带有多个用于传送电子器件进行键合的旋转传送臂的键合装置

摘要

本发明公开了一种键合装置，该键合装置包含有：i）支撑设备，其用于支撑成批的电子器件；ii）弹出设备，用于从成批的电子器件处弹出电子器件；iii）多个转移设备，每个转移设备用于转移衬底以在衬底上键合电子器件；以及iv）多个传送设备，每个传送设备具有旋转传送臂，一旦电子器件被弹出设备在一个或多个拾取位置从成批的电子器件处弹出，那么该旋转传送臂被操作来在一个或多个拾取位置从成批的电子器件处传送电子器件至各自的衬底之一上，以在那里进行键合。本发明还公开了一种键合电子器件至衬底上的方法。

说明书

技术领域

本发明涉及一种键合装置，该装置包含有多个用于传送器件（如半导体晶粒）的传送设备。这种键合装置，尤其但非排他地适用于将半导体晶粒键合至引线框上。

背景技术

图1所示为传统的晶粒键合机100，其包含有：由旋转键合头118所驱动的单独的旋转传送臂114，用于支撑具有成批的半导体晶粒（a supply of semiconductor dies）的晶圆128的单独的晶圆XY平台126，用于支撑进行大面积晶粒键合的衬底132的单独的作业夹具XY平台122。在旋转传送臂114的夹体在拾取位置110处使用真空从晶圆128上拾取半导体晶粒之后，旋转传送臂114朝向衬底132旋转以传送半导体晶粒至衬底132上，该衬底132上已经滴涂有环氧树脂。在半导体晶粒已经键合在衬底132上之后，旋转传送臂114旋转回复至拾取位置110以从晶圆128上拾取下一个半导体晶粒。这样是可能的，因为晶圆XY平台126是活动的以随着拾取位置110对齐定位下一个半导体晶粒。

该传统的晶粒键合机100的一个不足在于在从晶圆128上拾取半导体晶粒和将其放置在衬底132上的先后顺序操作。这种先后顺序操作限制了传统的晶粒键合机100的产能容量。因此，这个发明的目的是寻求改善该传统的晶粒键合机100的这种不足。

发明内容

因此，本发明第一方面提供一种键合装置，该键合装置包含有：i）支撑设备，其用于支撑成批的电子器件；ii）弹出设备，用于从成批的电子器件处弹出电子器件； iii）多个转移设备，每个转移设备用于转移衬底以在衬底上键合电子器件；以及iv）多个传送设备，每个传送设备具有旋转传送臂，一旦电子器件被弹出设备在一个或多个拾取位置从成批的电子器件处弹出，那么该旋转传送臂被操作来在一个或多个拾取位置从成批的电子器件处传送电子器件至各自的衬底之一上，以在那里进行键合。

本发明第二方面提供一种将电子器件键合至衬底上的方法，该方法包含有以下步骤：第一转移设备转移第一衬底，而第二转移设备转移第二衬底；在第一拾取位置，弹出设备从成批的电子器件处弹出电子器件；第一旋转传送臂在第一拾取位置从成批的电子器件处传送弹出的电子器件至第一衬底，以在那里进行键合，与此同时，第二旋转传送臂将在第一拾取位置或第二拾取位置从成批的电子器件处已经传送的另一个电子器件键合至第二衬底。

附图说明

现在仅仅通过示例的方式，结合附图来描述本发明的较佳实施例，其中。

图1所示为具有单个旋转传送臂的传统晶粒键合机。

图2所示为根据本发明较佳实施例所述的、包含有两个旋转键合头和晶粒弹出设备的键合装置的立体示意图。

图3a和图3b所示为图2的键合装置的第一种配置形式，其中两个旋转键合头包含有拾取点定位机构。

图4a至图4d所示为图2的键合装置的第二种配置形式，其中晶粒弹出设备包含有马达系统；以及。

图5所示为图2的键合装置的第三种配置形式，其定义了通用的拾取位置。

具体实施方式

图2所示为根据本发明较佳实施例所述的、以双旋转键合臂键合系统形式存在的键合装置200的立体示意图。键合装置200包含有：i）单个支撑设备（所示为可移动的晶圆XY平台26）；ii）晶粒供应设备（所示为晶圆25，其包含有成批的晶粒），其设置在晶圆XY平台26上；iii）弹出设备（所示为晶粒弹出设备28，其包含有弹出销），用于推动晶圆25的半导体晶粒；iv）第一和第二传送设备（所示为第一和第二旋转传送臂14和16，它们分别由第一和第二旋转键合头18、20所驱动）；以及v）第一和第二转移设备（所示为第一和第二衬底转移设备22和24），用于转移和支撑衬底32、34。衬底32、34的一些示例包括用于晶粒键合的引线框，和用于倒装芯片键合的BGA（ball-grid array）衬底。

键合装置200被如此配置来操作，以致于当在第一键合位置36处第一旋转传送臂14键合已经取自晶圆25的半导体晶粒至衬底32上时，第二旋转传送臂16在拾取位置12同时从晶圆25上拾取另一个半导体晶粒。其后，第二旋转传送臂16朝向第二衬底34旋转，以在第二位置38处将那另一个半导体晶粒键合在那里，同时，在第一旋转传送臂14同步地朝向晶圆25旋转以在另一个拾取位置10处拾取下一个晶粒。该动作顺序不断重复，一直到键合处理得以完成。由于第一和第二旋转传送臂14和16的拾取和放置操作同时地得以完成，所以键合装置200的产能有益地能够得以翻倍。

为了获得晶粒拾取处理的精确度，光学设备（所示为光学系统30）的光学参考点被使用来相对于拾取位置10、12对齐定位，以便于设置拾取位置10、12的精确位置。类似地，晶粒弹出设备28的弹出销的中心位置同样也使用光学系统30相对于两个拾取位置10、12对齐定位。

键合装置200的第一种配置形式表示在图3a和图3b中。具体地，第一和第二键合头18、20包含有定位机构300、302以为传送臂14、16在x、y方向上相对于拾取位置10、12提供位置调整。尤其是，第一和第二键合头18、20的定位机构300、302被配置，以便于使用光学系统30随着各个拾取位置10、12单个地移动和对齐定位第一和第二传送臂14、16的各自的夹体。类似地，晶粒弹出设备28的弹出销的中心也能使用光学系统30相对于拾取位置10、12对齐定位。所以，精确的晶粒拾取处理能够有益地得以实现。

值得注意的是，晶圆XY平台26可移动以相对于拾取位置10、12和晶粒弹出设备28的弹出销定位晶圆25。

键合装置200的第二种配置形式表示在图4a至图4d中。具体地，晶粒弹出设备28的弹出销的中心和光学系统30的光学参考点交替地在拾取位置10、12之间切换。这通过在晶粒弹出设备28中添加马达系统400而得以实现。光学系统30的光学参考点能够或者通过将另一组马达系统402添加至光学系统30或者使用适当编程的计算机系统算法而得以调整。

图4a表明了晶粒弹出设备28的弹出销的中心和光学系统30的光学参考点相对于拾取位置10对齐定位。这允许第一旋转传送臂14在这个拾取位置10处从晶圆25处拾取半导体晶粒。与此同时，第二旋转传送臂16将已经从晶圆25处取出的半导体晶粒键合至第二衬底34上。

在第一旋转传送臂14在拾取位置25处从晶圆25处拾取半导体晶粒之后，晶粒弹出设备28和光学系统30二者移动以分别随着另一个拾取位置12对齐定位弹出销的中心和光学参考点，如图4b所示。具体而言，马达系统400、402分别移动晶粒弹出设备28和光学系统30，以随着另一个拾取位置12对齐定位。其后，第二旋转传送臂16朝向晶圆25旋转，以在另一个拾取位置12处从晶圆25拾取另一个半导体晶粒。与此同时，第一旋转传送臂14将已经从晶圆25处取出的半导体晶粒键合至第一衬底32上。

接下来，如图4d所示，在第一旋转传送臂14朝向晶圆25旋转以在拾取位置10处从晶圆25上拾取又一个半导体晶粒以前，马达系统400、402分别移动晶粒弹出设备28和光学系统30，以随着拾取位置10对齐定位，如图4c所示。与此同时，第二旋转传送臂16将已经从晶圆25处取出的半导体晶粒键合至第二衬底34上。

图5所示为键合装置200的第三种配置形式。在这个配置形式中，第一和第二旋转传送臂14、16被如此配置，以致于在通用的拾取位置13处第一和第二旋转传送臂14、16的移动路径38、40相互彼此交叉。通过将光学参考点和弹出销的中心相对于这个通用的拾取位置13对齐定位，在没有加入如上所述的拾取点调整机构和/或马达系统400、402的情形下，良好的拾取流程能够得以提供。

在本发明所要求保护的范围内，本发明的不同实施例也能够被设计出。