TW201828394A - 用於鍵合臂自動對準的方法和系統 - Google Patents

用於鍵合臂自動對準的方法和系統 Download PDF

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Abstract

一種用於在鍵合過程中將鍵合臂相對於用於支撐襯底的鍵合支撐件表面自動地對準方法和實施該方法的系統，該方法包括：通過可移動地聯接到鍵合臂的鍵合頭使鍵合臂圍繞縱軸旋轉第一轉，所述第一轉包括多個預定旋轉角度位置；在多個旋轉角度位置中的每個旋轉角度位置處暫停鍵合臂的旋轉；確定在相應旋轉角度位置處的每個暫停期間鍵合臂相對於鍵合支撐件表面的傾斜角度；以及選擇具有滿足預定義的規格的傾斜角度的鍵合臂的旋轉角度位置，使得鍵合臂基本上垂直於鍵合支撐件表面對準。

Description

用於鍵合臂自動對準的方法和系統
本發明總體上涉及用於鍵合臂自動對準的方法和系統。更具體地，本發明描述了一種方法和實施該方法的系統的實施例，該方法和系統用於在鍵合過程中將鍵合臂相對於用於支撐襯底的鍵合支撐件表面自動地對準。
倒裝晶片接合是用於將半導體器件、部件或管芯互連到電路板、晶圓或襯底的技術。半導體器件具有沉積在半導體器件的頂面上的晶片焊盤上的焊料凸塊。然後，通過翻轉臂或致動器翻轉半導體器件，使得頂面朝下，並且晶片焊盤與襯底的焊盤表面對準。移動鍵合臂以將半導體器件接合到襯底上，然後焊料回流以完成所述互連。
在倒裝晶片鍵合技術中，半導體器件和襯底之間的傾斜角度(即鍵合臂傾斜度)的控制是關鍵的。在如圖1A所示的理想鍵合過程中，鍵合臂100使得具有焊料凸塊22的半導體器件20朝向襯底30的焊盤表面32致動或位移，其中襯底30設置在砧座或鍵合支撐件202的砧座表面或鍵合支撐件表面200上。焊料凸塊22能夠與焊盤表面32均勻地接合，並且半導體器件20和焊盤表面32之間的電連接是完整的。然而，在如圖1B所 示的非理想的鍵合技術中，焊料凸塊22不會與焊盤表面32均勻地接合。因此，如果沒有適當地控制鍵合臂傾斜度或者不能實現可接受的鍵合臂傾斜範圍，則有可能會出現諸如圖1B所示的焊料凸塊22的平整度不均勻的問題，從而增加了半導體器件20與焊盤表面32之間的冷接點的風險。
控制鍵合臂傾斜度的現有方法是手動調節鍵合臂100相對於鍵合支撐件202(具體地，鍵合支撐件表面200)的取向。該調節可以是通過使鍵合臂100圍繞x軸和y軸旋轉，使得鍵合臂100有差異地指向鍵合支撐件表面200。在調節之後，可以用螺釘機械地固定鍵合臂100，並且對鍵合臂傾斜度進行測量和評估。可能需要重複調節多次，直到所測量的鍵合臂傾斜度滿足、達到或符合預定義的規格。此外，預定義的規格可能是嚴格的，並且在工具更換(例如，更換接合夾頭)之後可能需要對鍵合臂傾斜度的精細調節。
與現有調節方法相關的一個問題是，傾斜測量之後的機械和手動調節的重複過程是定性的，並且耗時。還有人為錯誤的風險，例如由於錯誤方向的機械調節或測量值誤讀。
因此，為瞭解決或減輕上述問題和/或缺點中的至少一個，需要提供一種用於將鍵合臂相對於鍵合支撐件表面自動地對準的方法和系統，其中存在與前述現有技術相比有至少一個改進和/或優點。
根據本發明的第一方面，提供了一種用於在鍵合過程中將鍵合臂相對於用於支撐襯底的鍵合支撐件表面自動地對準的方法。所述方法包括：通過可移動地聯接到鍵合臂的鍵合頭 使鍵合臂圍繞縱軸旋轉第一轉，所述第一轉包括多個預定旋轉角度位置；在多個旋轉角度位置中的每個旋轉角度位置處暫停鍵合臂的旋轉；確定在相應旋轉角度位置處的每個暫停期間鍵合臂相對於鍵合支撐件表面的傾斜角度；以及選擇具有滿足預定義的規格的傾斜角度的鍵合臂的旋轉角度位置，使得鍵合臂基本上垂直於鍵合支撐件表面對準。
根據本發明的第二方面，提供了一種系統，用於將鍵合臂相對於鍵合支撐件表面自動地對準。所述系統包括用於執行鍵合過程的鍵合設備，所述鍵合設備包括：鍵合臂；可移動地聯接到鍵合臂的鍵合頭；和在鍵合過程中用於支撐襯底的鍵合支撐件表面；並且所述系統還包括：與鍵合設備連接的計算裝置，所述計算裝置包括處理器和被配置為存儲電腦可讀指令的記憶體，其中當執行所述指令時，所述處理器執行以下步驟，所述步驟包括：通過可移動地聯接到鍵合臂的鍵合頭使鍵合臂圍繞縱軸旋轉第一轉，所述第一轉包括多個預定旋轉角度位置；在所述多個旋轉角度位置中的每個旋轉角度位置處暫停鍵合臂的旋轉；確定在相應旋轉角度位置處的每個暫停期間鍵合臂相對於鍵合支撐件表面的傾斜角度；以及選擇具有滿足預定義的規格的傾斜角度的鍵合臂的旋轉角度位置，使得鍵合臂基本上垂直於鍵合支撐件表面對準。
本發明的上述方面中的一個或多個方面的優點在於可以在最小的用戶干預下自動執行鍵合臂的對準。對錯位鍵合臂的這種鍵合臂自動對準或調節的方法顯著減少了所需的時間，並且倒裝鍵合過程可以變得更有效率。由於只有在無法找到可接受的鍵合臂傾斜範圍的情況下才需要使用者干預，因此取消或顯著減少了機械調節(例如每次更換刀具)的試錯法的使用。另一 個優點在於可以實現基本上均勻的凸塊平坦度，因為焊料凸塊可以與襯底均勻地接合，並且半導體器件和襯底之間的電連接是完整的。再一個優點在於在鍵合過程中半導體器件和焊盤表面之間出現冷接點的風險顯著降低。
因此，本文公開了根據本發明用於將鍵合臂相對於鍵合支撐件表面自動地對準的方法和系統。根據本發明實施例的以下詳細描述，僅通過非限制性示例連同根據本發明實施例的附圖，本發明的各種特徵、方面和優點將變得更加顯而易見。
10‧‧‧鍵合設備
20‧‧‧半導體器件
22‧‧‧焊料凸塊
30‧‧‧襯底
32‧‧‧焊盤表面
40‧‧‧旋轉角度位置
40a‧‧‧旋轉角度位置
40b‧‧‧旋轉角度位置
40c‧‧‧旋轉角度位置
40d‧‧‧旋轉角度位置
40e‧‧‧旋轉角度位置
40f‧‧‧旋轉角度位置
40g‧‧‧旋轉角度位置
40h‧‧‧旋轉角度位置
50‧‧‧第一轉
50a‧‧‧第一轉
50b‧‧‧第二轉
50c‧‧‧旋轉路徑或轉的一部分
60‧‧‧第二旋轉角度位置
60a‧‧‧旋轉角位置
60b‧‧‧旋轉角位置
60c‧‧‧旋轉角位置
60d‧‧‧旋轉角位置
60e‧‧‧旋轉角位置
60f‧‧‧旋轉角位置
60h‧‧‧旋轉角位置
60g‧‧‧旋轉角位置
70‧‧‧第三旋轉角度位置
100‧‧‧鍵合臂
102‧‧‧鍵合頭
104‧‧‧夾頭
106‧‧‧緊固螺釘
108‧‧‧緊固螺釘
110‧‧‧縱軸
112‧‧‧下表面
114a‧‧‧點
114b‧‧‧點
114c‧‧‧點
114d‧‧‧點
116‧‧‧夾頭表面
118‧‧‧周邊區域
200‧‧‧表面
202‧‧‧鍵合支撐件
204‧‧‧參考管腳
204a‧‧‧尖端
206‧‧‧前軌道
300‧‧‧方法
302‧‧‧步驟
304‧‧‧步驟
306‧‧‧步驟
308‧‧‧步驟
400‧‧‧第一選擇過程
402‧‧‧步驟
404‧‧‧步驟
406‧‧‧步驟
408‧‧‧步驟
410‧‧‧步驟
412‧‧‧步驟
414‧‧‧步驟
416‧‧‧步驟
500‧‧‧傾斜角度計算過程
502‧‧‧步驟
504‧‧‧步驟
506‧‧‧步驟
508‧‧‧步驟
510‧‧‧步驟
512‧‧‧步驟
514‧‧‧步驟
516‧‧‧步驟
518‧‧‧步驟
600‧‧‧第二選擇過程
602‧‧‧步驟
604‧‧‧步驟
606‧‧‧步驟
608‧‧‧步驟
610‧‧‧步驟
612‧‧‧步驟
614‧‧‧步驟
616‧‧‧步驟
700‧‧‧第三選擇過程
701‧‧‧步驟
702‧‧‧步驟
704‧‧‧步驟
706‧‧‧步驟
708‧‧‧步驟
709‧‧‧步驟
710‧‧‧步驟
711‧‧‧步驟
712‧‧‧步驟
713‧‧‧步驟
714‧‧‧步驟
圖1A示出了具有理想旋轉角度位置的鍵合設備的側視圖。
圖1B示出了具有非理想旋轉角度位置的鍵合設備的側視圖。
圖2A示出了鍵合設備的側視圖。
圖2B示出了圖2A的鍵合設備的正視圖。
圖3A示出了圖2A的具有放大的鍵合臂傾斜度的鍵合設備的鍵合臂的示意圖。
圖3B示出了圖3A的已經通過圍繞縱軸旋轉而對準的鍵合臂的示意圖。
圖4A示出了用於將鍵合臂相對於鍵合支撐件表面自動對準的方法的流程圖。
圖4B示出了圖4A的方法中的鍵合臂的轉。
圖5A示出了圖4A的方法的第一選擇過程的流程圖。
圖5B示出了圖5A的第一選擇過程中的鍵合臂的第一轉。
圖6A示出了圖2A的鍵合設備的鍵合臂和參考管腳的側視圖。
圖6B示出了圖6A的鍵合臂的夾頭表面的仰視圖。
圖6C示出了根據圖4A的方法確定鍵合臂相對於鍵合支撐件表面的傾斜角度的流程圖。
圖7A示出了圖4A的方法的第二選擇過程的流程圖。
圖7B示出了圖7A的第二選擇過程中的鍵合臂的第二轉。
圖8A示出了圖4A的方法的鍵合臂的轉的一部分。
圖8B示出了圖5A的第一選擇過程之後的第三選擇過程的流程圖。
圖8C示出了在圖7A的第二選擇過程之後的第三選擇過程的流程圖。
圖8D示出了另一第三選擇過程的流程圖。
圖9示出了第一選擇過程、第二選擇過程和第三選擇過程的流程圖。
在本發明中，給定元素的描述，或者特定圖中的特定元素編號的考慮或使用，或者相應描述材料中對其的引用可以涵蓋另一圖中或者與其關聯的描述材料中標識的相同、等效或者類似的元素或元素編號。除非另外指明，否則在圖或相關文本中使用“/”應理解為是指“和/或”。本文中對特定數值或數值範圍的敘述被理解為包括或是對近似數值或數值範圍的敘述。為了簡潔和清楚起見，根據附圖，本發明的實施例的描述針對用於將鍵合臂相對於鍵合支撐件表面自動地對準的方法和系統。應該理解，附圖可能不是按比例繪製的，並且可能不被依賴於顯示或確定具 體的大小和/或尺寸。
雖然將結合本文提供的實施例描述本發明的各個方面，但將理解的是，它們並非意在將本發明限制於這些實施例。相反，本發明旨在涵蓋包括在由所附申請專利範圍限定的本發明的範圍內的本文描述的實施例的替代、修改和等同物。此外，在下面的詳細描述中，闡述了具體細節以提供對本發明的透徹理解。然而，本領域普通技術人員(即專業人員)將認識到，本發明可以在沒有具體細節的情況下和/或在由特定實施例的方面的組合引起的多個細節的情況下來實踐。在許多實例中，沒有詳細描述公知的系統、方法、過程和部件，以免不必要地模糊本發明的實施例的各個方面。
在本發明的代表性或示例性實施例中，公開一種用於執行倒裝晶片鍵合技術的鍵合設備10。如圖2A所示，鍵合設備10包括可移動地聯接到鍵合頭102的鍵合臂或致動器100。夾頭104設置在鍵合臂100的端部，用於保持半導體器件或管芯。鍵合設備10進一步包括砧座或鍵合支撐件202，砧座或鍵合支撐件202具有與夾頭104面對/面向夾頭104的砧座表面或鍵合支撐件表面200。參考管腳204安裝或固定到鍵合支撐件202的前軌道206，以與夾頭104接合。參考管腳204可以替代地或附加地安裝或固定到鍵合支撐件202的後軌道208。
引導鍵合臂100相對於鍵合支撐件表面200的軌道的取向可以通過移動鍵合頭102來調節。例如，鍵合頭102可以圍繞y軸轉動或旋轉，以改變引導鍵合臂100指向鍵合支撐件表面200的軌道的取向。參考圖2B，可以通過調節(即鬆開和擰緊緊固螺釘106)來使鍵合臂100圍繞y軸轉動或旋轉。通過緊固螺釘108的調節，鍵合臂100也可以圍繞x軸轉動或旋轉。因 此，鍵合臂的傾斜度，即鍵合臂100相對於鍵合支撐件表面200的傾斜角度α，可以通過調節鍵合臂100而改變。理想地，傾斜角度α為0或0°，使得鍵合臂100和鍵合支撐件表面200之間的角度α'恰好為90°，其中α'=90°-α。
在一些實施例中，鍵合臂100可能不垂直於鍵合頭102，即鍵合臂100與鍵合頭102之間的連接角度β可能不完全為是90°。例如，在圖3A和圖3B中，示意性地示出了鍵合臂100相對於鍵合支撐件表面200的各種放大的鍵合臂傾斜度，以及鍵合臂100分別相對於鍵合支撐件表面200的後續對準。鍵合頭102的下表面112平行於鍵合支撐件表面200，但是連接角β不與其成90°。存在垂直於並穿過下表面112的縱軸110，具體地在鍵合臂100和鍵合頭102之間的連接點或聯接處。例如，如圖3所示，鍵合臂100可圍繞縱軸110旋轉，以改變鍵合臂100指向鍵合支撐件表面200的方向，其中連接角度β更接近於90°並且傾斜角度α更接近於0°。
因此，鍵合臂100可以圍繞縱軸110通過多個旋轉角度位置旋轉。這些旋轉角度位置中的一些可能導致傾斜角度α比其他旋轉角度位置更接近0°。在參考圖4A中的流程圖和圖4B中的鍵合臂100的旋轉路徑或轉(revolution)50的各種實施例中，存在用於在鍵合過程中將鍵合臂100相對於用於支撐襯底30的鍵合支撐件200表面自動地對準的方法300。廣義地說，方法300包括：a.步驟302：通過可移動地聯接到鍵合臂100的鍵合頭102使鍵合臂100圍繞縱軸110旋轉第一轉50，所述第一轉50包括多個預定旋轉角度位置40；b.步驟304：在多個旋轉角度位置40中的每個旋轉角度位 置處暫停鍵合臂100的旋轉；c.步驟306：確定在相應旋轉角度位置40處的每個暫停期間鍵合臂100相對於鍵合支撐件表面200的傾斜角度；以及d.步驟308：選擇具有滿足預定義的規格的傾斜角度的旋轉角度位置40，使得鍵合臂100基本上垂直於鍵合支撐件表面200對準。
如果鍵合臂100未相對於鍵合支撐件表面200對準，則執行方法300以對準或調節鍵合臂100，直到鍵合臂100基本上垂直於鍵合支撐件表面200對準。如果鍵合臂100被旋轉到具有滿足預定義的規格的傾斜角的所選的旋轉角度位置40，則鍵合臂100相對於鍵合支撐件表面200的對準被認為是基本垂直的。將會理解的是，在所選的旋轉角度位置40處，鍵合臂100可以不必精確地垂直於鍵合支撐件表面200對準。
在執行方法300之前，可以手動調節鍵合臂100直到下表面112與鍵合支撐件表面200盡可能平行，但是人的靈活性和/或製造缺陷會限制平行度，從而影響鍵合臂100相對於鍵合支撐件撐表面200的傾斜角度α。鍵合臂100的旋轉可以由伺服電機或步進電機或技術人員已知的任何其它機構驅動。旋轉角度位置40是預定義的並且沿著第一轉50(即360°旋轉)分佈。旋轉角度位置40較佳均勻地分佈，使得每對連續的旋轉角度位置40之間的間隔相同。將理解的是，用於第一轉50的預定旋轉角度位置40的數量可以是不同的並且不以相等的間隔均勻分佈。此外，任何一對連續的旋轉角度位置40之間的角度間隔也可以不同，例如，90°或22.5°，並且對於每個不同的對都是不相等的。步驟306中的傾斜角度計算過程的反覆運算次數與旋轉角度位置40的數量相對應。
第一選擇過程400
參照圖5A和圖5B描述方法300的實施例。方法300包括第一選擇過程400，用於將鍵合臂100相對於鍵合支撐件表面200自動地對準。第一選擇過程400包括步驟402：通過可移動地聯接到鍵合臂100的鍵合頭102使鍵合臂100圍繞縱軸110旋轉第一轉50a，所示第一轉50a包括多個預定旋轉角度位置40。360°的第一轉50a被劃分為8個旋轉角度位置40a-h，使得每對連續的旋轉角度位置40a-h(例如在40a和40b之間或在40b和40c之間)相隔45°。下面的表1示出了參照圖4B和圖5B的8個旋轉角度位置40a-h和相對於輔助線RL的相應的角度間隔。
第一選擇過程400還包括步驟404：在多個旋轉角度位置40a-h中的每個旋轉角度位置處暫停鍵合臂100的旋轉；以及步驟406：確定在相應旋轉角度位置40a-h處的每個暫停期間鍵合臂100相對於鍵合支撐件表面200的傾斜角度α。具體而言，在步驟406中，根據傾斜角度計算過程500來確定傾斜角度α。在第一轉50a中，鍵合臂100通過8個旋轉角度位置40a-h旋轉。在旋轉角度位置40a-h的每一個旋轉角度位置處，暫停或暫時停止旋轉以執行傾斜角度計算過程500。
雖然在旋轉開始之前和旋轉結束之後鍵合臂100立即保持靜止，但是鍵合臂100的這些靜止位置可以被解釋為在步驟404中的暫停。傾斜角度計算過程500可以首先在旋轉角度位置40a處執行，旋轉角度位置40a與即將開始旋轉之前(即在其他7個旋轉角度位置40b-h之前)的第一個暫停處的0°的角度間隔相對應。可選地，傾斜角度計算過程500可以在旋轉角度位置40a處被最後執行，旋轉角度位置40a與即將結束旋轉之後(即在其它7個旋轉角度位置40b-h之後)的最後一個暫停處的360°的角度間隔相對應。
傾斜角度計算過程500
參考圖6A和圖6B，傾斜角度計算過程500在廣義上包括利用垂直於鍵合支撐件表面200佈置的參考管腳204探測鍵合臂100上的三個或更多個不同點114的高度。特別地，三個或更多個不同點114被預定義的在夾頭104的夾頭表面116上，所示夾頭104設置在鍵合臂100的端部處。將理解的是，為了在夾頭表面116上限定一個平面，需要至少三個不同的點114。較佳地，三個或更多個不同點114位於用來接觸並保持半導體器件20的夾頭表面116的周邊區域118處。而且，在夾頭表面116上有偏差的情況下，夾頭表面116上的更多不同的點114將使平面限定更加精確。
傾斜角度計算過程500進一步包括使鍵合臂100相對於參考管腳204致動或位移，使得參考管腳204接合夾頭表面116上的三個或更多個不同點114中的每一個。傾斜角度計算過程500還包括基於夾頭表面116上的三個或更多個不同點114的探測高度來計算夾頭表面116相對於鍵合支撐件表面200的平面傾斜度。理想地，所有三個或更多個不同點114的探測高度是 相同的，使得夾頭表面116垂直於參考管腳204並平行於鍵合支撐件表面200。夾頭表面116相對於鍵合支撐件表面200將具有零平面傾斜。然而，如果至少一個不同點114具有與其他不同的探測高度，則平面傾斜角度將不為零。
另外參考圖6C來描述傾斜角度計算過程500的實施例。如圖6B所示，在夾頭表面116上預定義了4個不同的點114a-d。傾斜角度計算過程500包括步驟502：使鍵合臂100沿著xy平面朝向參考管腳204位移直到夾頭表面116面向(例如，面向正上方)基準管腳204。傾斜角度計算過程500進一步包括步驟504：使鍵合臂100沿著xy平面位移，直到第一不同點114a直接面向參考管腳204的尖端204a。傾斜角度計算過程500還包括步驟506：使鍵合臂100沿著z軸位移直到參考管腳204的尖端204a接合或接觸第一不同點114a。在步驟508中，通過連接到鍵合設備10的計算裝置計算第一不同點114a沿著z軸的位移，即由第一不同點114a沿著z軸朝向參考管腳204的末端204a移動的距離。在隨後的步驟510中，由於參考管腳204的高度已知，第一不同點114a相對於鍵合支撐件表面200的探測高度由第一不同點114a沿著z軸的位移來計算。傾斜角度計算過程500進一步包括步驟512：使鍵合臂100沿著z軸以相反方向移位元與步驟508中計算的相同的位移。
傾斜角度計算過程500還包括步驟514：確定是否已經計算了所有4個不同點114a-d的探測高度。如果否，則步驟514繼續為剩餘的不同點114a-d中的每一個重複步驟504、506、508和510。在這個示例中，對剩下的三個不同點114b-d重複步驟504、506、508和510。
在計算了所有4個不同點114a-d的所有探測高度 之後，步驟514進行到步驟516：基於4個不同點114a-d的探測高度來計算夾頭表面114相對於鍵合支撐件表面200的平面傾斜度。可以基於平面傾斜度在隨後的步驟518中計算傾斜角度α。理想地，夾頭表面116的平面傾斜度和鍵合臂100相對於鍵合支撐件表面200的傾斜角度α為零。因此，傾斜角度計算過程500計算夾頭表面116的平面傾斜度和旋轉角度位置40a-h中的每一個旋轉角度位置的傾斜角度α。
在對全部8個旋轉角度位置40a-h執行傾斜角度計算過程500之後，步驟406進行到步驟408：根據所有8個旋轉角度位置40a-h確定所有傾斜角度α中的最小傾斜角度α1。第一選擇過程400還包括步驟410：確定最小傾斜角度α1是否滿足預定義的規格。預定義的規格為夾頭表面116相對於鍵合支撐件表面200的可允許的平面傾斜度提供了限制。例如，預定義的規格可以是1μm/mm，其被解釋為表示每水準位移1mm，則垂直位移1μm。在角度方面，1μm/mm的預定義的規格對應於0.001弧度或0.0573°的角度。將理解的是，預定義的規格可以根據鍵合設備10和/或鍵合過程的操作約束或要求而變化。
最小傾斜角度α1將滿足、達到或符合預定義的規格，例如，如果α1的值不大於0.0573°，則為1μm/mm或0.0573°。如果最小傾斜角度α1滿足預定義的規格，則步驟410進行到步驟412：選擇具有與最小傾斜角度α1相對應的傾斜角度α的旋轉角度位置(40a-h中的一個)。在該所選的旋轉角度位置處，鍵合臂100基本垂直於鍵合支撐件表面200，從而滿足預定義的規格。第一選擇過程400可以在步驟412之後結束，並且所選的旋轉角度位置將被用於鍵合過程。可選地，步驟412可以進行到步驟414：在所選的旋轉角度位置執行第三選擇過程700。
相反，如果最小傾斜角度α1不滿足預定義的規格，這也意味著來自全部8個旋轉角度位置40a-h的傾斜角度α都不滿足預定義的規格。在第一選擇過程400中不能找到用於鍵合過程的合適的旋轉角度位置(40a-h中的一個)。步驟410可以進行到步驟416：執行第二選擇過程600。可選地，代替第二選擇過程600，即使傾斜角度α不滿足預定義的規格，也可以在與最小傾斜角度α1對應的傾斜角度α的旋轉角度位置(40a-h中的一個)上進行第三選擇過程700。
第二選擇過程600
參照圖7A和圖7B描述第二選擇過程600。第二選擇過程600包括步驟602：使鍵合臂100圍繞縱軸110旋轉第二轉50b，第二轉50b包括與第一轉50a的預定旋轉角度位置40(也稱為第一旋轉角度位置40)不同的多個第二旋轉角度位置60。第二旋轉角度位置60被限定並分佈在第二轉50b(即360°旋轉)上，而不與任何第一旋轉角度位置40重合。特別地，每個第二旋轉角度位置60基本上在一對連續的第一旋轉角度位置40之間或將其平分。如圖7B所示，360°的第二轉50b被劃分為8個第二旋轉角度位置60a-h，使得每對連續的第二旋轉角度位置60(例如，在60a與60b之間或在60b與60c之間)相隔45°。下面的表2示出了參照圖7B的8個第二旋轉角度位置60a-h和相對於輔助線RL的相應的角度間隔。
類似地，將理解的是，第二旋轉角度位置60可以均勻分佈，使得每對連續的第二旋轉角度位置60之間的間隔相同。還將理解的是，用於第二轉50b的預定義的第二旋轉角度位置60的數量可以是不同的，例如，4或16，而不是以相等的間隔均勻分佈。此外，任何一對連續的第二旋轉角度位置60之間的角度間隔也可以不同，例如，90°或22.5°，並且對於每個不同的對都是不相等的。
第二選擇過程600還包括步驟604：在多個旋轉角度位置60a-h中的每個旋轉角度位置暫停鍵合臂100的旋轉；以及步驟606：確定在相應旋轉角位置60a-h處的每個暫停期間鍵合臂100相對於鍵合支撐件表面200的傾斜角度α。具體而言，在步驟606中，根據傾斜角度計算過程500來確定傾斜角度α。
在對全部8個第二旋轉角度位置60a-h執行傾斜角度計算過程500之後，第二選擇過程600進行到步驟608：根據全部8個第二旋轉角度位置60a-h確定所有傾斜角度α中的最小傾斜角度α2。第二選擇過程600還包括步驟610：確定最小傾斜角度α2是否滿足預定義的規格。
最小傾斜角度α2滿足預定義的規格，則步驟610進行到步驟612：選擇具有與最小傾斜角度α2相對應的傾斜角度α的第二旋轉角度位置(60a-h中的一個)。在該所選的旋轉角度位置處，鍵合臂100基本上垂直於鍵合支撐件表面200，從而滿足預定義的規格。第二選擇過程400可以在步驟612之後結束，並且所選的旋轉角度位置將被用於鍵合過程。可選地，步驟612可以進行到步驟614：對所選的旋轉角度位置執行第三選擇過程 700。
相反，如果最小傾斜角度α2不滿足預定義的規格，這也意味著來自全部8個第二旋轉角度位置60a-h的傾斜角度α都不滿足預定義的規格。在第一選擇過程400和第二選擇過程600中不能找到用於鍵合過程的合適的旋轉角度位置(40a-h和60a-h中的一個)。步驟610可以進行到步驟616：即使傾斜角度α不滿足預定義的規格，也可以在具有與最小傾斜角度α1對應的傾斜角度α的旋轉角度位置(60a-h中的一個)上進行第三選擇過程700。將理解的是，如果α1(來自第一選擇過程400)小於α2(來自第二選擇過程600)，則第三選擇過程700可以替代地在具有對應於最小傾斜角度α1的傾斜角度α的旋轉角度位置(即來自第一選擇過程400的第一旋轉角度位置40a-h中的一個)上執行。
第三選擇過程700
第三選擇過程700通過參考圖8A來描述。如上所述，如果不能找到合適的旋轉角度位置，則可以在第一選擇過程400和/或第二選擇過程600中可選地執行第三選擇過程700，或者在第二選擇過程600之後執行第三選擇過程700。第三選擇過程700試圖找到更合適的旋轉角度位置，並且也可以被稱為微調過程。廣義地，第三選擇過程700包括在多個第三旋轉角度位置70上旋轉鍵合臂100，所述多個第三旋轉角度位置70在包括所選的旋轉角度位置40/60的旋轉角度範圍內更靠近在一起。由於第三旋轉角度位置70更加靠近在一起，它們也可以被稱為更精細的旋轉角度位置70。此外，所選的旋轉角度位置40/60可以被稱為先前所選的旋轉角度位置40/60，即，先前從第一選擇過程400或第二選擇過程600中選擇的。如果在第一選擇過程400和 第二選擇過程600之後不能找到最佳旋轉角度位置，則可以可選地執行第三選擇過程700。具有最小傾斜角度α的旋轉角度位置40/60可以被確定為用於第三選擇過程700的所選的旋轉角度位置。旋轉角度範圍及其多個第三旋轉角度位置70沿著圍繞縱軸110的旋轉路徑或轉的一部分50c而存在。
第三選擇過程700還包括確定在相應的第三旋轉角度位置70處的每個暫停期間鍵合臂100相對於鍵合支撐件表面200的傾斜角度α。特別地，根據傾斜角度計算過程500確定傾斜角度α。如果第三旋轉角度位置70中的一個旋轉角度位置具有比先前所選的旋轉角度位置40/60的傾斜角度α更小的傾斜角度α，則第三選擇過程700將先前所選的旋轉角度位置40/60替換為第三旋轉角度位置70中的一個。相應地，然後，第三旋轉角度位置70中的一個變成了所選的旋轉角度位置70。否則，第三選擇過程700保持先前所選的旋轉角度位置40/60。
參考圖8B，在步驟414中執行的第三選擇處理700的第一示例中，先前所選的旋轉角度位置40d(距輔助線RL 135°)具有對應於滿足預定義的規格的最小傾斜角度α1的傾斜角度α。從先前所選的旋轉角度位置40d開始，第三選擇過程700包括步驟702：使鍵合臂100圍繞縱軸110旋轉轉的一部分，該部分轉的一部分包括多個第三旋轉角度位置70，多個第三旋轉角度位置70在包括先前所選的旋轉角度位置40d的旋轉角度範圍內更靠近在一起。
將理解的是，先前所選的旋轉角度位置40d基本上位於旋轉角度範圍的中間或者將其平分，並且旋轉角度範圍不延伸到相鄰的旋轉角度位置40c和40e的附近。還將理解的是，由於第一轉50a的旋轉角度位置40處於45°間隔，所以旋轉角度範 圍可以與先前所選的旋轉角度位置40d相差±20°，即相對於輔助線RL相差115°到155°。
旋轉角度範圍可以劃分為比第一轉50a的間隔更細或更小的間隔。例如，旋轉角度範圍可被劃分為5°間隔，從而導致8個第三或更精細的旋轉角度位置70a-h(不包括先前所選的旋轉角度位置40d)。下面的表3示出了8個第三旋轉角度位置70a-h以及與相對於輔助線RL相應的角度間隔。
第三選擇過程700還包括步驟704：在多個旋轉角度位置70a-h中的每個旋轉角度位置處暫停鍵合臂100的旋轉；以及步驟706：確定在相應旋轉角位置70a-h處的每個暫停期間鍵合臂100相對於鍵合支撐件表面200的傾斜角度α。具體而言，在步驟706中，根據傾斜角度計算過程500來確定傾斜角度α。
在對全部8個第三旋轉角度位置70a-h執行傾斜角度計算過程500之後，第三選擇過程700進行到步驟708：根據所有8個旋轉角度位置70a-h確定所有傾斜角度α中的最小傾斜角度α3。第三選擇過程700還包括步驟710：確定最小傾斜角度α3是否小於先前所選的旋轉角度位置40d的最小傾斜角度α1。 如果是，則步驟710進行到步驟712：用第三旋轉角度位置70a-h中的一個替換先前所選的旋轉角度位置40d作為所選的旋轉角度位置，第三旋轉角度位置70a-h中的一個具有對應於最小傾斜角度α3的傾斜角度α。將理解的是，如果α1滿足預定義的規格，則小於α1的α3也滿足預定義的規格。因此，在該所選的旋轉角度位置(70a-h中的一個)處，鍵合臂100也基本上垂直於結合支撐件表面200對準。
相反，如果步驟710確定最小傾斜角度α3不小於先前所選的旋轉角度位置40d的最小傾斜角度α1，則步驟710進行到步驟714：保持先前所選的旋轉角度位置40d作為所選的旋轉角度位置。
參考圖8C，在步驟614中執行的第三選擇過程700的第二示例中，先前所選的旋轉角度位置60d(距輔助線RL 157.5°)具有與滿足預定義的規格的最小傾斜角度α2相對應的傾斜角度α。從先前所選的旋轉角度位置60d開始，第三選擇過程700包括步驟702：使鍵合臂100以圍繞縱軸110旋轉部分轉，該部分轉包括多個第三旋轉角度位置70a-h，多個第三旋轉角度位置70a-h在包括先前選擇的旋轉角度位置60d的旋轉角度範圍內更靠近在一起。
將理解的是，先前所選的旋轉角度位置60d基本上位於旋轉角度範圍的中間或者將其平分，並且旋轉角度範圍不延伸到相鄰的旋轉角度位置60c和60e的附近。然而，由於之前所選的旋轉角度位置60d是在第一選擇過程400之後執行的第二選擇過程600的結果，所以旋轉角度範圍不應該朝向最接近的第一旋轉角度位置(具體地說是40d(距輔助線RL 135°)和40e(距輔助線RL 180°))的附近延伸。
如此，用於該第二示例的旋轉角度範圍比第一示例窄，例如距先前所選的旋轉角度位置60d相差±10°，即相對於輔助線RL相差147.5°至167.5°。旋轉角度範圍可以劃分為比第一示例的間隔更細或更小的間隔。旋轉角度範圍可以劃分為2.5°的間隔，從而導致8個第三或更精細的旋轉角度位置70a-h(不包括先前所選的旋轉角度位置60d)。下面的表4示出了8個第三旋轉角度位置70a-h以及與輔助線RL相應的角度間隔。
第三選擇過程700還包括步驟704：在多個第三旋轉角度位置70a-h中的每個旋轉角度位置處暫停鍵合臂100的旋轉；以及步驟706：確定在相應旋轉角位置70a-h處的每個暫停期間鍵合臂100相對於鍵合支撐件表面200的傾斜角度α。具體而言，在步驟706中，根據傾斜角度計算過程500來確定傾斜角度α。
在對全部8個旋轉角度位置70a-h執行傾斜角度計算過程500之後，第三選擇過程700進行到步驟708：根據所有8個旋轉角度位置70a-h確定所有傾斜角度α中的最小傾斜角度α3。第三選擇過程700還包括步驟710：確定最小傾斜角度α3是否小於先前所選的旋轉角度位置60d的最小傾斜角度α2。如 果是，則步驟710進行到步驟712：用第三旋轉角度位置70a-h中的一個替換先前所選的旋轉角度位置60d作為所選的旋轉角度位置，第三旋轉角度位置70a-h中的一個具有對應於最小傾斜角度α3的傾斜角度α。將理解的是，如果α2滿足預定義的規格，則小於α2的α3也滿足預定義的規格。因此，在該所選的旋轉角度位置(70a-h中的一個)處，鍵合臂100也基本上垂直於結合支撐件表面200對準。
相反，如果步驟710確定最小傾斜角度α3不小於先前所選的旋轉角度位置60d的最小傾斜角度α2，則步驟710進行到步驟714：保持先前所選的旋轉角度位置60d作為所選的旋轉角度位置。
參考圖8D，在步驟616中執行的第三選擇過程700的第三示例中，第三選擇過程700包括步驟701：確定所選的旋轉角度位置40/60。由於來自所有旋轉角度位置40a-h和60a-h的傾斜角度α均不滿足預定義的規格，所以這些中的一個將被確定為所選的旋轉角度位置40/60。值得注意的是，8個第一旋轉角度位置40a-h中的一個對應於最小傾斜角度α1，並且8個第二旋轉角度位置60a-h中的一個對應於最小傾斜角度α2。例如，第一旋轉角度位置40d具有最小的傾斜角度α1，並且第二旋轉角度位置60d具有最小的傾斜角度α2。如果α1小於α2，則步驟701將第一旋轉角度位置40d確定為所選的旋轉角度位置40d。如果α2小於α1，則步驟701將第二旋轉角度位置60d確定為所選的旋轉角度位置60d。
如本領域技術人員基於上述示例容易理解的那樣，從所選的旋轉角度位置(例如40d或60d)開始，執行第三選擇過程700的步驟702、704和706。第三旋轉角度位置70處於包 括所選的旋轉角度位置的旋轉角度範圍內。在對所有第三旋轉角度位置70執行傾斜角度計算過程500之後，第三選擇過程700進行到步驟708：根據所有第三旋轉角度位置確定所有傾斜角度α中的最小傾斜角度α3。第三選擇過程700還包括步驟709：確定最小傾斜角度α3是否滿足預定義的規格。如果是，則步驟709進行到步驟711：選擇具有與最小傾斜角度α3對應的傾斜角度α的第三旋轉角度位置70作為所選的旋轉角度位置。
如果最小傾斜角度α3仍然不滿足預定義的規格，則意味著在第一選擇過程400、第二選擇過程600和第三選擇過程700之後不能找到合適的旋轉角度位置。鍵合臂100不能基本上垂直於鍵合支撐件表面200對準。因此，由於均勻的凸起平坦度、不完整的電連接和/或冷接合的風險較大，所以鍵合過程可能不能進行。步驟709進行到步驟713：在連接到鍵合設備10的計算裝置上顯示消息。該消息用於通知鍵合設備10的使用者：由於旋轉角度位置40、60和70中沒有一個具有滿足預定義的規格的傾斜角度α，因此不能找到合適的旋轉角度位置來執行鍵合過程。然後，使用者可能需要手動調節鍵合設備10，特別是鍵合臂100和/或鍵合頭102，以改變鍵合臂100相對於鍵合支撐件表面200的取向，如上面參照圖2B所述。
第一選擇過程400、第二選擇過程600和第三選擇過程700的流程圖
圖9的流程圖總結了包括第一選擇過程400、第二選擇過程600和第三選擇過程700的方法300。方法300有利地提供了鍵合臂100相對於鍵合支撐件表面200的自動對準。特別地，鍵合臂100與具有滿足預定義的規格的傾斜角度α的所選的旋轉角度位置對準，使得鍵合臂100基本上垂直於鍵合支撐件表 面200對準。如上所述，圖3A示意性地示出了鍵合臂100相對於鍵合支撐件表面200的放大的鍵合臂傾斜。在圖3A所示的旋轉角度位置處，傾斜角度α在大約30°處較大，這不滿足預定義的規格，並且因此，鍵合臂100不會基本上垂直於鍵合支撐件表面200對準。圖3B示意性地示出了在通過方法300對準之後的鍵合臂100的放大的鍵合臂傾斜。在圖3B所示的旋轉角度位置處，傾斜角度α基本上接近於0°並且滿足預定義的規格，使得鍵合臂100基本上垂直於鍵合支撐件表面200對準。
由於方法300的各種過程和步驟是以電子方式或經由計算裝置來執行的，所以可以在最小的使用者干預的情況下自動執行適當的或最佳的旋轉角度位置的選擇。用於執行方法300的鍵合設備10的各種部件的致動和位移可以通過本領域技術人員已知的自動機構和/或機器人來執行。對錯位鍵合臂的這種鍵合臂自動對準或調節的方法顯著縮短了所需的時間，並且鍵合過程變得更有效率。具體而言，方法300以最大所需時間少於10分鐘來快速預設第一選擇過程400、第二選擇過程600和/或第三選擇過程700的各種參數。由於只有在無法找到可接受的鍵合臂傾斜度範圍(即，滿足預定義的規格)的情況下才需要使用者干預，因此取消或顯著減少了機械調節(例如每次更換刀具)的試錯法的使用。
所選的旋轉角度位置稍後將被用作用於執行倒裝晶片鍵合技術的鍵合臂100的準備位置。重新參考圖1A，通過在所選的旋轉角度位置處執行鍵合技術，在鍵合臂100處保持在夾頭104的夾頭表面116處的半導體器件20能夠均勻地接合到襯底30的焊盤表面32上，所示襯底設置或支撐在鍵合支撐件表面200上。由於焊料凸塊22能夠與焊盤表面32均勻地結合，並 且半導體器件20與焊盤表面32之間的電連接是完整的，所以可以實現基本上均勻的凸塊平坦度。此外，在鍵合過程中半導體器件20與焊盤表面32之間出現冷接點的風險被消除或者至少顯著降低。
所選的旋轉角度位置使得鍵合臂100能夠基本上垂直於鍵合支撐件表面200，並且相應地，夾頭表面116基本上平行於鍵合支撐件表面200。在一些實施例中，夾頭104是圓形的，並且與傾斜角度α相比，從鍵合支撐件表面200觀察的圓形夾頭表面116的取向不是關鍵的。當圍繞其中心旋轉時，圓形夾頭表面116保持基本不變。然而，在一些其他實施例中，夾頭104可以具有不同的形狀，並且夾頭表面116在圍繞其中心旋轉時不是不變的。例如，夾頭104是矩形的，並且矩形夾頭表面116的取向變得更加關鍵。為了使用矩形夾頭104進行鍵合過程，必須至少滿足2個標準：I.滿足預定義的規格的傾斜角度α；以及II.與鍵合支撐件表面200對準的矩形夾頭表面116。
在鍵合臂100圍繞縱軸110旋轉以找到合適的或最佳的旋轉角度位置的過程中，矩形夾頭表面116的取向可以改變並且與保持在夾頭表面116處的半導體器件20的取向不重合。因此，在所選的旋轉角度位置處，傾斜角度α可以滿足預定義的規格，但是矩形夾頭表面116與半導體器件20的取向不一致。一種可能的解決方案是使用額外的馬達來轉動或旋轉矩形夾頭104以與半導體裝置20的取向對準，同時保持鍵合臂100相對於鍵合支撐件表面200的位置和取向。因此，當矩形夾頭104相對於鍵合臂100轉動/旋轉時，鍵合臂100保持靜止。
另一種可能的解決方案是固定矩形夾頭104，使得 矩形夾頭表面116總是保持與半導體器件20的取向對準。方法300將在矩形夾頭104相對於鍵合臂100固定之後執行。因此，在執行方法300期間，只有鍵合臂100將被移動或旋轉以找到具有滿足預定義的規格的傾斜角度α的旋轉角度位置，而矩形夾頭104保持與半導體器件20的取向對準。矩形夾頭104可以通過諸如導銷的鎖定機構來固定。
包括第一選擇過程400、第二選擇過程600和第三選擇過程700的方法300可以在包括鍵合設備10和與其連接的計算裝置的系統上實現。計算裝置包括處理器和被配置為存儲電腦可讀指令的記憶體，其中，當指令被執行時，處理器執行方法300的各個步驟。因此，方法300可以被稱為電腦化方法300。處理器可以替代地被稱為與記憶體或記憶體設備通信的中央處理器單元或CPU。記憶體存儲由處理器操作的非暫時性電腦可讀指令以執行根據本發明的實施例的方法300的各個步驟。記憶體在一些上下文中可被稱為電腦可讀存儲介質和/或非暫時性電腦可讀介質。非暫時性電腦可讀介質包括所有電腦可讀介質，唯一的例外是暫時傳播信號本身。
計算裝置可以被配置為顯示消息(例如，警報和通知)給用戶。例如，在步驟713中，顯示消息以通知使用者：無法找到合適的旋轉角度位置來執行倒裝晶片鍵合過程。計算裝置也可以被配置為向使用者提供提示以輸入回應。例如，計算裝置可以提示使用者決定是否繼續第三選擇過程700，例如在可選的步驟414和614中。將理解的是，計算裝置可以進一步被配置為要求使用者輸入，例如，在執行方法300的各個階段，或者更具體地在第一選擇過程400、第二選擇過程600和第三選擇過程700的各個步驟中選擇是/否(Yes/No)的選項。
在前面的詳細描述中，參照所提供的圖來描述與用於將鍵合臂相對於鍵合支撐件表面自動對準的方法和系統相關的本發明的實施例。本文中的各種實施例的描述並非旨在僅僅為了說明本發明的具體或特定的表示，而僅僅是為了說明本發明的非限制性實例。本發明用於解決與現有技術相關的至少一個所提到的問題。雖然本文僅公開了本發明的一些實施例，但是鑒於本發明，本領域普通技術人員將顯而易見的是，可以對所公開的實施例進行各種改變和/或修改而不背離本發明的範圍。因此，本發明的範圍以及以下權利要求的範圍不限於在此描述的實施例。

Claims (11)

  1. 一種用於在鍵合過程中將鍵合臂相對於用於支撐襯底的鍵合支撐件表面自動地對準的方法，其特徵在於，所述方法包括：通過可移動地聯接到所述鍵合臂的鍵合頭使所述鍵合臂圍繞縱軸旋轉第一轉，所述第一轉包括多個預定旋轉角度位置；在所述多個旋轉角度位置中的每個旋轉角度位置處暫停所述鍵合臂的旋轉；確定在相應旋轉角度位置處的每個暫停期間所述鍵合臂相對於所述鍵合支撐件表面的傾斜角度；以及選擇具有滿足預定義的規格的傾斜角度的所述鍵合臂的所述旋轉角度位置，使得所述鍵合臂基本垂直於所述鍵合支撐件表面對準。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，還包括執行第二選擇過程，所述第二選擇過程包括使所述鍵合臂圍繞所述縱軸旋轉第二轉的步驟，所述第二轉包括與所述第一轉的預定旋轉角度位置不同的多個第二旋轉角度位置。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中，所述第二選擇過程還包括確定在相應的所述第二旋轉角度位置處的每個暫停期間所述鍵合臂相對於所述鍵合支撐件表面的傾斜角度。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中，所述第二選擇過程還包括選擇具有滿足所述預定義的規格的傾斜角度的所述鍵合臂的所述第二旋轉角度位置，使得所述鍵合臂基本上垂直於所述鍵合支撐件表面對準。
  5. 如申請專利範圍第1或4項所述之方法，其中，進一步包括執行第三選擇過程，所述第三選擇過程包括使所述鍵合臂在多個第 三旋轉角度位置之間旋轉，所述多個第三旋轉角度位置在包括所選的旋轉角度位置的旋轉角度範圍內更靠近在一起。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中，所述第三選擇過程還包括確定在各個更精細的旋轉角度位置處的每個暫停期間所述鍵合臂相對於所述鍵合支撐件表面的傾斜角度。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之方法，其中，確定所述傾斜角度包括利用垂直於所述鍵合支撐件表面佈置的參考管腳探測所述鍵合臂的夾頭表面上的三個或更多個不同點的高度。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中，確定所述傾斜角度還包括使所述鍵合臂相對於所述參考管腳位移，使得所述參考管腳接合所述夾頭表面上的所述三個或更多個不同點中的每一個。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中，確定所述傾斜角度還包括基於所述夾頭表面上的所述三個或更多個不同點的所述探測高度來計算所述夾頭表面相對於所述鍵合支撐件表面的平面傾斜度。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中，所述預定義的規格為所述夾頭表面相對於所述鍵合支撐件表面的可允許的平面傾斜度提供限制。
  11. 一種用於將鍵合臂相對於鍵合支撐件表面自動地對準的系統，其特徵在於，所述系統包括：用於執行鍵合技術的鍵合設備，所述鍵合設備包括：所述鍵合臂；可移動地聯接到所述鍵合臂的鍵合頭；及在鍵合過程中用於支撐襯底的所述鍵合支撐件表面；並且所述系統還包括： 與所述鍵合設備連接的計算裝置，所述計算裝置包括處理器和被配置為存儲電腦可讀指令的記憶體，其中當執行所述指令時，所述處理器執行以下步驟，所述步驟包括：通過可移動地聯接到所述鍵合臂的鍵合頭使所述鍵合臂圍繞縱軸旋轉第一轉，所述第一轉包括多個預定旋轉角度位置；在所述多個旋轉角度位置中的每個旋轉角度位置處暫停所述鍵合臂的旋轉；確定在相應旋轉角度位置處的每個暫停期間所述鍵合臂相對於所述鍵合支撐件表面的傾斜角度；以及選擇具有滿足預定義的規格的傾斜角度的所述鍵合臂的旋轉角度位置，使得所述鍵合臂基本上垂直於所述鍵合支撐件表面對準。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101972363B1 (ko) * 2014-08-13 2019-08-16 가부시키가이샤 신가와 실장 장치 및 측정 방법
KR101949591B1 (ko) * 2017-05-24 2019-02-19 주식회사 프로텍 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치
KR101966528B1 (ko) * 2017-06-30 2019-04-08 주식회사 프로텍 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 방법
US11121113B2 (en) * 2020-01-16 2021-09-14 Asm Technology Singapore Pte Ltd Bonding apparatus incorporating variable force distribution
CN112992735B (zh) * 2021-02-07 2021-09-10 锋睿领创(珠海)科技有限公司 半导体键合位姿补偿修复方法、装置及存储介质

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3022613B2 (ja) * 1991-02-27 2000-03-21 株式会社カイジョー ワイヤボンディング装置
WO1999028220A1 (fr) * 1997-12-03 1999-06-10 Nikon Corporation Dispositif et procede de transfert de substrats
US6135702A (en) * 1998-06-03 2000-10-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Apparatus for automated loading of wafer cassette
JP2000124232A (ja) * 1998-10-20 2000-04-28 Toshiba Corp 平行度測定装置
US6739036B2 (en) * 2000-09-13 2004-05-25 Fuji Machine Mfg., Co., Ltd. Electric-component mounting system
JP2002204096A (ja) * 2000-12-28 2002-07-19 Fuji Mach Mfg Co Ltd 電気部品装着システムおよび電気部品装着方法
JP4620285B2 (ja) * 2001-05-14 2011-01-26 富士機械製造株式会社 電気部品装着システムの運転方法
JP4616514B2 (ja) * 2001-06-07 2011-01-19 富士機械製造株式会社 電気部品装着システムおよびそれにおける位置誤差検出方法
KR100393231B1 (ko) * 2001-08-16 2003-07-31 삼성전자주식회사 이온주입장치에서의 회전축과 회전체의 연결시스템
JP2003068695A (ja) * 2001-08-29 2003-03-07 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置の製造方法
DE10147922A1 (de) * 2001-09-28 2003-04-30 Siemens Dematic Ag Bestückkopf zum Halten von Bauteilen
CH696615A5 (de) * 2003-09-22 2007-08-15 Esec Trading Sa Verfahren für die Justierung des Bondkopfs eines Die Bonders.
JP3993157B2 (ja) * 2003-10-23 2007-10-17 株式会社新川 ボンディング装置
US8293043B2 (en) * 2006-07-24 2012-10-23 Asm Assembly Automation Ltd Automatic level adjustment for die bonder
JP2008213129A (ja) * 2007-03-07 2008-09-18 Seiko Epson Corp 生産システム用汎用セル及び該汎用セルを用いた生産システム
JP4497176B2 (ja) * 2007-06-06 2010-07-07 パナソニック株式会社 電子部品のボンディング装置
US8786243B2 (en) * 2007-11-02 2014-07-22 Makino Milling Machine Co., Ltd. Method and device for preparing error map and numerically controlled machine tool having error map preparation function
SG173943A1 (en) * 2010-03-04 2011-09-29 Ah Yoong Sim Rotary die bonding apparatus and methodology thereof
JP4880055B2 (ja) * 2010-06-04 2012-02-22 株式会社新川 電子部品実装装置及びその方法
JP4808283B1 (ja) * 2010-06-30 2011-11-02 株式会社新川 電子部品実装装置及び電子部品実装方法
JP5277266B2 (ja) * 2011-02-18 2013-08-28 株式会社日立ハイテクインスツルメンツ ダイボンダ及び半導体製造方法
DE102012014558B4 (de) * 2012-07-24 2014-02-20 Datacon Technology Gmbh Kinematisches Haltesystem für einen Bestückkopf einer Bestückvorrichtung
JP6141814B2 (ja) * 2014-10-30 2017-06-07 信越半導体株式会社 研磨装置
CN107079615B (zh) * 2014-10-30 2019-10-18 株式会社富士 元件安装机
JP6470054B2 (ja) * 2015-01-26 2019-02-13 ファスフォードテクノロジ株式会社 ダイボンダおよびボンディング方法
CN104966687B (zh) * 2015-06-30 2017-08-25 北京中电科电子装备有限公司 一种键合头装置
JP6710518B2 (ja) * 2015-12-03 2020-06-17 東京エレクトロン株式会社 搬送装置及び補正方法

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