一种芯片加热键合装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造或处理领域，尤其涉及一种芯片加热键合装置。
【背景技术】
[0002]随着电子信息技术的迅速发展，电子产品正朝着体积小、集成化程度高、功能复杂、可靠性高的趋势发展，从而使得先进的封装和互连技术正在取代传统封装技术。先进封装技术结合半导体封装和组装技术以达到提高封装效率、降低封装成本、提高器件性能的目的。倒装键合技术以其高密度和小尺寸等特点使得倒装芯片半导体封装的市场需求正迅速增长。倒装芯片不仅是一种高密度芯片互连技术，还是一种理想的芯片粘接技术，在PGA、BGA和CSP中都得到了广泛的应用。倒装芯片的互连线非常短，而且I/O引出端分布整个芯片表面，同时倒装芯片业适合使用SMT的技术手段来进行批量生产，因此倒装芯片已成为高密度封装技术的主要发展方向。
[0003]倒装芯片键合是将带有凸点的芯片从蓝膜上拾取并翻转，使得其焊点图形朝下，通过机器视觉识别对准将芯片放置到基材上。倒装芯片键合机决定着倒装芯片键合的精度、效率和可靠性，是倒装芯片封装领域的关键设备，其中键合装置是倒装芯片键合机上实现芯片从蓝膜上拾取并通过机器视觉将芯片高精度的放置于基材上的关键部件。
[0004]近些年来，倒装键合封装技术发展逐渐加快，这就要求倒装芯片键合机上的键合装置需要具有以下几个典型特点:
[0005]1、非常快的响应速度，同时具有控制拾取力的能力，从而在从蓝膜拾取芯片的过程中不至于碰伤芯片；
[0006]2、由于封装工艺的复杂多变，需要键合装置具备芯片加热以及提供刚性支撑等多种功能，以此满足从蓝膜上拾取芯片后对芯片进行相关工艺处理如在芯片凸点上植球或者对芯片进行引线键合等操作；
[0007]3、由于倒装键合精度的提高，键合装置需具有结构紧凑、整体刚度高等特点。
[0008]传统键合装置，不具备为芯片加热功能，无法适应复杂多变的封装工艺要求，而且传统键合装置的拾取力与键合力是通过对气压的控制来调节的，气源压力的波动会传递给拾取力与键合力，造成拾取力与键合力漂移，无法保证稳定且一致的拾取力与键合力。此夕卜，传统键合装置的吸嘴头仅能沿一个方向运动，而不能沿其反方向运动，即伸缩运动不可控。
【发明内容】
[0009]本发明提供了一种芯片加热键合装置，解决了传统的键合装置不具备加热功能，伸缩运动不可控，且键合力和拾取力不稳定的问题。
[0010]依据本发明的一个方面，提供了一种芯片加热键合装置，包括:
[0011 ]承载芯片并为其加热的操作平台；
[0012]传动机构，操作平台固定于传动机构的一端；
[0013]限位装置，传动机构的另一端穿设于限位装置内；
[0014]驱动装置，设置于限位装置上，驱动装置可驱动传动机构在限位装置内往复移动；
[0015]真空吸附装置，真空吸附装置的气体通道经由传动机构连通至操作平台，真空吸附装置可对芯片提供吸附力及反吹力；以及，
[0016]控制装置，包括:温控单元和控制单元，其中，监测操作平台实时温度的温控单元与操作平台连接，控制驱动装置工作状态的控制单元与驱动装置连接。
[0017]可选地，操作平台包括:
[0018]承载芯片的吸嘴头，吸嘴头设置有第一气体通道；
[0019]为芯片加热的加热块，加热块设置有第二气体通道，吸嘴头的一端穿设于第二气体通道内，第一气体通道与第二气体通道连通；以及，
[0020]多个调节弹簧，调节弹簧的一端固定于加热块上，调节弹簧的另一端固定于限位装置上。
[0021 ]可选地，加热块包括至少一个可拆卸的加热棒，以及检测加热棒温度的温度传感器;其中，加热棒和温度传感器分别与温控单元连接。
[0022]可选地，调节弹簧与加热块连接的一端设置有一调节螺钉，通过调节调节螺钉调节调节弹簧的压缩量。
[0023]可选地，传动机构为一花键轴，花键轴上开设有第三气体通道，其中，花键轴的一端固定于加热块上，且第三气体通道与第二气体通道相连通。
[0024]可选地，限位装置包括:
[0025]沿轴向方向设置的第一空腔结构，花键轴相对于加热块的一端穿设于第一空腔结构内，且花键轴可在第一空腔结构内移动；
[0026]用于限制花键轴位移的限位块；以及，
[0027]沿径向方向设置的第二空腔结构，真空吸附装置的一端设置于第二空腔结构内。
[0028]可选地，第一空腔结构的端部设置有与花键轴相啮合的花键齿，花键轴可通过花键配合在第一空腔结构内旋转。
[0029]可选地，驱动装置包括:
[0030]为传动机构提供直线运动动力的螺线管，螺线管环绕第一空腔结构设置于限位装置上，螺线管与控制单元连接;以及，
[0031 ]为传动机构提供旋转动力的旋转电机，通过法兰与限位装置连接。
[0032]可选地，真空吸附装置包括:
[0033]真空发生器和压缩空气机；以及，
[0034]气管，气管的一端通过电磁阀与真空发生器和压缩空气机相连;气管的另一端设置于第二空腔结构内，且气管的气体通道与第三气体通道相连通。
[0035]本发明的实施例的有益效果是:
[0036]本发明的芯片加热键合装置，通过操作平台承载芯片并对其加热，可适应复杂多变的封装工艺要求，提高其工艺适应性。在驱动装置的作用下传动机构带动操作平台共同往复移动，实现操作平台的伸缩运动可控性，便于芯片的拾取和键合，此外在控制装置的实时监测下，操作平台对芯片的拾取力和键合力稳定可控，提高其操作精度。
【附图说明】
[0037]图1表示本发明的芯片加热键合装置的结构示意图一；
[0038]图2表示本发明的芯片加热键合装置的结构示意图二；
[0039]图3表示本发明的图2中局部爆炸图。
[0040]其中图中:1、芯片，2、操作平台，3、传动机构，4、限位装置，5、驱动装置，6、真空吸附装置，7、控制装置；
[0041]21、吸嘴头，22、加热块，23、调节弹簧，24、调节螺钉；
[0042]41、第一空腔结构，42、限位块，43、第二空腔结构；
[0043]51、螺线管，52、旋转电机；
[0044]61、真空发生器，62、压缩空气机，63、气管；
[0045]71、温控单元，72、控制单元；
[0046]221、加热棒，222、温度传感器。
【具体实施方式】
[0047]下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0048]实施例一
[0049]如图1所示，本发明的实施例提供了一种芯片加热键合装置，具体包括:用于承载芯片1的操作平台2、传动机构3、限位装置4、驱动装置5、真空吸附装置6和控制装置7。
[0050]其中，操作平台2的主要作用是为芯片1提供一承载平台，可通过该操作平台2对芯片1进行拾取和键合，此外操作平台2还具备加热功能，通过加热可以增加芯片1表面金属层活性，为针对芯片进行的相关活动(植球、引线键合等)奠定基础，从而使得芯片1的操作能够适应不同的封装环境和工艺要求，提高整个装置的工艺适应性。
[0051 ]操作平台2固定于传动机构3的一端，传动机构3的主要作用是带动操作平台2往复移动，这样可控制操作平台在不同的时序内为芯片1提供不同的操作位置，以适应不同的操作需求。
[0052]传动装置3的另一端穿设于限位装置4内，并可在限位装置4内往复移动;限位装置4用于为操作平台2提供可靠的限位支撑，当传动机构3移动至传动装置3的不同位置时，限位装置3为操作平台2提供不同极限位置的支撑，例如:在拾取芯片1时，需要传动机构3带动操作平台2弹出于限位装置4，以便于对芯片1的拾取;而当需要对芯片1进行相关处理时，需要为其提供一可靠支撑，传动机构3带动操作平台2收缩至与限位装置4相抵接，利用限位装置4为操作平台2提供一稳定的刚性支撑。
[0053]驱动装置5设置于限位装置4上，用于为传动机构3提供驱动力，例如:驱动传动机构3在限位装置4内做直线往复移动，以调整芯片1高度，或者，驱动传动机构3在限位装置4内做旋转运动，以微调芯片1角度。
[0054]真空吸附装置6用于为芯片1提供吸附力和反吹力，真空吸附装置6的气体通道经由传动机构3连通至操作平台2，通过操作平台2吸附芯片1或反吹芯片1。
[0055]为保证整个装置的智能性和稳定性，控制装置7用于根据当前芯片1处理需求以及实时工作状态动态调整操作平台2、驱动装置5或真空吸附装置6。其中，控制装置7至少包括温控单元71和控制单元72，具体地，温控单元71与操作平台2连接，用于监测和调整操作平台的实时温度;控制单元72与驱动装置5连接，用于控制驱动装置5的工作状态。
[0056]本发明实施例一提供的芯片加热键合装置，通过操作平台2承载芯片1并对其加热，可适应复杂多变的封装工艺要求，提高其工艺适应性。在驱动装置5的作用下传动机构3带动操作平台2共同在限位装置4内往复移动，实现操作平台2的伸缩运动可控性，便于芯片1的拾取和键合，此外在控制装置7的实时监测下，操作平台2对芯片1的加热温度、拾取力和键合力稳定可控，提高其操作精度。
[0057]实施例二
[0058]以上实施例一简单介绍了本发明的芯片加热键合装置的各个部件之间的配合关系，下面将结合具体应用场景对其进行进一步介绍。
[0059]具体地，如图1至图3所示，操作平台2具体包括:承载芯片1的吸嘴头21，为芯片1加热的加热块22，以及多个调节弹簧23。其中，吸嘴头21通过多个安装于加热块22中的磁铁的磁性力固定于加热块22上。其中，吸嘴头21设置有第一气体通道，加热块22上设置有第二气体通道，吸嘴头21的一端穿设于第二气体通道内，且第一气体通道与第二气体通道相连通，真空吸附装置6的气体通道经由第二气体通道和第一气体通道为芯片1提供吸附力或反吹力。调节弹簧23的一端固定于加热块22上，具体地，调节弹簧23通过轴承锁紧螺母固定于加热块22上；调节弹簧23的另一端固定于限位装置4上，当调节弹簧23处于不同状态时，吸嘴头21处于不同的操作位置，当在拾取芯片1时，在调节弹簧23的压缩回弹力的作用下，加热块22弹出于限位装置4，以便于对芯片1的拾取;而当需