CN103489800A - 键合设备上的双路键合机构 - Google Patents

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Abstract

本发明的键合设备上的双路键合机构，包括：基板；用于拾取并运载芯片的第一拾取机构，固定于所述基板上；用于拾取并运载芯片的第二拾取机构，固定于所述基板上；换位机构，固定于所述基板上，用于驱动所述第一拾取机构和所述第二拾取机构，使位于拾片位置或键合位置的第一拾取机构和位于键合位置或拾片位置的所述第二拾取机构交换位置。本发明的键合设备上的双路键合机构，不但结构紧凑、效率高，而且相对于两套键合系统成本低，节约电能、设备占用净化间面积小。

Description

键合设备上的双路键合机构
技术领域
本发明涉及一种专门适用于制造或处理半导体的设备，特别是涉及一种键合设备上的双路键合机构。
背景技术
倒装芯片键合（FCB）是将芯片与基板直接安装互连的一种方法，其之所以被称为“倒装”，是相对于传统的引线键合（wire bonding）连接方式而言的，传统的互连法通常都是芯片面朝上安装互连，而倒装芯片的电气面朝下，芯片上的焊区直接与基板上的焊区互连，相当于将前者翻转过来，故称其为“倒装”。用于完成倒装芯片键合的键合设备通常包括键合机构，键合机构是键合设备中的关键机构，它的作用在于从在拾片位置上将芯片拾起，并将芯片传递到工作台机构上方（键合位置），然后作Z向运动将芯片粘贴在基板晶圆上，完成键合工艺。键合机构的结构关系到键合设备的工作效率，通常键合设备或键合生产线上的键合机构都是单头机构，键合的生产效率较低。也有的键合设备包括两套键合机，但这样成本很高，设备外形大，占地面地大。
发明内容
本发明的目的是提供一种既可解决困扰客户的效率问题又可解决客户在设备上的成本投入及净化厂房面积问题的键合设备上的双路键合机构。
本发明的键合设备上的双路键合机构，包括：
基板；
用于拾取并运载芯片的第一拾取机构，固定于所述基板上；
用于拾取并运载芯片的第二拾取机构，固定于所述基板上；
换位机构，固定于所述基板上，用于驱动所述第一拾取机构和所述第二拾取机构，使位于拾片位置或键合位置的第一拾取机构和位于键合位置或拾片位置的所述第二拾取机构交换位置。
本发明的键合设备上的双路键合机构，其中，所述换位机构包括：
连接件，可相对旋转的设置于所述基板上，所述第一拾取机构、所述第二拾取机构分别固定于所述连接部件上，通过所述连接件的旋转，位于拾片位置或键合位置的第一拾取机构和位于键合位置或拾片位置的所述第二拾取机构交换位置。
本发明的键合设备上的双路键合机构，其中，所述连接件的旋转轴线垂直于所述基板。
本发明的键合设备上的双路键合机构，其中，所述连接件通过围成圆形的导轨可相对旋转的设置于所述基板上，所述导轨固定于所述基板上，所述连接件可滑动地设置于所述导轨上，所述连接件的旋转轴线与所述导轨围成的圆形的中轴线重合。
本发明的键合设备上的双路键合机构，其中，所述换位机构包括直驱电机，所述直驱电机固定于所述基板上，用于驱动所述连接件的旋转。
本发明的键合设备上的双路键合机构，其中，所述连接件为水平调校基板，所述第一拾取机构、所述第二拾取机构分别通过所述第一水平调校装置、所述第二水平调校装置固定于所述水平调校基板上。
本发明的键合设备上的双路键合机构，其中，所述第一拾取机构包括Z向基板、Z向驱动装置、Z向驱动装置导轨以及Z向驱动直线电机，所述Z向基板固定于所述第一水平调校装置上，所述Z向基板上安装有向下延伸的Z向驱动装置导轨，所述Z向驱动装置可滑动的安装于所述Z向驱动装置导轨上，所述吸头安装于所述Z向驱动装置上，通过固定于所述Z向基板上的所述Z向驱动直线电机的驱动，所述Z向驱动装置可相对所述Z向基板沿所述Z向驱动装置导轨滑动。
本发明的键合设备上的双路键合机构，其中，所述第一拾取机构还包括丢片检测传感器，所述丢片检测传感器安装于所述Z向驱动装置上，用于检测所述吸头上是否有芯片存在。
本发明的键合设备上的双路键合机构，其中，所述第一拾取机构还包括θ向调校装置，所述θ向调校装置安装于所述Z向驱动装置上，用于调校所述吸头的位置。
本发明的键合设备上的双路键合机构，其中，所述第二拾取机构的结构与所述第一拾取机构的结构完全相同，所述第二拾取机构的Z向基板固定于所述第二水平调校装置上。
本发明的键合设备上的双路键合机构，不但结构紧凑、效率高，而且相对于两套键合系统成本低，节约电能、设备占用净化间面积小。
附图说明
图1为安装有本发明的双路键合机构的键合设备的结构示意图；
图2为本发明的键合设备上的双路键合机构的结构示意图的立体图；
图3为本发明的键合设备上的双路键合机构的结构示意图的立体分解图。
具体实施方式
本发明所提出的旋转式双路键合机构主要是通过安装在精密圆弧滚动导轨上的两个键合头，在电机的驱动下在XY平面内旋转180°，在拾片位置和键合位置往复运动、并行工作，不但结构紧凑、效率高，而且相对于两套键合系统成本低，节约电能、设备占用净化间面积小。
如图1所示，安装有本发明的双路键合机构5的键合设备包括工作台上下料机构1、工作台机构2、晶片台机构4以及拾取翻转机构6。
结合图2、图3所示，本发明的键合设备上的双路键合机构5，包括：
基板20；
用于拾取并运载芯片的第一拾取机构100，固定于基板20上；
用于拾取并运载芯片的第二拾取机构200，固定于基板20上；
换位机构，固定于基板20上，用于驱动第一拾取机构100和第二拾取机构200，使位于拾片位置或键合位置的第一拾取机构100和位于键合位置或拾片位置的第二拾取机构200交换位置。
其中图1、图2中所示的Z轴指示的方向为垂直于基板20的方向，X轴、Y轴构成的XY平面平行于基板20，θ向为环绕Z轴指示的方向的方向。
本发明的键合设备上的双路键合机构5，其中，换位机构包括：
连接件，可相对旋转的设置于基板20上，第一拾取机构100、第二拾取机构200分别固定于上述连接部件上。通过上述连接件的旋转，位于拾片位置或键合位置的第一拾取机构100和位于键合位置或拾片位置的第二拾取机构200交换位置。
本发明的键合设备上的双路键合机构5，其中，上述连接件的旋转轴线垂直于基板20。
本发明的键合设备上的双路键合机构5，其中，上述连接件通过围成圆形的导轨30可相对旋转的设置于基板20上，导轨30固定于基板20上，连接件可滑动地设置于导轨30上。上述连接件的旋转轴线与导轨30围成的圆形的中轴线重合。
本发明的键合设备上的双路键合机构，其中，上述换位机构还包括直驱电机10，直驱电机10固定于基板20上，用于驱动上述连接件的旋转。
本发明的键合设备上的双路键合机构5，其中，上述连接件为水平方向延伸的水平调校基板40。第一拾取机构100、第二拾取机构200分别通过第一水平调校装置300、第二水平调校装置400固定于水平调校基板40上。
本发明的键合设备上的双路键合机构5，其中，第一拾取机构100包括Z向基板60、Z向驱动装置90、Z向驱动装置导轨110以及Z向驱动直线电机120。其中，Z向基板60固定于第一水平调校装置300上。Z向基板60上安装有向下延伸的Z向驱动装置导轨110。Z向驱动装置90可滑动的安装于Z向驱动装置导轨110上。吸头70安装于Z向驱动装置90上，通过固定于Z向基板60上的Z向驱动直线电机120的驱动，Z向驱动装置90可相对Z向基板60沿Z向驱动装置导轨110滑动。
本发明的键合设备上的双路键合机构5，其中，第一拾取机构100还包括丢片检测传感器130。丢片检测传感器130安装于Z向驱动装置90上，用于检测吸头70上是否有芯片存在。
本发明的键合设备上的双路键合机构5，其中，第一拾取机构100还包括θ向调校装置80。θ向调校装置80安装于Z向驱动装置90上，用于调校吸头70的位置。
本发明的键合设备上的双路键合机构5，其中，第二拾取机构200的结构与第一拾取机构100的结构完全相同，第二拾取机构的Z向基板固定于第二水平调校装置400上。第一水平调校装置300的结构、功能与第二水平调校装置400的结构、功能完全相同。
当安装有本发明的双路键合机构5的键合设备开始工作时，晶片台上下料机构将芯片送到晶片台机构4中；工作台上下料机构1将晶圆送到工作台机构2中；拾取翻转机构6中的拾取翻转臂将芯片拾起；然后拾取翻转机构6带动芯片翻转180°。这时通过直驱电机10将第一拾取机构100旋转到拾片位置（拾取翻转机构6的上方），将第二拾取机构200旋转到键合位置（工作台机构2的上方）。通过第一拾取机构100上的Z向驱动装置90使第一拾取机构100上的吸头70沿Z向运动到吸片的准确位置进行吸片，与此同时，通过第二拾取机构200上的Z向驱动装置使第二拾取机构200上的吸头沿Z向运动到键合的准确位置进行键合。当第一拾取机构100完成吸片，第二拾取机构200完成键合后，第一拾取机构100的Z向驱动装置90通过Z向驱动直线电机120的驱动抬升，通过丢片检测传感器130进行丢片检测，丢片检测传感器130是一种通过气体的流量的大小来检测是否丢片的装置。这时还要进行芯片相对基板20的水平检测，这个检测通过第一拾取机构100上的第一水平调校装置300完成，第一水平调校装置300是一种测距传感器。第一水平调校装置300通过测量芯片到基板20的距离，来检测并调校芯片相对基板20的水平。然后通过θ向调校装置80进行θ向校准。θ向调校装置80是一种当芯片在XY平面内有角度偏差时即可进行校正的装置。然后通过直驱电机10将第一拾取机构100旋转到键合位置，同时将第二拾取机构200旋转到拾取位置。通过第一拾取机构100上的Z向驱动装置90使第一拾取机构100上的吸头70携带芯片沿Z向运动到键合的准确位置进行键合，完成键合工艺。同时第二拾取机构200在拾取位置进行上述拾取工作。待第一拾取机构100完成键合工作，第二拾取机构200完成上述拾取、水平检测工作，通过直驱电机10将第一拾取机构100旋转到拾片位置，将第二拾取机构200旋转到键合位置，如此循环往复工作。整个过程通过时序控制，两个拾取机构并行工作，同时完成吸片和键合，使设备效率优于单头系统，成本低于双键合系统。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种键合设备上的双路键合机构，其特征在于，包括：
基板；
用于拾取并运载芯片的第一拾取机构，固定于所述基板上；
用于拾取并运载芯片的第二拾取机构，固定于所述基板上；
换位机构，固定于所述基板上，用于驱动所述第一拾取机构和所述第二拾取机构，使位于拾片位置或键合位置的第一拾取机构和位于键合位置或拾片位置的所述第二拾取机构交换位置。
2.根据权利要求1所述的键合设备上的双路键合机构，其特征在于，所述换位机构包括：
连接件，可相对旋转的设置于所述基板上，所述第一拾取机构、所述第二拾取机构分别固定于所述连接部件上，通过所述连接件的旋转，位于拾片位置或键合位置的第一拾取机构和位于键合位置或拾片位置的所述第二拾取机构交换位置。
3.根据权利要求2所述的键合设备上的双路键合机构，其特征在于，所述连接件的旋转轴线垂直于所述基板。
4.根据权利要求3所述的键合设备上的双路键合机构，其特征在于，所述连接件通过围成圆形的导轨可相对旋转的设置于所述基板上，所述导轨固定于所述基板上，所述连接件可滑动地设置于所述导轨上，所述连接件的旋转轴线与所述导轨围成的圆形的中轴线重合。
5.根据权利要求4所述的键合设备上的双路键合机构，其特征在于，所述换位机构包括直驱电机，所述直驱电机固定于所述基板上，用于驱动所述连接件的旋转。
6.根据权利要求5所述的键合设备上的双路键合机构，其特征在于，所述连接件为水平调校基板，所述第一拾取机构、所述第二拾取机构分别通过所述第一水平调校装置、所述第二水平调校装置固定于所述水平调校基板上。
7.根据权利要求6所述的键合设备上的双路键合机构，其特征在于，所述第一拾取机构包括Z向基板、Z向驱动装置、Z向驱动装置导轨以及Z向驱动直线电机，所述Z向基板固定于所述第一水平调校装置上，所述Z向基板上安装有向下延伸的Z向驱动装置导轨，所述Z向驱动装置可滑动的安装于所述Z向驱动装置导轨上，所述吸头安装于所述Z向驱动装置上，通过固定于所述Z向基板上的Z向驱动直线电机的驱动，所述Z向驱动装置可相对所述Z向基板沿所述Z向驱动装置导轨滑动。
8.根据权利要求7所述的键合设备上的双路键合机构，其特征在于，所述第一拾取机构还包括丢片检测传感器，所述丢片检测传感器安装于所述Z向驱动装置上，用于检测所述吸头上是否有芯片存在。
9.根据权利要求8所述的键合设备上的双路键合机构，其特征在于，所述第一拾取机构还包括θ向调校装置，所述θ向调校装置安装于所述Z向驱动装置上，用于调校所述吸头的位置。
10.根据权利要求9所述的键合设备上的双路键合机构，其特征在于，所述第二拾取机构的结构与所述第一拾取机构的结构完全相同，所述第二拾取机构的Z向基板固定于所述第二水平调校装置上。
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