本发明涉及芯片安装领域，属于分类号h01l21/67下，具体涉及一种倒装芯片的对位装置和对位安装方法。
背景技术：
通常，对于iii族氮化物半导体材料及其他半导体材料芯片形成在导热性差的基板上，通过倒装的方式安装在外部的安装衬底上，以提高芯片的散热性能。芯片的电极形成在芯片原生基板的相对侧，并通过安装衬底将电极结构通过安装衬底引出，并通过导热性优良的安装衬底将芯片工作时产生的热量及时排出，以提高芯片性能，并延长芯片的寿命，附着芯片尺寸的减小，如微led芯片等，其电极结构图案的尺寸变小，在进行与安装衬底相应的电极图案进行对位时，对对位的精度要求变得更高，同时要求减少对安装衬底的损伤，实现自运化操作，提高生产效率，减少人为误操作。
技术实现要素：
基于解决上述问题，本发明提供了一种倒装芯片对位装置，其特征在于，包括：底板，其中所述底板上具有凹槽，用于容置芯片，并且所述凹槽的形状与所述芯片的形状相同，并且所述芯片容置在所述凹槽中时，所述芯片的周缘与所述凹槽之间具有间隙；在所述凹槽的内部具有多个通孔，多个第一升降顶针穿过所述多个通孔，用于支撑芯片；以及，驱动第一升降顶针升降的第一驱动装置；设置在底板外围的框体，用于容置所述芯片的安装衬底，所述框体内部的容置槽的形状与所述安装衬底的形状相同，在所述底板的边缘外围设置多个第二升降顶针，用于支撑所述框体；其中，每个第二升降顶针的顶部具有多个气嘴，所述多个气嘴通过升降顶针内部的气路与气源组件和直空组件相连；所述安装衬底上具有多个第二通孔，芯片的安装面上具有多个对位标记，其中所述对位标记的数量与安装衬底上的第二通孔的个数相同，并与所述通孔的截面具有相同的形状；所述第二升降顶针的每一个设置在多个移动平台上，所述多个移动平台带动多个第二升降顶针二维运动。
本发明还提供了一种一种倒装芯片与安装衬底的对位安装方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在芯片的安装衬底的安装面上设置多个对位标记；2)在安装衬底上设置与芯片上对位标记多个对位标记数量相同的通孔，并且，所述通孔的截面与所述对位标记具有相同的形状；3)通过安装在机械臂上的吸嘴吸取芯片，通过视觉相机定位，容置在底板的凹槽中，其中，所述凹槽的形状与所述芯片的形状相同，并且所述芯片容置在所述凹槽中时，所述芯片的周缘与所述凹槽之间具有间隙；4)通过安装在机械臂上的吸嘴吸取所述安装衬底，通过视觉相机定位，容置在所述框的容置槽内；5)所述控制装置控制第二升降顶针的顶部的多个气嘴中的几个吸气，多个气嘴中的几个吹气，调整安装衬底的位置；6)视觉相机通过设置在安装衬底的通孔观测多个对准标记是否与所述多个通孔的截面重合；7)反复执行步骤5)和6)，直到多个对准标记是否与所述多个通孔的截面重合。
根据本发明的实施例，倒装芯片对位装置，还包括：设置在框体上方的视觉相机，用于倒装芯片与安衬底的对位。
根据本发明的实施例，倒装芯片对位装置，还包括，设置在框体上方的吸嘴，所述吸嘴通过气路与真空组件连接，并且，该吸嘴设置在机械臂上，用于吸取倒装芯片，并通过所述视觉相机辅助，将所述芯片容置在所述凹槽的内部。
根据本发明的实施例，所述气嘴由半圆球形的凹槽，所述凹槽的底部中心具有连接气路的开口，以及设置在凹槽中的圆球，其中半圆形凹槽具有第一直径d1，圆球具有第二直径d2，气路开口具有第三直径d3，其中d1>d2>3d3，并且d2>0.6*d1。。
根据本发明的实施例，所述倒装芯片对位装置，还包括控制组件，所述控制组件包括：吸嘴控制模块，用于控制机械臂的位置移动和吸嘴的吸取和停止吸取；升降顶针驱动组件控制模块，分别控制第一和第二升降顶针的升降；气路控制模块，分别控制吸嘴的吸取和第二升降顶针的顶部气嘴的吸气和吹气。
根据本发明的实施例，所述倒装芯片对位装置，还包括测量组件，所述测量组件包括：视觉相机，用于所述芯片与安装衬底的对位；气压测量组件，分别用于测量吸嘴的压强和第二升降顶针气嘴处的压强。
本发明的优点如下：
(1)提高芯片电极与安装衬底的对位精度，芯片电极与安装衬底的电极高精度对准，提高封装良率；
(2)防止对对安装衬底的损伤；
(3)实现自运化操作，提高生产效率，减少人为误操作。
图说明
图1为对位装置剖面图；
图2为对位装置俯视图；
图3为第二升降顶针结构图；
图4为对位装置结构框图。
具体实施方式
第一实施例
一种倒装芯片对位装置，如图1和图2所示，包括：底板1，其中所述底板1上具有凹槽，用于容置芯片，并且所述凹槽的形状与所述芯片2的形状相同，并且所述芯片容置在所述凹槽中时，所述芯片的周缘与所述凹槽之间具有间隙(未示出)；在所述凹槽的内部具有4个通孔3(包括3-1、3-2、3-3、3-4)，4个第一升降顶针5(包括5-1、5-2、5-3、5-4)穿过每个通孔3，用于支撑芯片2；以及，驱动4个第一升降顶针5升降的第一驱动装置10；设置在底板外围的框体4，用于容置所述芯片的安装衬底7，所述框体4内部的容置槽的形状与所述安装衬底7的形状相同，在所述底板的边缘外围设置4个第二升降顶针6(包括6-1、6-2、6-3、6-4)，用于支撑所述框体4；其中，每个第二升降顶针的顶部具有气嘴16，所述多个气嘴16通过升降顶针内部的气路18与气源组件和直空组件相连；所述安装衬底上具有3个第二通孔9，芯片的安装面上具有3个对位标记8(包括8-1、8-2、8-3)，其中对位标记8与第二通孔的截面具有相同的形状；所述第二升降顶针6的每一个分别设置在4个移动平台上，所述4个移动平台带动4个第二升降顶针在平面内进行二维运动。
所述对位装置还包括：设置在框体4上方的视觉相机15，用于倒装芯片与安衬底的对位。设置在框体上方的吸嘴13，所述吸嘴13通过气路与真空组件连接，并且，该吸嘴设置在机械臂14上，用于吸取倒装芯片，并通过所述视觉相机15的辅助，将所述芯片容置在所述凹槽的内部。
如图3所示，所述气嘴由半圆球形的凹槽16，所述凹槽16的底部中心具有连接气路的开口，以及设置在凹槽中的圆球17，其中半圆形凹槽16具有第一直径d1，圆球17具有第二直径d2，气路开口具有第三直径d3。气路18吹气时，气流推动圆球17浮起，气路18通过真空组件抽真空时，圆球17被吸住，静止不动，为使圆球17达到良好的浮起和静止效果，其中d1>d2>3d3，并且d2>0.6*d1，圆球可以达到良好的浮起和静止效果。
如图4所示，所述对位装置还包括：控制组件、测量组件和气路组件。
其中控制组件包括：吸嘴/气嘴控制组件，分别用于控制吸嘴进行芯片或安装衬底的吸取和释放；以及控制气嘴进行吹气和吸气。控制组件还包括顶针驱动组件控制模块，用于控制第一升降顶针5和第二升降顶针6的升降。控制组件还包括移动平台平移控制模块，用于控制平移台使第二升降顶针的在平面内进行二维移动。通过改变4个第二升降顶针6中的不同顶针处于不同的吸气和/或吹气状态，调整框4的状态，通过视觉相机，使3个对准标记8(包括8-1、8-2、8-3)中的每一个分别与其具有相同形状截面的第二通孔9(包括9-1、9-2、9-3)的每一个完成芯片与安装衬底的对位。
其中测量组件包括：视觉相机15，用于对位，以及用于芯片容置在芯片容置槽中的操作，和安装衬底用于容置在框体内部的容置槽中。气压传感器，分别用于测量吸嘴的压强和第二升降顶针气嘴处的压强，气体流量传感器，用于测量吸嘴进行吸气，吹气时气体的流量，以防止气体流量过大。
其中气路组件包括：4条主气路18，以及1条吸嘴主气路，其中主气路的每一条都包括与气源连接的支气路以及与真空单元连接的支气路，其中支气路与主气路的连接处具有电磁阀。
第二实施例
一种利用图1-4所示对位装置进行倒装芯片与安装衬底的对位安装方法，包括以下步骤：1)在芯片相对安装衬底的安装面上设置3个对位标记8(包括8-1、8-2、8-3)；2)在安装衬底上设置与芯片上对位标记多个对位标记数量相同的通孔9(包括9-1、9-2、9-3)，并且，所述通孔的截面与所述对位标记具有相同的形状；3)通过安装在机械臂14上的吸嘴13吸取芯片，通过视觉相机15定位，容置在底板的凹槽中，其中，所述凹槽的形状与所述芯片的形状相同，并且所述芯片容置在所述凹槽中时，所述芯片的周缘与所述凹槽之间具有间隙(未示出)；4)通过安装在机械臂14上的吸嘴13吸取所述安装衬底7，通过视觉相机15定位，容置在所述框的容置槽内；5)所述控制装置控制4个第二升降顶针的顶部的部分气嘴吸气，部分气嘴吹气，通过移动平台调整安装衬底的位置；6)视觉相机15通过设置在安装衬底的通孔观测多个对准标记是否与所述多个通孔的截面重合；7)反复执行步骤5)和6)，直到多个对准标记是否与所述多个通孔的截面重合。步骤8)，在倒装芯片与安装衬底对准后，将芯片与安装衬底进行固定；控制装置通过驱动第二升降顶针使所述框体下降与安装衬底分离，通过驱动第一升降顶针使所述芯片上升离开所述凹槽，控制装置通过吸嘴将固定在一起的芯片和安装衬底吸取进行下一步工序。
控制装置通过多个控制多个安装的气路上的电磁阀控制气嘴的吸气吹气，以及吸嘴的吸气。测量模块通过多个安装气嘴和吸嘴的气压测量装置进行气压控制。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。