倒装芯片键合装置及其键合方法制造方法及图纸

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，通过片叉逐个吸附芯片，并利用转接载板临时放置片叉上的芯片，而后将转接载板上的芯片一次性键合到基底上，实现了芯片的批量键合，有效地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：第一机械手、片叉、键合台、第一基台、第二基台、对准系统、精调机械手、转接载板和控制系统；所述第一基台用于承载芯片，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；所述键合台用于承载基底，所述基底用于与所述芯片最终键合；所述片叉安装于所述第一机械手上，所述片叉用于吸附多个芯片；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、基底和转接载板进行位置测量，实现所述芯片与所述片叉、所述片叉与转接载板以及所述转接载板与基底的对准；精调机械手，所述精调机械手设置在所述第一基台或第二基台上，用于与所述片叉配合以调整芯片的位置；所述第一机械手、片叉、键合台、第一基台、对准系统和精调机械手、第二基台由所述控制系统统一控制，所述第一基台、第二基台和第一机械手均能实现多自由度运动。优选的，在所述的倒装芯片键合装置中，所述对准系统包括：第一图像探测器、第二图像探测器和第三图像探测器；所述第一图像探测器安装于所述第一机械手上，所述第二图像探测器和第三图像探测器均固定设置于所述键合台的下方。优选的，在所述的倒装芯片键合装置中，还包括一顶针机构，所述顶针机构与所述第一基台连接，用于配合所述第一机械手拾取芯片。优选的，在所述的倒装芯片键合装置中，所述顶针机构包括顶针头、吸附结构和Y向运动机构，所述顶针头和吸附结构均固定在所述Y向运动机构的上方。优选的，在所述的倒装芯片键合装置中，所述精调机械手包括支撑机构、Z向运动机构和用于吸附芯片的精密吸盘，所述Z向运动机构固定在所述支撑机构的一侧，所述精密吸盘固定在所述Z向运动机构的上方。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所述基底的抓取与传输。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；利用片叉逐个拾取所述载片上的芯片；对所述片叉上的芯片位置进行调整；将调整位置后的芯片一次性临时放置在转接载板上；提供一基底；以及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。优选的，在所述的倒装芯片键合方法中，利用片叉逐个拾取所述载片上的芯片以及对所述片叉上的芯片位置进行调整的过程包括：通过第一基台将预键合的芯片移到第一机械手的正下方，并利用顶针机构顶起所述芯片；将第一图像探测器和片叉移到所述芯片的拾取位置，并利用所述片叉拾取所述芯片；通过所述第一图像探测器获取所述芯片的位置信息，并根据所述位置信息调整所述芯片在所述片叉上的位置；以及重复上述过程，直至所述片叉上的芯片数量及排列方式符合工艺要求。优选的，在所述的倒装芯片键合方法中，将调整位置后的芯片一次性临时放置在转接载板上的过程包括：通过第一机械手将所述片叉移到第二基台的上方；将所述片叉上的芯片一次性临时放置在转接载板上；以及通过所述第一机械手将所述片叉移回到第一基台的上方。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：通过第二基台将所述转接载板移到键合台的下方；分别测量基底和转接载板的位置；根据测量结果调整所述键合台的姿态，使得所述基底与所述转接载板对准；将所述转接载板上的芯片一次性键合到基底上；将所述转接载板与芯片分离，并通过第二基台将所述转接载板移回原位；以及重复上述步骤，直至所述基底上的芯片数量及布局满足工艺要求。优选的，在所述的倒装芯片键合方法中，在利用片叉逐个拾取所述载片上的芯片之前，提供一载片之后，还包括：利用第二机械手从载片库抓取载片，并将所述载片放置到第一基台上。优选的，在所述的倒装芯片键合方法中，在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之后，还包括：通过第三机械手抓取基片，并将所述基片放置到基片库中。在本专利技术提供的倒装芯片键合装置及其键合方法中，通过片叉逐个吸附芯片，并利用转接载板临时放置所述片叉上的芯片，而后将转接载板上的芯片一次性键合到基底上，实现了芯片的批量键合，有效地提高了倒装芯片键合工艺的效率。附图说明图1是现有技术的倒装芯片键合装置进行芯片键合的结构示意图；图2是本专利技术实施例一的倒装芯片键合装置的结构示意图；图3是本专利技术实施例一的顶针机构的结构示意图；图4是本专利技术实施例一的精调机械手的结构示意图；图5是本专利技术实施例一的倒装芯片键合方法的流程图；图6是本专利技术实施例一的片叉吸附芯片后侧视图；图7是本专利技术实施例一的片叉吸附芯片后的仰视图；图8是本专利技术实施例一的倒装芯片键合装置进行临时放置时的结构示意图；图9是本专利技术实施例一的倒装芯片键合装置进行最终键合时的结构示意图图10是本专利技术实施例二的倒装芯片键合装置的结构示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的倒装芯片键合装置及其键合方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。【实施例一】请参考图2，其为本专利技术实施例一的倒装芯片键合装置的结构示意图。如图2所示，所述倒装芯片键合装置1000包括：第一机械手206、片叉208、键合台209、第一基台1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种倒装芯片键合装置，其特征在于，包括：第一机械手、片叉、键合台、第一基台、第二基台、转接载板、对准系统、精调机械手和控制系统；所述第一基台用于承载芯片，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；所述键合台用于承载基底，所述基底用于与所述芯片最终键合；所述片叉安装于所述第一机械手上，所述片叉用于吸附多个芯片；所述对准系统根据所述控制系统的指令对所述芯片、基底和转接载板进行位置测量，实现所述芯片与所述片叉、所述片叉与转接载板以及所述转接载板与基底的对准；所述精调机械手设置在所述第一基台或第二基台上，用于与所述片叉配合以调整芯片的位置；所述第一机械手、片叉、键合台、第一基台、第二基台、对准系统和精调机械手由所述控制系统统一控制，所述第一基台、第二基台和第一机械手均能实现多自由度运动。

【技术特征摘要】
1.一种倒装芯片键合装置，其特征在于，包括：第一机械手、片叉、键合台、第一基台、第二基台、转接载板、对准系统、精调机械手和控制系统；所述第一基台用于承载芯片，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；所述键合台用于承载基底，所述基底用于与所述芯片最终键合；所述片叉安装于所述第一机械手上，所述片叉用于吸附多个芯片；所述对准系统根据所述控制系统的指令对所述芯片、基底和转接载板进行位置测量，实现所述芯片与所述片叉、所述片叉与转接载板以及所述转接载板与基底的对准；所述精调机械手设置在所述第一基台或第二基台上，用于与所述片叉配合以调整芯片的位置；所述第一机械手、片叉、键合台、第一基台、第二基台、对准系统和精调机械手由所述控制系统统一控制，所述第一基台、第二基台和第一机械手均能实现多自由度运动。2.如权利要求1所述的倒装芯片键合装置，其特征在于，所述对准系统包括：第一图像探测器、第二图像探测器和第三图像探测器；所述第一图像探测器安装于所述第一机械手上，所述第二图像探测器和第三图像探测器均固定设置于所述键合台的下方。3.如权利要求1所述的倒装芯片键合装置，其特征在于，还包括一顶针机构，所述顶针机构与所述第一基台连接，用于配合所述第一机械手拾取芯片。4.如权利要求3所述的倒装芯片键合装置，其特征在于，所述顶针机构包括顶针头、吸附结构和Y向运动机构，所述顶针头和吸附结构均固定在所述Y向运动机构的上方。5.如权利要求1所述的倒装芯片键合装置，其特征在于，所述精调机械手包括支撑机构、Z向运动机构和用于吸附芯片的精密吸盘，所述Z向运动机构固定在所述支撑机构的一侧，所述精密吸盘固定在所述Z向运动机构的上方。6.如权利要求1所述的倒装芯片键合装置，其特征在于，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所述基底的抓取与传输。7.如权利要求1所述的倒装芯片键合装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜晓玉，夏海，陈飞彪，郭耸，戈亚萍，
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