【行业应用】芯片键合位置偏差检测

文章概述：激光位移传感器用于芯片键合设备中键合位置偏差检测。

芯片键合是将芯片与基底直接安装互联的一种方法，通常采用芯片键合设备对芯片进行键合，芯片键合装置是芯片键合设备中的关键，其决定了芯片封装的精度、效率和可靠性。

现有转盘式芯片键合设备，因转盘受热产生变形，转盘转速快、转动惯量大、急停时存在冲击力，转盘与主轴磨损、或存在微小间隙等原因会影响键合装置在键合位置的键合精度。芯片键合装置对重复定位精度要求非常高，现有技术仅对芯片键合设备的转动角度进行控制，但实际中若因其它因素干扰(转盘冲击力、转盘受热变形、转轴精度等)，键合位置存在偏差，则不能判断与校正。

本发明的目的在于提供一种芯片键合装置，以解决现有技术中因转盘冲击力、转盘受热变形、转轴精度等原因产生的键合位置偏差，从而导致键合精度下降等问题。

图1

如图1所示，所述芯片键合装置包括转盘11、多个拾取模块13、标记模块、检测模块4、用于提供芯片22的芯片供应装置2和用于提供基底32的基底供应模块3；所述转盘11围绕其转轴12转动，所述多个拾取模块13在所述芯片拾取工位拾取芯片22后，旋转至基底32的芯片键合工位，所述检测模块4检测所述多个拾取模块13从芯片拾取工位转动至芯片键合工位时的位置偏差，所述基底供应模块3补偿这个位置偏差，然后再将芯片22键合至基底32上以保证键合的精度，本发明在不影响芯片键合效率和产能基础上，增加了测量拾取模块位置偏差的检测模块4，再通过基底供应模块3对所述位置偏差进行补偿，降低了对转盘转轴高精度及高成本要求、降低键合装置对热防护高要求、降低键合装置和转盘对低转动惯量的要求，通过偏差检测，补偿键合位置偏差，达到提高键合精度的要求。

所述多个拾取模块13的数量为多个，例如是4个、8个、10个等，不限于此，多个拾取模块13均匀分布于所述转盘11的圆周上，转盘11带动所述多个拾取模块13旋转，每旋转至一个工位则停止一次，位于芯片拾取工位的拾取模块13拾取芯片，同时，位于芯片键合工位的拾取模块13键合芯片，转盘11再重新开始旋转，以此往复，多个拾取模块13的设置提高了键合的效率，增加了机台的产量。每个所述拾取模块13设置有吸嘴，用于吸附所述芯片供应模块2上的芯片22，优选的，每个拾取模块13上也可以设置多个吸嘴。

在所述转盘11的周边设置检测模块4，用于识别转动至对应位置的所述标记模块的位置信息，根据所述标记模块的位置信息计算得到所述多个拾取模块13在芯片键合工位的位置偏差；

所述基底供应模块3对所述多个拾取模块13在芯片键合工位的位置偏差进行运动补偿，实现所述多个拾取模块13上的芯片与所述基底上的芯片键合工位对准。

图2

参见图1、2，所述检测模块4包括用于检测所述标记模块的至少两个检测单元，本实施例中所述至少两个检测单元包括第一检测单元41和第二检测单元42，所述第一检测单元41和第二检测单元42设于所述多个拾取模块13从所述芯片拾取工位运动至芯片键合工位的路径中，用于检测所述多个拾取模块13在芯片键合工位的位置偏差。

为了便于描述，以所述转盘11所在的平面为XY平面，建立三维坐标系。本实施例中，所述多个拾取模块13的数量为8个，将本实施例中的8个拾取模块13按顺时针方向附上1-8的标号，如图2所示，首先选择初始时标号1的拾取模块13正对所述第一检测单元41，标号7的拾取模块13正对所述第二检测单元42，将标记51设置在标号1的拾取模块13上，所述第一检测单元41检测标记51的至少两个X坐标，由此计算标号1的拾取模块13在芯片键合工位的理想X坐标和旋转角度Rz；转盘逆时针旋转直到标记51正对所述第二检测单元42，所述第二检测单元42检测标记51的Y坐标，由此计算标号1的拾取模块13在芯片键合工位的理想Y坐标，将上述坐标信息设定为理想状态的坐标信息。本实施例通过所述第一检测单元41检测同一标记的至少两个X坐标，进而得到旋转角度Rz，也可通过所述第二检测单元42检测同一标记的至少两个Y坐标，进而得到旋转角度Rz。可选的，为检测得到同一标记的至少两个X/Y坐标，所述第一检测单元41/第二检测单元42包括一个可发射至少两束检测光束的激光位移传感器，或至少两个并排设置的可发射一束检测光束的激光位移传感器。

本实施例所述的芯片键合装置的芯片键合过程具体如下：

将标记51从第一检测单元41的位置开始转动，直到下一次到达第一检测单元41称为一个周期，在第一周期内默认所有拾取模块13在芯片键合工位的位置偏差均忽略不计；

从第二周期开始，标号1的拾取模块13对应第一检测单元41，所述第一检测单元41检测标记51的至少两个X坐标，转盘继续逆时针旋转，直到标号1的拾取模块13对应第二检测单元42，所述第二检测单元42检测标记51的Y坐标，根据检测结果计算标号1的拾取模块13在芯片键合工位的X坐标、Y坐标和旋转角度Rz，通过对比理想状态的坐标信息，可以得出标号1的拾取模块13在芯片键合工位的位置偏差△X1、△Y和旋转角度△Rz，并输出位置偏差给基底供应模块3，基底供应模块3对该位置偏差进行运动补偿，之后标号1的拾取模块13将芯片22键合至基底32上；在第二周期内，对于其他标号的拾取模块13在进行芯片键合时，基底供应模块3均根据标号1的拾取模块13在芯片键合工位的位置偏差对其他标号的拾取模块进行运动补偿，直到下一周期时再更新标号1的拾取模块13在芯片键合工位的位置偏差。

原文说明：本文内容节选自网络公开专利（CN109585328A）。