CN107546137A - 芯片键合装置及其键合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种芯片键合装置及其键合方法，芯片键合装置包括：至少一个用于对芯片进行分离的分离模块；至少一个用于对所述芯片和一基底进行键合的键合模块；一传输装置，所述传输装置将所述芯片在所述分离模块以及所述键合模块之间传输，所述传输装置包括至少一条导轨以及至少一个用于承载所述芯片的传输载体，每条所述导轨上设置有至少一所述传输载体；以及一控制装置，所述控制装置分别控制所述分离模块、键合模块和传输装置。本发明通过该芯片键合装置进行芯片键合方法，能够实现芯片批量拾取、芯片批量传输、芯片和基底批量键合，可以有效提高芯片键合的产率，并且提高芯片键合的精度。

Description

芯片键合装置及其键合方法
技术领域
本发明涉及一种芯片键合装置及其键合方法。
背景技术
倒装芯片键合工艺是将芯片与基底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；将芯片键合工艺与TSV(硅通孔)工艺相结合，能够制作出成本和性能更有竞争力的三维立体结构。
现有的倒装芯片键合工艺中，受芯片键合装置的限制，其工艺流程通常是通过与芯片尺寸大小匹配的吸头将单个芯片从源端拾取后，再通过机器对准系统将芯片与基底的对准标记对准后，直接将芯片压合在基底上形成互连。这样，现有的整个工艺流程都是串行传输和键合，拉长了整个芯片键合的工艺时间，特别是对于下压键合时间长的工艺，致使整个芯片键合的产率非常低，难以满足量产需求，同时采用现有芯片键合装置完成的芯片键合的精度也较差。
因此，针对上述技术问题，有必要提供新的芯片键合装置及其键合方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种芯片键合装置及其键合方法，实现芯片批量拾取、芯片批量传输、芯片和基底批量键合，可以有效提高芯片键合的产率，并且提高芯片键合的精度。
为解决上述技术问题，本发明提供的芯片键合装置，包括：
至少一个用于对芯片进行分离的分离模块；
至少一个用于对所述芯片和一基底进行键合的键合模块；
一传输装置，所述传输装置将所述芯片在所述分离模块，以及所述键合模块之间传输，所述传输装置包括至少一条导轨以及至少一个用于承载所述芯片的传输载体，每条所述导轨上设置有至少一所述传输载体；以及
一控制装置，所述控制装置分别控制所述分离模块、键合模块和传输装置。
进一步的，所述芯片键合装置至少一个用于对所述芯片的位置进行精调的精调模块，所述传输装置将所述芯片在所述分离模块、所述精调模块以及所述键合模块之间传输，所述控制装置用于控制所述精调模块。。
进一步的，所述传输装置包括多条所述导轨，所述传输装置包括分离区、精调区和键合区，多条所述导轨分别依次穿过所述分离区、精调区和键合区，所述分离模块在所述分离区的多条所述导轨之间移动，所述精调模块在所述精调区的多条所述导轨之间移动，所述键合模块在所述键合区的多条所述导轨之间移动。
进一步的，每一个所述传输载体上包括一载板和一对准系统，所述载板用于承载所述芯片，所述对准系统用于探测所述芯片的位置以及所述基底上的标记。
可选的，所述导轨为直行导轨。
进一步的，在每一条所述直行导轨上设置一个所述传输载体，通过所述控制装置控制所述传输载体在所述直行导轨上来回运动。
可选的，所述传输装置包括两条所述导轨，两条所述导轨首尾相连形成一环形。
进一步的，在环形的所述导轨上设置若干个所述传输载体，通过所述控制装置控制所述传输载体在环形的所述导轨上有次序的运动。
可选的，在环形的所述导轨上设置至少一个分流环，每个所述分流环对应一个所述分离模块、精调模块或键合模块。
可选的，所述分离模块、所述精调模块和所述键合模块的耗时分别为a、b、c，令d为3600/a、3600/b、3600/c的最小公倍数，则所述分离模块、所述精调模块和所述键合模块的配置分别为d/a个、d/b个、d/c个。
进一步的，所述分离模块包括：一用于承载所述芯片的分离台；一用于拾取和翻转所述芯片的翻转机械手；以及一分离机构，所述分离机构设置于所述分离台中，用于分离所述芯片。
进一步的，所述分离机构从上至下包括一分离针头、吸附结构和一平面运动机构，所述分离针头和吸附结构固定在所述平面运动机构的上方，所述平面运动机构具有第一方向和第二方向的移动自由度，所述分离针头具有第三方向的移动自由度，所述第一方向、第二方向和第三方向相互垂直。
进一步的，所述翻转机械手具有具有第一方向、第二方向和第三方向的移动自由度以及一旋转自由度，所述第一方向、第二方向和第三方向相互垂直。
进一步的，所述精调模块包括：一精调台、设置于所述精调台上的对准系统和一顶针，所述对准系统用于探测所述芯片的位置，所述顶针用于调整所述芯片的位置。
进一步的，所述键合模块包括一用于承载所述基底的键合台和一对准系统，所述对准系统用于探测所述芯片的位置。
可选的，所述键合台具有第一方向、第二方向和第三方向的移动自由度，所述第一方向、第二方向和第三方向相互垂直。
可选的，所述键合台具有第一方向和第二方向的移动自由度，且在所述键合台的上方还设置一加压装置，所述加压装置具有第三方向的移动自由度，所述第一方向、第二方向和第三方向相互垂直。
进一步的，所述芯片键合装置还包括放置所述芯片的第一物料拾取模块和放置所述基底的第二物料拾取模块；所述第一物料拾取模块包括一用于放置若干个载片的载片库以及用于抓取并传输所述载片的第一机械手，每个所述载片中放置一组所述芯片；所述第二物料拾取模块包括一用于放置若干个基底的基片库以及用于抓取并传输所述基底的第二机械手。
根据本发明的另一面，本发明还提供一种芯片键合方法，所述芯片键合方法采用所述芯片键合装置，所述芯片键合方法包括：
对所述芯片进行拾取及分离；
对所述芯片进行精调；
将所述芯片和所述基底进行键合。
进一步的，所述基底为金属材料或半导体材料或有机材料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的芯片键合装置通过所述传输装置将所述芯片在所述分离模块以及所述键合模块之间运输，能够实现对所述芯片批量拾取及分离、批量传输以及所述芯片和所述基底批量键合的过程，有效提高芯片键合的产量；并且通过所述控制装置分别控制所述芯片键合装置中的所述分离模块和键和模块，可以保证所述芯片键合装置中至少有一个模块在工作，从而提升芯片键合的产量。
进一步的，所述芯片键合装置还包括至少一个用于所述芯片的位置进行精调的精调模块，能有效提高所述芯片的键合精度；而且，所述传输装置采用多导轨方式传输所述传输载体，并且所述传输装置包括分离区、精调区和键合区，多条所述导轨分别依次穿过所述分离区、精调区和键合区，所述分离模块在所述分离区的多条所述导轨之间移动，所述精调模块在所述精调区的多条所述导轨之间移动，所述键合模块在所述键合区的多条所述导轨之间移动，使得芯片键合处理灵活多变，能够进一步提升产率，保证了芯片键合装置的整机产率，提高了设备的产率成本比。
更进一步的，采用多条所述直行导轨，每条所述直行导轨上设置一个所述传输载体，通过所述控制装置控制所述传输载体在所述直行导轨上来回运动，所述分离模块、精调模块和键合模块分别在多条所述直行导轨之间移动，能够实现所述芯片进行并行传输和键合，进一步提升芯片键合的产量。
而采用环形的所述导轨，一环形的所述导轨上设置有多个所述传输载体，使所述芯片的键合过程为串联传输和键合，能够实现所述芯片键合装置中不同的模块同时工作；并且，在环形的所述导轨上设置至少一个分流环，每个所述分流环对应一个所述分离模块、精调模块或键合模块，进一步平衡所述芯片拾取及分离、所述芯片位置精调和所述芯片键合的工艺时间，优化所述分离模块、精调模块和键合模块的数量配置，实现所述芯片进行串并联传输和键合，达到更进一步提高芯片键合产量的目的。
另外，在所述分离区设置有一分离机构，所述分离机构在所述控制装置的控制下能够实现多自由度的运动，有利于实现所述芯片批量拾取及分离的过程。
最后，本发明的芯片键合装置中的所述精调模块、键合模块和传输装置中均设置有相应的对准系统，能有效提高所述芯片的键合精度。
附图说明
图1为本发明实施例一中的所述芯片键合装置的正视结构示意图；
图2为本发明实施例一中的所述芯片键合装置的俯视结构示意图；
图3为本发明实施例一中的所述芯片键合装置的分离模块中的分离机构的结构示意图；
图4为本发明实施例一中的所述芯片键合装置中分离区的侧视结构示意图；
图5为本发明实施例一中的所述芯片键合装置中精调区的侧视结构示意图；
图6为本发明实施例一中的所述芯片键合装置中键合区的侧视结构示意图；
图7为本发明采用上述实施例中的所述芯片键合装置的芯片键合方法的流程图；
图8为本发明实施例二中的所述芯片键合装置的正视结构示意图；
图9为本发明实施例二中的另一种所述芯片键合装置的正视结构示意图；
图10为本发明实施例二中的又一种所述芯片键合装置的正视结构示意图；
图11为本发明实施例三中的所述芯片键合装置的正视结构示意图。
具体实施方式
下面将结合流程图和示意图对本发明的芯片键合装置及其键合方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常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。
本发明的核心思想在于，本发明提供一种芯片键合装置，所述芯片键合装置包括：
至少一个用于对芯片进行分离的分离模块；
至少一个用于对所述芯片和一基底进行键合的键合模块；
一传输装置，所述传输装置将所述芯片在所述分离模块以及所述键合模块之间传输；以及
一控制装置，所述控制装置分别控制所述分离模块、键合模块和传输装置。
相应的，使用所述芯片键合装置的所述芯片键合方法包括：对所述芯片进行拾取及分离；将所述芯片和所述基底进行键合。
本发明的芯片键合装置通过所述传输装置将所述芯片在所述分离模块以及所述键合模块之间运输，能够实现对所述芯片批量拾取及分离、批量传输以及所述芯片和所述基底批量键合的过程，有效提高芯片键合的产量；并且通过所述控制装置分别控制所述芯片键合装置中的所述分离模块和键合模块，可以保证所述芯片键合装置中至少有一个模块在工作，从而提升芯片键合的产量。
以下列举所述芯片键合装置及其键合方法的实施例，以清楚说明本发明的内容，应当明确的是，本发明的内容并不限制于以下实施例，其他通过本领域普通技术人员的常规技术手段的改进亦在本发明的思想范围之内。
为了便于描述，在这里统一将空间相对术语如“第一方向”定义为“X轴方向”、“第二方向”定义为“Y轴方向”、“第三方向”定义为“Z轴方向”，用来描述如在图中所示的一个装置或特征具有可移动的方位特性，同时，如“在……上方”、“在……之上”等用来描述如在图中所示的一个装置或特征与其他装置或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了装置在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。
实施例1：
请参阅图1-图6，其中示出了本发明实施例1中所述芯片键合装置的正视结构示意图、俯视结构示意图和分区域的侧视结构示意图。
如图1所示，本实施例的所述芯片键合装置包括：用于放置所述芯片的第一物料拾取模块0a，所述第一物料拾取模块0a包括放置若干个载片20的载片库00，以及用于抓取并传输所述载片20的第一机械手01，其中每个所述载片20上承载一组芯片，一组芯片包括若干个芯片(如2100、…、210n，n为正整数)，以及单个芯片上方对应的标记(如2200、…、220n)；第二物料拾取模块0b包括用于放置若干个基底60的基片库02，以及用于抓取并传输所述基底60的第二机械手03，所述基底60包括待键合的基底60和已键合完成的基底60，所述基底60为金属材料或半导体材料或有机材料；
传输装置3：所述传输装置3包括至少一条导轨以及至少一个用于承载所述芯片的传输载体，每条所述导轨上设置有至少一所述传输载体。较佳的，在本实施例中，如图2所示的芯片键合装置的俯视示意图，所述传输装置3包括3条直行导轨(第一条直行导轨30a、第二条直行导轨30b、第三条直行导轨30c)以及每条所述直行导轨上分别设置一个传输载体，所述传输载体上包括相应的载板(31a、31b、31c)以及一个对准系统(32a、32b、32c)，所述载板(31a、31b、31c)与所述对准系统(32a、32b、32c)一一对应固定在一起，所述载板(31a、31b、31c)用于承载所述芯片，所述对准系统(32a、32b、32c)用于探测所述载片20上的芯片的位置以及所述基底60上的标记，所述载板(31a、31b、31c)带着所述对准系统(32a、32b、32c)在相应的控制下，分别在对应的所述直行导轨(30a、30b、30c)上来回运动；
分离模块1：用于承载所述载片20的分离台10，用于分离所述芯片的分离机构11，以及用于拾取和翻转芯片的翻转机械手12。较佳的，所述分离台10可以在X轴方向(也就是第一方向)和Y轴方向(也就是第二方向)上移动，如图1、图2和图4所示(如图4为所述芯片键合装置的分离区A的侧视图)，分离区A依据三条直行轨道(30a、30b、30c)的分布可以分为第一分离区A1、第二分离区A2和第三分离区A3。所述分离台10可以在Y轴方向上运动(图4中用虚线示意的所述分离模块1表示所述分离台10可以移动的位置)，即所述分离模块1可以在分离区A1、A2和A3之间运动，实现在三条所述直行导轨(30a、30b、30c)上分别完成对所述芯片拾取及分离过程；所述分离台10也可以在X轴方向上运动，以便将承载的所述载片20运动到翻转机械手12的下方，而且以便翻转机械手12将单个芯片翻转至所述传输载体上的载板(31a或31b或31c)上。如图3所示，所述分离结构11从上至下包括一分离针头110，所述分离针头110可以在Z轴方向(也就是第三方向)运动，将其上方所述载片20上承载的单个芯片被顶起，以便所述翻转机械手12的吸取；一吸附结构111，所述吸附结构111用于吸附所述载片20，以固定所述载片20，便于所述翻转机械手12吸取所述单个芯片；一平面运动结构112，所述分离针头110和所述吸附结构111固定在所述平面运动结构112的上方，所述平面运动结构112可以在X轴方向和Y轴方向上移动，当单个所述芯片(如2100)被所述翻转机械手12吸取翻转完成拾取及分离过程后，所述平面运动结构112在相应的控制下，带动所述吸附结构111和分离针头110沿X轴方向或者沿Y轴方向移动到下一个“目标”，即所述分离机构11将会运动到下一个将要被拾取及分离的单个芯片下方的位置(所述平面运动结构112的移动会根据所述载片20上承载的一组芯片中单个芯片的排布情况而运动，例如，为了便于控制，可以将若干个芯片呈一排排列，这样，在整个芯片拾取及分离的过程中，所述平面运动机构112会沿着固定的一个方向X轴方向或者Y轴方向运动)。如图4所示，所述翻转机械手12包括一Z轴方向运动机构121、一Y轴方向运动机构123以及一旋转机构122；
精调模块4：所述芯片在所述分离区A完成所述芯片拾取及分离过程后，所述传输装置3将承载已分离的芯片的所述载板(31a或31b或31c)传输到精调区B进行芯片位置的精调。如图1、图2和图5所示，所述精调模块4包括用于协助调整所述芯片的精调台40，设置于所述精调台40上的用于调整芯片位置的顶针41以及用于探测所述芯片位置的对准系统42(为了便于描述，将所述对准系统42定义为第二对准系统42)，所述精调台40可以在X轴方向和Y轴方向上运动，同理，所述精调区B也相应的分为第一精调区B1、第二精调区B2和第三精调区B3，能够实现在多条所述直行导轨(30a、30b、31c)之间分别进行所述芯片精调过程，所述顶针41可以在Z轴方向上实现升降，以便吸取和交接所述芯片；
键合模块5：所述芯片在所述精调区B完成所述芯片位置的精调后，所述传输装置3将承载精调后的芯片的所述载板(31a或31b或31c)传输到键合区C。如图1、图2和图6所示，所述键合模块5包括：用于承载基底60的键合台50，和一用于探测所述芯片位置的对准系统52(为了便于描述，将所述对准系统52定义为第三对准系统52)，较佳的，所述键合台50可以在X轴方向和Y轴方向上运动，同理，所述键合区C也相应的分为第一键合区C1、第二键合区C2和第三键合区C3，能够实现在多条所述直行导轨(30a、30b、31c)之间分别完成所述芯片和所述基底的键合过程。在本实施例中，在所述键合台50上还设置一加压装置51，所述加压装置51能够在Z轴方向上运动，将所述基底60向上顶起与所述芯片进行键合。当然，如果直接将所述键合台50还设置在Z轴方向上也可以运动的话，所述加压装置51是可以省略的，其作用由所述键合台50完成；
以及控制装置7，所述控制装置7分别控制上述各个模块和传输装置3。
考虑本实施例中所述传输装置3采用的是直行导轨，于是，为了方便工艺操作，所述分离模块1、精调模块4和键合模块5可以平行排列。
接下来，为了使本实施例的内容更加清楚，进一步描述使用上述芯片键合装置的芯片键合方法。
请参阅图7，其中示出了所述芯片键合方法中通过所述第一条直行导轨30a传输和芯片键合的流程图，其步骤如下：(假定初始状态设定为，所述传输载体都处于所述直行导轨的始端位置，所述分离模块1、精调模块4和键合模块5都沿着所述第一条直行导轨30a的延伸方向平行排列，即所述分离模块1处于第一分离区A1，所述精调模块4处于第一精调区B1，所述键合模块5处于第一键合区C1。)
开始；
抓取芯片；
第一机械手01通过控制装置7从载片库00中抓取载片20，并将其传输放置在分离台10上，所述载片20承载一组芯片，一组芯片上包括若干个芯片(如2100、…、210n)，相应的每个芯片的上方对应有标记(2200、…、220n)。
在第一分离区A1中完成对所述载板31a的所述芯片拾取及分离过程；
分离台10承载着所述载片20运动到翻转机械手12的下方，然后分离机构11会顶起芯片(如2100)，所述载板31a带着对准系统32a在所述第一条直行导轨30a上运动到所述载片20上方待取单个芯片(如2100)的位置，对准系统32a扫描该单个芯片2100上方的标记2200，并对该处标记2200的状态做出判断。当该处标记2200残缺或该处无芯片时，所述载板310a和分离机构11就会做出相应的运动，移动到下一个芯片的位置；当该处满足拾取条件时，所述对准系统32a就会在载板31a的带动下调整位置，对准待取单个芯片2100的标记2200，翻转机械手12吸取该芯片，翻转后将其交接到所述载板31a上。重复上述拾取单个芯片的过程，直至所述载板31a上芯片数量及排列方式按照要求拾取完毕。
在第一精调区B1中完成对所述载板31a的所述芯片精调过程，同时，所述分离模块1运动到所述第二分离区A2，完成对所述载板31b的所述芯片拾取及分离过程；
在所述控制装置7的控制下，所述载板31a带着对准系统32a沿着所述第一条直行导轨30a从第一分离区A1运动到第一精调区B1的精调工位，所述精调台40带着第二对准系统42扫描所述载板31a上所有芯片的位置信息，然后所述顶针42向上顶起将待调整的单个芯片吸住，所述顶针42向下回到相应位置，通过所述精调台40带着所述顶针42调整所述芯片位置，再由所述顶针42向上顶起将单个芯片交接到所述载板31a上，以此类推，完成所述载板31a上所有芯片的精调过程。
与此同时，当所述分离模块1在所述第一分离区A1完成所述芯片拾取及分离后，所述分离模块1在所述控制装置7的控制下，沿着Y轴方向移动，运动到所述第二分离区A2，重复在所述第一分离区A1的动作，完成对所述第二条直行轨道30b上所述载板31b的芯片拾取及分离过程。
在第一键合区C1完成对所述载板31a的所述芯片和基底的键合过程，与此同时，所述分离模块1运动到所述第三分离区A3，完成对所述载板31c的所述芯片拾取及分离过程，所述精调模块4运动到所述第二精调区B2，完成对所述载板31b的所述芯片精调过程；
在所述控制装置7的控制下，所述载板31a带着对准系统32a沿着所述第一条直行导轨30a从第一精调区B1运动到第一键合区C1的键合工位，所述第一键合区C1已经放置好待键合的基底60，所述基底60为金属材料或半导体材料或有机材料，所述对准系统32a对准所述基底60上标记位置，所述键合台50上的第三对准系统52探测所述载板32a上的芯片位置，所述键合台50上的加压装置51向上垂直运动，完成所述载板31a上所述芯片和所述基底60的键合。
所述载板31a上的芯片和所述基底键合完成后，所述载板31a带着对准系统32a沿着所述第一条直行导轨30a往回运动，回到初始位置，等待下一个芯片键合的过程。
与此同时，所述载板31b会沿着所述第二条直行导轨30b从第二分离区A2运动到第二精调区B2，于是，所述精调模块4就会从所述第一精调区B1运动到第二精调区B2，重复在所述第一精调区B1的动作，完成对所述载板31b上的芯片精调过程。
还有，在此同时，所述分离模块1将从所述第二分离区A2运动到所述第三分离区A3，重复之前的动作，完成对所述第三直行轨道30c上所述载板31c的芯片拾取及分离过程。
如此，所述分离模块1、精调模块4和键合模块5就这样在三条所述直行导轨之间有规律的来回运动，完成所述芯片和基底的键合工艺。
结束，放置已键合完成的基底60；
当整片所述基底60的键合工艺完成后，第二机械手03在所述控制装置7的控制下抓取所述基底60，并将所述基底60传输至基片库02中。
本实施例中，所述芯片键合装置采用3条所述直行导轨(30a、30b、30c)作为传输导轨，并且在每一条所述直行导轨上设置一个所述载板(31a或31b或31c)，所述载板(31a、31b、31c)形成并联，通过所述控制装置7的调控，当所述载板31a完成所述芯片拾取及分离后，所述分离模块1运动到第二条直行导轨30b下，通过所述载板31b进行所述芯片拾取及分离，随后，所述分离模块1再运动到所述第三条直行导轨30c下，通过所述载板31c进行所述芯片拾取及分离。相应的，所述精调模块4、键合模块5也在三条直行导轨之间来回运动。所述芯片键合装置能够实现并联传输和键合的过程，完成芯片批量拾取及分离、芯片批量传输和芯片批量键合，可以保证每个区域(分离区A、精调区B、键合区C)中至少有一个模块在工作(如图4所示)，从而提升了芯片键合的产率。
实施例2：
请参阅图8、图9和图10，在图8、图9和图10中，参考标号表示与图1-图6相同的表述与第一实施例的装置结构相同，所述第二实施例的芯片键合装置和第一实施例中的区别在于：所述传输装置包括两条导轨，两条所述导轨首尾相连形成一环形的导轨33，为了实现芯片键合产量的提高，在环形的所述导轨33上设置若干个传输载体，如图8所示，一条所述导轨33上设置了3个所述传输载体，每一个所述传输载体上设置一载板以及一对准系统，如在所述导轨33上设置有第一个载板31a和第一个对准系统32a、第二个载板31b和第二个对准系统32b、第三个载板31c和第三个对准系统32c；为了进一步提高芯片键合产能，优选的，如图9、图10所示，可以在一条所述导轨33上设置6个所述传输载体，如增设第四个载板31d和第四个对准系统32d、第五个载板31e和第五个对准系统32e、第六个载板31f和第六个对准系统32f。当然，本发明对所述载板和对准系统的数量并不只是限定于3个或者6个，可根据实际生产需要进行选择。所述导轨33设置于所述分离模块1、精调模块4和键合模块5的正上方，所述导轨33可以如图9所示水平设置在其上方，也可以如图10所示垂直设置在其上方。另外，在第二实施例中，所述键合台50设置可以在Z轴方向上运动，因此，省略了第一实施例中的加压装置51。所述分离模块1、精调模块4和键合模块5的放置可以依据环形的所述导轨而设定，平行排列或者环形排列，在此不做限定。
该实施例中采用所述芯片键合装置的芯片键合方法类似“流水线”的生产方法，因为多个所述传输载体在所述控制装置7的控制下，在所述导轨33上能够实现“流水线”的生产操作，即所述分离模块1、精调模块4和键合模块5可以同时都作业，例如：所述第一个载板31a完成所述芯片拾取及分离后，沿着所述导轨33“流入”(运动)到所述精调模块4的正上方，对所述第一个载板31a进行所述芯片精调(“下一个流程”)的过程；而此时，所述第三个载板31c或所述第六个载板31f运动到所述分离模块1的正上方，进行新的芯片拾取及分离的过程。如此，通过多个所述载体在所述导轨33上有次序的运动，实现芯片键合的“流水线”生产。当然，为了使各个模块同步保持工作状态，还可以根据所述芯片键合方法中不同工艺步骤(所述芯片拾取及分离、所述芯片精调、所述芯片和基底键合)的工艺时间进一步优化所述分离模块、所述精调模块和所述键合模块的配置数量，如当所述分离模块、所述精调模块和所述键合模块的耗时分别为a、b、c时，令d为3600/a、3600/b、3600/c的最小公倍数，则所述分离模块、所述精调模块和所述键合模块的配置分别为d/a个、d/b个、d/c个。
本实施例中所述芯片键合装置采用两条首尾相连的导轨形成一环形，在所述导轨上设置若干个传输载体，能够实现芯片键合过程中串联传输和键合，进一步的，可以优化所述分离模块、所述精调模块和所述键合模块的配置数量，实现所述芯片键合装置中不同模块同时工作，提升芯片键合产率。
实施例3：
因所述芯片键合方法中不同工艺步骤(所述芯片拾取及分离、所述芯片精调、所述芯片和基底键合)的工艺时间会不一致，那么，在实施例2中的所述芯片键合装置的产率则由各个工艺区域中耗时最长来决定，因此，为了进一步提升所述芯片键合装置的产量，对所述芯片键合装置还可以做进一步的优化配置。
请参阅图11，在图11中，参考标号表示与图8、图9和图10相同的表述与第二实施例的装置结构相同，所述第三实施例的芯片键合装置和第二实施例中的区别在于：所述传输装置中的导轨33上至少设置一分流环，每个所述分流环对应一个分离模块、精调模块或者键合模块。为了更加清楚的说明本实施例的发明内容，本实施例中假定在芯片键合工艺中，所述芯片拾取及分离的工艺时间为15s，所述芯片精调的工艺时间为15s，而所述芯片和基底键合的工艺时间需要30s为例，如图11所示，则在第一键合模块5a(所述第一键合模块5a包括第一个键合台50a、第一个第三对准系统52a和第一基底60a)的上方对应的所述导轨33的位置处增设一分流环33a，相应的，所述分流环33a可以“分流”相应的传输载体(例如所述传输载体包括第七个载板31g和第七个对准系统32g)，于是，在相应的所述分流环33a的位置处就对应设置有第二键合模块5b(所述第二键合模块5b包括第二个键合台50b、第二个第三对准系统52b和第二基底60b)。因此，依据各个工艺的实际的生产时间，所述分离模块、精调模块和键合模块的配置数量都是可以进一步优化的，相应的，所述分流环的设置也可以进行优化，这是本领域普通技术人员容易想到的，在此不做赘述。第三实施例中所述芯片键合装置的芯片键合方法与第二实施例中的所述芯片键合方法相似，在串行传输的过程中混有并行传输的过程，这是本领域普通技术人员容易理解的，在此不做赘述。
本实施例中通过在环形的导轨上增设至少一分流环，每个分流环对应一个分离模块、精调模块或者键和模块，使得芯片键合装置的芯片键合过程中形成串并联的传输和键合，使其产量最大化，最优化，从而更进一步提高芯片键合产量。
综上，本发明的芯片键合装置通过所述传输装置将所述芯片在所述分离模块、精调模块以及所述键合模块之间运输，能够实现对所述芯片批量拾取及分离、批量传输以及所述芯片和所述基底批量键合的过程，有效提高芯片键合的产量；并且通过所述控制装置分别控制所述芯片键合装置中的所述分离模块、精调模块和键和模块，可以保证所述芯片键合装置中的至少有一个模块在工作，从而提升芯片键合的产量。
进一步的，所述传输装置采用多导轨方式传输所述传输载体，并且所述传输装置包括分离区、精调区和键合区，多条所述导轨分别依次穿过所述分离区、精调区和键合区，所述分离模块在所述分离区的多条所述导轨之间移动，所述精调模块在所述精调区的多条所述导轨之间移动，所述键合模块在所述键合区的多条所述导轨之间移动，使得芯片键合处理灵活多变，能够进一步提升产率，保证了芯片键合装置的整机产率，提高了设备的产率成本比。
更进一步的，采用多条所述直行导轨，每条所述直行导轨上设置一个所述传输载体，通过所述控制装置控制所述传输载体在所述直行导轨上来回运动，所述分离模块、精调模块和键合模块分别在多条所述直行导轨之间移动，能够实现所述芯片进行并行传输和键合，进一步提升芯片键合的产量。
而采用环形的所述导轨，一环形的所述导轨上设置有多个所述传输载体，使所述芯片的键合过程为串联传输和键合；在采用环形的所述导轨后，设备的产率由各区域中耗时最长的那个区域决定，为进一步提升产率，可以多区域布置。即假设分离模块、精调模块、键合模块的耗时分别为a、b、c，令d为3600/a、3600/b、3600/c的最小公倍数，则理论最优配置为在分离区设置d/a个分离模块、在精调区设置d/b个精调模块、在键合区设置d/c个键合模块，能够实现所述芯片键合装置中不同的模块同时工作；并且，在环形的所述导轨上设置至少一个分流环，每个所述分流环对应一个所述分离模块、精调模块或键合模块，进一步平衡所述芯片拾取及分离、所述芯片位置精调和所述芯片键合的工艺时间，优化所述分离模块、精调模块和键合模块的数量配置，使得所述芯片进行串并联传输和键合，达到更进一步提高芯片键合产量的目的。
另外，在所述分离区设置有一分离机构，所述分离机构在所述控制装置的控制下能够实现多自由度的运动，有利于实现所述芯片批量拾取及分离的过程。
最后，本发明的芯片键合装置中的所述精调模块、键合模块和传输装置中均设置有相应的对准系统，能有效提高所述芯片的键合精度。
显然，本领域的技术人员可以对本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，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (20)

1.一种芯片键合装置，其特征在于，包括：
至少一个用于对芯片进行分离的分离模块；
至少一个用于对所述芯片和一基底进行键合的键合模块；
一传输装置，所述传输装置将所述芯片在所述分离模块以及所述键合模块之间传输，所述传输装置包括至少一条导轨以及至少一个用于承载所述芯片的传输载体，每条所述导轨上设置有至少一所述传输载体；以及
一控制装置，所述控制装置分别控制所述分离模块、键合模块和传输装置。
2.如权利要求1所述的芯片键合装置，其特征在于，所述芯片键合装置至少一个用于对所述芯片的位置进行精调的精调模块，所述传输装置将所述芯片在所述分离模块、所述精调模块以及所述键合模块之间传输，所述控制装置用于控制所述精调模块。
3.如权利要求2所述的芯片键合装置，其特征在于，所述传输装置包括多条所述导轨，所述传输装置包括分离区、精调区和键合区，多条所述导轨分别依次穿过所述分离区、精调区和键合区，所述分离模块在所述分离区的多条所述导轨之间移动，所述精调模块在所述精调区的多条所述导轨之间移动，所述键合模块在所述键合区的多条所述导轨之间移动。
4.如权利要求2所述的芯片键合装置，其特征在于，每一个所述传输载体上包括一载板和一对准系统，所述载板用于承载所述芯片，所述对准系统用于探测所述芯片的位置以及所述基底上的标记。
5.如权利要求2所述的芯片键合装置，其特征在于，所述导轨为直行导轨。
6.如权利要求5所述的芯片键合装置，其特征在于，在每一条所述直行导轨上设置一个所述传输载体，通过所述控制装置控制所述传输载体在所述直行导轨上来回运动。
7.如权利要求3所述的芯片键合装置，其特征在于，所述传输装置包括两条所述导轨，两条所述导轨首尾相连形成一环形。
8.如权利要求7所述的芯片键合装置，其特征在于，在环形的所述导轨上设置若干个所述传输载体，通过所述控制装置控制所述传输载体在环形的所述导轨上有次序的运动。
9.如权利要求7所述的芯片键合装置，其特征在于，在环形的所述导轨上设置至少一个分流环，每个所述分流环对应一个所述分离模块、精调模块或键合模块。
10.如权利要求8所述的芯片键合装置，所述分离模块、所述精调模块和所述键合模块的耗时分别为a、b、c，令d为3600/a、3600/b、3600/c的最小公倍数，则所述分离模块、所述精调模块和所述键合模块的配置分别为d/a个、d/b个、d/c个。
11.如权利要求1所述的芯片键合装置，其特征在于，所述分离模块包括：
一用于承载所述芯片的分离台；
一用于拾取和翻转所述芯片的翻转机械手；以及
一分离机构，所述分离机构设置于所述分离台中，用于分离所述芯片。
12.如权利要求11所述的芯片键合装置，其特征在于，所述分离机构从上至下包括一分离针头、吸附结构和一平面运动机构，所述分离针头和吸附结构固定在所述平面运动机构的上方，所述平面运动机构具有第一方向和第二方向的移动自由度，所述分离针头具有第三方向的移动自由度，所述第一方向、第二方向和第三方向相互垂直。
13.如权利要求11所述的芯片键合装置，其特征在于，所述翻转机械手具有第一方向、第二方向和第三方向的移动自由度以及一旋转自由度，所述第一方向、第二方向和第三方向相互垂直。
14.如权利要求2所述的芯片键合装置，其特征在于，所述精调模块包括：一精调台、设置于所述精调台上的对准系统和一顶针，所述对准系统用于探测所述芯片的位置，所述顶针用于调整所述芯片的位置。
15.如权利要求1所述的芯片键合装置，其特征在于，所述键合模块包括一用于承载所述基底的键合台和一对准系统，所述对准系统用于探测所述芯片的位置。
16.如权利要求15所述的芯片键合装置，其特征在于，所述键合台具有第一方向、第二方向和第三方向的移动自由度，所述第一方向、第二方向和第三方向相互垂直。
17.如权利要求15所述的芯片键合装置，其特征在于，所述键合台具有第一方向和第二方向的移动自由度，且在所述键合台的上方还设置一加压装置，所述加压装置具有第三方向的移动自由度，所述第一方向、第二方向和第三方向相互垂直。
18.如权利要求1所述的芯片键合装置，其特征在于，所述芯片键合装置还包括放置所述芯片的第一物料拾取模块和放置所述基底的第二物料拾取模块；
所述第一物料拾取模块包括一用于放置若干个载片的载片库以及用于抓取并传输所述载片的第一机械手，每个所述载片中放置一组所述芯片；
所述第二物料拾取模块包括一用于放置若干个基底的基片库以及用于抓取并传输所述基底的第二机械手。
19.一种使用如权利要求2-18中任意一项所述的芯片键合装置的芯片键合方法，其特征在于，所述芯片键合方法包括：
对所述芯片进行拾取及分离；
对所述芯片进行精调；
将所述芯片和所述基底进行键合。
20.如权利要求19所述的芯片键合方法，其特征在于，所述基底为金属材料或半导体材料或有机材料。
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