提供大鍵合力的旋轉鍵合工具制造技術

本發明專利技術公開了一種晶粒鍵合機，其包含有：鍵合頭，其包含有負荷軸和夾體，該負荷軸穿過鍵合頭，該夾體設置在該負荷軸的一端以用于固定待鍵合的晶粒；鍵合力馬達，其用于沿著移動軸線在朝向和背離晶粒鍵合位置的方向上驅動負荷軸；旋轉馬達，其用于圍繞平行于移動軸線的旋轉軸線旋轉負荷軸；耦合器，其用于將負荷軸耦接到鍵合力馬達；其中，該耦合器還包含有軸承，該軸承被配置來使得負荷軸實現圍繞旋轉軸線相對于該鍵合力馬達旋轉。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及用于電子器件的晶粒鍵合機（die?bonder），尤其涉及一種用于針對晶粒鍵合產生大鍵合力的旋轉鍵合工具。
技術介紹
在半導體晶?；蛐酒纳a過程中，很多半導體晶粒被一起構造在單個的晶圓上。然后將該晶圓切割以分離成單獨的晶粒。其次，通過應用晶粒鍵合工序，這些半導體晶粒中的每個應該各自被裝配在襯底或其他載體的支撐表面上以進行進一步的處理。其后，在晶粒和外圍器件之間產生電氣連接，并且然后將該晶粒使用塑性混合料灌封以保護它們不受環境的干擾。在所述的晶粒鍵合工序所應用的現有晶粒鍵合機中，每個單獨的晶粒通常使用鍵合臂從晶圓上被拾取，然后傳送到襯底以完成晶粒在襯底上的安裝。通常，晶粒鍵合機包含有晶粒鍵合頭，該晶粒鍵合頭具有空氣噴嘴以產生吸附力而從固定有晶粒的晶圓平臺處拾取半導體晶粒。其后，將晶粒傳送并鍵合在襯底上。為了將晶粒正確且準確地放置在襯底上，使用視覺系統完成視覺定位以捕獲在晶圓平臺和襯底上晶粒的圖像。鍵合頭和空氣噴嘴的定位將會根據所捕獲的晶粒圖像進行，為此目的其參考晶粒上的定位圖案或者基準標記。較合適地，在拾取晶粒之后，該鍵合頭使用所捕獲的晶粒圖像沿著θ軸線來執行旋轉補償。在向下移動以完成鍵合以前，鍵合頭旋轉和將晶粒與襯底的方位對齊定位。在鍵合力驅動機構直接向晶粒施加壓縮力的同時，鍵合頭的向下移動通過z軸移動馬達得以實施。來自鍵合力驅動機構的該壓縮鍵合力必須足夠大以便于將晶粒壓至襯底。圖1所示為包含有氣壓缸以提供鍵合力的傳統晶粒鍵合機100的側視示意圖。鍵合頭102裝配在以氣壓缸104形式存在的鍵合力馬達上，該氣壓缸安裝在支撐結構120上，其通過軸向耦合器108耦接至z軸移動平臺106。該軸向耦合器108主要包括設置在氣壓缸104和負荷軸112之間的鋼球110，負荷軸112連接至夾體114。該鋼球110被拉伸彈簧111預加載以在鋼球110和氣壓缸104之間形成球面接觸點。當在傾斜校準機構118的幫助下調整夾體114相對于鍵合平臺116的共面性時，軸向耦合器108提供了在XY方向上的某些自由度，以修正氣壓缸104和負荷軸112之間的任何錯位。通過從氣壓缸104連同軸向耦合器108產生向上的力以抵消負荷軸112和夾體114的重量，而施加低的鍵合力。在氣壓缸104施加向下的力協助的情形下，而施加大的鍵合力。該大的鍵合力被支撐結構120直接承受，由于相鄰于負荷軸112設置的滑座123將氣壓缸104自鍵合頭支架122去耦接，所以力的主要路徑繞開了鍵合頭支架122和z軸移動平臺106。因此，鍵合頭支架122和z軸移動平臺106的形變得以避免。同樣由于鍵合頭支架122和z軸移動平臺106結構的形變所引起的晶粒傾斜也得以避免。由于z軸移動平臺106的搖擺、傾斜和偏移所引起的放置錯誤同樣也得以減少，因為不再存在通過z軸移動平臺106所導致的z軸內驅式（drive-in）移動。但是，在這種結構中，由于負載軸112是固-->定地耦接于氣壓缸104上，鍵合頭102不能夠產生θ移動，其僅僅是一個線性驅動器。軸向耦合器108在軸向上耦接到氣壓缸104，但是它不能斷開氣壓缸104相對于鍵合頭102之間的任何θ移動。因此，在被拾取的晶粒124被鍵合到襯底126以前，沒有進行旋轉或θ補償。開發一種鍵合頭，其能夠在減少放置錯誤的情形下產生大的鍵合力，并提供旋轉或θ補償以修正晶粒的任何旋轉偏差，這是令人期望的。
技術實現思路
因此，本專利技術的目的在于提供一種鍵合頭，其和前述的現有技術相比，通過晶粒旋轉偏差的修正，在實現更加精確的晶粒鍵合的同時產生了大的鍵合力。于是，本專利技術提供一種晶粒鍵合機，其包含有：鍵合頭，其包含有負荷軸和夾體，該負荷軸穿過鍵合頭，該夾體設置在該負荷軸的一端以用于固定待鍵合的晶粒；鍵合力馬達，其用于沿著移動軸線在朝向和背離晶粒鍵合位置的方向上驅動負荷軸；旋轉馬達，其用于圍繞平行于移動軸線的旋轉軸線旋轉負荷軸；耦合器，其用于將負荷軸耦接到鍵合力馬達；其中，該耦合器還包含有軸承，該軸承被配置來使得負荷軸實現圍繞旋轉軸線相對于該鍵合力馬達旋轉。參閱后附的描述本專利技術實施例的附圖，隨后來詳細描述本專利技術是很方便的。附圖和相關的描述不能理解成是對本專利技術的限制，本專利技術的特點限定在權利要求書中。附圖說明根據本專利技術較佳實施例所述的具體實施方式，結合附圖很容易理解本專利技術，其中：圖1所示為包含有氣壓缸以提供鍵合力的一種傳統晶粒鍵合機的側視示意圖。圖2所示為根據本專利技術較佳實施例所述的包含有鍵合頭的晶粒鍵合機的側視示意圖，該鍵合頭產生大的鍵合力。具體實施方式在此本專利技術較佳實施例將結合附圖進行描述。圖2所示為根據本專利技術較佳實施例所述的包含有鍵合頭12的晶粒鍵合機10的側視示意圖，該鍵合頭產生大的鍵合力。鍵合頭12包含有：夾體14；第一馬達或鍵合力馬達16，其較佳地為線性馬達或氣壓缸。在圖2中描述了一種線性馬達，其通常包括鍵合力馬達轉子（forcer）18和鍵合力馬達定子20。鍵合力馬達16通過負荷軸（load?shaft）22有效地連接到夾體14上，負荷軸22穿過鍵合頭12。夾體14設置在負荷軸遠離鍵合力馬達16的一端。鍵合力馬達16沿著移動軸線如z軸，并在朝向和背離襯底24上的晶粒鍵合位置的方向上驅動負荷軸22，該襯底24設置在鍵合平臺26上。夾體14使用真空吸附或使用夾子（gripper）拾取和固定晶粒28，并將晶粒28鍵合到襯底24上的晶粒鍵合位置。鍵合力馬達16連同鍵合頭12一起使得晶粒鍵合機10能夠產生大的鍵合力以將晶粒28鍵合到襯底24上。負荷軸22通過耦合器，如磁耦合器30耦接到鍵合力馬達16上。雖然鍵合力馬達-->16和負荷軸22的z軸移動相耦接，但是磁耦合器30使得鍵合力馬達16能夠實現自負荷軸22的任何旋轉動作中斷開。所以，磁耦合器30使得將氣壓缸用作為鍵合力馬達16是可行的，因為當固定有晶粒28的夾體14旋轉時，氣壓缸將會自負荷軸22的旋轉動作中斷開。磁耦合器30可以包括以球體32形式存在的軸承和耦合器磁體34。球體32可以是鋼制成，其嵌入在以耦合器球體固定器36形成存在的球體底座支架中，該耦合器球體固定器36由磁性材料制成，空間上和耦合器磁體34相隔開。耦合器球體固定器36可以固定在負荷軸22或者鍵合力馬達16二者之一上，耦合器磁體34可以固定在鍵合力馬達16或負荷軸22中的另一個上。耦合器磁體34可以有效地在耦合器球體固定器36上提供磁性牽引力，其吸引負荷軸22和鍵合力馬達16朝向彼此。對于低鍵合力的應用而言，鍵合力馬達16連同磁性牽引力一起可以提供向上的力以抵消夾體14和負荷軸22的重量。設置在耦合器磁體34和耦合器球體固定器36之間的球體32能夠可旋轉地在球形接觸點處接觸耦合器磁體34。所以，負荷軸22可以圍繞旋轉軸相對于鍵合力馬達16旋轉，以便于鍵合力馬達16自負荷軸22的旋轉動作中斷開（去耦）。同時，當在傾斜校準機構38的幫助下調整夾體14相對于鍵合平臺26的共面性時，磁耦合器30提供了XY方向上的某些自由度。傾斜校準機構38耦接到鍵合頭12上以改變負荷軸22圍繞磁耦合器30相對于鍵合力馬達16的傾斜角度。第二馬達或者通用馬達，如z馬達40，通過鍵合頭支架42被連接到鍵合頭12和鍵合力馬達16上，并驅本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種晶粒鍵合機，其包含有：鍵合頭，其包含有負荷軸和夾體，該負荷軸穿過鍵合頭，該夾體設置在該負荷軸的一端以用于固定待鍵合的晶粒；鍵合力馬達，其用于沿著移動軸線在朝向和背離晶粒鍵合位置的方向上驅動負荷軸；旋轉馬達，其用于圍繞平行于移動軸線的旋轉軸線旋轉負荷軸；耦合器，其用于將負荷軸耦接到鍵合力馬達；其中，該耦合器還包含有軸承，該軸承被配置來使得負荷軸實現圍繞旋轉軸線相對于該鍵合力馬達旋轉。

【技術特征摘要】
US 2009-9-2 12/552,5851.一種晶粒鍵合機，其包含有：鍵合頭，其包含有負荷軸和夾體，該負荷軸穿過鍵合頭，該夾體設置在該負荷軸的一端以用于固定待鍵合的晶粒；鍵合力馬達，其用于沿著移動軸線在朝向和背離晶粒鍵合位置的方向上驅動負荷軸；旋轉馬達，其用于圍繞平行于移動軸線的旋轉軸線旋轉負荷軸；耦合器，其用于將負荷軸耦接到鍵合力馬達；其中，該耦合器還包含有軸承，該軸承被配置來使得負荷軸實現圍繞旋轉軸線相對于該鍵合力馬達旋轉。2.如權利要求1所述的晶粒鍵合機，其中，該鍵合力馬達是線性馬達，其包含有馬達轉子和馬達定子。3.如權利要求1所述的晶粒鍵合機，其中，該旋轉馬達安裝在該鍵合頭上。4.如權利要求1所述的晶粒鍵合機，該晶粒鍵合機還包含有：滑動軸承，其位于負荷軸和鍵合頭之間，并被配置來使得負荷軸實現沿著移動軸線相對于鍵合頭移動。5.如權利要求1所述的晶粒鍵合機，其中，該軸承包含有球體，該球體嵌入在球體底座支架中。6.如權利要求5所述的晶粒鍵合機，其中，該球體是鋼制成的。7.如權利要求5所述的晶粒鍵合機，其中，該...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳賢歡，湋多森蓋瑞彼得，許漢超，
申請(專利權)人：先進自動器材有限公司，
類型：發明
國別省市：HK[中國|香港]