一种倒装芯片键合的预对准系统及方法

摘要

本发明提供了一种倒装芯片键合的预对准系统及方法，该预对准系统包括：倒装芯片蘸胶结构、上视光学结构和倒装芯片贴装头，倒装芯片蘸胶结构包括：蘸胶板；与蘸胶板两侧滑动连接的机械滑轨；驱动机械滑轨滑动的电机；上视光学结构包括：固定于机械滑轨之间、且位于蘸胶板下方的转折棱镜；获取倒装芯片图像的工业相机；其中，倒装芯片贴装头拾取一倒装芯片，并按照第一运动轨迹运动到蘸胶板上方进行蘸胶，倒装芯片蘸胶完成后，倒装芯片贴装头向上抬起，同时机械滑轨带动蘸胶板按照第二运动轨迹避开转折棱镜滑动，然后由上视光学结构对蘸胶后的倒装芯片进行预对准。通过本发明提供的预对准系统大大提高了键合的精度和效率，满足高精度装片的要求。

说明书

技术领域

本发明涉及倒装芯片键合技术领域，尤其涉及一种倒装芯片键合的预对准 系统及方法。

背景技术

随着全球电子信息技术的迅猛发展，集成电路芯片不断向高密度、高性能 和轻薄短小的方向发展，为满足IC(Integrated Circuit，集成电路)封装要求， 芯片上的凸点数量将会越来越多。随着凸点数量的增多，对现有装片类设备提 出了挑战，其中一个主要的难题是高密度，小间距凸点的芯片如何高精度装片。

目前装片类设备中一般是拾取芯片蘸胶后直接完成装片，但这种方式存在 一个主要问题：拾取芯片后不经过预对准直接装片，所以无法消除拾取时可能 存在的微小偏差，使得装片的精度很难提高。因此，在芯片键合前，对芯片进 行预对准是一个非常关键的步骤。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明提供了一种倒装芯片键合的预对准系统及 方法，消除了芯片蘸胶过程中可能产生的微小偏差，大大提高了设备的精度， 满足了高精度装片的要求。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

依据本发明的一个方面，提供了一种倒装芯片键合的预对准系统，该预对 准系统包括：

安装于工作台上的倒装芯片蘸胶结构，倒装芯片蘸胶结构包括：用于倒装 芯片进行蘸胶的蘸胶板；与蘸胶板两侧滑动连接的机械滑轨；与机械滑轨电连 接、用于驱动机械滑轨滑动的电机；

安装于工作台上的上视光学结构，上视光学结构包括：固定于机械滑轨之 间、且位于蘸胶板下方的转折棱镜；用于获取倒装芯片图像的工业相机；其中， 转折棱镜与工业相机通过工业相机的镜头进行连接，以及

位于蘸胶板上方、用于拾取倒装芯片的倒装芯片贴装头；

其中，倒装芯片贴装头拾取一倒装芯片，并按照第一运动轨迹运动到蘸胶 板上方进行蘸胶，倒装芯片蘸胶完成后，倒装芯片贴装头向上抬起，同时机械 滑轨带动蘸胶板按照第二运动轨迹避开转折棱镜滑动，然后由上视光学结构对 蘸胶后的倒装芯片进行预对准。

可选地，转折棱镜为直角棱镜。

可选地，转折棱镜的中点、倒装芯片贴装头以及未按照第二运动轨迹滑动 前蘸胶板的中心位于同一直线上，并与第一运动轨迹的运动方向平行。

可选地，转折棱镜的中点位于镜头的中心轴线上，且镜头的中心轴线与第 二运动轨迹的运动方向平行。

可选地，工业相机为黑白千兆网工业相机。

可选地，镜头为变倍镜头或者定倍镜头。

依据本发明的另一个方面，提供了一种倒装芯片键合的预对准方法，应用 于上述的倒装芯片键合的预对准系统，该预对准系统包括：安装于工作台上的 倒装芯片蘸胶结构，倒装芯片蘸胶结构包括：用于倒装芯片进行蘸胶的蘸胶板； 与蘸胶板两侧滑动连接的机械滑轨；与机械滑轨电连接、用于驱动机械滑轨滑 动的电机；安装于工作台上的上视光学结构，上视光学结构包括：固定于机械 滑轨之间、且位于蘸胶板下方的转折棱镜；用于获取倒装芯片图像的工业相机； 其中，转折棱镜与工业相机通过工业相机的镜头进行连接，以及位于蘸胶板上 方、用于拾取倒装芯片的倒装芯片贴装头，

其中，该预对准方法包括：

由倒装芯片贴装头拾取一倒装芯片，并按照第一运动轨迹运动到蘸胶板上 方进行蘸胶；

倒装芯片蘸胶完成后，倒装芯片贴装头向上抬起，同时由机械滑轨带动蘸 胶板按照第二运动轨迹避开转折棱镜滑动；

由上视光学结构对蘸胶后的倒装芯片进行预对准。

可选地，由上视光学结构对蘸胶后的倒装芯片进行预对准，具体包括：

通过工业相机获取由转折棱镜折射倒装芯片的光线所形成的倒装芯片的 图像；

将图像与预设图像模板进行预对准，若预对准结果在预设相似度范围内， 则倒装芯片合格；若预对准结果超出预设相似度范围，则倒装芯片不合格。

可选地，预设相似度范围为90％～95％。

本发明的有益效果是：

在本发明提供的倒装芯片键合的预对准系统，首先由倒装芯片贴装头拾取 一倒装芯片，并按照第一运动轨迹运动到蘸胶板上方进行蘸胶，蘸胶完成后， 该倒装芯片贴头向上抬起，与此同时，机械滑轨带动蘸胶板按照第二运动轨迹 避开转折棱镜滑动，最后由上视光学结构对蘸胶后的倒装芯片进行预对准。因 此通过本发明提供的预对准系统，能够在倒装芯片贴装头向上抬起的过程中完 成对倒装芯片的预对准，不会影响设备运行的效率，消除了芯片蘸胶过程中可 能产生的微小偏差，大大提高了键合的精度和效率，达到了更高的装片精度要 求，实现了高精度装片，且创造性地将预对准过程贯穿于实际工艺生产中，实 现了生产过程中快速、准确校正偏差的功能。

附图说明

图1表示本发明实施例中倒装芯片键合的预对准系统的结构示意图；

图2表示本发明实施例中倒装芯片键合的预对准系统蘸胶前的示意图；

图3表示本发明实施例中倒装芯片键合的预对准系统蘸胶前的俯视图

图4表示本发明实施例中倒装芯片键合的预对准系统蘸胶后的示意图；

图5表示本发明实施例中倒装芯片键合的预对准系统蘸胶后的俯视图；

图6表示本发明实施例中倒装芯片键合的预对准系统的工作原理图；

图7表示本发明实施例中倒装芯片键合的预对准方法的流程图；以及

图8表示本发明实施例中对倒装芯片进行预对准的流程图。

其中图中：1、倒装芯片蘸胶结构；101、蘸胶板；102、机械滑轨；2、上 视光学结构；201、转折棱镜；202、工业相机；2021、镜头；3、倒装芯片贴 装头。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实 施例对本发明进行详细描述。

实施例一

依据本发明的一个方面，提供了一种倒装芯片键合的预对准系统，如图1 所示，该预对准系统包括：

安装于工作台上的倒装芯片蘸胶结构1，倒装芯片蘸胶结构1包括：用于 倒装芯片进行蘸胶的蘸胶板101；与蘸胶板101两侧滑动连接的机械滑轨102； 与机械滑轨102电连接、用于驱动机械滑轨102滑动的电机；

安装于工作台上的上视光学结构2，上视光学结构2包括：固定于机械滑 轨102之间、且位于蘸胶板101下方的转折棱镜201；用于获取倒装芯片图像 的工业相机202；其中，转折棱镜201与工业相机202通过工业相机202的镜 头2021进行连接，以及

如图3中所示，位于蘸胶板101上方、用于拾取倒装芯片的倒装芯片贴装 头3；

其中，倒装芯片贴装头3拾取一倒装芯片，并按照第一运动轨迹运动到蘸 胶板101上方进行蘸胶，倒装芯片蘸胶完成后，倒装芯片贴装头3向上抬起， 同时机械滑轨102带动蘸胶板101按照第二运动轨迹避开转折棱镜201滑动， 然后由上视光学结构2对蘸胶后的倒装芯片进行预对准。

因此，通过本发明实施例提供的预对准系统，能够在倒装芯片贴装头3 向上抬起的过程中完成对倒装芯片的预对准，不会影响设备运行的效率，消除 了芯片蘸胶过程中可能产生的微小偏差，大大提高了键合的精度和效率，达到 了更高的装片精度要求，实现了高精度装片，且创造性地将预对准过程贯穿于 实际工艺生产中，实现了生产过程中快速、准确校正偏差的功能。

进一步地，通过将上视光学结构2中的转折棱镜201嵌入安装于倒装芯片 蘸胶结构1中的机械滑轨102之间，大大减小了在竖直方向上的空间，缩小了 整个预对准系统的占空空间。其中，在本发明实施例中，转折棱镜201采用的 为直角棱镜，通过利用这种临界角的特性，能够将倒装芯片反射的光线全部折 射到镜头2021上，并在工业相机202上呈现与倒转芯片相同的图像，因此， 转折棱镜201是实现上视光学结构2与倒装芯片蘸胶结构1结合为一体的关键 部件。

具体地，在本发明实施例中，转折棱镜201的中点、倒装芯片贴装头3 以及未按照第二运动轨迹滑动前蘸胶板101的中心位于同一直线上，并与第一 运动轨迹的运动方向平行。且转折棱镜201的中点位于镜头2021的中心轴线 上，且镜头2021的中心轴线与第二运动轨迹的运动方向平行。其中，第一运 动轨迹的运动方向为如图2中箭头所示的竖直方向，第二运动轨迹的运动方向 为如图4中箭头所示的水平方向，由于转折棱镜201为直角棱镜，因此，转折 棱镜201可将倒装芯片的光线折射到镜头2021上，并在工业相机202上形成 与倒装芯片相同的图像。

具体地，在本发明实施例中，工业相机202为黑白千兆网工业相机，具有 较高的分辨率，而且通过该黑白千兆网工业相机所形成的图片是黑白的，因此 更高较为清晰地识别倒装芯片上的凸点，实现了对蘸胶后倒装芯片的位置进行 的高分辨率高精度的识别定位。当然可以理解的是，在本发明实施例中，对工 业相机202的具体类型和型号并不进行具体限定。其中，在本发明实施中，工 业相机202采用的镜头2021为变倍镜头或者定倍镜头，因此，可以通过对镜 头2021进行调节，在工业相机202上获取清晰的图像。

其中，如图2倒装芯片键合的预对准系统蘸胶前的示意图所示，在倒装芯 片蘸胶前，首先用倒装芯片贴装头3拾取一倒装芯片，并按照第一轨迹运动到 蘸胶板101上，其中，第一运动轨迹的运动方向为图2中箭头所示的竖直方向， 而此时，蘸胶板101在机械滑轨102上的位置如图3倒装芯片键合的预对准系 统蘸胶前的俯视图所示。当蘸胶完成后，如图4倒装芯片键合的预对准系统蘸 胶后的示意图所示，倒装芯片贴装头3向上抬起，而与此同时，蘸胶板101 在机械滑轨102的带动下，按照第二运动轨迹避开转折棱镜201滑动，其中， 第二运动轨迹的运动方向为图4中箭头所示的水平方向，而此时，蘸胶板101 在机械滑轨102上的位置如图5倒装芯片键合的预对准系统蘸胶后的俯视图所 示。因此，能够将转折棱镜201露出，并通过上视光学结构2对蘸胶后的倒转 芯片进行预对准。

具体地，通过上视光学结构2对蘸胶后的倒转芯片进行预对准的工作原理 图如图6所示，即转折棱镜201对倒装芯片反射的光线折射，并将光线折射到 镜头2021上，在工业相机202上呈现与倒转芯片相同的图像，然后通过将图 像与预设图像模板进行预对准，并根据预对准结果进行判断。当预对准结果在 预设相似度范围内，则倒装芯片合格；当预对准结果超出预设相似度范围，则 倒装芯片不合格，其中，预设相似度范围为90％～95％。从而完成了对倒装芯 片的预对准，为下一步倒装芯片键合的精度提供了保证，大大提高了键合的精 度和效率，达到了更高的装片精度要求，实现了高精度装片。

实施例二

在本发明实施例中，提供了一种倒装芯片键合的预对准方法，应用于上述 的倒装芯片键合的预对准系统，该预对准系统包括：安装于工作台上的倒装芯 片蘸胶结构1，倒装芯片蘸胶结构1包括：用于倒装芯片进行蘸胶的蘸胶板101； 与蘸胶板101两侧滑动连接的机械滑轨102；与机械滑轨102电连接、用于驱 动机械滑轨102滑动的电机；安装于工作台上的上视光学结构2，上视光学结 构2包括：固定于机械滑轨102之间、且位于蘸胶板101下方的转折棱镜201； 用于获取倒装芯片图像的工业相机202；其中，转折棱镜201与工业相机202 通过工业相机202的镜头2021进行连接，以及位于蘸胶板101上方、用于拾 取倒装芯片的倒装芯片贴装头3，

其中，如图7所示，该预对准方法700包括：

步骤S701、由倒装芯片贴装头3拾取一倒装芯片，并按照第一运动轨迹 运动到蘸胶板101上方进行蘸胶；

步骤S703、倒装芯片蘸胶完成后，倒装芯片贴装头3向上抬起，同时由 机械滑轨102带动蘸胶板101按照第二运动轨迹避开转折棱镜201滑动；

步骤S705、由上视光学结构2对蘸胶后的倒装芯片进行预对准。

通过本发明实施例提供的预对准方法，能够在倒装芯片贴装头3向上抬起 的过程中完成对倒装芯片的预对准，不会影响设备运行的效率，消除了芯片蘸 胶过程中可能产生的微小偏差，大大提高了键合的精度和效率，达到了更高的 装片精度要求，实现了高精度装片，且创造性地将预对准过程贯穿于实际工艺 生产中，实现了生产过程中快速、准确校正偏差的功能。

具体地，如图8所示，在本发明实施例中，由上视光学结构2对蘸胶后的 倒装芯片进行预对准(步骤S705)具体包括：

步骤S7051、通过工业相机202获取由转折棱镜201折射倒装芯片的光线 所形成的倒装芯片的图像；

步骤S7053、将图像与预设图像模板进行预对准，若预对准结果在预设相 似度范围内，则倒装芯片合格；若预对准结果超出预设相似度范围，则倒装芯 片不合格。

其中，在本发明实施例中，预设相似度范围为90％～95％。另外，由上视 光学结构2对蘸胶后的倒装芯片进行预对准的具体原理如图6所示，即转折棱 镜201对倒装芯片反射的光线折射，并将光线折射到镜头2021上，在工业相 机202上呈现与倒转芯片相同的图像，然后通过将图像与预设图像模板进行预 对准，并根据预对准结果进行判断。从而完成了对倒装芯片的预对准，为下一 步倒装芯片键合的精度提供了保证，大大提高了键合的精度和效率，达到了更 高的装片精度要求，实现了高精度装片。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人 员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些 改进和润饰也在本发明的保护范围内。