本技術(shù)涉及半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)領(lǐng)域，涉及一種半導(dǎo)體芯片鍵合裝置。

背景技術(shù)：

1、由于摩爾定律發(fā)展至今已遇到瓶頸，芯片特征尺寸已接近物理極限，先進封裝技術(shù)成為延續(xù)摩爾定律的重要途徑。chiplet技術(shù)憑借其設(shè)計靈活、產(chǎn)品周期短及成本低的優(yōu)勢，已然成為為“摩爾定律”續(xù)命的重要方法。chiplet有望滿足不斷增長的芯片性能需求和功能多樣化需求。chiplet還被稱為ai算力爆發(fā)時代的最優(yōu)選擇。相較于傳統(tǒng)消費級芯片，算力芯片面積更大，存儲容量更大，對互連速度要求更高，而chiplet技術(shù)可以很好的滿足這些大規(guī)模芯片的性能和成本需求，因而得到廣泛運用。chiplet俗稱“芯?！被颉靶⌒酒M”，通過將原來集成于同一soc中的各個元件分拆，獨立為多個具特定功能的chiplet，分開制造后再通過先進封裝技術(shù)將彼此互聯(lián)，最終集成封裝為一個系統(tǒng)芯片，封裝對象由單芯片向多芯片發(fā)展。chiplet技術(shù)特別是cowos(2.5d)封裝技術(shù)的發(fā)展，促使多芯片貼裝技術(shù)需要進一步創(chuàng)新升級。

2、傳統(tǒng)的倒裝貼片機單臺設(shè)備只配置一套晶圓臺和一套基板工作臺，翻轉(zhuǎn)頭從晶圓臺的晶圓上拾取芯片，鍵合頭從翻轉(zhuǎn)頭拾取芯片，再進行蘸膠和視覺識別校準，最終貼裝至基板上，從而單臺設(shè)備只能把一種芯片鍵合至基板上。當(dāng)處理多芯片時，需要多臺設(shè)備串行聯(lián)機作業(yè)，已貼裝一種芯片的基板需要通過中間機構(gòu)傳輸至下一機臺，芯片偏移等問題從而影響良率，這種模式不僅作業(yè)效率低且占地面積很大，導(dǎo)致生產(chǎn)成本很高，目前還沒有面向chiplet的多芯片生產(chǎn)設(shè)備。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供了一種芯片鍵合方法及其鍵合設(shè)備。

2、本實用新型的目的可通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、一種半導(dǎo)體芯片鍵合裝置，包括：機架和設(shè)置于機架上的雙龍門組件，所述雙龍門組件包括x向龍門機構(gòu)和兩組y向龍門機構(gòu)，所述y向龍門機構(gòu)設(shè)置于x向龍門機構(gòu)上端，所述機架中部沿y向至少設(shè)置有四組晶圓臺，所述機架中部至少設(shè)有一組基板工作臺，所述基板工作臺位于晶圓臺之間，每組所述y向龍門機構(gòu)內(nèi)側(cè)至少設(shè)置有兩組鍵合機構(gòu)，每組鍵合機構(gòu)的一側(cè)設(shè)有視覺檢測系統(tǒng)，每組所述晶圓臺上方沿x向設(shè)置有一組翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，每組所述翻轉(zhuǎn)機構(gòu)沿x向外側(cè)設(shè)有一組蘸膠機構(gòu)，每組所述晶圓臺的左側(cè)設(shè)有一組芯片供給機構(gòu)，所述基板工作臺外側(cè)設(shè)有基材進出料機構(gòu)。

4、進一步的改進，所述晶圓臺包括第一晶圓臺、第二晶圓臺、第三晶圓臺和第四晶圓臺，所述鍵合機構(gòu)包括第一鍵合機構(gòu)、第二鍵合機構(gòu)、第三鍵合機構(gòu)和第四鍵合機構(gòu)，所述翻轉(zhuǎn)機構(gòu)包括第一翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、第二翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、第三翻轉(zhuǎn)機構(gòu)和第四翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述蘸膠機構(gòu)包括第一蘸膠機構(gòu)、第二蘸膠機構(gòu)、第三蘸膠機構(gòu)和第四蘸膠機構(gòu)，所述芯片供給機構(gòu)包括第一芯片供給機構(gòu)、第二芯片供給機構(gòu)、第三芯片供給機構(gòu)和第四芯片供給機構(gòu)，所述基材進出料機構(gòu)包括基材上料機構(gòu)和基材下料機構(gòu)。

5、進一步的改進，所述第一芯片供給機構(gòu)、第二芯片供給機構(gòu)、第三芯片供給機構(gòu)和第四芯片供給機構(gòu)均包括料盒、電機一、直線導(dǎo)軌一、絲杠組件一和料盒撐板，所述料盒設(shè)置于料盒撐板上端，所述直線導(dǎo)軌一設(shè)置于料盒撐板后端，所述電機一驅(qū)動絲杠組件一轉(zhuǎn)動推動料盒撐板通過直線導(dǎo)軌一使料盒在z向做直線運動。

6、進一步的改進，所述第一晶圓臺、第二晶圓臺、第三晶圓臺和第四晶圓臺均包括晶圓臺x向載臺、晶圓臺y向載臺和晶圓臺擴晶載臺，所述晶圓臺y向載臺設(shè)置于晶圓臺x向載臺上方，所述晶圓臺擴晶載臺設(shè)置于晶圓臺y向載臺上方，所述晶圓臺x向載臺與晶圓臺y向載臺均包括底板、電機二、滾珠絲杠組件二和直線導(dǎo)軌二，所述電機二驅(qū)動滾珠絲杠組件二轉(zhuǎn)動推動底板通過直線導(dǎo)軌二做直線運動，所述晶圓臺擴晶載臺包括擴片臺底板、步進電機、帶輪機構(gòu)和z向擴片機構(gòu)，所述步進電機驅(qū)動帶輪機構(gòu)驅(qū)動z向擴片機構(gòu)使晶圓進行z向及繞z軸方向旋轉(zhuǎn)運動。

7、進一步的改進，所述視覺檢測系統(tǒng)包括鏡頭組件、直線電機一和視覺z向安裝板，所述第一鍵合機構(gòu)、第二鍵合機構(gòu)、第三鍵合機構(gòu)和第四鍵合機構(gòu)均包括鍵合頭安裝板和吸嘴組件，所述鍵合頭安裝板與鏡頭組件設(shè)置于視覺z向安裝板上，通過所述直線電機一驅(qū)動鏡頭組件與吸嘴組件在安裝板上沿z向運動。

8、進一步的改進，所述第一翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、第二翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、第三翻轉(zhuǎn)機構(gòu)和第四翻轉(zhuǎn)機構(gòu)均包括翻轉(zhuǎn)頭、安裝板和電機三。

9、進一步的改進，所述基板工作臺包括工作臺底板、皮帶輪組件一、直線電機二、雙導(dǎo)軌組件和工作臺面板，通過直線電機二帶動皮帶輪組件一使工作臺面板在雙導(dǎo)軌組件沿x向運動。

10、進一步的改進，所述基材上料機構(gòu)和基材下料機構(gòu)均包括支撐底座、傳送帶、皮帶輪組件二、固定板、移動板、粘性刻度尺和直線電機三，所述皮帶輪組件二驅(qū)動傳送帶轉(zhuǎn)動帶動上端的基材移動，所述直線電機三驅(qū)動移動板相對固定板移動，所述粘性刻度尺設(shè)置于傳送帶下方。

11、進一步的改進，所述第一蘸膠機構(gòu)、第二蘸膠機構(gòu)、第三蘸膠機構(gòu)和第四蘸膠機構(gòu)包括膠盒、絲桿機構(gòu)、皮帶輪組件三、相機、刮膠板和直線導(dǎo)軌二，所述皮帶輪組件三驅(qū)動絲桿機構(gòu)及直線導(dǎo)軌二使刮膠板沿x向運動。

12、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型半導(dǎo)體芯片鍵合裝置的有益效果：

13、相對于傳統(tǒng)貼片設(shè)備需要2臺以上的設(shè)備串聯(lián)作業(yè)，占地面積很大，傳輸過程中容易發(fā)生粉塵污染、芯片偏移等影響良率的問題，本方案中面向chiplet的多芯片生產(chǎn)，單臺設(shè)備配置有至少4個晶圓，可實現(xiàn)4種以上芯片的貼裝，相對于傳統(tǒng)貼片設(shè)備的多臺聯(lián)機模式更加先進。

14、基于xyz驅(qū)動的雙龍門組件架構(gòu)，用于多芯片的高精度貼裝，其配置有至少4個晶圓臺，至少一個基板工作臺，至少4個鍵合機構(gòu)，至少4個翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，至少4套蘸膠機構(gòu)和視覺系統(tǒng)每個晶圓臺配置有料盒自動上料機構(gòu)，每個鍵合機構(gòu)負責(zé)一個晶圓上的芯片拾取，鍵合機構(gòu)從翻轉(zhuǎn)機構(gòu)拾取芯片后，依次進行蘸膠、識別、貼裝，可同時作業(yè)至少4種以上芯片的貼裝。

15、同時本方案支持華夫盒(waffle?pack)的上料方式，每個晶圓位置可以放置至少2套以上的華夫盒(waffle?pack)上料，即可實現(xiàn)至少8種以上的芯片貼裝。

技術(shù)特征：

1.一種半導(dǎo)體芯片鍵合裝置，其特征在于，包括：機架和設(shè)置于機架上的雙龍門組件，所述雙龍門組件包括x向龍門機構(gòu)和兩組y向龍門機構(gòu)，所述y向龍門機構(gòu)設(shè)置于x向龍門機構(gòu)上端，所述機架中部沿y向至少設(shè)置有四組晶圓臺，所述機架中部至少設(shè)有一組基板工作臺，所述基板工作臺位于晶圓臺之間，每組所述y向龍門機構(gòu)內(nèi)側(cè)至少設(shè)置有兩組鍵合機構(gòu)，每組鍵合機構(gòu)的一側(cè)設(shè)有視覺檢測系統(tǒng)，每組所述晶圓臺上方沿x向設(shè)置有一組翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，每組所述翻轉(zhuǎn)機構(gòu)沿x向外側(cè)設(shè)有一組蘸膠機構(gòu)，每組所述晶圓臺的左側(cè)設(shè)有一組芯片供給機構(gòu)，所述基板工作臺外側(cè)設(shè)有基材進出料機構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體芯片鍵合裝置，其特征在于，所述晶圓臺包括第一晶圓臺、第二晶圓臺、第三晶圓臺和第四晶圓臺，所述鍵合機構(gòu)包括第一鍵合機構(gòu)、第二鍵合機構(gòu)、第三鍵合機構(gòu)和第四鍵合機構(gòu)，所述翻轉(zhuǎn)機構(gòu)包括第一翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、第二翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、第三翻轉(zhuǎn)機構(gòu)和第四翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述蘸膠機構(gòu)所述蘸膠機構(gòu)包括第一蘸膠機構(gòu)、第二蘸膠機構(gòu)、第三蘸膠機構(gòu)和第四蘸膠機構(gòu)，所述芯片供給機構(gòu)包括第一芯片供給機構(gòu)、第二芯片供給機構(gòu)、第三芯片供給機構(gòu)和第四芯片供給機構(gòu)，所述基材進出料機構(gòu)包括基材上料機構(gòu)和基材下料機構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種半導(dǎo)體芯片鍵合裝置，其特征在于，所述第一芯片供給機構(gòu)、第二芯片供給機構(gòu)、第三芯片供給機構(gòu)和第四芯片供給機構(gòu)均包括料盒、電機一、直線導(dǎo)軌一、絲杠組件一和料盒撐板，所述料盒設(shè)置于料盒撐板上端，所述直線導(dǎo)軌一設(shè)置于料盒撐板后端，所述電機一驅(qū)動絲杠組件一轉(zhuǎn)動推動料盒撐板通過直線導(dǎo)軌一使料盒在z向做直線運動。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種半導(dǎo)體芯片鍵合裝置，其特征在于，所述第一晶圓臺、第二晶圓臺、第三晶圓臺和第四晶圓臺均包括晶圓臺x向載臺、晶圓臺y向載臺和晶圓臺擴晶載臺，所述晶圓臺y向載臺設(shè)置于晶圓臺x向載臺上方，所述晶圓臺擴晶載臺設(shè)置于晶圓臺y向載臺上方，所述晶圓臺x向載臺與晶圓臺y向載臺均包括底板、電機二、滾珠絲杠組件二和直線導(dǎo)軌二，所述電機二驅(qū)動滾珠絲杠組件二轉(zhuǎn)動推動底板通過直線導(dǎo)軌二做直線運動，所述晶圓臺擴晶載臺包括擴片臺底板、步進電機、帶輪機構(gòu)和z向擴片機構(gòu)，所述步進電機驅(qū)動帶輪機構(gòu)驅(qū)動z向擴片機構(gòu)使晶圓進行z向及繞z軸方向旋轉(zhuǎn)運動運動。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種半導(dǎo)體芯片鍵合裝置，其特征在于，所述視覺檢測系統(tǒng)包括鏡頭組件、直線電機一和視覺z向安裝板，所述第一鍵合機構(gòu)、第二鍵合機構(gòu)、第三鍵合機構(gòu)和第四鍵合機構(gòu)均包括鍵合頭安裝板和吸嘴組件，所述鍵合頭安裝板與鏡頭組件設(shè)置于視覺z向安裝板上，通過所述直線電機一驅(qū)動鏡頭組件與吸嘴組件在安裝板上沿z向運動。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種半導(dǎo)體芯片鍵合裝置，其特征在于，所述第一翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、第二翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、第三翻轉(zhuǎn)機構(gòu)和第四翻轉(zhuǎn)機構(gòu)均包括翻轉(zhuǎn)頭、安裝板和電機三。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種半導(dǎo)體芯片鍵合裝置，其特征在于，所述基板工作臺包括工作臺底板、皮帶輪組件一、直線電機二、雙導(dǎo)軌組件和工作臺面板，通過直線電機二帶動皮帶輪組件一使工作臺面板在雙導(dǎo)軌組件沿x向運動。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種半導(dǎo)體芯片鍵合裝置，其特征在于，所述基材上料機構(gòu)和基材下料機構(gòu)均包括支撐底座、傳送帶、皮帶輪組件二、固定板、移動板、粘性刻度尺和直線電機三，所述皮帶輪組件二驅(qū)動傳送帶轉(zhuǎn)動帶動上端的基材移動，所述直線電機三驅(qū)動移動板相對固定板移動，所述粘性刻度尺設(shè)置于傳送帶下方。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種半導(dǎo)體芯片鍵合裝置，其特征在于，所述第一蘸膠機構(gòu)、第二蘸膠機構(gòu)、第三蘸膠機構(gòu)和第四蘸膠機構(gòu)包括膠盒、絲桿機構(gòu)、皮帶輪組件三、相機、刮膠板和直線導(dǎo)軌二，所述皮帶輪組件三驅(qū)動絲桿機構(gòu)及直線導(dǎo)軌二使刮膠板沿x向運動。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)涉及半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)領(lǐng)域，涉及一種半導(dǎo)體芯片鍵合裝置，本技術(shù)包括機架和設(shè)置于機架上的雙龍門組件，雙龍門組件包括X向龍門機構(gòu)和兩組Y向龍門機構(gòu)，Y向龍門機構(gòu)設(shè)置于X向龍門機構(gòu)上端，機架中部沿Y向至少設(shè)置有四組晶圓臺，機架中部至少設(shè)有一組基板工作臺，基板工作臺位于晶圓臺之間，每組Y向龍門機構(gòu)內(nèi)側(cè)至少設(shè)置有兩組鍵合機構(gòu)，每組鍵合機構(gòu)的一側(cè)設(shè)有視覺檢測系統(tǒng)，每組晶圓臺上方沿X向設(shè)置有翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，每組翻轉(zhuǎn)機構(gòu)沿X向外側(cè)設(shè)有一組蘸膠機構(gòu)，每組晶圓臺的左側(cè)設(shè)有一組芯片供給機構(gòu)，基板工作臺外側(cè)設(shè)有基材進出料機構(gòu)，面向Chiplet的多芯片生產(chǎn)，可實現(xiàn)4種以上芯片的貼裝，相對于傳統(tǒng)貼片設(shè)備的多臺聯(lián)機模式更加先進。

技術(shù)研發(fā)人員：沈會強,唐亮,郝術(shù)壯,張克佳,莊文波
受保護的技術(shù)使用者：唐人制造（嘉善）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240118
技術(shù)公布日：2024/12/26