CN108155125B - 一种半导体芯片贴片装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体芯片贴片装置，包括：基料相机反射镜设在键合运动机构上，基料相机反射镜相对于水平方向朝向基料载台倾斜延伸以获取并反射基料的画面；基料相机设在基料载台上方且与键合运动机构间隔开，基料相机与基料相机反射镜配合以通过基料相机反射镜反射的画面获取基料所在位置。根据本发明实施例的半导体芯片贴片装置，通过将基料相机设在基料载台上方且与键合运动机构间隔开来，基料相机反射镜固定在键合运动机构上且与基料相机相对应，键合运动机构下方对应地设置第一芯片相机反射镜、第二芯片相机反射镜、第三芯片相机反射镜和芯片相机，不仅可以减轻键合运动机构的承重，而且可以降低键合高度，提高装片精度和效率。

Description

一种半导体芯片贴片装置
技术领域
本发明涉及半导体封装领域，更具体地，涉及一种半导体芯片贴片装置。
背景技术
集成电路(IC)工业是当前全球经济发展的高速增长点，其中，半导体制造工艺的进步和市场对微小芯片需求的快速增长，使芯片I/O密度越来越高，芯片引线间距和焊盘直径持续减小，同时，为提高生产效率，封装速度逐年递增，因而对后封装设备的定位精度和运行速度提出了极高的要求。
贴片设备决定着芯片装片工艺的精度、效率和稳定性，是芯片封装工艺的关键设备。键合运动机构是装片设备装的关键设备，在运行过程中细小的振动都会对精度造成一定的影响，其直接影响到芯片装片的精度。
瑞士ESEC公司联合美国AG公司中的GRUETER等人申请的国际专利EP2115767B1和瑞士ESEC公司联合美国AG公司中的Patrick Blessing等人申请的国际专利US8166637B2公开了一种贴片视觉设备。该设备拥有一个可旋转的保持反射镜，首先，相机通过反射镜捕捉芯片的贴片位置，其次当芯片夹持器通过反射镜上方时，反射镜旋转一定角度，相机通过反射镜捕捉芯片的位置信息，进行贴片。但是该设备的缺点是保持反射镜通过连杆机构进行重复旋转，会产生误差累积，影响贴片精度，同时效率低下，影响贴片效率。
北京中电科电子装备有限公司的刘子阳等人申请的专利CN106449490A公开了一种倒装芯片封装设备。该设备中第一相机固定在设备本体上用于确定芯片在贴片机构上的位置偏差，以及第二相机固定在贴片机上，用于识别目标位置。但是该设备中的第二相机与贴片机构固定后，会使贴片机构重量增加，以及第一相机直接安装在设备上，会使贴片机构相对于工作台的高度增加，进而影响设备的贴片速度和精度。
因此亟待发明一种容易实现的贴片装置，该装置需具有高速高精度等特点。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种半导体芯片贴片装置。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
根据本发明实施例的半导体芯片贴片装置包括：
传输机构，所述传输机构用于传输芯片；
基料载台，所述基料载台用于承接基料；
键合运动机构，所述键合运动机构设在所述基料载台上方，所述键合运动机构与所述传输机构配合以将所述传输机构传输的所述芯片键合在所述基料载台上的所述基料上；
基料相机反射镜，所述基料相机反射镜设在所述键合运动机构上，所述基料相机反射镜相对于水平方向朝向所述基料载台倾斜延伸以获取并反射所述基料的画面；
基料相机，所述基料相机设在所述基料载台上方且与所述键合运动机构间隔开，所述基料相机与所述基料相机反射镜配合以通过所述基料相机反射镜反射的画面获取所述基料所在位置。
进一步地，所述基料相机反射镜设在所述键合运动机构的一侧，所述基料相机设在所述键合运动机构的同一侧且朝向所述基料相机反射镜以获取所述基料相机反射镜的画面。
进一步地，所述基料载台的上表面形成为平面，所述基料相机沿水平方向设置，所述基料相机反射镜的中心与所述基料相机的中心的水平高度相等。
进一步地，所述基料相机反射镜相对于水平方向倾斜的角度为45°。
进一步地，所述半导体芯片贴片装置还包括：
第一芯片相机反射镜，所述第一芯片相机反射镜设在所述键合运动机构下方，所述第一芯片相机反射镜相对于水平方向朝向所述键合运动机构倾斜延伸以获取并反射所述键合运动机构上的所述芯片的画面；
第二芯片相机反射镜，所述第二芯片相机反射镜相对于所述第一芯片相机反射镜设置以获取并反射所述第一芯片相机反射镜反射的画面；
第三芯片相机反射镜，所述第三芯片相机反射镜相对于所述第二芯片相机反射镜设置以获取并反射所述第二芯片相机反射镜反射的画面；
芯片相机，所述芯片相机与所述第三芯片相机反射镜配合以通过所述第三芯片相机反射镜反射的画面获取所述芯片所在位置。
进一步地，所述第一芯片相机反射镜和所述第二芯片相机反射镜分别设在所述基料载台上且相对于所述第一芯片相机反射镜和所述第二芯片相机反射镜之间的竖直平面互相对称。
进一步地，所述第三芯片相机反射镜设在所述第二芯片相机反射镜上方，所述第三芯片相机反射镜朝向所述第二芯片相机反射镜且与所述第二芯片相机反射镜平行设置，所述芯片相机朝向所述第三芯片相机反射镜设置以获取所述第三芯片相机反射镜反射的画面。
进一步地，所述基料载台的上表面形成为平面，所述芯片相机沿水平方向设置，所述第三芯片相机反射镜的中心与所述芯片相机的中心的水平高度相等。
进一步地，所述第三芯片相机反射镜相对于水平方向倾斜的角度为45°。
进一步地，所述传输机构包括：
芯片摆臂电机；
芯片摆臂机构，所述芯片摆臂机构的一端与所述芯片摆臂电机相连以由所述芯片摆臂电机驱动在水平方向上做圆周运作，所述芯片摆臂机构的另一端用于传输所述芯片，所述芯片摆臂机构的长度等于所述芯片摆臂电机的中心与所述芯片相机的中心之间的距离。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
根据本发明实施例的半导体芯片贴片装置，通过将基料相机设在基料载台上方且与键合运动机构间隔开来，基料相机反射镜固定在键合运动机构上且与基料相机相对应，键合运动机构下方对应地设置第一芯片相机反射镜、第二芯片相机反射镜、第三芯片相机反射镜和芯片相机，不仅可以减轻键合运动机构的承重，而且可以降低键合高度，提高装片精度和效率。
附图说明
图1为根据本发明实施例中半导体芯片贴片装置的结构示意图；
图2为现有技术中芯片相机与芯片反射镜的结构示意图；
图3为根据本发明实施例中半导体芯片贴片装置中芯片相机、第一芯片相机反射镜、第二芯片相机反射镜和第三芯片相机反射镜的结构示意图；
图4为根据本发明实施例中半导体芯片贴片装置的一个工作状态图；
图5为根据本发明实施例中半导体芯片贴片装置的又一个工作状态图；
图6为根据本发明实施例中半导体芯片贴片装置的再一个工作状态图。
附图标记：
半导体芯片贴片装置100；
传输机构10；芯片摆臂电机11；芯片摆臂机构12；拾取头13；晶片载台14；
基料载台20；
键合运动机构30；键合头31；
基料相机40；基料相机反射镜41；
芯片相机50；第一芯片相机反射镜51；第二芯片相机反射镜52；第三芯片相机反射镜53；
芯片1；芯片相机反射镜2。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图具体描述根据本发明实施例的半导体芯片贴片装置100。
如图1所示，根据本发明实施例的半导体芯片贴片装置100包括传输机构10、基料载台20、键合运动机构30、基料相机反射镜41和基料相机40。
具体而言，传输机构10用于传输芯片1，基料载台20用于承接基料，键合运动机构30设在基料载台20上方，键合运动机构30与传输机构10配合以将传输机构10传输的芯片1键合在基料载台20上的基料上，基料相机反射镜41设在键合运动机构30上，基料相机反射镜41相对于水平方向朝向基料载台20倾斜延伸以获取并反射基料的画面，基料相机40设在基料载台20上方且与键合运动机构30间隔开，基料相机40与基料相机反射镜41配合以通过基料相机反射镜41反射的画面获取基料所在位置。
换言之，半导体芯片贴片装置100主要由传输机构10、基料载台20、键合运动机构30、基料相机反射镜41和基料相机40组成，其中，传输机构10用于传输芯片1，基料载台20用于承接基料，键合运动机构30设在基料载台20上方，键合运动机构30与传输机构10配合，键合运动机构30将传输机构10传输的芯片1键合在基料载台20上，键合运动机构30固定有基料相机反射镜41，基料相机反射镜41相对于水平方向朝向基料载台20倾斜延伸以获取并反射基料的画面，基料相机40设在基料载台20上方且与键合运动机构30间隔开，即基料相机40不会增加键合运动机构30的重量，基料相机40通过基料相机反射镜41反射的画面获取基料所在位置。
由此，根据本发明实施例的半导体芯片贴片装置100，通过将基料相机40设在基料载台20上方且与键合运动机构30间隔开来，基料相机反射镜41固定在键合运动机构30上且与基料相机40相对应，基料相机40可以通过基料相机反射镜41反射的画面获取基料位置，提高装片精度，减轻键合运动机构30的承重。
根据本发明的一些具体实施例，基料相机反射镜41设在键合运动机构30的一侧，基料相机40设在键合运动机构30的同一侧且朝向基料相机反射镜41以获取基料相机反射镜41的画面。
根据本发明的一个实施例，基料载台20的上表面形成为平面，基料相机40沿水平方向设置，基料相机反射镜41的中心可以与基料相机40的中心的水平高度相等，便于获取基料的精确位置。
根据本发明的又一个实施例，基料相机反射镜41相对于水平方向倾斜的角度为45°，由此，基料相机反射镜41可以将竖直方向的光经反射得到水平方向的光并被基料相机40所捕捉。
优选地，半导体芯片贴片装置100还包括第一芯片相机反射镜51、第二芯片相机反射镜52、第三芯片相机反射镜53和芯片相机50。
具体而言，芯片1在键合运动机构30一端设有键合头31，键合头31上的吸嘴通过真空吸取芯片1，键合运动机构30的下方设有第一芯片相机反射镜51，第一芯片相机反射镜51相对于水平方向朝向键合运动机构30倾斜延伸，第一芯片相机50用于获取并反射键合运动机构30上的芯片1的画面，第二芯片相机反射镜52与第一相机反射镜相对设置，第二反射镜用于获取并反射第一芯片相机反射镜51反射的画面，第三芯片相机反射镜53与第二芯片相机反射镜52相对设置，半导体芯片贴片装置100用于获取并反射第二芯片相机反射镜52反射的画面，芯片相机50与第三芯片相机反射镜53配合以通过第三芯片相机反射镜53反射的画面获取芯片1所在位置。
也就是说，将竖直方向的光经三次反射得到水平方向的光且被芯片相机50捕获，芯片相机50得到的芯片1位置信息与基料相机40得到的基料位置信息经系统软件处理，获得芯片1与基料的位置差，利用该差值即可校正它们的偏差，获得正确的装片精度。当装片完成时，基料相机40还可以检测芯片1的装片精度。
进一步地，在现有技术中，只通过一个芯片相机反射镜2和芯片相机50获得芯片1位置，对比图2和图3，现有技术的键合运动机构30的键合高H明显高于本发明实施例的键合高度h，本发明实施例的半导体芯片贴片装置100将现有技术的键合高度降低约50％。
由此，通过键合运动机构30下方对应地设置第一芯片相机反射镜51、第二芯片相机反射镜52、第三芯片相机反射镜53和芯片相机50，可以降低键合高度，进一步提高装片精度。
根据本发明的一个实施例，第一芯片相机反射镜51和第二芯片相机反射镜52分别设在基料载台20上且相对于第一芯片相机反射镜51和第二芯片相机反射镜52之间的竖直平面互相对称。
根据本发明的又一个实施例，第三芯片相机反射镜53设在第二芯片相机反射镜52上方，第三芯片相机反射镜53朝向第二芯片相机反射镜52且与第二芯片相机反射镜52平行设置，芯片相机50朝向第三芯片相机反射镜53设置以获取第三芯片相机反射镜53反射的画面。
根据本发明的又一个实施例，基料载台20的上表面形成为平面，芯片相机50沿水平方向设置，第三芯片相机反射镜53的中心与芯片相机50的中心的水平高度相等。
优选地，第三芯片相机反射镜53相对于水平方向倾斜的角度为45°。
也就是说，由于第一芯片相机50、第二芯片相机50和第三芯片相机50相对设置，所以，第二芯片相机50与第一芯片相机50分别相对于水平方向倾斜的角度为45°和135°。
根据本发明的又一个实施例，传输机构10包括芯片摆臂电机11和芯片摆臂机构12。
具体地，芯片摆臂机构12的一端与芯片摆臂电机11相连以由芯片摆臂电机11驱动在水平方向上做圆周运作，拾取头13从晶片载台14上拾取晶片，芯片摆臂机构12的另一端可以和拾取头13相互配合以传输拾取头13所拾取的芯片1，芯片摆臂机构12的长度等于芯片摆臂电机11的中心与芯片相机50的中心之间的距离。
下面具体描述根据本发明实施例的半导体芯片贴片装置100的工作过程。
首先，如图4所示，芯片摆臂机构12将芯片1移至键合运动机构30的下方，根据芯片1的位置，键合运动机构30驱动键合头31至芯片1正上方，键合头31下降拾取芯片1。
然后，如图5所示，键合运动机构30驱使键合头31拾取芯片1后，芯片摆臂机构12离开芯片相机50正上方，芯片相机50通过第一芯片相机反射镜51、第二芯片相机反射镜52和第三芯片相机反射镜53对芯片1进行捕捉并图像处理，芯片相机50获取芯片1位置信息，同时，基料相机40通过基料相机反射镜41对基料载台20上基料的装片位置进行捕捉并图像处理，基料相机40获取基料装片位的位置信息，系统软件将芯片相机50和基料相机40获得的位置信息进行处理，根据系统软件可得出芯片1和基料的位置差值，利用该差值即可校正它们的偏差。
最后，如图6所示，芯片1装片后基料相机40通过基料相机反射镜41获取芯片1装片后的位置偏差，即检验芯片1的装片精度。
总而言之，根据本发明实施例的半导体芯片贴片装置100，通过将基料相机40设在基料载台20上方且与键合运动机构30间隔开来，基料相机反射镜41固定在键合运动机构30上且与基料相机40相对应，键合运动机构30下方对应地设置第一芯片相机反射镜51、第二芯片相机反射镜52、第三芯片相机反射镜53和芯片相机50，不仅可以减轻键合运动机构30的承重，而且可以降低键合高度，提高装片精度和效率。
以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种半导体芯片贴片装置，其特征在于，包括：
传输机构，所述传输机构用于传输芯片；
基料载台，所述基料载台用于承接基料；
键合运动机构，所述键合运动机构设在所述基料载台上方，所述键合运动机构与所述传输机构配合以将所述传输机构传输的所述芯片键合在所述基料载台上的所述基料上；
基料相机反射镜，所述基料相机反射镜设在所述键合运动机构上，所述基料相机反射镜相对于水平方向朝向所述基料载台倾斜延伸以获取并反射所述基料的画面；
基料相机，所述基料相机设在所述基料载台上方且与所述键合运动机构间隔开，所述基料相机与所述基料相机反射镜配合以通过所述基料相机反射镜反射的画面获取所述基料所在位置；
还包括：
第一芯片相机反射镜，所述第一芯片相机反射镜设在所述键合运动机构下方，所述第一芯片相机反射镜相对于水平方向朝向所述键合运动机构倾斜延伸以获取并反射所述键合运动机构上的所述芯片的画面；
第二芯片相机反射镜，所述第二芯片相机反射镜相对于所述第一芯片相机反射镜设置以获取并反射所述第一芯片相机反射镜反射的画面；
第三芯片相机反射镜，所述第三芯片相机反射镜相对于所述第二芯片相机反射镜设置以获取并反射所述第二芯片相机反射镜反射的画面；
芯片相机，所述芯片相机与所述第三芯片相机反射镜配合以通过所述第三芯片相机反射镜反射的画面获取所述芯片所在位置。
2.根据权利要求1所述的半导体芯片贴片装置，其特征在于，所述基料相机反射镜设在所述键合运动机构的一侧，所述基料相机设在所述键合运动机构的同一侧且朝向所述基料相机反射镜以获取所述基料相机反射镜的画面。
3.根据权利要求2所述的半导体芯片贴片装置，其特征在于，所述基料载台的上表面形成为平面，所述基料相机沿水平方向设置，所述基料相机反射镜的中心与所述基料相机的中心的水平高度相等。
4.根据权利要求3所述的半导体芯片贴片装置，其特征在于，所述基料相机反射镜相对于水平方向倾斜的角度为45°。
5.根据权利要求1所述的半导体芯片贴片装置，其特征在于，所述第一芯片相机反射镜和所述第二芯片相机反射镜分别设在所述基料载台上且相对于所述第一芯片相机反射镜和所述第二芯片相机反射镜之间的竖直平面互相对称。
6.根据权利要求5所述的半导体芯片贴片装置，其特征在于，所述第三芯片相机反射镜设在所述第二芯片相机反射镜上方，所述第三芯片相机反射镜朝向所述第二芯片相机反射镜且与所述第二芯片相机反射镜平行设置，所述芯片相机朝向所述第三芯片相机反射镜设置以获取所述第三芯片相机反射镜反射的画面。
7.根据权利要求6所述的半导体芯片贴片装置，其特征在于，所述基料载台的上表面形成为平面，所述芯片相机沿水平方向设置，所述第三芯片相机反射镜的中心与所述芯片相机的中心的水平高度相等。
8.根据权利要求7所述的半导体芯片贴片装置，其特征在于，所述第三芯片相机反射镜相对于水平方向倾斜的角度为45°。
9.根据权利要求1所述的半导体芯片贴片装置，其特征在于，所述传输机构包括：
芯片摆臂电机；
芯片摆臂机构，所述芯片摆臂机构的一端与所述芯片摆臂电机相连以由所述芯片摆臂电机驱动在水平方向上做圆周运作，所述芯片摆臂机构的另一端用于传输所述芯片，所述芯片摆臂机构的长度等于所述芯片摆臂电机的中心与所述芯片相机的中心之间的距离。
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