键合头装置、键合方法及键合机台制造方法及图纸

本发明专利技术提出的键合头装置、键合方法及键合机台，第一动力组件与键合组件相互独立，实现了整个键合头装置的轻量化，增加了键合头装置在键合过程中的移动速度，同时减小了在键合芯片时产生的第一作用力，增加了键合的产率；进一步的，通过键合组件中的气浮轴套单元精密调压以缓冲第一作用力，无需使用传统的压力传感器，降低了键合头进行芯片贴合时的控制过程的复杂度，同时无需减少键合头装置的刚度，避免了芯片键合时发生贴合翘曲以及第一作用力不均匀等问题；更进一步的，本发明专利技术提出的键合机台使用第一动力组件与键合组件相互独立的键合头装置，可同时对多个工作台上的芯片进行键合，极大提高了键合产率。

【技术实现步骤摘要】
键合头装置、键合方法及键合机台
本专利技术涉及半导体领域，尤其涉及一种键合头装置。
技术介绍
随着半导体制程技术的发展，芯片的尺寸越来越小，同时要求封装的尺寸也尽可能的小。倒装芯片工艺中键合头的设计直接影响到芯片封装的可靠性以及精度，键合头在键合的过程中需要具有调整芯片角度的功能，以便使芯片与基准对齐和定位。随着封装尺寸的减小，封装密度的增加，芯片上凸点数量增加，凸点间距减小，需要更高精度的键合设备，根据不同的贴合工艺，控制键合力的大小，其中键合头为键合设备的关键器件，为了提高键合产率，键合头需要轻量化。目前通用的键合头包含有垂向运动导轨、驱动电机、丝杆组件，通过驱动电机驱动丝杆组件做垂向运动。但是，专利技术人发现，为了控制键合力，常规方式是在键合头上增加压力传感器来检测和控制，精度不高，操作复杂；整个键合头尺寸一般较大，重量较重，影响键合头移动速度，进而影响机台的产率。另外，通过电机驱动键合头做直线运动，芯片贴合过程中，存在冲击力，容易造成芯片的碎裂。如果贴片过程中，实现键合头的软着陆可以避免冲击芯片，但是控制过程较为复杂。在公开号为CN1956144A的专利中，公开了一种重量轻的键合头组件，通过采用柔性件解决键合过程中的冲击问题，但柔性件的存在，导致键合头的刚度较低，容易出现安装倾斜误差，从而造成键合力的不均匀，导致芯片贴合翘曲等问题。因此，亟须提出一种键合头装置、键合方法及键合机台以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高精度的键合头装置、键合方法及键合机台，可以更好的控制键合力，从而提高键合产率。为了达到上述目的，本专利技术一方面提供了一种键合头装置，包括第一动力组件、导向组件以及键合组件；所述第一动力组件用于驱动所述键合组件对一芯片进行键合；所述键合组件包括气浮轴套单元、受力单元以及吸附单元，所述导向组件包括一导轨；所述气浮轴套单元沿所述导轨的方向运动，用于控制所述第一动力组件驱动所述受力单元对所述芯片进行键合时产生的第一作用力，以及，控制所述吸附单元对所述芯片进行吸附或释放。可选的，在上述键合头装置中，所述气浮轴套单元包括气浮轴、第一接口、第二接口、第三接口以及调压阀；所述调压阀与所述第一接口连接，用于调节输入所述第一接口的气体的压力为第一压力值，以控制所述第一作用力；所述第二接口与一机台的真空装置连接，与所述第三接口形成一真空回路，所述第三接口与所述吸附单元连接，以控制所述吸附单元对所述芯片进行吸附或释放。可选的，在上述键合头装置中，所述气浮轴包括轴体、第一气浮垫、第二气浮垫、轴体套以及气浮轴座；所述轴体与所述导轨的方向一致；所述轴体套与所述轴体形成一腔体，结合所述调压阀控制所述第一作用力；所述第一气浮垫及第二气浮垫所在的平面与所述轴体的方向平行，且相对所述轴体的中心线对称；所述气浮轴座用于支撑所述轴体、第一气浮垫、第二气浮垫以及轴体套。可选的，在上述键合头装置中，所述导向组件还包括第一转接板以及滑块，所述气浮轴套单元通过所述第一转接板与所述滑块连接，所述滑块沿所述导轨的方向运动。可选的，在上述键合头装置中，所述受力单元包括压头以及支杆；所述压头与所述支杆的一端连接，又一端与所述第一转接板连接。可选的，在上述键合头装置中，所述受力单元还包括缓冲垫、限位块及至少一个弹性模块，所述弹性模块的一端与所述压头连接，另一端与所述限位块连接，用于对所述键合结束后使所述压头回复至初始位置；所述缓冲垫位于所述限位块与所述第一转接板之间。可选的，在上述键合头装置中，所述弹性模块包括弹簧。可选的，在上述键合头装置中，所述第一动力组件包括直线电机及电机驱动杆，所述直线电机通过所述电机驱动杆驱动所述压头，以对所述芯片进行键合。可选的，在上述键合头装置中，所述键合头装置还包括一支撑组件，所述支撑组件包括第二转接板及调节块，所述导轨与所述第二转接板连接，所述第二转接板固定于一固定装置；所述调节块位于所述限位块与所述第二转接板之间，用于调节所述压头的初始位置。可选的，在上述键合头装置中，所述支杆穿过所述限位块，所述限位块与所述弹性模块连接，用于当所述第一动力组件驱动所述压头及支杆以对所述芯片进行键合时，限制所述压头的位置。为了达到上述目的，本专利技术又一方面提供了一种使用任一种如上所述的键合头装置对一芯片进行键合的键合方法，包括：键合组件的吸附单元吸附一芯片；第一动力组件驱动键合组件的受力单元；键合组件的气浮轴套单元沿所述导向组件的一导轨运动，控制所述第一动力组件驱动所述受力单元对所述芯片进行键合时产生的第一作用力；所述吸附单元释放所述芯片。可选的，在上述键合方法中，所述第一动力组件驱动所述受力单元对所述芯片进行键合之前，所述方法还包括：向所述气浮轴套单元的第一接口输入一第一压力值的气体，使所述气浮轴套单元的气浮轴沿所述导轨运动，以控制所述第一作用力。可选的，在上述键合方法中，所述吸附单元释放所述芯片的步骤之后，所述键合方法还包括：所述键合组件的受力单元中的弹性模块产生回复力，将所述受力单元中的压头回复至初始位置。为了达到上述目的，本专利技术又一方面提供了一种键合机台，包括固定装置、至少一个基底平台以及至少一个如上所述的任一项键合头装置，所述键合头装置与所述固定装置固定连接，以对所述基底平台上的芯片进行键合。综上所述，本专利技术提出的键合头装置中，通过键合组件缓冲对芯片进行键合时产生的第一作用力。进一步的，第一动力组件与键合组件相互独立，实现了整个键合头装置的轻量化，增加了键合头装置在键合过程中的移动速度，同时减小了在键合芯片时产生的第一作用力，增加了键合的产率。再进一步的，通过键合组件中的气浮轴套单元精密调压以缓冲第一作用力，无需使用传统的压力传感器，结构简单，操作方便，降低了键合头进行芯片贴合时的控制过程的复杂度；无需减少键合头装置的刚度，同时避免了芯片键合时发生贴合翘曲以及第一作用力不均匀的问题。更进一步的，本专利技术提出的键合机台使用第一动力组件与键合组件相互独立的的键合头装置可同时对多个工作台上的芯片进行键合，有利于提高键合产率。附图说明图1为本专利技术一实施例中的键合头装置的剖视图；图2为图1中的键合头装置的轴侧视图；图3为图1中的气浮轴的剖视图；图4为本专利技术又一实施例中的旋转键合机台的俯视图；图5为图3中的旋转键合机台的剖视图；图6为使用图3中的旋转键合机台对一芯片进行键合的流程示意图。其中，1-第一动力组件；11-直线电机；12-电机驱动杆；2-导向组件；21-第一转接板；22-滑块；23-导轨；3-键合组件；31-气浮轴套单元；311-气浮轴；3111-轴体；3112-第一气浮垫；3113-第二气浮垫；3114-轴体套；3115-气浮轴座；312-第一接口；313-第二接口；314-第三接口；315-调压阀；32-受力单元；321-压头；322-支杆；323-缓冲垫；324-弹性模块；325-限位块；33-吸附单元；4-支撑组件；41-第二转接板；42-调节块；5-固定装置；6-基底平台。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种键合头装置，其特征在于，包括第一动力组件、导向组件以及键合组件；所述第一动力组件用于驱动所述键合组件对一芯片进行键合；所述键合组件包括气浮轴套单元、受力单元以及吸附单元，所述导向组件包括一导轨；所述气浮轴套单元沿所述导轨的方向运动，用于控制所述第一动力组件驱动所述受力单元对所述芯片进行键合时产生的第一作用力，以及，控制所述吸附单元对所述芯片进行吸附或释放。

【技术特征摘要】
1.一种键合头装置，其特征在于，包括第一动力组件、导向组件以及键合组件；所述第一动力组件用于驱动所述键合组件对一芯片进行键合；所述键合组件包括气浮轴套单元、受力单元以及吸附单元，所述导向组件包括一导轨；所述气浮轴套单元沿所述导轨的方向运动，用于控制所述第一动力组件驱动所述受力单元对所述芯片进行键合时产生的第一作用力，以及，控制所述吸附单元对所述芯片进行吸附或释放。2.如权利要求1所述的键合头装置，其特征在于，所述气浮轴套单元包括气浮轴、第一接口、第二接口、第三接口以及调压阀；所述调压阀与所述第一接口连接，用于调节输入所述第一接口的气体的压力为第一压力值，以控制所述第一作用力；所述第二接口与一机台的真空装置连接，与所述第三接口形成一真空回路，所述第三接口与所述吸附单元连接，以控制所述吸附单元对所述芯片进行吸附或释放。3.如权利要求2所述的键合头装置，其特征在于，所述气浮轴包括轴体、第一气浮垫、第二气浮垫、轴体套以及气浮轴座；所述轴体与所述导轨的方向一致；所述轴体套与所述轴体形成一腔体，结合所述调压阀控制所述第一作用力；所述第一气浮垫及第二气浮垫所在的平面与所述轴体的方向平行，且相对所述轴体的中心线对称；所述气浮轴座用于支撑所述轴体、第一气浮垫、第二气浮垫以及轴体套。4.如权利要求1所述的键合头装置，其特征在于，所述导向组件还包括第一转接板以及滑块，所述气浮轴套单元通过所述第一转接板与所述滑块连接，所述滑块沿所述导轨的方向运动。5.如权利要求4所述的键合头装置，其特征在于，所述受力单元包括压头以及支杆；所述压头与所述支杆的一端连接，又一端与所述第一转接板连接。6.如权利要求5所述的键合头装置，其特征在于，所述受力单元还包括缓冲垫、限位块及至少一个弹性模块，所述弹性模块的一端与所述压头连接，另一端与所述限位块连接，用于对所述键合结束后使所述压头回复至初始位置；所述缓冲垫位于所述限位块与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：程海林，赵丽丽，夏海，陈飞彪，
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