本发明涉及芯片键合技术领域，具体涉及一种芯片键合装置及方法。
背景技术：
倒装芯片键合工艺是将芯片与载片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，另外，如果将芯片键合工艺与tsv(throughsiliconvias，硅通孔)工艺相结合，能够制作出成本和性能更有竞争力的芯片结构。目前市场上存在3种fan-out(扇出)键合工艺，其中基于chipfirst的fan-out键合工艺是得到广泛应用的主流工艺形式。而chipfirst工艺又包括die-up(芯片标记朝上)和die-down(芯片标记朝下)两种贴片方式。
现有技术采用单个芯片的顺序取放和键合方式，业界现有设备键合精度和产率平均水平如下：键合精度±2～3μm，产率约2000个芯片/小时，精度和产率均无法满足量产需求。
技术实现要素：
本发明提供了一种芯片键合装置及方法，以解决现有技术中存在的精度和产率低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种芯片键合装置，包括依次对应的芯片供应单元、芯片拾取单元、芯片测量单元、芯片临时承载单元和芯片键合单元，所述芯片临时承载单元包括承载转盘、设于所述承载转盘上的键合手，所述芯片拾取单元拾取所述芯片供应单元上的芯片，通过芯片测量单元进行对准后交接至所述键合手，键合手接收所述芯片并转送给芯片键合单元，与所述芯片键合单元上承载的基底进行键合。
进一步的，所述键合手沿所述承载转盘周向设有至少两个，且当一个键合手与芯片拾取单元对应时，另一个键合手与芯片键合单元对应。
进一步的，所述芯片供应单元、芯片拾取单元和芯片临时承载单元之间交接芯片的工位位于同一轴线上。
进一步的，所述芯片临时承载单元与芯片拾取单元以及芯片键合单元之间交接芯片的工位高度相同。
进一步的，所述芯片供应单元包括底座，依次设于所述底座上的分离运动台、分离载盘和芯片载体，位于所述芯片载体上方的分离检测系统以及设于所述底座上且位于所述芯片载体下方的垂向运动手。
进一步的，所述分离运动台由下至上依次包括x向运动平台、y向运动平台和旋转运动平台。
进一步的，所述y向运动平台与旋转运动平台偏心设置。
进一步的，所述旋转运动平台设有开口向下的中空结构，所述垂向运动手包括设于所述底座上的驱动及检测单元和与所述驱动及检测单元连接的分离顶针，所述分离顶针位于所述中空结构内，且与所述芯片载体对应。
进一步的，所述芯片拾取单元包括拾取手，所述拾取手从芯片供应单元拾取芯片，旋转依次到达测量工位和芯片临时承载单元交接工位，并传送至所述键合手，所述测量工位与所述芯片测量单元对应。
进一步的，所述芯片拾取单元包括由下至上依次设置的拾取手、翻转手和传送手，所述拾取手从芯片供应单元拾取芯片，旋转并交接至所述翻转手，所述翻转手依次旋转到达测量工位和传送手交接工位，所述传送手吸附所述芯片并交接至所述键合手上，所述测量工位与所述芯片测量单元对应。
进一步的，所述翻转手为立式转盘结构，所述立式转盘结构上至少设有四个芯片吸附头，当一个所述芯片吸附头与所述拾取手对应时，另一个所述芯片吸附头与所述芯片测量单元对应，还有一个所述芯片吸附头与所述传送手对应。
进一步的，所述芯片拾取单元包括由下至上依次设置的拾取手和翻转手，所述拾取手从芯片供应单元拾取芯片，旋转并交接至所述翻转手，所述翻转手依次旋转到达测量工位和芯片临时承载单元交接工位，并交接至所述键合手上，所述测量工位与所述芯片测量单元对应。
进一步的，所述翻转手为立式转盘结构，所述立式转盘结构上至少设有四个芯片吸附头，当一个所述芯片吸附头与所述拾取手对应时，另一个所述芯片吸附头与所述芯片测量单元对应，还有一个所述芯片吸附头与所述键合手对应。
进一步的，所述芯片键合单元包括键合运动台、依次设于所述键合运动台上的键合盘、键合载体以及位于所述键合载体上方的键合检测系统。
本发明还提供一种芯片键合方法，包括以下步骤：
s1：芯片供应单元加载芯片，并携带所述芯片运动至芯片拾取工位；
s2：芯片拾取单元拾取所述芯片，首先旋转至测量工位，芯片测量单元对所述芯片进行对准，芯片拾取单元继续旋转至芯片临时承载单元交接工位；
s3：芯片临时承载单元中的键合手吸附所述芯片，承载转盘带动所述键合手旋转至键合工位；
s4：键合手将所述芯片转送给芯片键合单元进行键合。
进一步的，所述步骤s1包括以下步骤：
s11：芯片载体加载芯片并固定于分离载盘上；
s12：分离检测系统测量芯片的位置并计算位移量；
s13：分离运动台根据所述位移量携带分离载盘及芯片载体运动至垂向运动手上方；
s14：所述垂向运动手吸附芯片载体，向上运动将芯片顶起至芯片拾取工位。
进一步的，所述步骤s2中，当采用芯片标记朝上键合方式时，所述拾取手从芯片供应单元拾取芯片，旋转至翻转手交接工位，所述翻转手接收所述芯片首先旋转至测量工位，芯片测量单元对所述芯片进行对准，翻转手继续旋转至芯片临时承载单元交接工位。
进一步的，所述翻转手同时进行与拾取头和键合手的芯片交接工作以及芯片对准工作。
进一步的，所述步骤s2中，当采用芯片标记朝下键合方式时，所述拾取手从芯片供应单元拾取芯片，旋转至翻转手交接工位，所述翻转手接收所述芯片首先旋转至测量工位，芯片测量单元对所述芯片进行对准，翻转手继续旋转至传送手交接工位，所述传送手吸附所述芯片并旋转至芯片临时承载单元交接工位。
进一步的，所述翻转手同时进行与拾取头和传送手的芯片交接工作以及芯片对准工作。
进一步的，所述步骤s2中，当采用芯片标记朝下键合方式时，所述拾取手从芯片供应单元拾取芯片，首先旋转至测量工位，芯片测量单元对所述芯片进行对准，拾取手继续旋转至芯片临时承载单元交接工位，所述拾取手可在所述芯片供应单元与所述芯片临时承载单元交接工位之间垂向运动。
进一步的，所述步骤s3中，所述芯片临时承载单元上的键合手同时进行与芯片拾取单元和芯片键合单元交接的工作。
进一步的，所述步骤s4包括以下步骤：
s41：键合检测系统测量键合载体的位置并计算位移量；
s42：键合运动台根据上述位移量带动键合载体运动至键合手下方，键合手将芯片转送至该键合载体上进行键合。
本发明提供的芯片键合装置及方法，该键合装置包括依次对应的芯片供应单元、芯片拾取单元、芯片测量单元、芯片临时承载单元和芯片键合单元，所述芯片临时承载单元包括承载转盘、沿周向分布在所述承载转盘上的键合手，所述芯片拾取单元拾取所述芯片供应单元上的芯片，通过芯片测量单元进行对准后交接至所述键合手，键合手接收所述芯片并转送给芯片键合单元上承载的基底进行键合。本发明适用于die-up(芯片标记朝上)和die-down(芯片标记朝下)两种贴片方式，拓展了设备的应用范围；通过承载转盘带动键合手传送芯片，不仅节省传送时间，而且多个键合手同时工作，节省操作时间，提高了产率；芯片供应单元、芯片拾取单元、芯片测量单元、芯片临时承载单元和芯片键合单元采用立体布局，提高了装置的结构紧凑性，节省厂房占用面积；通过芯片测量单元对芯片进行对准，并在芯片供应单元中设置分离检测系统，以及在芯片键合单元中设置键合检测系统，对芯片的位置进行精确检测，提高了键合精度。
附图说明
图1是本发明实施例1中芯片键合装置结构示意图；
图2是本发明实施例1中芯片供应单元的主视图；
图3是本发明实施例1中芯片供应单元的俯视图；
图4是本发明实施例2中芯片键合装置结构示意图；
图5是本发明实施例3中芯片键合装置结构示意图。
图中所示：10、芯片供应单元；11、底座；12、分离运动台；121、x向运动平台；122、y向运动平台；123、旋转运动平台；124、中空结构；13、分离载盘；14、芯片载体；15、分离检测系统；16、垂向运动手；161、驱动及检测单元；162、分离顶针；20、芯片拾取单元；21、拾取手；22、翻转手；23、传送手；30、芯片测量单元；40、芯片临时承载单元；41、承载转盘；42、键合手；50、芯片键合单元；51、键合运动台；52、键合盘；53、键合载体；54、键合检测系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细描述。
实施例1
如图1所示，一种芯片键合装置，包括依次对应的芯片供应单元10、芯片拾取单元20、芯片测量单元30、芯片临时承载单元40和芯片键合单元50，所述芯片临时承载单元40包括承载转盘41、沿周向分布在所述承载转盘41上的键合手42，所述芯片拾取单元20拾取所述芯片供应单元10上的芯片，并通过芯片测量单元30进行对准后交接至所述键合手42，键合手42接收所述芯片并转送给芯片键合单元50，与所述芯片键合单元50上承载的基底进行键合。具体的，芯片供应单元10、芯片拾取单元20、芯片测量单元30、芯片临时承载单元40和芯片键合单元50采用立体布局，本实施例中，芯片供应单元10位于最下方，芯片临时承载单元40位于最上方，芯片拾取单元20、芯片测量单元30以及芯片键合单元50位于中间，且所述芯片供应单元10、芯片拾取单元20和芯片临时承载单元40之间交接芯片的工位位于同一轴线上，如图1中所示均沿z轴排列，且所述芯片临时承载单元40与芯片拾取单元20以及芯片键合单元50之间交接芯片的工位高度相同，两者沿x轴水平分布，该布置方式提高了装置的结构紧凑性，同时芯片临时承载单元40上的键合手42设有至少两个，且当一个键合手42与芯片拾取单元20对应时，另一个键合手42与芯片键合单元50对应，即芯片临时承载单元40同时进行与芯片拾取单元20和芯片键合单元50的芯片交接工作，提高了工作效率。
如图2-3所示，所述芯片供应单元10包括底座11，依次设于所述底座11上的分离运动台12、分离载盘13和芯片载体14，位于所述芯片载体14上方的分离检测系统15以及设于所述底座11上且位于所述芯片载体14中心下方的垂向运动手16，其中，所述分离运动台12由下至上依次包括x向运动平台121、y向运动平台122和旋转运动平台123，分别带动分离载盘13和芯片载体14沿x向、y向直线运动以及沿xy平面旋转。优选的，所述y向运动平台122与旋转运动平台123偏心设置，所述旋转运动平台123底部设有开口向下的中空结构124，所述垂向运动手16包括设于所述底座11上的驱动及检测单元161和与所述驱动及检测单元161连接的分离顶针162，所述分离顶针162位于所述中空结构124内，且与所述芯片载体14的中心对应，仅将分离顶针162设于旋转运动平台123的中空结构124内，可有效减少分离运动台12的质量，减少旋转运动平台123的尺寸。具体的，芯片载体14加载芯片并固定于分离载盘13上，分离检测系统15测量芯片的位置并计算位移量，即芯片的当前位置与芯片拾取工位(即与芯片拾取单元20的交接工位)之间的偏移量，包括x向、y向的直线距离和夹角，接着分离运动台12根据所述位移量携带分离载盘13及芯片载体14运动至垂向运动手16上方，所述垂向运动手16吸附芯片载体14，驱动及检测单元161带动分离顶针162向上运动将芯片顶起至芯片拾取工位。
请重点参照图1，当芯片标记朝上(die-up)时，所述芯片拾取单元20包括由下至上依次设置的拾取手21和翻转手22，所述拾取手21从芯片供应单元10拾取芯片，旋转并交接至所述翻转手22，所述翻转手22依次旋转到达测量工位和芯片临时承载单元交接工位(即与芯片临时承载单元交接芯片的工位)，并交接至所述键合手42上，所述测量工位与所述芯片测量单元30对应，当翻转手22携带芯片旋转至测量工位时，芯片测量单元30对芯片上的对准标记进行测量和对准，对准结束后，翻转手22继续携带芯片旋转至临时承载单元交接工位，键合手42向下吸附芯片，完成芯片的交接。所述翻转手22为立式转盘结构，所述立式转盘结构在x-z平面内旋转，所述立式转盘结构上设有多个芯片吸附头，优选的，本实施例所述立式转盘结构为十字型结构，该十字型结构上设有四个芯片吸附头，即十字型结构每条边对应一个芯片吸附头，当一个芯片吸附头与拾取头21对应时，另两个芯片吸附头分别与芯片测量单元30和芯片临时承载单元40对应，即与翻转手22对应的三个工位同时工作，同时进行与拾取头21和键合手42的芯片交接工作以及芯片对准工作，大大提高了工作效率。
优选的，所述芯片键合单元50包括键合运动台51、依次设于所述键合运动台51上的键合盘52、键合载体53以及位于所述键合载体53上方的键合检测系统54，具体的，当承载转盘41携带键合手42运动至键合工位(即用于芯片键合的工位)时，键合检测系统54测量键合载体53的位置并计算位移量，即键合载体53与键合工位之间的偏移量，包括x向、y向的直线距离和夹角，键合运动台51根据该位移量带动键合载体53运动至键合手42下方，即键合工位上，此时键合手42将芯片转送至该键合载体53上进行键合。
本发明提供一种上述键合装置对应的芯片键合方法，包括以下步骤：
s1：芯片供应单元10加载芯片，并携带所述芯片运动至芯片拾取工位；包括以下步骤：
s11：芯片载体14加载芯片并固定于分离载盘13上；
s12：分离检测系统15测量芯片的位置并计算位移量，即芯片的当前位置与芯片拾取工位之间的偏移量，包括x向、y向的直线距离和夹角。
s13：分离运动台12根据所述位移量携带分离载盘13及芯片载体14运动至垂向运动手16上方；
s14：所述垂向运动手16吸附芯片载体14，向上运动将芯片顶起至芯片拾取工位，具体的，驱动及检测单元161带动分离顶针162向上运动将芯片顶起至芯片拾取工位。
s2：芯片拾取单元20拾取所述芯片，首先旋转至测量工位，芯片测量单元30对所述芯片进行对准，即对芯片上的标记进行测量和对准，对准结束后，芯片拾取单元20继续旋转至芯片临时承载单元交接工位，本实施例中，主要针对芯片标记朝上的贴片方式，具体为：拾取手21从芯片供应单元10拾取芯片，旋转并交接至所述翻转手22，所述翻转手22依次旋转到达测量工位和芯片临时承载单元交接工位，并交接至所述键合手42上，所述测量工位与所述芯片测量单元30对应，当翻转手22携带芯片旋转至测量工位时，芯片测量单元30对芯片上的对准标记进行测量和对准，对准结束后，翻转手22继续携带芯片旋转至临时承载单元交接工位，键合手42向下吸附芯片，完成芯片的交接，其中翻转手22为十字型结构，该十字型结构上设有四个芯片吸附头，即十字型结构每条边对应一个芯片吸附头，当一个芯片吸附头与拾取头21对应时，另两个芯片吸附头分别与芯片测量单元30和芯片临时承载单元40对应，即与翻转手22对应的三个工位同时工作，同时进行与拾取头21和键合手42的芯片交接工作以及芯片的对准工作，进一步提高了工作效率。
s3：芯片临时承载单元40中的键合手42吸附所述芯片，承载转盘41带动所述键合手42旋转至键合工位；芯片临时承载单元40上的键合手42设有至少两个，且当一个键合手42与芯片拾取单元20对应时，另一个键合手42与芯片键合单元50对应，即芯片临时承载单元40同时进行与芯片拾取单元20和芯片键合单元50的芯片交接工作。
s4：键合手42将所述芯片转送给芯片键合单元50进行键合，包括以下步骤：
s41：键合检测系统54测量键合载体53的位置并计算位移量，即键合载体53与键合工位之间的偏移量，包括x向、y向的直线距离和夹角；
s42：键合运动台51根据该位移量带动键合载体53运动至键合手42下方，即键合工位上，键合手42向下将芯片转送至该键合载体53上进行键合。
实施例2
如图4所示，与实施例1不同的是，当芯片标记朝下(die-down)键合方式时，所述芯片拾取单元20包括拾取手21，所述拾取手21从芯片供应单元10拾取芯片，旋转依次到达测量工位和芯片临时承载单元交接工位，并传送至所述键合手42，所述测量工位与所述芯片测量单元30对应。具体的，所述拾取手21从芯片供应单元10拾取芯片，首先旋转至测量工位，芯片测量单元30对所述芯片进行对准，即对芯片上的对准标记进行测量和对准，对准结束后拾取手21携带芯片继续旋转至芯片临时承载单元交接工位，将芯片交接至键合手42上。
所述拾取手21可在所述芯片供应单元10与所述芯片临时承载单元40之间垂向运动，以适应从芯片供应单元10拾取芯片、将芯片旋转至测量工位及芯片临时承载单元交接工位。
实施例3
如图5所示，与实施例1不同的是，当芯片标记朝下(die-down)键合方式时，所述芯片拾取单元20包括由下至上依次设置的拾取手21、翻转手22和传送手23，所述拾取手21从芯片供应单元20拾取芯片，旋转并交接至所述翻转手23，所述翻转手23依次旋转到达测量工位和传送手交接工位，所述传送手23吸附所述芯片并交接至所述键合手42上，所述测量工位与所述芯片测量单元30对应。具体的，所述拾取手21从芯片供应单元10拾取芯片，旋转至翻转手交接工位，所述翻转手22接收所述芯片首先旋转至测量工位，芯片测量单元30对所述芯片进行对准，对准结束后，翻转手22继续旋转至传送手交接工位，所述传送手23吸附所述芯片并旋转至芯片临时承载单元交接工位，将芯片交接至键合手42。其中所述翻转手22为立式转盘结构，所述立式转盘结构在x-z平面内旋转，优选的，所述立式转盘结构为十字型结构，该十字型结构上设有四个芯片吸附头，即十字型结构每条边对应一个芯片吸附头，当一个芯片吸附头与拾取头21对应时，另两个芯片吸附头分别与芯片测量单元30和传送手23对应，即与翻转手22对应的三个工位同时工作，同时进行与拾取头21和传送手23的芯片交接工作以及芯片对准工作，大大提高了工作效率。
综上所述，本发明提供的芯片键合装置及方法，该键合装置包括依次对应的芯片供应单元10、芯片拾取单元20、芯片测量单元30、芯片临时承载单元40和芯片键合单元50，所述芯片临时承载单元40包括承载转盘41、沿周向分布在所述承载转盘40上的键合手42，所述芯片拾取单元20拾取所述芯片供应单元10上的芯片，通过芯片测量单元30进行对准后交接至所述键合手42，键合手42接收所述芯片并转送给芯片键合单元50上承载的基底进行键合。本发明适用于die-up(芯片标记朝上)和die-down(芯片标记朝下)两种贴片方式，拓展了设备的应用范围；通过承载转盘41带动键合手42传送芯片，不仅节省传送时间，而且多个键合手42同时工作，节省操作时间，提高了产率；芯片供应单元10、芯片拾取单元20、芯片测量单元30、芯片临时承载单元40和芯片键合单元50采用立体布局，提高了装置的结构紧凑性，节省厂房占用面积；此外，通过芯片测量单元30对芯片进行对准，并在芯片供应单元10中设置分离检测系统15，以及在芯片键合单元50中设置键合检测系统54，对芯片的位置进行精确检测，提高了键合精度。
虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。