一種芯片加熱鍵合裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造或處理領(lǐng)域，尤其涉及一種芯片加熱鍵合裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子信息技術(shù)的迅速發(fā)展，電子產(chǎn)品正朝著體積小、集成化程度高、功能復(fù)雜、可靠性高的趨勢發(fā)展，從而使得先進(jìn)的封裝和互連技術(shù)正在取代傳統(tǒng)封裝技術(shù)。先進(jìn)封裝技術(shù)結(jié)合半導(dǎo)體封裝和組裝技術(shù)以達(dá)到提高封裝效率、降低封裝成本、提高器件性能的目的。倒裝鍵合技術(shù)以其高密度和小尺寸等特點(diǎn)使得倒裝芯片半導(dǎo)體封裝的市場需求正迅速增長。倒裝芯片不僅是一種高密度芯片互連技術(shù)，還是一種理想的芯片粘接技術(shù)，在PGA、BGA和CSP中都得到了廣泛的應(yīng)用。倒裝芯片的互連線非常短，而且I/O引出端分布整個芯片表面，同時倒裝芯片業(yè)適合使用SMT的技術(shù)手段來進(jìn)行批量生產(chǎn)，因此倒裝芯片已成為高密度封裝技術(shù)的主要發(fā)展方向。
[0003]倒裝芯片鍵合是將帶有凸點(diǎn)的芯片從藍(lán)膜上拾取并翻轉(zhuǎn)，使得其焊點(diǎn)圖形朝下，通過機(jī)器視覺識別對準(zhǔn)將芯片放置到基材上。倒裝芯片鍵合機(jī)決定著倒裝芯片鍵合的精度、效率和可靠性，是倒裝芯片封裝領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備，其中鍵合裝置是倒裝芯片鍵合機(jī)上實(shí)現(xiàn)芯片從藍(lán)膜上拾取并通過機(jī)器視覺將芯片高精度的放置于基材上的關(guān)鍵部件。
[0004]近些年來，倒裝鍵合封裝技術(shù)發(fā)展逐漸加快，這就要求倒裝芯片鍵合機(jī)上的鍵合裝置需要具有以下幾個典型特點(diǎn):
[0005]1、非?？斓捻憫?yīng)速度，同時具有控制拾取力的能力，從而在從藍(lán)膜拾取芯片的過程中不至于碰傷芯片；
[0006]2、由于封裝工藝的復(fù)雜多變，需要鍵合裝置具備芯片加熱以及提供剛性支撐等多種功能，以此滿足從藍(lán)膜上拾取芯片后對芯片進(jìn)行相關(guān)工藝處理如在芯片凸點(diǎn)上植球或者對芯片進(jìn)行引線鍵合等操作；
[0007]3、由于倒裝鍵合精度的提高，鍵合裝置需具有結(jié)構(gòu)緊湊、整體剛度高等特點(diǎn)。
[0008]傳統(tǒng)鍵合裝置，不具備為芯片加熱功能，無法適應(yīng)復(fù)雜多變的封裝工藝要求，而且傳統(tǒng)鍵合裝置的拾取力與鍵合力是通過對氣壓的控制來調(diào)節(jié)的，氣源壓力的波動會傳遞給拾取力與鍵合力，造成拾取力與鍵合力漂移，無法保證穩(wěn)定且一致的拾取力與鍵合力。此夕卜，傳統(tǒng)鍵合裝置的吸嘴頭僅能沿一個方向運(yùn)動，而不能沿其反方向運(yùn)動，即伸縮運(yùn)動不可控。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供了一種芯片加熱鍵合裝置，解決了傳統(tǒng)的鍵合裝置不具備加熱功能，伸縮運(yùn)動不可控，且鍵合力和拾取力不穩(wěn)定的問題。
[0010]依據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種芯片加熱鍵合裝置，包括:
[0011 ]承載芯片并為其加熱的操作平臺；
[0012]傳動機(jī)構(gòu)，操作平臺固定于傳動機(jī)構(gòu)的一端；
[0013]限位裝置，傳動機(jī)構(gòu)的另一端穿設(shè)于限位裝置內(nèi)；
[0014]驅(qū)動裝置，設(shè)置于限位裝置上，驅(qū)動裝置可驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)在限位裝置內(nèi)往復(fù)移動；
[0015]真空吸附裝置，真空吸附裝置的氣體通道經(jīng)由傳動機(jī)構(gòu)連通至操作平臺，真空吸附裝置可對芯片提供吸附力及反吹力；以及，
[0016]控制裝置，包括:溫控單元和控制單元，其中，監(jiān)測操作平臺實(shí)時溫度的溫控單元與操作平臺連接，控制驅(qū)動裝置工作狀態(tài)的控制單元與驅(qū)動裝置連接。
[0017]可選地，操作平臺包括:
[0018]承載芯片的吸嘴頭，吸嘴頭設(shè)置有第一氣體通道；
[0019]為芯片加熱的加熱塊，加熱塊設(shè)置有第二氣體通道，吸嘴頭的一端穿設(shè)于第二氣體通道內(nèi)，第一氣體通道與第二氣體通道連通；以及，
[0020]多個調(diào)節(jié)彈簧，調(diào)節(jié)彈簧的一端固定于加熱塊上，調(diào)節(jié)彈簧的另一端固定于限位裝置上。
[0021 ]可選地，加熱塊包括至少一個可拆卸的加熱棒，以及檢測加熱棒溫度的溫度傳感器;其中，加熱棒和溫度傳感器分別與溫控單元連接。
[0022]可選地，調(diào)節(jié)彈簧與加熱塊連接的一端設(shè)置有一調(diào)節(jié)螺釘，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)彈簧的壓縮量。
[0023]可選地，傳動機(jī)構(gòu)為一花鍵軸，花鍵軸上開設(shè)有第三氣體通道，其中，花鍵軸的一端固定于加熱塊上，且第三氣體通道與第二氣體通道相連通。
[0024]可選地，限位裝置包括:
[0025]沿軸向方向設(shè)置的第一空腔結(jié)構(gòu)，花鍵軸相對于加熱塊的一端穿設(shè)于第一空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)，且花鍵軸可在第一空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)移動；
[0026]用于限制花鍵軸位移的限位塊；以及，
[0027]沿徑向方向設(shè)置的第二空腔結(jié)構(gòu)，真空吸附裝置的一端設(shè)置于第二空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)。
[0028]可選地，第一空腔結(jié)構(gòu)的端部設(shè)置有與花鍵軸相嚙合的花鍵齒，花鍵軸可通過花鍵配合在第一空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
[0029]可選地，驅(qū)動裝置包括:
[0030]為傳動機(jī)構(gòu)提供直線運(yùn)動動力的螺線管，螺線管環(huán)繞第一空腔結(jié)構(gòu)設(shè)置于限位裝置上，螺線管與控制單元連接;以及，
[0031 ]為傳動機(jī)構(gòu)提供旋轉(zhuǎn)動力的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，通過法蘭與限位裝置連接。
[0032]可選地，真空吸附裝置包括:
[0033]真空發(fā)生器和壓縮空氣機(jī)；以及，
[0034]氣管，氣管的一端通過電磁閥與真空發(fā)生器和壓縮空氣機(jī)相連;氣管的另一端設(shè)置于第二空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)，且氣管的氣體通道與第三氣體通道相連通。
[0035]本發(fā)明的實(shí)施例的有益效果是:
[0036]本發(fā)明的芯片加熱鍵合裝置，通過操作平臺承載芯片并對其加熱，可適應(yīng)復(fù)雜多變的封裝工藝要求，提高其工藝適應(yīng)性。在驅(qū)動裝置的作用下傳動機(jī)構(gòu)帶動操作平臺共同往復(fù)移動，實(shí)現(xiàn)操作平臺的伸縮運(yùn)動可控性，便于芯片的拾取和鍵合，此外在控制裝置的實(shí)時監(jiān)測下，操作平臺對芯片的拾取力和鍵合力穩(wěn)定可控，提高其操作精度。
【附圖說明】
[0037]圖1表示本發(fā)明的芯片加熱鍵合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖一；
[0038]圖2表示本發(fā)明的芯片加熱鍵合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖二；
[0039]圖3表示本發(fā)明的圖2中局部爆炸圖。
[0040]其中圖中:1、芯片，2、操作平臺，3、傳動機(jī)構(gòu)，4、限位裝置，5、驅(qū)動裝置，6、真空吸附裝置，7、控制裝置；
[0041]21、吸嘴頭，22、加熱塊，23、調(diào)節(jié)彈簧，24、調(diào)節(jié)螺釘；
[0042]41、第一空腔結(jié)構(gòu)，42、限位塊，43、第二空腔結(jié)構(gòu)；
[0043]51、螺線管，52、旋轉(zhuǎn)電機(jī)；
[0044]61、真空發(fā)生器，62、壓縮空氣機(jī)，63、氣管；
[0045]71、溫控單元，72、控制單元；
[0046]221、加熱棒，222、溫度傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0047]下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本發(fā)明，并且能夠?qū)⒈景l(fā)明的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0048]實(shí)施例一
[0049]如圖1所示，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種芯片加熱鍵合裝置，具體包括:用于承載芯片1的操作平臺2、傳動機(jī)構(gòu)3、限位裝置4、驅(qū)動裝置5、真空吸附裝置6和控制裝置7。
[0050]其中，操作平臺2的主要作用是為芯片1提供一承載平臺，可通過該操作平臺2對芯片1進(jìn)行拾取和鍵合，此外操作平臺2還具備加熱功能，通過加熱可以增加芯片1表面金屬層活性，為針對芯片進(jìn)行的相關(guān)活動(植球、引線鍵合等)奠定基礎(chǔ)，從而使得芯片1的操作能夠適應(yīng)不同的封裝環(huán)境和工藝要求，提高整個裝置的工藝適應(yīng)性。
[0051 ]操作平臺2固定于傳動機(jī)構(gòu)3的一端，傳動機(jī)構(gòu)3的主要作用是帶動操作平臺2往復(fù)移動，這樣可控制操作平臺在不同的時序內(nèi)為芯片1提供不同的操作位置，以適應(yīng)不同的操作需求。
[0052]傳動裝置3的另一端穿設(shè)于限位裝置4內(nèi)，并可在限位裝置4內(nèi)往復(fù)移動;限位裝置4用于為操作平臺2提供可靠的限位支撐，當(dāng)傳動機(jī)構(gòu)3移動至傳動裝置3的不同位置時，限位裝置3為操作平臺2提供不同極限位置的支撐，例如:在拾取芯片1時，需要傳動機(jī)構(gòu)3帶動操作平臺2彈出于限位裝置4，以便于對芯片1的拾取;而當(dāng)需要對芯片1進(jìn)行相關(guān)處理時，需要為其提供一可靠支撐，傳動機(jī)構(gòu)3帶動操作平臺2收縮至與限位裝置4相抵接，利用限位裝置4為操作平臺2提供一穩(wěn)定的剛性支撐。
[0053]驅(qū)動裝置5設(shè)置于限位裝置4上，用于為傳動機(jī)構(gòu)3提供驅(qū)動力，例如:驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)3在限位裝置4內(nèi)做直線往復(fù)移動，以調(diào)整芯片1高度，或者，驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)3在限位裝置4內(nèi)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，以微調(diào)芯片1角度。
[0054]真空吸附裝置6用于為芯片1提供吸附力和反吹力，真空吸附裝置6的氣體通道經(jīng)由傳動機(jī)構(gòu)3連通至操作平臺2，通過操作平臺2吸附芯片1或反吹芯片1。
[0055]為保證整個裝置的智能性和穩(wěn)定性，控制裝置7用于根據(jù)當(dāng)前芯片1處理需求以及實(shí)時工作狀態(tài)動態(tài)調(diào)整操作平臺2、驅(qū)動裝置5或真空吸附裝置6。其中，控制裝置7至少包括溫控單元71和控制單元72，具體地，溫控單元71與操作平臺2連接，用于監(jiān)測和調(diào)整操作平臺的實(shí)時溫度;控制單元72與驅(qū)動裝置5連接，用于控制驅(qū)動裝置5的工作狀態(tài)。
[0056]本發(fā)明實(shí)施例一提供的芯片加熱鍵合裝置，通過操作平臺2承載芯片1并對其加熱，可適應(yīng)復(fù)雜多變的封裝工藝要求，提高其工藝適應(yīng)性。在驅(qū)動裝置5的作用下傳動機(jī)構(gòu)3帶動操作平臺2共同在限位裝置4內(nèi)往復(fù)移動，實(shí)現(xiàn)操作平臺2的伸縮運(yùn)動可控性，便于芯片1的拾取和鍵合，此外在控制裝置7的實(shí)時監(jiān)測下，操作平臺2對芯片1的加熱溫度、拾取力和鍵合力穩(wěn)定可控，提高其操作精度。
[0057]實(shí)施例二
[0058]以上實(shí)施例一簡單介紹了本發(fā)明的芯片加熱鍵合裝置的各個部件之間的配合關(guān)系，下面將結(jié)合具體應(yīng)用場景對其進(jìn)行進(jìn)一步介紹。
[0059]具體地，如圖1至圖3所示，操作平臺2具體包括:承載芯片1的吸嘴頭21，為芯片1加熱的加熱塊22，以及多個調(diào)節(jié)彈簧23。其中，吸嘴頭21通過多個安裝于加熱塊22中的磁鐵的磁性力固定于加熱塊22上。其中，吸嘴頭21設(shè)置有第一氣體通道，加熱塊22上設(shè)置有第二氣體通道，吸嘴頭21的一端穿設(shè)于第二氣體通道內(nèi)，且第一氣體通道與第二氣體通道相連通，真空吸附裝置6的氣體通道經(jīng)由第二氣體通道和第一氣體通道為芯片1提供吸附力或反吹力。調(diào)節(jié)彈簧23的一端固定于加熱塊22上，具體地，調(diào)節(jié)彈簧23通過軸承鎖緊螺母固定于加熱塊22上；調(diào)節(jié)彈簧23的另一端固定于限位裝置4上，當(dāng)調(diào)節(jié)彈簧23處于不同狀態(tài)時，吸嘴頭21處于不同的操作位置，當(dāng)在拾取芯片1時，在調(diào)節(jié)彈簧23的壓縮回彈力的作用下，加熱塊22彈出于限位裝置4，以便于對芯片1的拾取;而當(dāng)需