倒装芯片键合装置及其键合方法制造方法及图纸

技术编号:16155444 阅读:349 留言:0更新日期:2017-09-06 19:40
本发明专利技术提供了一种倒装芯片键合装置及其键合方法,其中,倒装芯片键合装置包括:第一基台、第二基台、第三基台、第一机械手、转接载板、基准板和控制系统;第一基台用于承载芯片,第一机械手用于拾取和传输芯片;第二基台用于承载转接载板,转接载板用于临时承载芯片;基准板固定设置于第二基台的上方,用于转接载板的对位;第三基台用于承载基底,基底用于与芯片键合;第一基台、第二基台、第三基台和第一机械手由控制系统统一控制,均能够实现多自由度运动。在本发明专利技术提供的倒装芯片键合装置及其键合方法中,通过采用转接载板逐个吸附芯片,而后将转接载板上的芯片一次性键合到基底上,实现芯片的批量键合,提高了倒装芯片键合工艺的效率。

【技术实现步骤摘要】
倒装芯片键合装置及其键合方法
本专利技术涉及芯片封装
,特别涉及一种倒装芯片键合装置及其键合方法。
技术介绍
随着科学技术的发展,电子产品日益朝着轻、薄以及小型化方向发展。由于倒装芯片键合技术具有缩小芯片封装面积以及缩短信号传输路径等诸多优点,因此已经广泛应用于芯片封装领域。请参考图1,其为现有技术的倒装芯片键合装置进行芯片键合的示意图。如图1所示,现有的倒装芯片键合工艺主要包括以下步骤:首先,提供准备键合的芯片2和基底4,所述芯片2具有器件面3;接着,将所述芯片2以器件面3向上的方式放置在承载台1上;然后,利用第一机械手5抓取所述芯片2并进行翻转;之后,通过所述第一机械手5将所述芯片2交接给第二机械手6,在所述第二机械手6将所述芯片2移动到基底4的上方后,通过CCD图像传感器7将所述芯片2的对位标记与所述基底4的对位标记进行对准;最后,通过所述第二机械手6将所述芯片2下压完成键合。在上述倒装芯片键合工艺过程中,利用倒装芯片键合装置(flipchipbondingdevice)将芯片2倒置,并将所述芯片2直接键合到基底4上,使得所述芯片2与基底4形成互连结构。然而,由于现有的倒装芯片键合装置一次下压(约30秒)只能键合一颗芯片,整个工艺流程是串行完成的,因此产率非常低,难以满足量产需求。基此,如何改善现有技术中倒装芯片键合装置的产率低,难以满足量产需求的问题已经成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种倒装芯片键合装置及其键合方法,以解决现有的倒装芯片键合装置的产率低,难以满足量产需求的问题。为解决上述技术问题,本专利技术提供一种倒装芯片键合装置,所述倒装芯片键合装置包括:所述第一基台用于承载芯片,第一机械手用于拾取和传输所述芯片;所述第二基台用于承载所述转接载板,所述转接载板用于临时放置所述芯片;所述基准板设置于所述第二基台的上方,用于对所述芯片在所述转接载板上的放置位置进行对位;所述第三基台用于承载基底,所述基底用于与放置在所述转接载板上的芯片键合;所述第一基台、第二基台、第三基台和第一机械手由所述控制系统统一控制,均能够实现多自由度运动。优选的,在所述的倒装芯片键合装置中,所述芯片上设置有芯片标记,所述基底上设置有基底标记,所述转接载板上设置有载板标记,所述基准板上设置有基准板标记。优选的,在所述的倒装芯片键合装置中,所述载板标记的形状与所述基底标记的形状彼此不同,所述基准板标记的形状与所述载板标记的形状彼此不同。优选的,在所述的倒装芯片键合装置中,还包括一对准系统,所述对准系统根据所述控制系统的指令对所述芯片标记、基底标记、载板标记和基准板标记进行位置测量,实现所述芯片与所述转接载板以及所述转接载板与基底的对准。优选的,在所述的倒装芯片键合装置中,所述对准系统包括:第一双面对准装置、第二双面对准装置和单面对准装置;所述第一双面对准装置与所述第一机械手固定连接,用于同时测量所述载板标记和基准板标记的位置;所述第二双面对准装置位于所述第三基台的下方,用于同时测量所述基底标记和载板标记的位置;所述单面对准装置固定设置于所述基准板的下方,用于测量所述芯片标记的位置。优选的,在所述的倒装芯片键合装置中,所述第一双面对准装置包括光源系统、照明光学系统、分光棱镜、转向棱镜和成像光学系统,用于形成第一对准光路和第二对准光路;其中,所述第一对准光路由所述光源系统发射的宽带光源,经过所述照明光学系统,通过所述分光棱镜偏转至所述转向棱镜,通过所述转向棱镜偏转至所述载板标记,经所述载板标记反射,通过所述转向棱镜再次偏转后,经过所述分光棱镜,传递至所述成像光学系统形成;其中,所述第二对准光路由所述光源系统发射的宽带光源,经过所述照明光学系统,通过所述分光棱镜,经过反射镜反射至所述转向棱镜,通过所述转向棱镜偏转至所述基准板标记,经所述基准板标记反射,通过所述转向棱镜再次偏转后,经过所述反射镜反射,及分光棱镜偏转,传递至所述成像光学系统形成。优选的,在所述的倒装芯片键合装置中,所述照明光学系统包括设置在第一对准光路和/或第二对准光路上的一个或者多个照明镜组、快门及光阑。优选的,在所述的倒装芯片键合装置中,所述第二双面对准装置与所述第一双面对准装置的结构相同。优选的,在所述的倒装芯片键合装置中,所述第一机械手包括:实现水平向运动的第一运动机构、实现Z向运动的第二运动机构,用于连接所述第一运动机构和第二运动机构的连接件,以及用于吸附芯片的透明吸盘;其中,所述透明吸盘安装于所述第二运动机构中远离所述第一运动机构的一侧。优选的,在所述的倒装芯片键合装置中,还包括:顶针机构,所述顶针机构与所述第一基台连接,用于顶起芯片,以便于所述第一机械手拾取所述芯片。优选的,在所述的倒装芯片键合装置中,还包括:载片库、基片库、第二机械手和第三机械手;所述载片库靠近所述第一基台,用于放置载片;所述基片库靠近所述第三基台,用于放置所述芯片与基底键合完毕的基片;所述第二机械手通过控制系统实现对所述载片的抓取与传输,所述第三机械手通过控制系统实现对基片的抓取与传输。优选的,在所述的倒装芯片键合装置中,所述转接载板的外形尺寸小于或等于所述基底的外形尺寸。本专利技术还提供了一种倒装芯片键合方法,所述倒装芯片键合方法包括:提供一载片,所述载片上排布有一组芯片,通过第一基台将所述芯片移动到预定拾取位置,利用顶针机构顶起所述芯片的同时通过第一机械手拾取所述芯片;移动所述第一机械手,使得所述芯片的芯片标记位于单面对准装置的焦面位置,同时使得基准板的基准板标记位于第一双面对准装置的上焦面位置;通过第二基台调整所述转接载板的位置,使得所述转接载板的载板标记位于所述第一双面对准装置的下焦面位置;通过所述单面对准装置测量所述芯片的芯片标记的位置,同时通过所述第一双面对准装置分别测量所述载板标记和所述基准板标记的位置;根据所述单面对准装置和第一双面对准装置的测量数据调整所述第二基台的姿态,进而将所述转接载板调整到的临时承载位置;通过所述第一机械手将芯片下压到所述转接载板上;重复上述步骤,将所述载片上的芯片逐个放置到所述转接载板上,直至整片转接载板临时承载完毕;提供一基底;以及将放置在所述转接载板上的芯片一次性键合到所述基底上。优选的,在所述的倒装芯片键合方法中,将临时放置在所述转接载板上的芯片一次性键合到所述基底上的过程包括:调整第二双面对准装置的位置,使得所述基底的基底标记位于所述第二双面对准装置的上焦面位置;通过第二基台将所述转接载板移动到所述第二双面对准装置的下方,使得所述转接载板的载板标记位于所述第二双面对准装置的下焦面位置;通过所述第二双面对准装置同时测量所述基底标记和载板标记的位置;根据所述第二双面对准装置的测量结果调整所述第二基台的姿态,进而将所述转接载板调整到键合位置;移开所述第二双面对准装置,通过所述第二基台将所述转接载板上的芯片一次性键合到基底上;将所述转接载板与所述芯片分离,并通过所述第二基台将所述转接载板移回临时承载位置。重复上述步骤,直至所述转接载板上的芯片全部键合至基底上。优选的,在所述的倒装芯片键合方法中,在将所述载片上的芯片逐个放置到所述转接载板上之前,提供一载片之后,还包括:利用第二机械本文档来自技高网...
倒装芯片键合装置及其键合方法

【技术保护点】
一种倒装芯片键合装置,其特征在于,包括:第一基台、第二基台、第三基台、第一机械手、转接载板、基准板和控制系统;所述第一基台用于承载芯片,第一机械手用于拾取和传输所述芯片;所述第二基台用于承载所述转接载板,所述转接载板用于临时放置所述芯片;所述基准板设置于所述第二基台的上方,用于对所述芯片在所述转接载板上的放置位置进行对位;所述第三基台用于承载基底,所述基底用于与放置在所述转接载板上的芯片键合;所述第一基台、第二基台、第三基台和第一机械手由所述控制系统统一控制,均能够实现多自由度运动。

【技术特征摘要】
1.一种倒装芯片键合装置,其特征在于,包括:第一基台、第二基台、第三基台、第一机械手、转接载板、基准板和控制系统;所述第一基台用于承载芯片,第一机械手用于拾取和传输所述芯片;所述第二基台用于承载所述转接载板,所述转接载板用于临时放置所述芯片;所述基准板设置于所述第二基台的上方,用于对所述芯片在所述转接载板上的放置位置进行对位;所述第三基台用于承载基底,所述基底用于与放置在所述转接载板上的芯片键合;所述第一基台、第二基台、第三基台和第一机械手由所述控制系统统一控制,均能够实现多自由度运动。2.如权利要求1所述的倒装芯片键合装置,其特征在于,所述芯片上设置有芯片标记,所述基底上设置有基底标记,所述转接载板上设置有载板标记,所述基准板上设置有基准板标记。3.如权利要求2所述的倒装芯片键合装置,其特征在于,所述载板标记的形状与所述基底标记的形状彼此不同,所述基准板标记的形状与所述载板标记的形状彼此不同。4.如权利要求2或3所述的倒装芯片键合装置,其特征在于,还包括一对准系统,所述对准系统根据所述控制系统的指令对所述芯片标记、基底标记、载板标记和基准板标记进行位置测量,实现所述芯片与所述转接载板以及所述转接载板与基底的对准。5.如权利要求4所述的倒装芯片键合装置,其特征在于,所述对准系统包括:第一双面对准装置、第二双面对准装置和单面对准装置;所述第一双面对准装置与所述第一机械手固定连接,用于同时测量所述载板标记和基准板标记的位置;所述第二双面对准装置位于所述第三基台的下方,用于同时测量所述基底标记和载板标记的位置;所述单面对准装置固定设置于所述基准板的下方,用于测量所述芯片标记的位置。6.如权利要求5所述的倒装芯片键合装置,其特征在于,所述第一双面对准装置包括光源系统、照明光学系统、分光棱镜、转向棱镜和成像光学系统,用于形成第一对准光路和第二对准光路;其中,所述第一对准光路由所述光源系统发射的宽带光源,经过所述照明光学系统,通过所述分光棱镜偏转至所述转向棱镜,通过所述转向棱镜偏转至所述载板标记,经所述载板标记反射,通过所述转向棱镜再次偏转后,经过所述分光棱镜,传递至所述成像光学系统形成;其中,所述第二对准光路由所述光源系统发射的宽带光源,经过所述照明光学系统,通过所述分光棱镜,经过反射镜反射至所述转向棱镜,通过所述转向棱镜偏转至所述基准板标记,经所述基准板标记反射,通过所述转向棱镜再次偏转后,经过所述反射镜反射,及分光棱镜偏转,传递至所述成像光学系统形成。7.如权利要求6所述的倒装芯片键合装置,其特征在于,所述照明光学系统包括设置在第一对准光路和/或第二对准光路上的一个或者多个照明镜组、快门及光阑。8.如权利要求5或6或7所述的倒装芯片键合装置,其特征在于,所述第二双面对准装置与所述第一双面对准装置的结构相同。9.如权利要求1所述的倒装芯片键合装置,其特征在于,所述第一机械手包括:实现水平向运动的第一运动机构、实现Z向运动的第二运动机构,用于连接所述第一运动机构和第二运动机构的连接件,以及用于吸附芯片的透明吸盘;其中,所述透明吸盘...

【专利技术属性】
技术研发人员:戈亚萍杜荣齐景超陈飞彪
申请(专利权)人:上海微电子装备有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

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