TWI666720B - 帶有多個用於傳送電子器件進行鍵合的旋轉傳送臂的鍵合裝置 - Google Patents

帶有多個用於傳送電子器件進行鍵合的旋轉傳送臂的鍵合裝置 Download PDF

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Abstract

本發明公開了一種鍵合裝置，該鍵合裝置包含有：i)支撐設備，其用於支撐成批的電子器件；ii)彈出設備，用於從成批的電子器件處彈出電子器件；iii)多個轉移設備，每個轉移設備用於轉移襯底以在襯底上鍵合電子器件；以及iv)多個傳送設備，每個傳送設備具有旋轉傳送臂，一旦電子器件被彈出設備在一個或多個拾取位置從成批的電子器件處彈出，那麼該旋轉傳送臂被操作來在一個或多個拾取位置從成批的電子器件處傳送電子器件至各自的襯底之一上，以在那裡進行鍵合。本發明還公開了一種鍵合電子器件至襯底上的方法。

Description

帶有多個用於傳送電子器件進行鍵合的旋轉傳送臂的鍵合裝置
本發明涉及一種鍵合裝置，該裝置包含有多個用於傳送器件(如半導體晶粒)的傳送設備。這種鍵合裝置，尤其但非排他地適用於將半導體晶粒鍵合至引線框上。
圖1所示為傳統的晶粒鍵合機100，其包含有：由旋轉鍵合頭118所驅動的單獨的旋轉傳送臂114，用於支撐具有成批的半導體晶粒(a supply of semiconductor dies)的晶圓128的單獨的晶圓XY平臺126，用於支撐進行大面積晶粒鍵合的襯底132的單獨的作業夾具XY平臺122。在旋轉傳送臂114的夾體在拾取位置110處使用真空從晶圓128上拾取半導體晶粒之後，旋轉傳送臂114朝向襯底132旋轉以傳送半導體晶粒至襯底132上，該襯底132上已經滴塗有環氧樹脂。在半導體晶粒已經鍵合在襯底132上之後，旋轉傳送臂114旋轉回復至拾取位置110以從晶圓128上拾取下一個半導體晶粒。這樣是可能的，因為晶圓XY平臺126是活動的以隨著拾取位置110對齊定位下一個半導體晶粒。
該傳統的晶粒鍵合機100的一個不足在於在從晶圓128上拾 取半導體晶粒和將其放置在襯底132上的先後順序操作。這種先後順序操作限制了傳統的晶粒鍵合機100的產能容量。因此，這個發明的目的是尋求改善該傳統的晶粒鍵合機100的這種不足。
因此，本發明第一方面提供一種鍵合裝置，該鍵合裝置包含有：i)支撐設備，其用於支撐成批的電子器件；ii)彈出設備，用於從成批的電子器件處彈出電子器件；iii)多個轉移設備，每個轉移設備用於轉移襯底以在襯底上鍵合電子器件；以及iv)多個傳送設備，每個傳送設備具有旋轉傳送臂，一旦電子器件被彈出設備在一個或多個拾取位置從成批的電子器件處彈出，那麼該旋轉傳送臂被操作來在一個或多個拾取位置從成批的電子器件處傳送電子器件至各自的襯底之一上，以在那裡進行鍵合。
本發明第二方面提供一種將電子器件鍵合至襯底上的方法，該方法包含有以下步驟：第一轉移設備轉移第一襯底，而第二轉移設備轉移第二襯底；在第一拾取位置，彈出設備從成批的電子器件處彈出電子器件；第一旋轉傳送臂在第一拾取位置從成批的電子器件處傳送彈出的電子器件至第一襯底，以在那裡進行鍵合，與此同時，第二旋轉傳送臂將在第一拾取位置或第二拾取位置從成批的電子器件處已經傳送的另一個電子器件鍵合至第二襯底。
10‧‧‧拾取位置
12‧‧‧拾取位置
13‧‧‧拾取位置
14‧‧‧第一旋轉傳送臂
16‧‧‧第二旋轉傳送臂
18‧‧‧第一旋轉鍵合頭
20‧‧‧第二旋轉鍵合頭
22‧‧‧第一轉移設備
24‧‧‧第二轉移設備
25‧‧‧晶圓
25‧‧‧拾取位置
26‧‧‧晶圓XY平臺
28‧‧‧晶粒彈出設備
30‧‧‧光學系統
32‧‧‧襯底
34‧‧‧第二襯底
36‧‧‧第一鍵合位置
38‧‧‧第二位置
38‧‧‧移動路徑
40‧‧‧移動路徑
100‧‧‧晶粒鍵合機
110‧‧‧拾取位置
114‧‧‧旋轉傳送臂
118‧‧‧旋轉鍵合頭
122‧‧‧作業夾具XY平臺
126‧‧‧晶圓XY平臺
128‧‧‧晶圓
132‧‧‧襯底
200‧‧‧鍵合裝置
300、302‧‧‧定位機構
400‧‧‧馬達系統
402‧‧‧馬達系統
現在僅僅通過示例的方式，結合附圖來描述本發明的較佳實施例，其中：圖1所示為具有單個旋轉傳送臂的傳統晶粒鍵合機； 圖2所示為根據本發明較佳實施例所述的、包含有兩個旋轉鍵合頭和晶粒彈出設備的鍵合裝置的立體示意圖；圖3a和圖3b所示為圖2的鍵合裝置的第一種配置形式，其中兩個旋轉鍵合頭包含有拾取點定位機構；圖4a至圖4d所示為圖2的鍵合裝置的第二種配置形式，其中晶粒彈出設備包含有馬達系統；以及圖5所示為圖2的鍵合裝置的第三種配置形式，其定義了通用的拾取位置。
圖2所示為根據本發明較佳實施例所述的、以雙旋轉鍵合臂鍵合系統形式存在的鍵合裝置200的立體示意圖。鍵合裝置200包含有：i)單個支撐設備(所示為可移動的晶圓XY平臺26)；ii)晶粒供應設備(所示為晶圓25，其包含有成批的晶粒)，其設置在晶圓XY平臺26上；iii)彈出設備(所示為晶粒彈出設備28，其包含有彈出銷)，用於推動晶圓25的半導體晶粒；iv)第一和第二傳送設備(所示為第一和第二旋轉傳送臂14和16，它們分別由第一和第二旋轉鍵合頭18、20所驅動)；以及v)第一和第二轉移設備(所示為第一和第二襯底轉移設備22和24)，用於轉移和支撐襯底32、34。襯底32、34的一些示例包括用於晶粒鍵合的引線框，和用於倒裝晶片鍵合的BGA(ball-grid array)襯底。
鍵合裝置200被如此配置來操作，以致於當在第一鍵合位置36處第一旋轉傳送臂14鍵合已經取自晶圓25的半導體晶粒至襯底32上時，第二旋轉傳送臂16在拾取位置12同時從晶圓25上拾取另一個半導體晶粒。 其後，第二旋轉傳送臂16朝向第二襯底34旋轉，以在第二位置38處將那另一個半導體晶粒鍵合在那裡，同時，在第一旋轉傳送臂14同步地朝向晶圓25旋轉以在另一個拾取位置10處拾取下一個晶粒。該動作順序不斷重複，一直到鍵合處理得以完成。由於第一和第二旋轉傳送臂14和16的拾取和放置操作同時地得以完成，所以鍵合裝置200的產能有益地能夠得以翻倍。
為了獲得晶粒拾取處理的精確度，光學設備(所示為光學系統30)的光學參考點被使用來相對於拾取位置10、12對齊定位，以便於設置拾取位置10、12的精確位置。類似地，晶粒彈出設備28的彈出銷的中心位置同樣也使用光學系統30相對於兩個拾取位置10、12對齊定位。
鍵合裝置200的第一種配置形式表示在圖3a和圖3b中。具體地，第一和第二鍵合頭18、20包含有定位機構300、302以為傳送臂14、16在x、y方向上相對於拾取位置10、12提供位置調整。尤其是，第一和第二鍵合頭18、20的定位機構300、302被配置，以便於使用光學系統30隨著各個拾取位置10、12單個地移動和對齊定位第一和第二傳送臂14、16的各自的夾體。類似地，晶粒彈出設備28的彈出銷的中心也能使用光學系統30相對於拾取位置10、12對齊定位。所以，精確的晶粒拾取處理能夠有益地得以實現。
值得注意的是，晶圓XY平臺26可移動以相對於拾取位置10、12和晶粒彈出設備28的彈出銷定位晶圓25。
鍵合裝置200的第二種配置形式表示在圖4a至圖4d中。具體地，晶粒彈出設備28的彈出銷的中心和光學系統30的光學參考點交替地在拾取位置10、12之間切換。這通過在晶粒彈出設備28中添加馬達系統400而 得以實現。光學系統30的光學參考點能夠或者通過將另一組馬達系統402添加至光學系統30或者使用適當程式設計的電腦系統演算法而得以調整。
圖4a表明了晶粒彈出設備28的彈出銷的中心和光學系統30的光學參考點相對於拾取位置10對齊定位。這允許第一旋轉傳送臂14在這個拾取位置10處從晶圓25處拾取半導體晶粒。與此同時，第二旋轉傳送臂16將已經從晶圓25處取出的半導體晶粒鍵合至第二襯底34上。
在第一旋轉傳送臂14在拾取位置25處從晶圓25處拾取半導體晶粒之後，晶粒彈出設備28和光學系統30二者移動以分別隨著另一個拾取位置12對齊定位彈出銷的中心和光學參考點，如圖4b所示。具體而言，馬達系統400、402分別移動晶粒彈出設備28和光學系統30，以隨著另一個拾取位置12對齊定位。其後，第二旋轉傳送臂16朝向晶圓25旋轉，以在另一個拾取位置12處從晶圓25拾取另一個半導體晶粒。與此同時，第一旋轉傳送臂14將已經從晶圓25處取出的半導體晶粒鍵合至第一襯底32上。
接下來，如圖4d所示，在第一旋轉傳送臂14朝向晶圓25旋轉以在拾取位置10處從晶圓25上拾取又一個半導體晶粒以前，馬達系統400、402分別移動晶粒彈出設備28和光學系統30，以隨著拾取位置10對齊定位，如圖4c所示。與此同時，第二旋轉傳送臂16將已經從晶圓25處取出的半導體晶粒鍵合至第二襯底34上。
圖5所示為鍵合裝置200的第三種配置形式。在這個配置形式中，第一和第二旋轉傳送臂14、16被如此配置，以致於在通用的拾取位置13處第一和第二旋轉傳送臂14、16的移動路徑38、40相互彼此交叉。通過將光學參考點和彈出銷的中心相對於這個通用的拾取位置13對齊定位，在 沒有加入如上所述的拾取點調整機構和/或馬達系統400、402的情形下，良好的拾取流程能夠得以提供。
在本發明所要求保護的範圍內，本發明的不同實施例也能夠被設計出。

Claims (15)

  1. 一種鍵合裝置，該鍵合裝置包含有：支撐設備，其用於支撐成批的電子器件；彈出設備，用於從該成批的電子器件處彈出電子器件；多個轉移設備，每個轉移設備用於轉移襯底以在該襯底上鍵合電子器件；以及多個傳送設備，每個傳送設備具有旋轉傳送臂，一旦電子器件被該彈出設備在一個或多個拾取位置從該成批的電子器件處彈出，那麼該旋轉傳送臂被操作來在該一個或多個拾取位置從該成批的電子器件處傳送電子器件至各自的襯底之一上，以在那裡進行鍵合。
  2. 如請求項1所述的鍵合裝置，其中，該支撐設備設置在多個轉移設備之間。
  3. 如請求項1所述的鍵合裝置，其中，該多個傳送設備包含有第一和第二傳送設備，該第一和第二傳送設備分別具有第一和第二旋轉傳送臂。
  4. 如請求項3所述的鍵合裝置，其中，該第一和第二旋轉傳送臂被配置來在通用的拾取位置從成批的電子器件處拾取電子器件，該通用的拾取位置是第一和第二旋轉傳送臂的各自移動路徑的交叉處。
  5. 如請求項3所述的鍵合裝置，其中，該第一和第二旋轉傳送臂被操作來在不同的拾取位置分別從成批的電子器件處拾取電子器件。
  6. 如請求項5所述的鍵合裝置，其中，該傳送設備中的每一個包含有定位機構，以用於相對於各自的拾取位置調整旋轉傳送臂的位置。
  7. 如請求項5所述的鍵合裝置，該鍵合裝置還進一步包含有：光學設備，用於確定不同的拾取位置。
  8. 如請求項7所述的鍵合裝置，該鍵合裝置還進一步包含有：馬達系統，用於將光學設備移動於不同的拾取位置之間。
  9. 如請求項7所述的鍵合裝置，該鍵合裝置還進一步包含有：另一個馬達系統，其用於將彈出設備移動於不同的拾取位置之間。
  10. 一種將電子器件鍵合至襯底上的方法，該方法包含有以下步驟：第一轉移設備轉移第一襯底，而第二轉移設備轉移第二襯底；在第一拾取位置，彈出設備從成批的電子器件處彈出電子器件；第一旋轉傳送臂在該第一拾取位置從該成批的電子器件處傳送彈出的電子器件至該第一襯底，以在那裡進行鍵合，與此同時，第二旋轉傳送臂鍵合在該第一拾取位置或該第二拾取位置從該成批的電子器件處已經傳送的另一個電子器件至該第二襯底。
  11. 如請求項10所述的方法，其中，該第一和第二旋轉傳送臂被配置來在通用的拾取位置從成批的電子器件處拾取電子器件，該通用的拾取位置位於第一和第二旋轉傳送臂的各自移動路徑的交叉處。
  12. 如請求項10所述的方法，其中，該方法還包含有以下步驟：定位機構調整第一和第二旋轉傳送臂各自相對於不同的拾取位置的位置。
  13. 如請求項10所述的方法，其中，該方法還包含有以下步驟：光學設備確定不同的拾取位置。
  14. 如請求項13所述的方法，其中，該方法還包含有以下步驟：馬達系統將光學設備移動於不同的拾取位置之間。
  15. 如請求項13所述的方法，其中，該方法還包含有以下步驟：另一個馬達系統將彈出設備移動於不同的拾取位置之間。
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