芯片键合设备及方法与流程

本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种芯片键合设备及方法。

背景技术：

芯片键合是半导体器件封装过程中的关键工艺步骤，典型的键合技术分为载带自动键合技术(tab)、引线键合技术(wb)和倒装键合技术(fcb)等。其中，引线键合技术又分为：热压键合、超声键合和热超声键合。目前芯片键合设备多采用单片键合的方法，即由芯片拾取机构拾取芯片经传送部分移送至键合台进行键合。倒装键合技术的键合速度快，但是容易出现键合等待芯片传送现象；而引线键合技术的键合速度相对较慢，容易出现传送等待键合的现象。

也即是说，目前的键合设备在产率方面受限，主要表现在：芯片传送、位置调整与键合过程顺序执行，无法批量键合；芯片拾取、传送往复进行，效率低；需要较长的交接和等待时间。随着芯片键合对产率要求的不断提高及基底尺寸的增大，键合设备制造商致力于不断提高键合设备的键合效率。

技术实现要素：

本发明提供一种芯片键合设备及方法，以解决现有技术中芯片键合设备拾取、传送效率低且无法批量键合的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种芯片键合设备，包括：

进料区，用于取放承载有芯片的蓝膜片；

分离对准区，用于分离和拾取所述蓝膜片上的芯片；

键合区，包括一号键合台和二号键合台，所述一号键合台和所述二号键合 台交替地从所述分离对准区接收芯片并进行键合；

出料区，用于取放键合所用基底。

作为优选，所述进料区包括进料片库和进料机械手，所述出料区包括出料片库和出料机械手。

作为优选，所述分离对准区包括：设置在所述进料区一侧的芯片分离工件台和取放手，所述芯片分离工件台上设有顶针，所述取放手用于拾取被所述顶针顶起的芯片，并往复运动于所述芯片分离工件台与所述键合区之间。

作为优选，所述分离对准区还包括与所述芯片分离工件台对应的环形轨道，所述取放手设有多个，等间距地安装在所述环形轨道上，所述取放手沿着所述环形轨道往复运动于所述芯片分离工件台与键合区之间。

作为优选，所述环形轨道下方还设有探测器，用于读取所述芯片的位置信息，进一步的，所述探测器采用ccd相机。

作为优选，所述环形轨道下方还设有废品收集装置，用于收集经所述探测器判断为不合格的芯片。

作为优选，所述取放手包括：设置在所述环形轨道上的z向运动导轨、安装在所述z向运动导轨中的支撑杆以及位于所述支撑杆下端的真空吸嘴，所述支撑杆可在所述z向运动导轨内沿z向运动。

作为优选，所述支撑杆可通过绕z轴旋转来实现在所述z向运动导轨内沿z向运动。

一种芯片键合方法，包括：

步骤1：上片，对芯片进行分离和检测后传送至芯片交接位；

步骤2：位于所述芯片交接位的键合台上的基底与所述芯片对准后，承接所述芯片；

步骤3：判断所述基底上的一个键合场是否放满芯片，若否，则重复步骤2；若是，则将位于所述芯片交接位的键合台与位于键合位的键合台换位，换位到所述芯片交接位的键合台继续执行步骤2，换位到所述键合位的键合台则同时执行步骤4；

步骤4：位于所述键合位的键合台执行键合作业，将所述键合场上的芯片批量键合，再判断所述基底上的所有键合场是否都键合完毕，若否，则位于所述 键合位的键合台继续在键合位等待换位；若是，则将键合完毕的基底送入出料片库，并换上新的基底在所述键合位等候。

作为优选，所述步骤1包括：

步骤11：进料机械手从进料片库中将承载有芯片的蓝膜片取出并放置于芯片分离工件台上；

步骤12：所述芯片分离工件台上的顶针将所述芯片顶起，间隔分布于环形轨道上的取放手运动至拾取位，将所述芯片拾取后沿着环形轨道运动至所述芯片交接位；

步骤13：判断所述蓝膜片上的芯片是否拾取完毕，若是，则执行步骤11；若否，则继续执行步骤12。

作为优选，所述拾取位与所述芯片交接位之间还包括探测位，所述取放手运动至所述探测位时，位于所述环形轨道下方的探测器测量所述芯片的位置信息。

作为优选，所述探测位与所述芯片交接位之间还包括废品收集位，所述取放手运动至所述废品收集位时，位于所述环形轨道下方的废品收集装置收集经所述探测器判断为不合格的芯片。

作为优选，所述步骤2包括：

步骤21：所述取放手运动至所述芯片交接位时，位于所述芯片交接位的键合台根据所述芯片的位置信息对所述键合台的水平位置进行调整，使所述芯片与所述键合台上的基底的一个键合场对准；

步骤22：所述取放手根据所述芯片的位置信息，对所述芯片进行z向调整，将所述芯片放置于调整后的键合场上。

作为优选，所述取放手通过旋转的方式对所述芯片进行z向调整。

作为优选，步骤4中所述的键合作业采用引线键合。

本发明还提供一种芯片键合方法，包括：

步骤10：上片，对芯片进行分离和检测后传送至芯片交接位；

步骤20：位于所述芯片交接位的键合台上的基底与所述芯片对准后，承接所述芯片，并进行键合作业；

步骤30：判断所述基底上是否布满键合完的芯片，若否，则重复步骤20； 若是，则将位于所述芯片交接位的键合台与位于键合位的键合台换位，换位到所述芯片交接位的键合台继续执行步骤20，换位到所述键合位的键合台则同时执行步骤40；

步骤40：将键合完毕的基底送入出料片库，并换上新的基底在键合台上，并在键合位等候。

作为优选，所述步骤10包括：

步骤101：进料机械手从进料片库中将承载有芯片的蓝膜片取出并放置于芯片分离工件台上；

步骤102：所述芯片分离工件台上的顶针将所述芯片顶起，间隔分布于环形轨道上的取放手运动至拾取位，将所述芯片拾取后沿着环形轨道运动至所述芯片交接位；

步骤103：判断所述蓝膜片上的芯片是否拾取完毕，若是，则执行步骤101；若否，则继续执行步骤102。

作为优选，所述拾取位与所述芯片交接位之间还包括探测位，所述取放手运动至所述探测位时，位于所述环形轨道下方的探测器测量所述芯片的位置信息。

作为优选，所述探测位与所述芯片交接位之间还包括废品收集位，所述取放手运动至所述废品收集位时，位于所述环形轨道下方的废品收集装置收集经所述探测器判断为不合格的芯片。

作为优选，所述步骤20包括：

步骤201：所述取放手运动至所述芯片交接位时，位于所述芯片交接位的键合台根据所述芯片的位置信息对所述键合台的水平位置进行调整，使所述芯片与所述键合台上的基底对准；

步骤202：所述取放手根据所述芯片的位置信息，对所述芯片进行z向调整，将所述芯片放置于调整后的基底上后进行键合作业。

作为优选，所述取放手通过旋转的方式对所述芯片进行z向调整。

作为优选，所述的键合作业采用引线键合。

与现有技术相比，本发明通过设置分离对准区进行测量、调整，判断和收集废品芯片，同时利用一号、二号键合台交替工作，解决了现有键合设备拾取、 传送效率低且无法批量键合的问题。

附图说明

图1为本发明实施例1中芯片键合设备的结构示意图；

图2为本发明实施例1中取放手结构示意图；

图3为本发明实施例1中键合场划分示意图；

图4为本发明实施例1中芯片键合方法流程图；

图5为本发明实施例2中芯片键合方法中两键合台的工作流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例1

本实施例提出一种环形回路传送芯片的双台循环批量键合的设备和方法，具体通过一种环形回路拾取传送芯片及双键合台循环批量键合的方式，实现循环批量的键合，能够有效提高产率。

如图1至图3所示，本实施例提供的芯片键合设备包括：依次设置的进料区、分离对准区、键合区和出料区。

所述进料区设置于分离对准区中芯片分离工件台1的左侧，包括：进料片库8及进料机械手9，用于取放承载有芯片130的蓝膜片。

所述分离对准区用于分离和拾取蓝膜片上的芯片130、测量并调整芯片130旋转、判断芯片废品并进行收集，其包括：芯片分离工件台1、取放手2、环形轨道3、ccd相机4和废品收集装置5。其中，所述芯片分离工件台1位于环形轨道3左侧，其上设有顶针，所述取放手2用于拾取被所述顶针顶起的芯片130，并往复运动于所述芯片分离工件台1与键合区之间。进一步的，所述取放手2 设置有多个，并等间距地安装在环形轨道3上，所述ccd相机4和废品收集装置5安装于环形轨道3下方，正对取放手2的下表面，用于芯片130位置信息测量及废品检测。所述废品收集装置5用于收集判定为废品的芯片130。

请重点参照图2，所述取放手2包括：设置在所述环形轨道3上的z向运动导轨13、安装在所述z向运动导轨13上的支撑杆14以及位于所述支撑杆14下端的真空吸嘴12，所述支撑杆14通过绕z旋转来实现在z向运动导轨13内沿z向运动。具体地，所述支撑杆14具有两个工位：初始位和取放位。当环形轨道3运动时，支撑杆14处于初始位，用于传送芯片130；当环形轨道3暂停时，支撑杆14运动至取放位与芯片分离工件台1或键合区配合进行芯片130的取放。所述真空吸嘴12用于吸附芯片130，进一步的，该真空吸嘴12可以随支撑杆14旋转以调整所吸附的芯片130的z向位置。并且，所述取放手2的数量可根据产率进行调整。

请继续参考图1，所述键合区包括一号键合台6和二号键合台7，所述一号键合台6和所述二号键合台7交替地从所述分离对准区接收芯片130并进行键合。所述一号键合台6位于环形轨道3右侧，与取放手2配合完成放置芯片130。

所述出料区包括：出料片库10及出料机械手11。所述出料片库10及出料机械手11位于二号键合台7的右侧，用于取放键合所用基底110。

本实施例针对慢速键合工艺，解决由于键合速度慢出现的传送机构等待键合，从而导致的产率低下的问题。

如图3所示，本实施例中，通过对基底110进行矩形区域划分，定义该矩形区域为键合场120，每次键合对该矩形区域内的所有芯片130进行批量键合。对应的，芯片130的传送过程以键合场120放满芯片130作为判断条件。当然，键合场120的大小根据产率进行调节。

请重点参照图4，本实施例还提供一种芯片键合方法，具体包括：

步骤1：芯片130拾取与传送，具体包括：

步骤11：进料机械手9从进料片库8中将承载有芯片130的蓝膜片取出并放置于芯片分离工件台1上。进料机械手9取下一片并等待；

步骤12：分离工件台1的顶针顶起，取放手2处于环形轨道3上的拾取位，打开真空，从分离工件台1上吸附芯片130，分离工件台1的顶针落下，取放手2将所述芯片130拾取后沿着环形轨道3运动；

步骤13：取放手2吸取芯片130运行至芯片检测位，即ccd相机4的正上方，通过ccd相机4判断芯片130是否合格并记录芯片130位置信息(x，y，z)；

步骤14：环形轨道3带动取放手2运行至废品收集位即废品收集装置5上方，将检测未合格的芯片130放置于废品收集装置5中；

步骤15：环形轨道3运行至芯片交接位；

步骤16：判断蓝膜片上的芯片130是否拾取完毕，若是，由正在等待的进料机械手9放置下一张蓝膜片；若否，则继续执行12。

步骤2：位于所述芯片交接位的一号键合台6上的基底110与所述芯片130对准后，承接芯片130，包括步骤21：所述取放手2运动至所述芯片交接位时，位于所述芯片交接位的一号键合台6(本实施例仅以一号键合台在芯片交接位为例，将文中的一号键合台与二号键合台互换后，同样适用)，根据所述芯片130的位置信息对所述一号键合台6的水平位置进行调整，使所述芯片130与所述一号键合台6上的基底110的一个键合场120对准；步骤22：所述取放手2根据所述芯片130的位置信息，通过绕rz向旋转对所述芯片130进行z向调整，将所述芯片130放置于调整后的键合场120上。

接着，执行步骤3：判断所述基底110上的一个键合场120是否放满芯片130，若否，则重复步骤2；若是，则将位于所述芯片交接位的一号键合台6与位于键合位的二号键合台7换位，换位到所述芯片交接位的二号键合台7继续执行步骤2，换位到所述键合位的一号键合台6则同时执行步骤4；

执行步骤4：对键合场120上的芯片130进行引线键合作业，将所述键合场120上的芯片130批量键合，再判断所述基底110上的所有键合场120是否都键合完毕，若否，则位于所述键合位的一号键合台6继续在键合位等待换位；若是，则将键合完毕的基底送入出料片库，并换上新的基底110在所述键合位等候。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：本实施例针对快速键合工艺，所述环形轨道3用于快速传送芯片130，保证传送效果，当一号键合台6键合完成后，两键合台换位，二号键合台7继续键合，一号键合台6进行后续工艺或更换新的基底110。换句话说，本实施例的键合在单个芯片130交接后直接进行，直至基底110键合完成进行键合台换位。新的键合台继续键合，键合完成的键合台继续执行后续操作而不影响芯片130传送、键合过程的继续。

具体地，请参照图5，本实施例的芯片键合方法包括：

步骤10：上片，对芯片130进行检测和对准后传送至芯片交接位；此步骤与实施例1中的步骤1顺序相同，故此处不再赘述。

步骤20：位于所述芯片交接位的一号键合台6上的基底110与所述芯片对准后，承接所述芯片，并进行引线键合作业。具体包括：

步骤201：所述取放手2运动至所述芯片交接位时，位于所述芯片交接位的一号键合台6根据所述芯片的位置信息对所述一号键合台6的水平位置进行调整，使所述芯片与所述一号键合台6上的基底110对准；

步骤202：所述取放手2根据所述芯片130的位置信息，通过绕rz向旋转的方式对所述芯片130进行z向调整，将所述芯片130放置于调整后的基底110上后进行键合作业。

步骤30：判断所述基底110上是否布满键合完的芯片130，若否，则重复步骤20；若是，则将位于所述芯片交接位的一号键合台6与位于键合位的二号键合台7换位，换位到所述芯片交接位的二号键合台7继续执行步骤20，换位到所述键合位的一号键合台则同时执行步骤40。

当然，换位过程中，芯片130传送暂停；换位后的二号键合台7继续进行接片、键合。

步骤40：将键合完毕的基底110送入出料片库，并换上新的基底110在键合台上，并在键合位等候。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。