[发明专利]提供大键合力的旋转键合工具

说明书

技术领域

本发明涉及用于电子器件的晶粒键合机（die bonder），尤其涉及一种用于针对晶粒键合产生大键合力的旋转键合工具。

背景技术

在半导体晶粒或芯片的生产过程中，很多半导体晶粒被一起构造在单个的晶圆上。然后将该晶圆切割以分离成单独的晶粒。其次，通过应用晶粒键合工序，这些半导体晶粒中的每个应该各自被装配在衬底或其他载体的支撑表面上以进行进一步的处理。其后，在晶粒和外围器件之间产生电气连接，并且然后将该晶粒使用塑性混合料灌封以保护它们不受环境的干扰。

在所述的晶粒键合工序所应用的现有晶粒键合机中，每个单独的晶粒通常使用键合臂从晶圆上被拾取，然后传送到衬底以完成晶粒在衬底上的安装。通常，晶粒键合机包含有晶粒键合头，该晶粒键合头具有空气喷嘴以产生吸附力而从固定有晶粒的晶圆平台处拾取半导体晶粒。其后，将晶粒传送并键合在衬底上。

为了将晶粒正确且准确地放置在衬底上，使用视觉系统完成视觉定位以捕获在晶圆平台和衬底上晶粒的图像。键合头和空气喷嘴的定位将会根据所捕获的晶粒图像进行，为此目的其参考晶粒上的定位图案或者基准标记。较合适地，在拾取晶粒之后，该键合头使用所捕获的晶粒图像沿着θ轴线来执行旋转补偿。在向下移动以完成键合以前，键合头旋转和将晶粒与衬底的方位对齐定位。在键合力驱动机构直接向晶粒施加压缩力的同时，键合头的向下移动通过z轴移动马达得以实施。来自键合力驱动机构的该压缩键合力必须足够大以便于将晶粒压至衬底。

图1所示为包含有气压缸以提供键合力的传统晶粒键合机100的侧视示意图。键合头102装配在以气压缸104形式存在的键合力马达上，该气压缸安装在支撑结构120上，其通过轴向耦合器108耦接至z轴移动平台106。该轴向耦合器108主要包括设置在气压缸104和负荷轴112之间的钢球110，负荷轴112连接至夹体114。该钢球110被拉伸弹簧111预加载以在钢球110和气压缸104之间形成球面接触点。当在倾斜校准机构118的帮助下调整夹体114相对于键合平台116的共面性时，轴向耦合器108提供了在XY方向上的某些自由度，以修正气压缸104和负荷轴112之间的任何错位。

通过从气压缸104连同轴向耦合器108产生向上的力以抵消负荷轴112和夹体114的重量，而施加低的键合力。在气压缸104施加向下的力协助的情形下，而施加大的键合力。该大的键合力被支撑结构120直接承受，由于相邻于负荷轴112设置的滑座123将气压缸104自键合头支架122去耦接，所以力的主要路径绕开了键合头支架122和z轴移动平台106。因此，键合头支架122和z轴移动平台106的形变得以避免。同样由于键合头支架122和z轴移动平台106结构的形变所引起的晶粒倾斜也得以避免。由于z轴移动平台106的摇摆、倾斜和偏移所引起的放置错误同样也得以减少，因为不再存在通过z轴移动平台106所导致的z轴内驱式（drive-in）移动。但是，在这种结构中，由于负载轴112是固定地耦接于气压缸104上，键合头102不能够产生θ移动，其仅仅是一个线性驱动器。轴向耦合器108在轴向上耦接到气压缸104，但是它不能断开气压缸104相对于键合头102之间的任何θ移动。因此，在被拾取的晶粒124被键合到衬底126以前，没有进行旋转或θ补偿。

开发一种键合头，其能够在减少放置错误的情形下产生大的键合力，并提供旋转或θ补偿以修正晶粒的任何旋转偏差，这是令人期望的。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种键合头，其和前述的现有技术相比，通过晶粒旋转偏差的修正，在实现更加精确的晶粒键合的同时产生了大的键合力。

于是，本发明提供一种晶粒键合机，其包含有：键合头，其包含有负荷轴和夹体，该负荷轴穿过键合头，该夹体设置在该负荷轴的一端以用于固定待键合的晶粒；键合力马达，其用于沿着移动轴线在朝向和背离晶粒键合位置的方向上驱动负荷轴；旋转马达，其用于围绕平行于移动轴线的旋转轴线旋转负荷轴；耦合器，其用于将负荷轴耦接到键合力马达；其中，该耦合器还包含有轴承，该轴承被配置来使得负荷轴实现围绕旋转轴线相对于该键合力马达旋转。

参阅后附的描述本发明实施例的附图，随后来详细描述本发明是很方便的。附图和相关的描述不能理解成是对本发明的限制，本发明的特点限定在权利要求书中。

附图说明

根据本发明较佳实施例所述的具体实施方式，结合附图很容易理解本发明，其中：

图1所示为包含有气压缸以提供键合力的一种传统晶粒键合机的侧视示意图。