述芯片2以器件面3向上的方式放置在承載臺1上；然后，利用第一機械手5抓取所述芯片2并進行翻轉(zhuǎn)；之后，通過所述第一機械手5將所述芯片2交接給第二機械手6，在所述第二機械手6將所述芯片2移動到基底4的上方后，通過CCD圖像傳感器7將所述芯片2的對位標記與所述基底4的對位標記進行對準；最后，通過所述第二機械手6將所述芯片2下壓完成接合。在上述倒裝芯片接合工藝過程中，利用倒裝芯片接合裝置(flipchipbondingdevice)將芯片2倒置，并將所述芯片2直接接合到基底4上，使得所述芯片2與基底4形成互連結(jié)構(gòu)。然而，由于現(xiàn)有的倒裝芯片接合裝置一次下壓(約30秒)只能接合一顆芯片，整個工藝流程是串行完成的，因此產(chǎn)率非常低，難以滿足量產(chǎn)需求。基此，如何改善現(xiàn)有技術(shù)中倒裝芯片接合裝置的產(chǎn)率低，難以滿足量產(chǎn)需求的問題已經(jīng)成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本專利技術(shù)提供一種芯片鍵合裝置，包括：第一運動臺、第二運動臺、吸盤、精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)、鍵合臺和控制系統(tǒng)；所述第一運動臺用于承載并運送芯片組至預定拾取位置；所述第二運動臺用于帶動所述吸盤在所述預定拾取位置依次吸取所述芯片組上的芯片，并將吸取芯片后的吸盤運送放置至所述精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)；所述精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)包括載板，所述載板用于接收所述吸盤上的芯片，所述精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)實現(xiàn)所述芯片在所述載板上的精確放置，并運送所述載板至基底位置；所述鍵合臺用于承載所述基底，并使所述基底與所述載板上的所述芯片最終鍵合；所述第一運動臺、第二運動臺、精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)和鍵合臺由所述控制系統(tǒng)統(tǒng)一控制，均能夠?qū)崿F(xiàn)多自由度運動。可選的，所述芯片鍵合裝置還包括CCD探測器，所述芯片上設置有芯片標記，所述基底上設置有基底標記，所述CCD探測器用于探測所述芯片標記和所述基底標記，以指導所述控制系統(tǒng)調(diào)整所述鍵合臺的位置并實現(xiàn)所述芯片標記和所述基底標記的對準鍵合。可選的，所述芯片鍵合裝置還包括頂針機構(gòu)，所述頂針機構(gòu)與所述第一運動臺連接，用于頂起芯片，以便于所述吸盤在所述預定拾取位置依次吸取所述芯片組上的芯片。可選的，所述芯片鍵合裝置還包括載片庫和第一機械手，所述載片庫靠近所述第一運動臺，用于放置承載所述芯片組的載片，所述第一機械手通過所述控制系統(tǒng)將所述載片抓取并運送至所述第一運動臺。可選的，所述芯片鍵合裝置還包括基片庫和第二機械手，所述基片庫靠近所述鍵合臺，用于放置與所述芯片接合完畢形成的基片，所述第二機械手通過控制系統(tǒng)將所述基片抓取并運送至所述基片庫。可選的，所述第二運動臺包括實現(xiàn)水平方向運動的第一運動機構(gòu)和實現(xiàn)垂直方向運動的第二運動機構(gòu)，所述吸盤安裝于所述第二運動機構(gòu)中遠離所述第一運動機構(gòu)的一側(cè)。可選的，所述精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)還包括芯片精調(diào)手、用于支撐所述芯片精調(diào)手的固定支架、芯片精調(diào)位CCD攝像機和精密運動臺；芯片精調(diào)手用于對放于所述載板上的芯片位置進行精確調(diào)整；芯片精調(diào)位CCD攝像機用于對精確調(diào)整完成后載板上的芯片方位及間距進行檢測；精密運動臺用于承載所述載板，并與所述芯片精調(diào)手配合以實現(xiàn)芯片的精確放置并將已精確放置芯片的所述載板運送至基底位置。可選的，所述鍵合臺位于所述基底上方，所述鍵合臺帶動所述基底由上往下鍵合所述載板上的所述芯片。一種芯片鍵合方法，包括第一運動臺運送芯片組至預定拾取位置；第二運動臺帶動所述吸盤在所述預定拾取位置依次吸取所述芯片組上的芯片，并將吸取芯片后的吸盤運送放置至所述精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)；精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)通過載板接收所述吸盤上的芯片，將所述芯片在所述載板上精確放置，并運送所述載板至基底位置；以及承載所述基底的鍵合臺使所述基底與所述載板上的所述芯片最終鍵合。可選的，所述吸盤在所述預定拾取位置依次吸取所述芯片組上的芯片前，與所述第一運動臺固定連接的頂針機構(gòu)依次頂起所述芯片。可選的，所述芯片上設置有芯片標記，所述基底上設置有基底標記，CCD探測器探測所述芯片標記和所述基底標記，以指導所述控制系統(tǒng)調(diào)整所述鍵合臺的位置并實現(xiàn)所述芯片標記和所述基底標記的對準鍵合。可選的，所述鍵合臺位于所述基底上方，所述鍵合臺帶動所述基底由上往下鍵合所述載板上的所述芯片。可選的，在所述第一運動臺運送芯片組至預定拾取位置前，還包括：第一機械手將承載所述芯片組的載片從載片庫抓取并運送至所述第一運動臺。可選的，所述的芯片鍵合方法還包括：重復前述步驟，直至載片上的芯片全部鍵合至所述基底上。可選的，所述基底與所述載板上的所述芯片最終鍵合后，還包括第二機械手將與所述芯片接合完畢形成的基片抓取并運送至基片庫。在本專利技術(shù)的芯片鍵合裝置及其方法中，通過采用吸盤逐個吸附芯片，而后通過精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)精確調(diào)整芯片在其載板上的位置，并將載板上的芯片一次性鍵合到基底上，實現(xiàn)了芯片的批量接合，有效地提高了倒裝芯片接合工藝的效率。本專利技術(shù)采用芯片批量拾取和批量鍵合方式，平衡了芯片拾取、芯片位置精調(diào)和芯片鍵合的時間，使鍵合設備在保證鍵合精度的同時，提高了產(chǎn)率。預計鍵合精度±2μm，產(chǎn)率約20000個芯片/小時。附圖說明圖1為現(xiàn)有技術(shù)的倒裝芯片接合裝置進行芯片接合的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本專利技術(shù)一實施例所述芯片鍵合裝置中精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)的立體圖；圖3-圖5為本專利技術(shù)一實施例所述芯片鍵合方法中不同階段的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本專利技術(shù)一實施例所述芯片鍵合裝置中頂針機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本專利技術(shù)一實施例所述芯片鍵合裝置中按要求布滿芯片的基底示意圖；圖8為本專利技術(shù)一實施例所述芯片鍵合方法的流程圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本專利技術(shù)作進一步詳細說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本專利技術(shù)的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用以方便、明晰地輔助說明本專利技術(shù)實施例的目的。如圖3所述，本專利技術(shù)實施例所涉及的芯片鍵合裝置結(jié)構(gòu)包括：第一運動臺110、第二運動臺206、吸盤208、精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)207、鍵合臺209和控制系統(tǒng)500；所述第一運動臺110用于承載并運送芯片組至預定拾取位置；所述第二運動臺206用于帶動所述吸盤208在所述預定拾取位置依次吸取所述芯片組上的芯片，并將吸取芯片后的吸盤208運送放置至所述精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)207；所述精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)207包括載板34，所述載板34用于接收所述吸盤208上的芯片，所述精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)207實現(xiàn)所述芯片在所述載板34上的精確放置，并運送所述載板34至基底210的位置；所述鍵合臺209用于承載所述基底210，并使所述基底210與所述載板34上的所述芯片最終鍵合；所述第一運動臺110、第二運動臺206、精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)207和鍵合臺209由所述控制系統(tǒng)500統(tǒng)一控制，均能夠?qū)崿F(xiàn)多自由度運動。請繼續(xù)參見圖3，在本實本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種芯片鍵合裝置，其特征在于，包括：第一運動臺、第二運動臺、吸盤、精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)、鍵合臺和控制系統(tǒng)；所述第一運動臺用于承載并運送芯片組至預定拾取位置；所述第二運動臺用于帶動所述吸盤在所述預定拾取位置依次吸取所述芯片組上的芯片，并將吸取芯片后的吸盤運送放置至所述精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)；所述精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)包括載板，所述載板用于接收所述吸盤上的芯片，所述精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)實現(xiàn)所述芯片在所述載板上的精確放置，并運送所述載板至基底位置；所述鍵合臺用于承載所述基底，并使所述基底與所述載板上的所述芯片最終鍵合；所述第一運動臺、第二運動臺、精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)和鍵合臺由所述控制系統(tǒng)統(tǒng)一控制，均能夠?qū)崿F(xiàn)多自由度運動。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種芯片鍵合裝置，其特征在于，包括：第一運動臺、第二運動臺、吸盤、精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)、鍵合臺和控制系統(tǒng)；所述第一運動臺用于承載并運送芯片組至預定拾取位置；所述第二運動臺用于帶動所述吸盤在所述預定拾取位置依次吸取所述芯片組上的芯片，并將吸取芯片后的吸盤運送放置至所述精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)；所述精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)包括載板，所述載板用于接收所述吸盤上的芯片，所述精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)實現(xiàn)所述芯片在所述載板上的精確放置，并運送所述載板至基底位置；所述鍵合臺用于承載所述基底，并使所述基底與所述載板上的所述芯片最終鍵合；所述第一運動臺、第二運動臺、精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)和鍵合臺由所述控制系統(tǒng)統(tǒng)一控制，均能夠?qū)崿F(xiàn)多自由度運動。2.如權(quán)利要求1所述的芯片鍵合裝置，其特征在于，還包括CCD探測器，所述芯片上設置有芯片標記，所述基底上設置有基底標記，所述CCD探測器用于探測所述芯片標記和所述基底標記，以指導所述控制系統(tǒng)調(diào)整所述鍵合臺的位置并實現(xiàn)所述芯片標記和所述基底標記的對準鍵合。3.如權(quán)利要求1所述的芯片鍵合裝置，其特征在于，還包括頂針機構(gòu)，所述頂針機構(gòu)與所述第一運動臺連接，用于頂起芯片，以便于所述吸盤在所述預定拾取位置依次吸取所述芯片組上的芯片。4.如權(quán)利要求1所述的芯片鍵合裝置，其特征在于，還包括載片庫和第一機械手，所述載片庫靠近所述第一運動臺，用于放置承載所述芯片組的載片，所述第一機械手通過所述控制系統(tǒng)將所述載片抓取并運送至所述第一運動臺。5.如權(quán)利要求1所述的芯片鍵合裝置，其特征在于，還包括基片庫和第二機械手，所述基片庫靠近所述鍵合臺，用于放置與所述芯片接合完畢形成的基片，所述第二機械手通過控制系統(tǒng)將所述基片抓取并運送至所述基片庫。6.如權(quán)利要求1所述的芯片鍵合裝置，其特征在于，所述第二運動臺包括實現(xiàn)水平方向運動的第一運動機構(gòu)和實現(xiàn)垂直方向運動的第二運動機構(gòu)，所述吸盤安裝于所述第二運動機構(gòu)中遠離所述第一運動機構(gòu)的一側(cè)。7.如權(quán)利要求1所述的芯片鍵合裝置，其特征在于，所述精調(diào)及轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)還包括芯片精調(diào)手、用于支撐所述芯片精調(diào)手的固定支架...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郭聳，朱岳彬，陳飛彪，戈亞萍，
申請(專利權(quán))人：上海微電子裝備有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：上海,31
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