[发明专利]一种芯片对准贴装装置及其方法

说明书

本发明提供一种芯片对准贴装装置，包括送料机构、基板承载机构、芯片供给机构、芯片翻转机构及芯片键合机构，其中，送料机构用于提供未贴装芯片的基板及去除已完成芯片贴装的基板；基板承载机构用于装载和固定基板，并带动基板在第一平面上运动；芯片供给机构用于在芯片供给位置将芯片提供给芯片翻转机构；芯片翻转机构能够从芯片供给位置拾取芯片，并通过旋转运动将芯片运送至芯片交接位置并提供给芯片键合机构；芯片键合机构用于从芯片交接位置拾取芯片，并通过旋转运动将芯片贴装在基板的预定贴片位上；贴片工作位置、芯片供给位置和芯片交接位置都是固定位置。本发明还提供一种芯片对准贴装方法。本发明能够提高芯片的贴装效率和精度。

技术领域

本发明涉及半导体器件封装技术领域，尤其涉及一种芯片对准贴装装置及其方法。

背景技术

随着现代信息科技与消费电子产品的不断发展，集成电路芯片正在日益朝向高密度、高性能和轻薄短小的方向发展。使用TO、DIP、PLCC、QFP等传统封装和互连技术制造的芯片已经很难满足日益提高的芯片性能需求，由此，例如倒装、扇出型封装、三维封装等将半导体封装和组装技术融为一体的先进封装技术应运而生，用于减少器件封装尺寸、提高互连密度、完善集成电路芯片性能、降低产品价格。

现有先进封装技术通常将半导体芯片贴装到在引线框架、料条、衬底晶圆、衬底平板等基板表面的多个预定贴片位上，这些预定贴片在基板表面形成的X-Y平面上成行或成列排列。为了提高良率，需要提高半导体芯片在基板上的贴装精度，降低半导体芯片的贴装位置在X和Y两个方向上的位置偏差。另外，为了降低半导体芯片大规模生产的封装成本，先进封装技术要求尽量缩短每个芯片的贴装时间。

在已知的芯片贴装装置和方法中，通常首先将基板以真空吸附或者夹具的方式固定在水平放置的基板承载机构上，基板承载机构可以带动基板在基板表面的X-Y平面上沿X方向运动，用于将基板上的一列沿Y方向排列的预定贴片位移动进入预定贴片位的X位置并固定。同时，位于芯片供给机构上的芯片，被位于基板承载机构上方、沿Y方向往返运动的芯片键合机构拾取，并逐个运送至贴片工作区域中的一列预定贴片位的上方，并修正经由视觉对准系统提供的X-Y位置误差后，将芯片贴装到基板上的预定贴片位上，完成芯片贴装过程。

这类芯片贴装装置和方法的缺陷之一是芯片键合机构做平动，在一个芯片贴装周期内，芯片键合机构在从芯片供给机构拾取芯片到将芯片贴装在基板的预定贴片位以及从贴片工作区域返回到芯片供给机构的过程中，至少需要两次加速运动和两次减速运动，频繁的位置移动和速率加减不利于缩短贴装芯片的时间和控制贴装芯片的精度。另外，这类芯片贴装装置和方法的缺陷之二是，在一个芯片贴装周期内，芯片键合机构从芯片供给机构拾取芯片、芯片键合机构将芯片运输至预定贴片位、视觉成像机构对芯片进行成像及对准、芯片键合机构将芯片贴装在预定贴片位等工序都是串行进行的，即完成前面一个工序才能进行下一个工序，这使得芯片贴装的流程顺序单一而固定，进一步增加了芯片贴装所需的总时间。

因此，为了同时提高半导体芯片在基板上的贴装精度和生产效率，亟需提出一种新的芯片对准贴装装置及其方法，从而解决现有设备和方法不能快速地完成芯片与基板对准并装贴的技术问题。

发明内容

本发明提供的芯片对准贴装装置及其方法，能够针对现有技术的不足，快速、精确地完成半导体芯片与基板的对准和贴装工艺。

第一方面，本发明提供一种芯片对准贴装装置，包括送料机构、基板承载机构、芯片供给机构、芯片翻转机构及芯片键合机构，其中：

所述送料机构用于向位于基板装载区域的基板承载机构提供未贴装芯片的基板以及从位于所述基板装载区域的所述基板承载机构去除完成芯片贴装的基板；

所述基板承载机构用于装载和固定基板，并带动所述基板在与X-Y平面平行的第一平面上运动，所述基板的运动范围包括所述基板装载区域和贴片工作区域，所述基板承载机构能够将所述基板上的每一个预定贴片位运送至所述贴片工作区域内的贴片工作位置；