芯片键合装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种芯片键合装置，包括第一运动台、第二运动台、吸盘、精调及转移结构、键合台和控制系统。本发明专利技术还提供一种芯片键合方法，通过采用吸盘逐个吸附芯片，而后通过精调及转移结构精确调整芯片在其载板上的位置，并将载板上的芯片一次性键合到基底上，实现了芯片的批量接合，有效地提高了倒装芯片接合工艺的效率。本发明专利技术采用芯片批量拾取和批量键合方式，平衡了芯片拾取、芯片位置精调和芯片键合的时间，使键合设备在保证键合精度的同时，提高了产率。

【技术实现步骤摘要】
芯片键合装置及方法
本专利技术涉及芯片封装
，特别涉及一种芯片键合装置及方法。
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。由于倒装芯片接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接合装置进行芯片接合的示意图。如图1所示，现有的倒装芯片接合工艺主要包括以下步骤：首先，提供准备接合的芯片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下压完成接合。在上述倒装芯片接合工艺过程中，利用倒装芯片接合装置(flipchipbondingdevice)将芯片2倒置，并将所述芯片2直接接合到基底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接合装置一次下压(约30秒)只能接合一颗芯片，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接合装置的产率低，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
为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术提供一种芯片键合装置，包括：第一运动台、第二运动台、吸盘、精调及转移结构、键合台和控制系统；所述第一运动台用于承载并运送芯片组至预定拾取位置；所述第二运动台用于带动所述吸盘在所述预定拾取位置依次吸取所述芯片组上的芯片，并将吸取芯片后的吸盘运送放置至所述精调及转移结构；所述精调及转移结构包括载板，所述载板用于接收所述吸盘上的芯片，所述精调及转移结构实现所述芯片在所述载板上的精确放置，并运送所述载板至基底位置；所述键合台用于承载所述基底，并使所述基底与所述载板上的所述芯片最终键合；所述第一运动台、第二运动台、精调及转移结构和键合台由所述控制系统统一控制，均能够实现多自由度运动。可选的，所述芯片键合装置还包括CCD探测器，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CCD探测器用于探测所述芯片标记和所述基底标记，以指导所述控制系统调整所述键合台的位置并实现所述芯片标记和所述基底标记的对准键合。可选的，所述芯片键合装置还包括顶针机构，所述顶针机构与所述第一运动台连接，用于顶起芯片，以便于所述吸盘在所述预定拾取位置依次吸取所述芯片组上的芯片。可选的，所述芯片键合装置还包括载片库和第一机械手，所述载片库靠近所述第一运动台，用于放置承载所述芯片组的载片，所述第一机械手通过所述控制系统将所述载片抓取并运送至所述第一运动台。可选的，所述芯片键合装置还包括基片库和第二机械手，所述基片库靠近所述键合台，用于放置与所述芯片接合完毕形成的基片，所述第二机械手通过控制系统将所述基片抓取并运送至所述基片库。可选的，所述第二运动台包括实现水平方向运动的第一运动机构和实现垂直方向运动的第二运动机构，所述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。可选的，所述精调及转移结构还包括芯片精调手、用于支撑所述芯片精调手的固定支架、芯片精调位CCD摄像机和精密运动台；芯片精调手用于对放于所述载板上的芯片位置进行精确调整；芯片精调位CCD摄像机用于对精确调整完成后载板上的芯片方位及间距进行检测；精密运动台用于承载所述载板，并与所述芯片精调手配合以实现芯片的精确放置并将已精确放置芯片的所述载板运送至基底位置。可选的，所述键合台位于所述基底上方，所述键合台带动所述基底由上往下键合所述载板上的所述芯片。一种芯片键合方法，包括第一运动台运送芯片组至预定拾取位置；第二运动台带动所述吸盘在所述预定拾取位置依次吸取所述芯片组上的芯片，并将吸取芯片后的吸盘运送放置至所述精调及转移结构；精调及转移结构通过载板接收所述吸盘上的芯片，将所述芯片在所述载板上精确放置，并运送所述载板至基底位置；以及承载所述基底的键合台使所述基底与所述载板上的所述芯片最终键合。可选的，所述吸盘在所述预定拾取位置依次吸取所述芯片组上的芯片前，与所述第一运动台固定连接的顶针机构依次顶起所述芯片。可选的，所述芯片上设置有芯片标记，所述基底上设置有基底标记，CCD探测器探测所述芯片标记和所述基底标记，以指导所述控制系统调整所述键合台的位置并实现所述芯片标记和所述基底标记的对准键合。可选的，所述键合台位于所述基底上方，所述键合台带动所述基底由上往下键合所述载板上的所述芯片。可选的，在所述第一运动台运送芯片组至预定拾取位置前，还包括：第一机械手将承载所述芯片组的载片从载片库抓取并运送至所述第一运动台。可选的，所述的芯片键合方法还包括：重复前述步骤，直至载片上的芯片全部键合至所述基底上。可选的，所述基底与所述载板上的所述芯片最终键合后，还包括第二机械手将与所述芯片接合完毕形成的基片抓取并运送至基片库。在本专利技术的芯片键合装置及其方法中，通过采用吸盘逐个吸附芯片，而后通过精调及转移结构精确调整芯片在其载板上的位置，并将载板上的芯片一次性键合到基底上，实现了芯片的批量接合，有效地提高了倒装芯片接合工艺的效率。本专利技术采用芯片批量拾取和批量键合方式，平衡了芯片拾取、芯片位置精调和芯片键合的时间，使键合设备在保证键合精度的同时，提高了产率。预计键合精度±2μm，产率约20000个芯片/小时。附图说明图1为现有技术的倒装芯片接合装置进行芯片接合的结构示意图；图2为本专利技术一实施例所述芯片键合装置中精调及转移结构的立体图；图3-图5为本专利技术一实施例所述芯片键合方法中不同阶段的结构示意图；图6为本专利技术一实施例所述芯片键合装置中顶针机构的结构示意图；图7为本专利技术一实施例所述芯片键合装置中按要求布满芯片的基底示意图；图8为本专利技术一实施例所述芯片键合方法的流程图。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率，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。如图3所述，本专利技术实施例所涉及的芯片键合装置结构包括：第一运动台110、第二运动台206、吸盘208、精调及转移结构207、键合台209和控制系统500；所述第一运动台110用于承载并运送芯片组至预定拾取位置；所述第二运动台206用于带动所述吸盘208在所述预定拾取位置依次吸取所述芯片组上的芯片，并将吸取芯片后的吸盘208运送放置至所述精调及转移结构207；所述精调及转移结构207包括载板34，所述载板34用于接收所述吸盘208上的芯片，所述精调及转移结构207实现所述芯片在所述载板34上的精确放置，并运送所述载板34至基底210的位置；所述键合台209用于承载所述基底210，并使所述基底210与所述载板34上的所述芯片最终键合；所述第一运动台110、第二运动台206、精调及转移结构207和键合台209由所述控制系统500统一控制，均能够实现多自由度运动。请继续参见图3，在本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芯片键合装置，其特征在于，包括：第一运动台、第二运动台、吸盘、精调及转移结构、键合台和控制系统；所述第一运动台用于承载并运送芯片组至预定拾取位置；所述第二运动台用于带动所述吸盘在所述预定拾取位置依次吸取所述芯片组上的芯片，并将吸取芯片后的吸盘运送放置至所述精调及转移结构；所述精调及转移结构包括载板，所述载板用于接收所述吸盘上的芯片，所述精调及转移结构实现所述芯片在所述载板上的精确放置，并运送所述载板至基底位置；所述键合台用于承载所述基底，并使所述基底与所述载板上的所述芯片最终键合；所述第一运动台、第二运动台、精调及转移结构和键合台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】
1.一种芯片键合装置，其特征在于，包括：第一运动台、第二运动台、吸盘、精调及转移结构、键合台和控制系统；所述第一运动台用于承载并运送芯片组至预定拾取位置；所述第二运动台用于带动所述吸盘在所述预定拾取位置依次吸取所述芯片组上的芯片，并将吸取芯片后的吸盘运送放置至所述精调及转移结构；所述精调及转移结构包括载板，所述载板用于接收所述吸盘上的芯片，所述精调及转移结构实现所述芯片在所述载板上的精确放置，并运送所述载板至基底位置；所述键合台用于承载所述基底，并使所述基底与所述载板上的所述芯片最终键合；所述第一运动台、第二运动台、精调及转移结构和键合台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所述的芯片键合装置，其特征在于，还包括CCD探测器，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CCD探测器用于探测所述芯片标记和所述基底标记，以指导所述控制系统调整所述键合台的位置并实现所述芯片标记和所述基底标记的对准键合。3.如权利要求1所述的芯片键合装置，其特征在于，还包括顶针机构，所述顶针机构与所述第一运动台连接，用于顶起芯片，以便于所述吸盘在所述预定拾取位置依次吸取所述芯片组上的芯片。4.如权利要求1所述的芯片键合装置，其特征在于，还包括载片库和第一机械手，所述载片库靠近所述第一运动台，用于放置承载所述芯片组的载片，所述第一机械手通过所述控制系统将所述载片抓取并运送至所述第一运动台。5.如权利要求1所述的芯片键合装置，其特征在于，还包括基片库和第二机械手，所述基片库靠近所述键合台，用于放置与所述芯片接合完毕形成的基片，所述第二机械手通过控制系统将所述基片抓取并运送至所述基片库。6.如权利要求1所述的芯片键合装置，其特征在于，所述第二运动台包括实现水平方向运动的第一运动机构和实现垂直方向运动的第二运动机构，所述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。7.如权利要求1所述的芯片键合装置，其特征在于，所述精调及转移结构还包括芯片精调手、用于支撑所述芯片精调手的固定支架...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭耸，朱岳彬，陈飞彪，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