芯片键合装置及其键合方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种芯片键合装置及其键合方法，芯片键合装置包括：至少一个用于对芯片进行分离的分离模块；至少一个用于对所述芯片和一基底进行键合的键合模块；一传输装置，所述传输装置将所述芯片在所述分离模块以及所述键合模块之间传输，所述传输装置包括至少一条导轨以及至少一个用于承载所述芯片的传输载体，每条所述导轨上设置有至少一所述传输载体；以及一控制装置，所述控制装置分别控制所述分离模块、键合模块和传输装置。本发明专利技术通过该芯片键合装置进行芯片键合方法，能够实现芯片批量拾取、芯片批量传输、芯片和基底批量键合，可以有效提高芯片键合的产率，并且提高芯片键合的精度。

【技术实现步骤摘要】
芯片键合装置及其键合方法
本专利技术涉及一种芯片键合装置及其键合方法。
技术介绍
倒装芯片键合工艺是将芯片与基底连接形成的一种互连形式。由于电子产品朝着轻、薄和小型化的发展趋势，使得芯片键合技术的应用日益增多，将芯片键合工艺与晶圆级封装工艺相结合，能够制作出封装尺寸更小、性能更高的封装形式；将芯片键合工艺与TSV(硅通孔)工艺相结合，能够制作出成本和性能更有竞争力的三维立体结构。现有的倒装芯片键合工艺中，受芯片键合装置的限制，其工艺流程通常是通过与芯片尺寸大小匹配的吸头将单个芯片从源端拾取后，再通过机器对准系统将芯片与基底的对准标记对准后，直接将芯片压合在基底上形成互连。这样，现有的整个工艺流程都是串行传输和键合，拉长了整个芯片键合的工艺时间，特别是对于下压键合时间长的工艺，致使整个芯片键合的产率非常低，难以满足量产需求，同时采用现有芯片键合装置完成的芯片键合的精度也较差。因此，针对上述技术问题，有必要提供新的芯片键合装置及其键合方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种芯片键合装置及其键合方法，实现芯片批量拾取、芯片批量传输、芯片和基底批量键合，可以有效提高芯片键合的产率，并且提高芯片键合的精度。为解决上述技术问题，本专利技术提供的芯片键合装置，包括：至少一个用于对芯片进行分离的分离模块；至少一个用于对所述芯片和一基底进行键合的键合模块；一传输装置，所述传输装置将所述芯片在所述分离模块，以及所述键合模块之间传输，所述传输装置包括至少一条导轨以及至少一个用于承载所述芯片的传输载体，每条所述导轨上设置有至少一所述传输载体；以及一控制装置，所述控制装置分别控制所述分离模块、键合模块和传输装置。进一步的，所述芯片键合装置至少一个用于对所述芯片的位置进行精调的精调模块，所述传输装置将所述芯片在所述分离模块、所述精调模块以及所述键合模块之间传输，所述控制装置用于控制所述精调模块。。进一步的，所述传输装置包括多条所述导轨，所述传输装置包括分离区、精调区和键合区，多条所述导轨分别依次穿过所述分离区、精调区和键合区，所述分离模块在所述分离区的多条所述导轨之间移动，所述精调模块在所述精调区的多条所述导轨之间移动，所述键合模块在所述键合区的多条所述导轨之间移动。进一步的，每一个所述传输载体上包括一载板和一对准系统，所述载板用于承载所述芯片，所述对准系统用于探测所述芯片的位置以及所述基底上的标记。可选的，所述导轨为直行导轨。进一步的，在每一条所述直行导轨上设置一个所述传输载体，通过所述控制装置控制所述传输载体在所述直行导轨上来回运动。可选的，所述传输装置包括两条所述导轨，两条所述导轨首尾相连形成一环形。进一步的，在环形的所述导轨上设置若干个所述传输载体，通过所述控制装置控制所述传输载体在环形的所述导轨上有次序的运动。可选的，在环形的所述导轨上设置至少一个分流环，每个所述分流环对应一个所述分离模块、精调模块或键合模块。可选的，所述分离模块、所述精调模块和所述键合模块的耗时分别为a、b、c，令d为3600/a、3600/b、3600/c的最小公倍数，则所述分离模块、所述精调模块和所述键合模块的配置分别为d/a个、d/b个、d/c个。进一步的，所述分离模块包括：一用于承载所述芯片的分离台；一用于拾取和翻转所述芯片的翻转机械手；以及一分离机构，所述分离机构设置于所述分离台中，用于分离所述芯片。进一步的，所述分离机构从上至下包括一分离针头、吸附结构和一平面运动机构，所述分离针头和吸附结构固定在所述平面运动机构的上方，所述平面运动机构具有第一方向和第二方向的移动自由度，所述分离针头具有第三方向的移动自由度，所述第一方向、第二方向和第三方向相互垂直。进一步的，所述翻转机械手具有具有第一方向、第二方向和第三方向的移动自由度以及一旋转自由度，所述第一方向、第二方向和第三方向相互垂直。进一步的，所述精调模块包括：一精调台、设置于所述精调台上的对准系统和一顶针，所述对准系统用于探测所述芯片的位置，所述顶针用于调整所述芯片的位置。进一步的，所述键合模块包括一用于承载所述基底的键合台和一对准系统，所述对准系统用于探测所述芯片的位置。可选的，所述键合台具有第一方向、第二方向和第三方向的移动自由度，所述第一方向、第二方向和第三方向相互垂直。可选的，所述键合台具有第一方向和第二方向的移动自由度，且在所述键合台的上方还设置一加压装置，所述加压装置具有第三方向的移动自由度，所述第一方向、第二方向和第三方向相互垂直。进一步的，所述芯片键合装置还包括放置所述芯片的第一物料拾取模块和放置所述基底的第二物料拾取模块；所述第一物料拾取模块包括一用于放置若干个载片的载片库以及用于抓取并传输所述载片的第一机械手，每个所述载片中放置一组所述芯片；所述第二物料拾取模块包括一用于放置若干个基底的基片库以及用于抓取并传输所述基底的第二机械手。根据本专利技术的另一面，本专利技术还提供一种芯片键合方法，所述芯片键合方法采用所述芯片键合装置，所述芯片键合方法包括：对所述芯片进行拾取及分离；对所述芯片进行精调；将所述芯片和所述基底进行键合。进一步的，所述基底为金属材料或半导体材料或有机材料。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的芯片键合装置通过所述传输装置将所述芯片在所述分离模块以及所述键合模块之间运输，能够实现对所述芯片批量拾取及分离、批量传输以及所述芯片和所述基底批量键合的过程，有效提高芯片键合的产量；并且通过所述控制装置分别控制所述芯片键合装置中的所述分离模块和键和模块，可以保证所述芯片键合装置中至少有一个模块在工作，从而提升芯片键合的产量。进一步的，所述芯片键合装置还包括至少一个用于所述芯片的位置进行精调的精调模块，能有效提高所述芯片的键合精度；而且，所述传输装置采用多导轨方式传输所述传输载体，并且所述传输装置包括分离区、精调区和键合区，多条所述导轨分别依次穿过所述分离区、精调区和键合区，所述分离模块在所述分离区的多条所述导轨之间移动，所述精调模块在所述精调区的多条所述导轨之间移动，所述键合模块在所述键合区的多条所述导轨之间移动，使得芯片键合处理灵活多变，能够进一步提升产率，保证了芯片键合装置的整机产率，提高了设备的产率成本比。更进一步的，采用多条所述直行导轨，每条所述直行导轨上设置一个所述传输载体，通过所述控制装置控制所述传输载体在所述直行导轨上来回运动，所述分离模块、精调模块和键合模块分别在多条所述直行导轨之间移动，能够实现所述芯片进行并行传输和键合，进一步提升芯片键合的产量。而采用环形的所述导轨，一环形的所述导轨上设置有多个所述传输载体，使所述芯片的键合过程为串联传输和键合，能够实现所述芯片键合装置中不同的模块同时工作；并且，在环形的所述导轨上设置至少一个分流环，每个所述分流环对应一个所述分离模块、精调模块或键合模块，进一步平衡所述芯片拾取及分离、所述芯片位置精调和所述芯片键合的工艺时间，优化所述分离模块、精调模块和键合模块的数量配置，实现所述芯片进行串并联传输和键合，达到更进一步提高芯片键合产量的目的。另外，在所述分离区设置有一分离机构，所述分离机构在所述控制装置的控制下能够实现多自由度的运动，有利于实现所述芯片批量拾取及分离的过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芯片键合装置，其特征在于，包括：至少一个用于对芯片进行分离的分离模块；至少一个用于对所述芯片和一基底进行键合的键合模块；一传输装置，所述传输装置将所述芯片在所述分离模块以及所述键合模块之间传输，所述传输装置包括至少一条导轨以及至少一个用于承载所述芯片的传输载体，每条所述导轨上设置有至少一所述传输载体；以及一控制装置，所述控制装置分别控制所述分离模块、键合模块和传输装置。

【技术特征摘要】
1.一种芯片键合装置，其特征在于，包括：至少一个用于对芯片进行分离的分离模块；至少一个用于对所述芯片和一基底进行键合的键合模块；一传输装置，所述传输装置将所述芯片在所述分离模块以及所述键合模块之间传输，所述传输装置包括至少一条导轨以及至少一个用于承载所述芯片的传输载体，每条所述导轨上设置有至少一所述传输载体；以及一控制装置，所述控制装置分别控制所述分离模块、键合模块和传输装置。2.如权利要求1所述的芯片键合装置，其特征在于，所述芯片键合装置至少一个用于对所述芯片的位置进行精调的精调模块，所述传输装置将所述芯片在所述分离模块、所述精调模块以及所述键合模块之间传输，所述控制装置用于控制所述精调模块。3.如权利要求2所述的芯片键合装置，其特征在于，所述传输装置包括多条所述导轨，所述传输装置包括分离区、精调区和键合区，多条所述导轨分别依次穿过所述分离区、精调区和键合区，所述分离模块在所述分离区的多条所述导轨之间移动，所述精调模块在所述精调区的多条所述导轨之间移动，所述键合模块在所述键合区的多条所述导轨之间移动。4.如权利要求2所述的芯片键合装置，其特征在于，每一个所述传输载体上包括一载板和一对准系统，所述载板用于承载所述芯片，所述对准系统用于探测所述芯片的位置以及所述基底上的标记。5.如权利要求2所述的芯片键合装置，其特征在于，所述导轨为直行导轨。6.如权利要求5所述的芯片键合装置，其特征在于，在每一条所述直行导轨上设置一个所述传输载体，通过所述控制装置控制所述传输载体在所述直行导轨上来回运动。7.如权利要求3所述的芯片键合装置，其特征在于，所述传输装置包括两条所述导轨，两条所述导轨首尾相连形成一环形。8.如权利要求7所述的芯片键合装置，其特征在于，在环形的所述导轨上设置若干个所述传输载体，通过所述控制装置控制所述传输载体在环形的所述导轨上有次序的运动。9.如权利要求7所述的芯片键合装置，其特征在于，在环形的所述导轨上设置至少一个分流环，每个所述分流环对应一个所述分离模块、精调模块或键合模块。10.如权利要求8所述的芯片键合装置，所述分离模块、所述精调模块和所述键合模块的耗时分别为a、b、c，令d为3600/a、3600/b、3600/c的最小公倍数，则所述分离模块、所述精调模块和所述键合模块的配置分别为d/a个、d/b个、d/c个。11.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭耸，孙见奇，陈飞彪，朱岳彬，王天明，夏海，
申请(专利权)人：上海微电子装备集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31