[发明专利]一种自动键合装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体封装领域，特别涉及一种自动键合装置及方法。

背景技术

过去40年来，“每18个月晶体管数量/性能增加一倍，同时成本维持不变”摩尔定律(Moore’s Law)，使半导体产业快速走向规模经济与蓬勃发展，创造出许多通讯产品(如：PC/DT/NB/Smartphone/Tablet)。但除了借助能缩小线路宽度、间距但成本高昂的先进纳米制程技术之外，IC设计业者、晶圆厂与封装业者也积极开发各种封装技术，在不缩小线宽的纳米制程技术之下，在有限面积内进行最大程度的芯片叠加与整合，同时缩减系统单晶片(英文全称：System on Chip，简称：SoC)封装体积与线路传导长度，进而提升晶片传输效率。

目前常用的键合方式有如下三种：晶圆-晶圆键合技术(wafer-to-wafer,W2W)、芯片-晶圆键合技术(chip-to-wafer,C2W)以及芯片-芯片键合技术(chip-to-chip,C2C)，三者的性能比较如表1所示，由于单片晶圆的先进封装制程良率不高，在采用W2W后，使得产品的良率大幅下降，最终导致产品的制造成本和销售价格过高而难以市场化；而C2W与C2C虽然能够解决良率低的问题，但相对于W2W产率较低。

表1三种键合方式性能比较

C2W技术与倒装芯片(Flip Chip)技术工艺原理类似，需要将芯片倒装在基 底上。但是Flip Chip主要应用于芯片或电子元件对有机基底的倒装。Flip Chip设备的主要特点是产率高(18000Die/H)但是键合精度低(±30～50μm)，目前也有多家从事Flip Chip设备制造的设备供应商推出了更高键合精度的Flip Chip设备来支持C2W工艺的应用，但是当键合精度提高后，产率都明显下降(2000～3000Die/H)，使得C2W工艺难以解决大规模量产的需求。

发明内容

本发明提供一种自动键合装置及方法，以解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种自动键合装置，包括蓝膜片台、传输单元、载板运动台以及键合运动台，其中，

所述蓝膜片台用于承载并夹紧蓝膜片，所述蓝膜片上设置芯片；

所述传输单元包括两传动轮以及缠绕固定于所述传动轮上的传输带，所述传输带上均匀排布有若干真空吸头；

所述载板运动台上设有带有吸附功能的转移块，可吸附多个芯片；

所述键合运动台用于承载硅片，所述转移块在所述真空吸头与所述硅片之间移动送料。

较佳地，所述蓝膜片下方设有顶针台，所述顶针台上设有顶针，所述顶针台能够沿所述蓝膜片上芯片的排列方向直线移动，所述顶针能够在所述顶针台上垂向移动。

较佳地，所述传输带内设有与负压源连接的总气道，每个所述真空吸头对应一个吸头气道，所述吸头气道与所述总气道连通。

较佳地，所述吸头气道上设有阀门。

较佳地，所述载板运动台上还设有对准装置，用于检测吸附于所述真空吸头上的芯片的位置，以及键合运动台上硅片的位置。

较佳地，所述对准装置为CCD。

较佳地，所述转移块能够在所述载板运动台上做垂向运动。

本发明还提供了一种自动键合方法，应用于如上所述的自动键合装置中，包括如下步骤：

S1：所述传输带在所述传动轮的带动下步进运动，将所述蓝膜片上的芯片吸 附至所述真空吸头上；

S2：随着所述传输带的步进运动，将所述芯片移动至所述转移块的下方，所述转移块从所述真空吸头上吸附芯片；

S3：通过所述载板运动台将所述芯片移送至所述键合运动台上方，将芯片键合至所述硅片的对应位置处。

较佳地，所述传输带内设有与负压源连接的总气道，每个所述真空吸头对应一个吸头气道，每个所述吸头气道分别通过一阀门与所述总气道连通，当某一真空吸头移动至待吸附的芯片上方时，该真空吸头对应的阀门打开；当某一真空吸头移动至所述转移块下方时，该真空吸头对应的阀门关闭。

较佳地，所述蓝膜片下方设有顶针台，所述顶针台上设有顶针，当某一真空吸头移动至待吸附的芯片上方时，所述顶针台移动至该芯片下方，所述顶针升起将该芯片顶起。

较佳地，所述载板运动台上还设有对准装置，当所述转移块与所述真空吸头之间交接换料时，所述对准装置检测吸附于所述真空吸头上的芯片的位置；当所述转移块与所述硅片之间交接换料时，所述对准装置检测所述键合运动台上硅片的位置。