TWI480963B

TWI480963B - 用於傳送襯底進行鍵合的裝置

Info

Publication number: TWI480963B
Application number: TW100146081A
Authority: TW
Inventors: Man Chung Ng; Wing Fai Law; Chung Wai Ku
Original assignee: Asm Assembly Automation Ltd
Priority date: 2011-01-04
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2015-04-11
Also published as: US8336757B2; KR101324057B1; JP2012142579A; TW201230213A; CN102593030B; JP5538355B2; KR20120079449A; US20120168489A1; CN102593030A

Description

用於傳送襯底進行鍵合的裝置

本發明涉及一種用於傳送襯底的裝置，特別是涉及一種用於傳送襯底進行鍵合應用的裝置。

在使用于半導體封裝件的裝配的導線或晶粒鍵合機中，用於安裝電子器件的襯底沿著襯底傳送裝置的傳送機構(conveyor)被傳送和定位以進行圖案識別、襯底定位和襯底上的導線或晶粒鍵合。傳送襯底的一種傳統方法是通過沿著引導軌道使用若干個定位器支撐襯底的方式。如圖1A至1C所示，襯底傳送裝置100應用了傳統的移動流程，其在兩個定位設備之間傳送襯底102。輸入定位器106和輸出定位器108沿著引導軌道104定位對齊以直線地轉送襯底102。襯底102從輸入定位器106被轉送到輸出定位器108，大體上中途通過引導軌道104的輸入端和輸出端。

圖1A所示為沿著引導軌道104設置在鍵合位置處的視窗夾具110。輸入定位器106和視窗夾具110均緊靠於引導軌道104，以抵靠于已裝載於引導軌道104的輸入端的襯底102夾持固定。輸出定位器108沿著引導軌道104的下游設置，並在待命位置保持開啟狀態以接收襯底102。當襯底102被固定在窗口夾具110時，晶粒鍵合在晶粒鍵合位置處得以完成。在襯底102已經被進一步定位和到達輸出定位器108之後，輸出定位器108夾持在襯底102上，如圖1B所示。與此同時，輸入定位器106打開以釋放現在由視窗夾具110和輸出定位器108支撐的襯底102。在輸入定位器106打開並待命來接收另一個襯底102以沿著引導軌道104定位的同時，輸出定位器108繼續朝向引導軌道104的端部定位襯底102，以卸載鍵合後的襯底102，如圖1C所示。

這種傳統的定位裝置要求輸入定位器106、輸出定位器108和視窗夾具110的開啟和閉合。時間被浪費在這些附加的動作上，影響了加工產能。而且，從輸入定位器106轉送襯底102至輸出定位器108可能會給襯底102引入位置偏差，因為如上所述，該轉送要求每個輸入定位器106和輸出定位器108開啟和閉合以釋放或夾持固定襯底102。因此，在每次轉送之後，襯底102重新調整以修正任意被引入的位置偏差是必要的。在沿著引導軌道104的晶粒鍵合位置處，通過預檢查完成的放置補償同樣也是需要的。

一種應用多個定位器以傳送襯底的現有組件描述於公開號為2006-156444、發明名稱為“工件的組裝設備和傳送設備/方法”的日本專利中。該元件使用兩個拾取和放置傳送臂用於在工作站之間傳送襯底。由於需要在定位器之間傳送襯底，因此，這種元件遇到了上述的難題和缺陷。所以，開發一種用於高效地傳送襯底的襯底傳送裝置是令人期望的，其在傳送處理過程中沒有引入位置偏差。

本發明的目的在於提供一種用於從一個位置傳送襯底到另一個位置的裝置，以進行鍵合操作，其和傳統的雙定位器裝置相比具有更高的產能。

因此，本發明提供一種用於在襯底上完成鍵合的鍵合裝置，該裝置包含有：第一襯底固定部件和第二襯底固定部件，第一襯底固定部件用於在鍵合期間夾持第一襯底，第二襯底固定部件用於在鍵合期間夾持第二襯底，第一襯底固定部件和第二襯底固定部件中每一個被操作來在其各自的用於接收襯底的裝載位置、鍵合襯底的鍵合位置和鍵合後的襯底從襯底固定部件處移離的卸載位置之間順序移動；第一驅動機構，其被操作來沿著第一進給路徑從其裝載位置驅動第一襯底固定部件至其鍵合位置，以及沿著第一返回路徑從其卸載位置驅動第一襯底固定部件至其裝載位置；以及第二驅動機構，其被操作來沿著第二進給路徑從其裝載位置驅動第二襯底固定部件至其鍵合位置，以及沿著第二返回路徑從其卸載位置驅動第二襯底固定部件至其裝載位置。

參閱後附的描述本發明實施例的附圖，隨後來詳細描述本發明是很方便的。附圖和相關的描述不能理解成是對本發明的限制，本發明的特點限定在申請專利範圍中。

在此本發明較佳實施例將結合附圖進行描述。

圖2為根據本發明第一較佳實施例所述的襯底傳送裝置10的立體示意圖。每個襯底12可能會被單獨地傳送，或者多個單個的襯底可能會被安裝在載體上並一起被傳送。襯底傳送裝置10包含有位於該裝置10的第一側面上的線性引導軌道14，其具有輸入端和相對的輸出端。在該裝置10圍繞通過該裝置鍵合位置的中心線和第一側面相對的第二側面上設置有另一個線性引導軌道(參見圖3)，使用晶粒鍵合機在該鍵合位置半導體晶粒被鍵合到襯底12上。

第一定位設備15裝配在該裝置10的第一側面，而第二定位設備16則沿著該裝置10的第二側面裝配。第一定位設備15和第二定位設備16中的每一個包含有帶有由各自的驅動機構所驅動的X托架(carriage)11和Y托架13的X-Y定位平臺。第一定位設備15被表明帶有X托架11和Y托架13，以致於第一定位設備15和第二定位設備16可獨立於彼此移動。

第一定位設備15和第二定位設備16分別耦接和支撐第一襯底固定部件18和第二襯底固定部件20，該第一襯底固定部件18和第二襯底固定部件20可按次序地沿著進給路徑從引導軌道14的輸入端(包括裝載區域)移動至輸出端(包括卸載區域)。在襯底12的鍵合期間，第一襯底固定部件18和第二襯底固定部件20每個均夾持襯底12，並沿著單獨的返回路徑返回到襯底裝載區域，該返回路徑和進給路徑分隔開。所以，第一襯底固定部件18和第二襯底固定部件20中的每一個可沿著各自的第一迴圈工作路徑ABCD和第二迴圈工作路徑A’B’C’D’移動，每個完整的迴圈工作路徑為四邊形形狀。這些迴圈工作路徑圍繞鍵合位置相互鏡像。

特別是，在水平面上每個返回路徑CD、C’D’與進給路徑AB、A’B’在水準方向上是分隔開的，以便於一個襯底固定部件18、20沿著返回路徑CD、C’D’的移動不會阻礙另一個襯底固定部件。第一襯底固定部件18在進給路徑AB上的位置可能和第二襯底固定部件20在進給路徑A’B’上的位置部分重疊。每個襯底固定部件18、20裝載襯底12的時間應被錯開。所以，襯底能被連續地定位，而每個定位設備15、16的閒置時間得以減少。

在所闡述的本發明較佳實施例中，每個襯底固定部件18、20被佈置來在垂直方向上夾持襯底12。襯底固定部件18、20也可以被配置來在水準方向上運載襯底12。襯底固定部件18、20固定和夾持襯底12，以在不必須如同上述傳統襯底傳送裝置100將襯底12從一個定位器傳送至另一個定位器的情形下，通過移動襯底12經過裝載、滴注、晶粒鍵合和卸載的區域的方式，從引導軌道14的輸入端沿著AB和A’B’進給襯底12至其輸出端。裝載、晶粒鍵合和卸載的位置或區域以直線的方式設置，以便於線性引導軌道14設置在所述的直線的相對兩側。所以，將額外的時間分配在襯底傳送期間定位器和視窗夾具的開啟和閉合上或者在圖案識別時延上是沒有必要的，因為在進給過程中沒有需要重新定位襯底12。

在襯底12已經被卸載在引導軌道14的輸出端之後，每個襯底固定部件18、20通過回復路徑CD/C’D’返回到引導軌道14的輸入端。接下來，第一定位設備15和第二定位設備16將重新定位襯底固定部件18、20至裝載位置A和A’，並重複將更多的襯底12從引導軌道14的輸入端進給至其輸出端的步驟。

圖3所示為圖2中的襯底傳送裝置10的平面示意圖，其表明了該裝置10的兩個定位設備15、16的雙工作路徑。第一襯底固定部件18沿著第一迴圈工作路徑ABCD移動，而第二襯底固定部件20移動經過另一個迴圈工作路徑A’B’C’D’。第一襯底固定部件18固定和夾持在襯底12上，並在不必須將襯底12傳送給另一個定位器的情形下，沿著AB在X方向上將襯底12從引導軌道14的輸入端進給至其輸出端。第二襯底固定部件20和第一襯底固定部件18分隔開來，其固定和夾持另一個襯底12，並沿著A’B’將襯底12從引導軌道14的輸入端傳送至其輸出端。兩個襯底固定部件18、20定位襯底12以或者在同一個鍵合位置或者在不同的鍵合位置進行鍵合。在相同的或者不同的卸載位置B和B’進行晶粒鍵合之後，第一定位設備15和第二定位設備16卸載襯底12，然後通過沿著CD/C’D’移動襯底固定部件18、20返回朝向D和D’然後再到A和A’的方式，分別返回到位於相同的或者不同的裝載位置A和A’的引導軌道14的輸入端。

第一定位設備15和第二定位設備16交替地傳送襯底12進行鍵合。當第一定位設備15在卸載一襯底12和裝載另一襯底12中銜接時，另一襯底12仍然在被鍵合。由於在這種配置中設置有至少兩個定位設備，因此每個定位設備的任何閒置時間被大大地減少。

圖4所示為根據本發明第二較佳實施例所述的襯底傳送裝置10’的立體示意圖。襯底傳送裝置10’包含有安裝在通用基座22上的第一定位設備15’和第二定位設備16’。第一定位設備15’和第二定位設備16’還包含有第一Y定位平臺24、第二Y定位平臺28以及第一Z定位平臺26、第二Z定位平臺30。第一襯底固定部件18和第二襯底固定部件20分別安裝在第一定位設備15’和第二定位設備16’上，並可按照定位設備15’和16’沿著正交的XYZ方向在各自的定位平臺上的移動而移動。每個定位平臺包含有托架，這些托架是可獨立地被操作的(actuable)，以便於第一襯底固定部件18和第二襯底固定部件20可沿著這些托架自由地被傳送。

在圖4中，包含有一對軌道的X托架21沿著X方向傳送第一襯底固定部件18，而同樣也包含有一對軌道的Y托架23沿著Y方向傳送第一襯底固定部件18。第二定位設備16’的Z托架31被表明具有一對軌道，以用於沿著Z方向傳送第二襯底固定部件20。第一襯底固定部件18沿著第一迴圈工作路徑EFGH移動，而第二襯底固定部件20通過第二迴圈工作路徑E’F’G’H’移動，兩個迴圈工作路徑均位於垂直平面上。第一迴圈工作路徑EFGH可能和第二迴圈工作路徑E’F’G’H’部分重疊。每個襯底固定部件18、20裝載襯底12的時間應該被錯開。而且，為了確保在第一定位設備15’和第二定位設備16’的移動中沒有障礙，兩個襯底固定部件18、20的進給路徑和返回路徑位於不同的高度位置。

圖5所示為從圖4中的方向P所視的襯底傳送裝置10’的側視示意圖，其表明了它的兩個定位設備的工作路徑。第一襯底固定部件18沿著迴圈工作路徑EFGH移動，以在通過返回路徑GH返回以前首先沿著進給路徑EF進給襯底12。如圖所述，襯底12被固定在晶粒鍵合位置以進行晶粒鍵合。第一定位設備15’和第二定位設備16’在空間上相分隔開，且第一定位設備15’位置設置高於第二定位設備16’。這樣，襯底固定部件18、20的進給路徑和返回路徑位於不同的高度位置，以便於一個定位設備的移動不會被另一個定位設備所阻礙。

值得欣賞的是，本發明較佳實施例所述的襯底傳送裝置10提高了襯底12的進給產能。由於在襯底從引導軌道14的輸入端傳送至輸出端期間，襯底12沒有在定位器之間傳送，所以位置偏差不會出現。因此，僅僅一個視覺系統需要設置在引導軌道14的輸入端，以在開始進給之前將襯底12定位在襯底固定部件18、20上。而且，由於在整個定位過程中襯底固定部件18、20牢牢地支撐該襯底12，所以沒有必要使用任何視窗夾具以在鍵合位置夾持襯底12。從而，襯底12從一個定位器轉送至另一個定位器以及用於襯底12重新定位的額外圖案識別所引起的延時能夠得以避免。沿著引導軌道14進給襯底12進行鍵合操作的加工週期時間被顯著地減少。而且，由於具有至少兩個獨立移動的定位設備同時工作，所以，每個定位設備的閒置時間被減少。和現有技術相比，裝置的整體產能得以增加。

此處描述的本發明在所具體描述的內容基礎上很容易產生變化、修正和/或補充，可以理解的是所有這些變化、修正和/或補充都包括在本發明的上述描述的精神和範圍內。

100．．．襯底傳送裝置

102．．．傳送襯底

104．．．引導軌道

106．．．輸入定位器

108．．．輸出定位器

110．．．視窗夾具

10．．．襯底傳送裝置

10’．．．襯底傳送裝置

11．．．X托架

12．．．襯底

13．．．Y托架

14．．．引導軌道

15．．．第一定位設備

16．．．第二定位設備

18．．．第一襯底固定部件

20．．．第二襯底固定部件

CD、C’D’．．．返回路徑

AB、A’B’．．．進給路徑

15’．．．第一定位設備

16’．．．第二定位設備

21．．．X托架

22．．．通用基座

23．．．Y托架

24．．．第一Y定位平臺

26．．．第一Z定位平臺

28．．．第二Y定位平臺

30．．．第二Z定位平臺

31．．．Z托架

EFGH．．．第一迴圈工作路徑

E’F’G’H’．．．第二迴圈工作路徑

通過參考根據本發明較佳實施例詳細介紹，並參考附圖很容易理解本發明，其中：

圖1A至圖1C為用於沿著引導軌道在兩個定位設備之間傳送襯底的傳統移動流程的平面示意圖。

圖2為根據本發明第一較佳實施例所述的襯底傳送裝置的立體示意圖。

圖3所示為圖2中的襯底傳送裝置的平面示意圖，其表明了該裝置的兩個定位設備的雙工作路徑。

圖4所示為根據本發明第二較佳實施例所述的襯底傳送裝置的立體示意圖。以及

圖5所示為從圖4中的方向P所視的襯底傳送裝置的側視示意圖，其表明了它的兩個定位設備的工作路徑。