[發(fā)明專利]一種工件對(duì)準(zhǔn)貼裝裝置及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810256386.0
• 申請(qǐng)日: 2018-03-27
• 公開（公告）號(hào): CN108470698B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁晨陽(yáng);郝術(shù)壯;成冰峰;張景瑞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 唐人制造（寧波）有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/67
• 分類號(hào): H01L21/67;H01L21/68
• 代理公司: 北京蘭亭信通知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11667
• 代理人: 趙永剛

本發(fā)明提供一種工件對(duì)準(zhǔn)貼裝裝置，包括：基板承載機(jī)構(gòu)，用于固定基板并帶動(dòng)基板移動(dòng)；芯片供給機(jī)構(gòu)，用于在所述工件對(duì)準(zhǔn)貼裝裝置的芯片供給位置提供芯片；芯片鍵合機(jī)構(gòu)，用于從芯片供給機(jī)構(gòu)拾取芯片，并在所述工件對(duì)準(zhǔn)貼裝裝置的貼片工作區(qū)域位置將芯片貼裝在基板的預(yù)定貼片位；其中，芯片供給位置和貼片工作區(qū)域位置分別位于相對(duì)于基板承載機(jī)構(gòu)所在平面的固定的不同法線位置，芯片鍵合機(jī)構(gòu)在芯片供給位置和貼片工作區(qū)域位置往復(fù)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明還提供一種工件對(duì)準(zhǔn)貼裝方法。本發(fā)明能夠提高芯片的貼裝精度和效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件封裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種工件對(duì)準(zhǔn)貼裝裝置及其方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代信息科技的不斷發(fā)展，集成電路芯片正在日益朝向高密度、高性能的方向發(fā)展。使用TO、DIP、PLCC、QFP等傳統(tǒng)封裝和互連技術(shù)制造的芯片已經(jīng)很難滿足日益提高的芯片性能需求，由此，例如倒裝、扇出型封裝、三維封裝等將半導(dǎo)體封裝和組裝技術(shù)融為一體的先進(jìn)封裝技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，用于減少器件封裝尺寸、提高互連密度、完善集成電路芯片性能、降低產(chǎn)品價(jià)格。

現(xiàn)有先進(jìn)封裝技術(shù)通常將半導(dǎo)體芯片貼裝到在基板的X-Y平面上成行或成列排列的預(yù)定貼片位。為了提高良率，需要提高半導(dǎo)體芯片在基板上的貼裝精度，降低半導(dǎo)體芯片的貼裝位置在X和Y兩個(gè)方向上的位置偏差。另外，為了降低半導(dǎo)體芯片大規(guī)模生產(chǎn)的封裝成本，先進(jìn)封裝技術(shù)要求盡量縮短每個(gè)芯片的貼裝時(shí)間。

在現(xiàn)有的貼裝設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)貼片既準(zhǔn)又快的主要方案是利用真空吸附或者夾具將基板固定在水平放置的基板承載機(jī)構(gòu)上，并由基板承載機(jī)構(gòu)帶動(dòng)基板在X方向運(yùn)動(dòng)，將下一列沿Y方向排列的預(yù)定貼片位移動(dòng)到貼片工作區(qū)并固定。位于供給機(jī)構(gòu)上等待貼裝的芯片則由位于基板承載機(jī)構(gòu)上方、沿Y方向往返運(yùn)動(dòng)的芯片鍵合機(jī)構(gòu)獲取，并逐個(gè)運(yùn)送至貼片工作區(qū)中的沿Y方向排列的預(yù)定貼片位，經(jīng)由視覺對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)修正芯片的X-Y位置誤差后，將芯片貼裝到基板上的預(yù)定貼片位上。在這種芯片貼裝方案中，視覺對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)通常由上視成像機(jī)構(gòu)和下視成像機(jī)構(gòu)組成，其中上視成像機(jī)構(gòu)通常位于芯片鍵合機(jī)構(gòu)從芯片供給機(jī)構(gòu)向貼片工作區(qū)運(yùn)動(dòng)的路徑上，當(dāng)芯片鍵合機(jī)構(gòu)帶動(dòng)芯片位于上視成像機(jī)構(gòu)上方時(shí)，對(duì)芯片進(jìn)行拍照和位置計(jì)算；下視成像機(jī)構(gòu)通常位于芯片鍵合機(jī)構(gòu)上，以便對(duì)基板上的預(yù)定貼片位進(jìn)行拍照和位置計(jì)算。上視成像和下視成像機(jī)構(gòu)計(jì)算的結(jié)果提供了芯片與預(yù)定貼片位的X-Y位置誤差。

然而，上述芯片貼裝方案在基板尺寸越來越大的情況下，芯片鍵合機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)行程也隨之增大，降低了芯片貼裝生產(chǎn)的效率。并且，芯片鍵合機(jī)構(gòu)在把芯片貼裝到沿Y方向排列的預(yù)定貼片位的過程中，每次貼裝都需要運(yùn)動(dòng)到不同的Y方向位置，不利于運(yùn)動(dòng)精度的提高。另外，下視成像機(jī)構(gòu)需要跟隨芯片鍵合機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，視覺識(shí)別精度會(huì)受到芯片鍵合機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)精度的影響，因此影響整體貼片精度。此外，芯片鍵合機(jī)構(gòu)獲取芯片后，需要在上視成像機(jī)構(gòu)上方停留以便拍照計(jì)算位置誤差，才能繼續(xù)前往預(yù)定貼片位，該過程增加了貼片所需的總時(shí)間。

在現(xiàn)有的貼裝設(shè)備中，另一類對(duì)準(zhǔn)貼裝方案是：芯片鍵合機(jī)構(gòu)在X和Y方向固定，待貼裝的芯片由芯片供給機(jī)構(gòu)運(yùn)送至鍵合機(jī)構(gòu)下方并交接給鍵合機(jī)構(gòu)，同時(shí)，位于鍵合機(jī)構(gòu)下方的基板承載機(jī)構(gòu)完成X和Y兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，并將基板上的預(yù)定貼片位逐個(gè)運(yùn)送至芯片鍵合機(jī)構(gòu)下方。隨后，上視成像、下視成像合二為一的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)至基板和芯片鍵合機(jī)構(gòu)之間，同時(shí)完成對(duì)芯片和預(yù)定貼片區(qū)域的拍照和識(shí)別，計(jì)算出兩者之間的X-Y位置誤差后，再由基板承載機(jī)構(gòu)進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)校正。最后，芯片鍵合機(jī)構(gòu)帶動(dòng)芯片下壓以完成貼裝。

在該貼裝方案中，芯片鍵合機(jī)構(gòu)沒有X-Y運(yùn)動(dòng)，視覺機(jī)構(gòu)成像時(shí)也沒有X-Y運(yùn)動(dòng)誤差，因此能獲得較高的貼裝精度。但是，在芯片鍵合以前，必須等待視覺系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)到鍵合機(jī)構(gòu)下方，完成拍照并退出鍵合機(jī)構(gòu)下方后，才能進(jìn)行芯片貼裝操作，視覺系統(tǒng)一進(jìn)一出的運(yùn)動(dòng)和視覺計(jì)算所消耗的時(shí)間使得該芯片貼裝方案的生產(chǎn)效率較低。

因此，為了同時(shí)提高半導(dǎo)體芯片在基板上的貼裝精度和生產(chǎn)效率，亟需提出一種新的半導(dǎo)體芯片對(duì)準(zhǔn)貼裝裝置及其方法，從而解決現(xiàn)有設(shè)備和方法不能快速、精確地完成芯片與基板對(duì)準(zhǔn)并裝貼的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容