TWI686114B - 晶片吸附裝置及晶片鍵合系統 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種晶片吸附裝置及晶片鍵合系統。該晶片吸附裝置包含：基盤、位於前述基盤上之多孔陶瓷吸盤，真空氣源及第一導氣通道；前述第一導氣通道設置在前述基盤內部，且與前述多孔陶瓷吸盤非吸附面接觸，前述第一導氣通道之第一端與前述多孔陶瓷吸盤非吸附面暴露出之氣孔連通，前述第一導氣通道之第二端與真空氣源連通。本發明之晶片吸附裝置解決單孔吸盤只能吸附特定尺寸晶片，在晶片尺寸變化時，載台需對應更換之問題，實現對不同尺寸之晶片之有效吸附，提高載台之利用率及晶片鍵合系統之效率；並且可降低晶片放置位置之精度要求，從而提高拾片手及鍵合手之移動速度及放置速度，提高工作效率。

Description

晶片吸附裝置及晶片鍵合系統
本發明關於半導體技術，例如關於一種晶片吸附裝置及晶片鍵合系統。
在半導體封裝過程中，半導體晶片常被安裝於基底或其他載體上進行處理，晶片操作係電子封裝中之一個關鍵工藝過程，包含晶片頂起、脫膜、拾取及放置等操作過程，其中放置晶片之裝置為載台，為避免載台運動過程中晶片位置移動而導致鍵合手拾取誤差，載台上安裝有吸盤對晶片進行固定，目前常用的吸盤為普通單孔吸盤，普通單孔吸盤之孔徑較大，為毫米級且根據晶片尺寸而進行設計，只能吸附部分尺寸之晶片，當鍵合之晶片尺寸變化時，載台亦須進行相應更換，因此上述鍵合裝置中載台之利用率較低，導致半導體晶片生產作業時間被延長、成本增加，亦影響產率。
目前晶片晶圓設備之主要晶片放置拾取操作方式為：載台運動至晶片交接位後拾片手以一定的壓力向下放置晶片，當晶片準確放置在吸盤上後，開啟真空，透過真空管對吸盤進行真空供應，使得晶片被真空吸附在吸盤上表面，拾片手開正壓放開晶片；鍵合手從載台取晶片時， 首先鍵合手準確抓取晶片，對鍵合手供應真空，接著吸盤釋放真空開啟正壓，鍵合手取走晶片到鍵合台完成鍵合工藝。該晶片操作中，安裝在載台上之單孔吸盤根據晶片之尺寸而唯一設計，晶片尺寸變化時，載台需同步更換，導致載台利用率下降、生產作業時間延長、成本增加；除此之外，單孔吸盤孔徑大，為便於真空吸附，必須將晶片放置於孔徑中心位置，對晶片放置之位置精度要求非常高，通常為保證晶片位置精度，鍵合手在放置晶片之前之移動速度需降低，導致工作效率下降、產率減小。
本發明提供一種晶片吸附裝置及晶片鍵合系統，避免晶片尺寸變換導致載台更換之時間浪費，提高載台之利用率及鍵合裝置之工作效率。
第一態樣，本發明提供一種晶片吸附裝置，包含：基盤、位於前述基盤上之多孔陶瓷吸盤、及真空氣源以及第一導氣通道；前述第一導氣通道設置在前述基盤內部，且設有與前述多孔陶瓷吸盤非吸附面接觸之第一導氣通道，前述第一導氣通道之第一端與前述多孔陶瓷吸盤非吸附面暴露出之氣孔連通，前述第一導氣通道之第二端與真空氣源連通。
在一實施型態中，亦包含真空腔，設置在前述基盤內部亦 設有包含真空腔，前述真空腔設置在前述第一導氣通道及前述真空氣源之間。
在一實施型態中，亦包含設置於前述基盤及前述多孔陶瓷吸盤之間之吸附區調節元件，前述吸附區調節元件遮擋前述多孔陶瓷吸盤非吸附面上之部分氣孔，前述第一導氣通道之第一端與前述多孔陶瓷吸盤非吸附面之未遮擋的氣孔連通。
在一實施型態中，亦包含驅動元件，前述驅動元件設置為驅動前述吸附區調節元件，以調節前述多孔陶瓷吸盤非吸附面上之被遮擋的氣孔的面積。
在一實施型態中，前述吸附區調節元件包含多個可繞軸轉動之快門葉片，前述驅動元件設置為驅動多個快門葉片繞軸轉動以改變遮擋的氣孔數目。
在一實施型態中，前述吸附區調節元件內設置有第二導氣通道，前述第二導氣通道之第一端與前述吸附區調節元件遮擋區域內之至少部分氣孔連通，前述第二導氣通道之第二端與正壓供氣源連通。
第二態樣，本發明進一步提供一種晶片鍵合系統，包含鍵合手、載台、鍵合台以及設置在前述載台上之至少一個如第一態樣任一所記載之晶片吸附裝置。
在一實施型態中，亦包含轉盤，多個前述鍵合手設置於前述轉盤上；前述載台為轉盤結構，前述載台上設置有多個前述晶片吸附裝置；多個前述鍵合手中之第一鍵合手從前述晶片吸附裝置上拾取晶片時， 多個前述鍵合手中之第二鍵合手將晶片放置在鍵合台上。
在一實施型態中，前述多個晶片吸附裝置沿與前述載台同心的圓周等間距分佈於前述載台上。
本發明藉由採用基盤、位於基盤上之多孔陶瓷吸盤及真空氣源，並藉由第一導氣通道將真空氣源與多孔陶瓷非吸附面暴露出之氣孔連通，避免單孔吸盤只能吸附特定尺寸晶片，在晶片尺寸變化時，載台需對應更換之問題，實現對不同尺寸之晶片之有效吸附，提高載台之利用率及晶片鍵合系統之效率；並且，多孔陶瓷中之氣孔尺寸較小，不存在孔徑較大的單孔吸盤對晶片放置位置高精度之要求，可降低晶片放置位置之精度要求，從而提高拾片手及鍵合手之移動速度及放置速度，提高工作效率。
11‧‧‧基盤
12‧‧‧多孔陶瓷吸盤
13‧‧‧真空氣源
14‧‧‧吸附區調節元件
15‧‧‧驅動元件
100‧‧‧鍵合手
111‧‧‧第一導氣通道
112‧‧‧真空腔
141‧‧‧快門葉片
142‧‧‧第二導氣通道
143‧‧‧正壓腔
144‧‧‧正壓供氣源
200‧‧‧載台
300‧‧‧鍵合台
400‧‧‧晶片吸附裝置
500‧‧‧晶片
600‧‧‧轉盤
【圖1】表示本發明實施例一提供之一種晶片吸附裝置之結構示意圖。
【圖2】表示本發明實施例一提供之一種多孔陶瓷吸盤之結構示意圖。
【圖3】表示本發明實施例一提供之另一種晶片吸附裝置之結構示意圖。
【圖4】表示本發明實施例二提供之一種晶片吸附裝置之結構示意圖。
【圖5】表示本發明實施例二提供之另一種晶片吸附裝置之結構示意圖。
【圖6】表示本發明實施例二提供之又一種晶片吸附裝置之結構示意圖。
【圖7】表示圖6中晶片吸附裝置沿剖面線AA’之剖面結構示意圖。
【圖8】表示圖6中晶片吸附裝置之另一狀態之結構示意圖。
【圖9】表示本發明實施例二提供之又一種晶片吸附裝置之結構示意圖。
【圖10】表示圖9中晶片吸附裝置沿剖面線BB’之剖面結構示意圖。
【圖11】表示本發明實施例三提供之一種晶片鍵合系統結構示意圖。
【圖12】表示本發明實施例三提供之另一種晶片鍵合系統結構示意圖。
實施例一
圖1表示本發明實施例一提供之一種晶片吸附裝置之結構示意圖，參考圖1，該晶片吸附裝置包含：基盤11、位於基盤上之多孔陶瓷吸盤12，真空氣源13及第一導氣通道111；前述第一導氣通道111設置在基盤11內部，且與多孔陶瓷吸盤12非吸附面接觸，第一導氣通道111之第一端與多孔陶瓷吸盤12非吸附面暴露出之氣孔連通，第一導氣通道111之第 二端與真空氣源13連通。
圖2表示本發明實施例一提供之一種多孔陶瓷吸盤之結構示意圖，參考圖2，多孔陶瓷吸盤12中含有孔徑在微米量級之氣孔，氣孔之間相互連通，真空氣源13藉由第一導氣通道111為多孔陶瓷吸盤12提供真空吸附力，該多孔陶瓷吸盤12中之多孔結構可吸附不同尺寸之晶片，在一實施例中，可選擇氣孔尺寸在2~20μm之多孔陶瓷吸盤；多孔陶瓷中微細而緻密的多孔結構能夠保證晶片在吸盤不同位置受到同等強度之吸附力，使得晶片放置位置沒有過高的精度要求，可位於多孔陶瓷吸盤之任意位置。
本發明實施例一提供之晶片吸附裝置，藉由採用基盤、位於基盤上之多孔陶瓷吸盤及真空氣源，並藉由第一導氣通道將真空氣源與多孔陶瓷非吸附面暴露出之氣孔連通，避免單孔吸盤只能吸附特定尺寸晶片，在晶片尺寸變化時，載台需對應更換之問題，實現對不同尺寸之晶片之有效吸附，提高載台之利用率及晶片鍵合系統之效率；並且，多孔陶瓷中之氣孔尺寸較小且緻密，不存在孔徑較大的單孔吸盤對晶片放置位置高精度之要求，可降低晶片放置位置之精度要求，從而提高拾片手及鍵合手之移動速度及放置速度，提高工作效率。
圖3表示本發明實施例一提供之另一種晶片吸附裝置之結構示意圖，參考圖3，可選地，基盤11內部亦設有真空腔112，真空腔112設置在第一導氣通道及真空氣源之間。
其中，真空腔112可作為真空氣源13及多孔陶瓷吸盤12之真空之緩衝空間，避免真空氣源突然開啟及突然關閉時，多孔陶瓷吸盤 12瞬間擁有較強的吸附力或瞬間失去吸附力時對放置在吸盤上之晶片之影響，可有效避免斷電等突發情況下晶片失控之情況。
實施例二
先前技術中之真空控制方法通常採用吸附裝置吸附晶片時對吸盤所有氣孔通真空之方法，此種真空控制方法極易導致吸盤未被晶片覆蓋區域吸入灰塵雜質，影響其他較大尺寸之晶片之吸附效果，降低晶片吸附裝置之使用壽命，亦增加清潔難度。
圖4表示本發明實施例二提供之一種晶片吸附裝置之結構示意圖，參考圖4，該真空吸附裝置包含：基盤11、位於基盤上之多孔陶瓷吸盤12及真空氣源13；基盤11內部設有與多孔陶瓷吸盤12非吸附面接觸之第一導氣通道111，第一導氣通道111之第一端與多孔陶瓷吸盤12非吸附面暴露出之氣孔連通，第一導氣通道111之第二端與真空氣源13連通。真空吸附裝置亦包含設置於基盤11及多孔陶瓷吸盤12之間之吸附區調節元件14，吸附區調節元件14遮擋多孔陶瓷吸盤非吸附面上之部分氣孔，以使第一導氣通道111之第一端與多孔陶瓷吸盤12非吸附面之未遮擋的氣孔連通。
吸附區調節元件14可藉由擋片式元件從多孔陶瓷吸盤12之下方進行遮擋，從而形成遮擋著的無效吸附區域，第一導氣通道111與多孔陶瓷吸盤12之未遮擋區域之氣孔連通，並藉由真空氣源13提供真空，形成有效吸附區域，有效吸附區域大小對應晶片大小。其中，多孔陶瓷吸盤12之無效吸附區域之氣孔為非真空狀態，此時多孔陶瓷吸盤12之非真空狀態之氣孔不會對空氣產生吸力，因此不會吸入空氣中之灰塵雜 質，真空狀態之有效吸附區域之氣孔因覆蓋有晶片，亦不會存在灰塵吸入之可能。
本發明實施例二提供之晶片吸附裝置，藉由採用基盤、位於基盤上之多孔陶瓷吸盤及真空氣源，並藉由第一導氣通道將真空氣源與多孔陶瓷非吸附面暴露出之氣孔連通，避免單孔吸盤只能吸附特定尺寸晶片，在晶片尺寸變化時，載台需對應更換之問題，實現對不同尺寸之晶片之有效吸附，提高載台之利用率及晶片鍵合系統之效率；並且，多孔陶瓷中之氣孔尺寸較小且緻密，不存在孔徑較大的單孔吸盤對晶片放置位置高精度之要求，可降低晶片放置位置之精度要求，從而提高拾片手及鍵合手之移動速度及放置速度，提高工作效率。此外，設置於基盤及多孔陶瓷吸盤之間之吸附區調節元件，可對晶片未覆蓋區域進行阻擋，形成無效吸附區域，避免多孔陶瓷吸盤之晶片未覆蓋區域在真空狀態下吸附灰塵雜質，達到載台免更換、降低清潔難度以及延長載台使用壽命之目的。
圖5表示本發明實施例二提供之另一種晶片吸附裝置之結構示意圖，參考圖5，可選地，該晶片吸附裝置亦包含驅動元件15，驅動元件15設置為驅動吸附區調節元件14，以調節多孔陶瓷吸盤12非吸附面上之被遮擋的氣孔的面積。
驅動元件15可對吸附區調節元件進行自動化控制，藉由調節吸附區調節元件14中之至少一個，從而改變多孔陶瓷吸盤12之受到遮擋的區域，改變多孔陶瓷吸盤中之氣孔數目。
在一實施例中，吸附區調節元件包含多個可繞軸轉動之快門葉片，驅動元件設置為驅動多個快門葉片繞軸轉動以改變遮擋之氣孔數 目。圖6表示本發明實施例二提供之又一種晶片吸附裝置之結構示意圖，圖7表示圖6中晶片吸附裝置沿剖面線AA’之剖面結構示意圖，參考圖6及圖7，其中，該晶片吸附裝置中吸附區調節元件14包含有七個快門葉片141，快門葉片141可繞軸轉動，驅動元件15可自動化控制快門葉片繞軸轉動，改變快門葉片141對多孔陶瓷吸盤之遮擋面積，從而改變多孔陶瓷吸盤11中心之有效吸附區域之面積，其中，基盤11內部之第一導氣通道111與多孔陶瓷吸盤12連通之通道口可設置在多孔陶瓷吸盤12之中心位置。圖8表示圖6中晶片吸附裝置之另一狀態之結構示意圖，參考圖8，驅動元件15藉由調整快門葉片141繞軸轉動，從而縮小多孔陶瓷吸盤12之有效吸附區域。在一實施例中，圖6至8所示之晶片吸附裝置中，快門葉片141位於多孔陶瓷吸盤之下方，圖6及圖8中之快門葉片141僅用於方便表示多孔陶瓷吸盤之未遮擋區域，並非代表結構特徵。
在一實施例中，吸附區調節元件內設置有第二導氣通道，第二導氣通道之第一端與吸附區調節元件遮擋區域內之至少部分氣孔連通，第二導氣通道之第二端與正壓供氣源連通。可選地，正壓供氣源為正壓氣源。
圖9表示本發明實施例二提供之又一種晶片吸附裝置之結構示意圖，圖10表示圖9中晶片吸附裝置沿剖面線BB’之剖面結構示意圖，參考圖9及圖10，快門葉片141內部設置有第二導氣通道142，第二導氣通道142與正壓供氣源144連通，為多孔陶瓷吸盤12中被快門葉片141遮擋之區域中之氣孔提供正壓。在一實施例中，快門葉片內部設置正壓腔143，設置為緩衝正壓壓力。
正壓供氣源144藉由第二導氣通道142為多孔陶瓷吸盤12中被快門葉片141遮擋之區域提供正壓，當快門葉片141開口變化時，正壓供氣源144之正壓所覆蓋之多孔陶瓷吸盤12之面積同步變化。快門葉片141遮擋之區域，藉由正壓壓力可保證灰塵等顆粒物不會進入被葉片覆蓋之多孔質吸盤12區域之微細氣孔中。此外，當快門葉片141將多孔陶瓷吸盤12之非吸附面全部遮擋，同時從快門葉片141中之第二導氣通道142通入正壓時，可對多孔陶瓷吸盤12中之氣孔進行吹氣，一定程度上可起到清潔多孔陶瓷吸盤12之目的。在一實施例中，第二導氣通道142可設置在快門葉片141之轉軸上，藉由轉軸中之第二導氣通道142與正壓供氣源144連通。
實施例三
圖11表示本發明實施例三提供之一種晶片鍵合系統結構示意圖，參考圖11，該晶片鍵合系統包含：鍵合手100，載台200，鍵合台300以及設置在載台200上之至少一個如上述實施例任一之晶片吸附裝置400。其中，晶片500被晶片吸附裝置400吸附在載台200上。
以下參考圖1及圖11對該晶片鍵合系統之工作過程進行介紹：首先，載台200移動至交接位，拾片手(圖中未示出)將晶片500放置於載台200之晶片吸附裝置400上，晶片吸附裝置400中之真空氣源13啟動，藉由第二導氣通道111為多孔陶瓷吸盤12提供真空，多孔陶瓷吸盤12在真空狀態下具備吸力吸附晶片500固定；之後，載台200串行移動至測量位，進行晶片500位置測量；接著，載台200再串行移動至取晶片位，鍵合手100向下取晶片500，當鍵合手100根據測量之晶片位置訊 息準確抓取晶片500後，真空氣源13釋放真空，並提供正壓，多孔陶瓷吸盤12在正壓狀態下為晶片500提供向上之力，輔助晶片500脫離，鍵合手100向上移動，取走晶片500至鍵合台300完成鍵合工藝。
本發明實施例三提供之晶片鍵合系統，藉由採用由基盤、位於基盤上之多孔陶瓷吸盤及真空氣源組成之晶片吸附裝置，藉由第一導氣通道將真空氣源與多孔陶瓷非吸附面暴露出之氣孔連通，避免單孔吸盤只能吸附特定尺寸晶片，在晶片尺寸變化時，載台需對應更換之問題，實現對不同尺寸之晶片之有效吸附，提高載台之利用率及晶片鍵合系統之效率；並且，多孔陶瓷中之氣孔尺寸較小，不存在孔徑較大的單孔吸盤對晶片放置位置高精度之要求，可降低晶片放置位置之精度要求，從而提高拾片手及鍵合手之移動速度及放置速度，提高工作效率。
圖12表示本發明實施例三提供之另一種晶片鍵合系統結構示意圖，參考圖12，在一實施例中，該晶片鍵合系統亦包含轉盤600，多個鍵合手100設置於轉盤600上；載台200為轉盤結構，載台200上設置有多個晶片吸附裝置400；一個鍵合手100從晶片吸附裝置400上拾取晶片時，另一鍵合手100將晶片放置在鍵合台上。在一實施例中，多個晶片吸附裝置400沿與載台200同心之圓周等間距分佈於載台200上。
參考圖12，該晶片鍵合系統工作時，無須載台200進行串行移動，僅須進行轉盤600與轉盤結構之載台200之旋轉對位，轉盤600與鍵合台之旋轉對位，由轉盤600上之鍵合手100對於對位之晶片吸附裝置400上之晶片進行放取，並放置到對位之鍵合台之位置進行鍵合工藝，該晶片鍵合系統可降低晶片放取時間，提高晶片之放取效率，進而提高晶 片之鍵合效率。
11‧‧‧基盤
12‧‧‧多孔陶瓷吸盤
13‧‧‧真空氣源
111‧‧‧第一導氣通道

Claims (8)

  1. 一種晶片吸附裝置，其特徵係其包含：基盤、位於前述基盤上之多孔陶瓷吸盤，設置於前述基盤及前述多孔陶瓷吸盤之間之吸附區調節元件；真空氣源及第一導氣通道；其中，前述第一導氣通道設置在前述基盤內部，且與前述多孔陶瓷吸盤非吸附面接觸，前述第一導氣通道之第一端與前述多孔陶瓷吸盤非吸附面暴露出之氣孔連通，前述第一導氣通道之第二端與前述真空氣源連通；前述吸附區調節元件遮擋前述多孔陶瓷吸盤非吸附面上之部分氣孔，前述第一導氣通道之第一端與前述多孔陶瓷吸盤非吸附面之未遮擋的氣孔連通。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之吸附裝置，其中，進一步包含真空腔，設置在前述基盤內部，前述真空腔設置在前述第一導氣通道及前述真空氣源之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之吸附裝置，其中，進一步包含驅動元件，前述驅動元件設置為驅動前述吸附區調節元件，以調節前述多孔陶瓷吸盤非吸附面上之被遮擋的氣孔的面積。
  4. 如申請專利範圍第3項所記載之吸附裝置，其中，前述吸附區調節元件包含多個可繞軸轉動之快門葉片，前述驅動元件設置為驅動多個前述快門葉片繞軸轉動以改變遮擋之氣孔數目。
  5. 如申請專利範圍第1項所記載之吸附裝置，其中，前述吸附區調節元件內設置有第二導氣通道，前述第二導氣通道之第一端與前述吸附區調節元件遮擋區域內之至少部分氣孔連通，前述第二導氣通道之第二端與正壓供氣源連通。
  6. 一種晶片鍵合系統，其特徵係包含鍵合手、載台、鍵合台以及設置在前述載台上之至少一個如申請專利範圍第1至5項中任一項所記載之晶片吸附裝置。
  7. 如申請專利範圍第6項所記載之晶片鍵合系統，其中，進一步包含轉盤，多個前述鍵合手設置於前述轉盤上；前述載台為轉盤結構，前述載台上設置有多個前述晶片吸附裝置；多個前述鍵合手中之第一鍵合手從前述晶片吸附裝置上拾取晶片時，多個前述鍵合手中之第二鍵合手將晶片放置在鍵合台上。
  8. 如申請專利範圍第7項所記載之晶片鍵合系統，其中，前述多個晶片吸附裝置沿與前述載台同心之圓周等間距分佈於前述載台上。
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