TWI645489B - 晶片接合裝置及其接合方法 - Google Patents

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Abstract

一種晶片接合裝置及其接合方法，晶片接合裝置包括：至少一個用於對晶片進行分離的分離模組；至少一個用於對該晶片和一基底進行接合的接合模組；一傳輸裝置，該傳輸裝置將該晶片在該分離模組以及該接合模組之間傳輸，該傳輸裝置包括至少一條導軌以及至少一個用於承載該晶片的傳輸載體，每條導軌上設置有該至少一個傳輸載體；以及一控制裝置，該控制裝置分別控制該分離模組、接合模組和傳輸裝置。本發明藉由該晶片接合裝置進行晶片接合方法，能夠實現晶片批量拾取、晶片批量傳輸、晶片和基底批量接合，可以有效提高晶片接合的產率，並且提高晶片接合的精度。

Description

晶片接合裝置及其接合方法
本發明有關於一種晶片接合裝置及其接合方法。
倒裝晶片接合技藝是將晶片與基底連接形成的一種互連形式。由於電子產品朝著輕、薄和小型化的發展趨勢，使得晶片接合技術的應用日益增多，將晶片接合技藝與晶圓級封裝技藝相結合，能夠製作出封裝尺寸更小、性能更高的封裝形式；將晶片接合技藝與TSV(矽通孔)技藝相結合，能夠製作出成本和性能更有競爭力的三維立體結構。
現有的倒裝晶片接合技藝中，受晶片接合裝置的限制，其技藝流程通常是藉由與晶片尺寸大小匹配的吸頭將單個晶片從源端拾取後，再藉由機器對準系統將晶片與基底的對準標記對準後，直接將晶片壓合在基底上形成互連。這樣，現有的整個技藝流程都是序列傳輸和接合，拉長整個晶片接合的技藝時間，特別是對於下壓接合時間長的技藝，致使整個晶片接合的產率非常低，難以滿足量產需求，同時採用現有晶片接合裝置完成的晶片接合的精度也較差。
因此，針對上述技術問題，有必要提供新的晶片接合裝置及其接合方法。
本發明所要解決的技術問題是提供一種晶片接合裝置及其接合方法，實現晶片批量拾取、晶片批量傳輸、晶片和基底批量接合，可以有效提高晶片接合的產率，並且提高晶片接合的精度。
為解決上述技術問題，本發明提供的晶片接合裝置，包括：至少一個用於對晶片進行分離的分離模組；至少一個用於對該晶片和一基底進行接合的接合模組；一傳輸裝置，該傳輸裝置將該晶片在該分離模組以及該接合模組之間傳輸，該傳輸裝置包括至少一條導軌以及至少一個用於承載該晶片的傳輸載體，每條導軌上設置有該至少一個傳輸載體；以及一控制裝置，該控制裝置分別控制該分離模組、接合模組和傳輸裝置。
進一步的，該晶片接合裝置還包括至少一個用於對傳輸載體上的該晶片的位置進行精調的精調模組，該傳輸裝置用於將該晶片在該分離模組、該精調模組以及該接合模組之間傳輸，該控制裝置還用於控制該精調模組。
進一步的，該傳輸裝置包括多條導軌，且沿該多條導軌的延伸方向定義有分離區、精調區和接合區。
進一步的，每一個傳輸載體上包括一載板和一對準系統，該載板用於承載該晶片，該對準系統用於探測待分離的該晶片的位置以及該基底上的標記。
可選的，該多條導軌為直行導軌，該分離模組用於在該分離區內在該多條導軌之間移動，該精調模組用於在該精調區內 在該多條導軌之間移動，該接合模組用於在該接合區內在該多條導軌之間移動。
進一步的，在每一條直行導軌上設置一個傳輸載體，藉由該控制裝置控制該一個傳輸載體在該直行導軌上來回運動，使得至少兩條直行導軌上的該一個傳輸載體位於分離區、精調區和接合區中的不同區域內，且與分離模組、精調模組和接合模組中的相應模組協同工作。
可選的，該傳輸裝置包括兩條導軌，該兩條導軌的首尾相連形成一環形。
進一步的，在環形的該兩條導軌上設置若干個傳輸載體，藉由該控制裝置控制該若干個傳輸載體在環形的該兩條導軌上有次序的運動，使得該若干個傳輸載體中的至少兩個位於分離區、精調區和接合區中的不同區域內，且與分離模組、精調模組和接合模組中的相應模組協同工作。
可選的，在環形的該兩條導軌上設置至少一個分流環，每個該至少一個分流環對應一個分離模組、精調模組或接合模組。
可選的，該分離模組、該精調模組和該接合模組完成單位作業的耗時分別為a、b、c秒，令d為l、m、n的最小公倍數，其中，l、m、n分別為對3600/a、3600/b、3600/c取整後的值，則該分離模組、該精調模組和該接合模組的數目分別配置為d/a、d/b、d/c個。
進一步的，該分離模組包括：一用於承載該晶片的分離台；一用於拾取和翻轉該晶片的翻轉機械手；以及一分離機構， 該分離機構設置於該分離台中，用於分離該晶片。
進一步的，該分離機構從上至下包括一分離針頭、吸附結構和一平面運動機構，該分離針頭和吸附結構固定在該平面運動機構的上方，該平面運動機構具有第一方向和第二方向的移動自由度，該分離針頭具有第三方向的移動自由度，該第一方向、第二方向和第三方向相互垂直。
進一步的，該翻轉機械手具有第一方向、第二方向和第三方向的移動自由度以及一旋轉自由度，該第一方向、第二方向和第三方向相互垂直。
進一步的，該精調模組包括：一精調台、設置於該精調台上的對準系統和一頂針，該對準系統用於探測該晶片的位置，該頂針用於調整該晶片的位置。
進一步的，該接合模組包括一用於承載該基底的接合台和一對準系統，該對準系統用於探測該晶片的位置。
可選的，該接合台具有第一方向、第二方向和第三方向的移動自由度，該第一方向、第二方向和第三方向相互垂直。
可選的，該接合台具有第一方向和第二方向的移動自由度，且在該接合台的上方還設置一加壓裝置，該加壓裝置具有第三方向的移動自由度，該第一方向、第二方向和第三方向相互垂直。
進一步的，該晶片接合裝置還包括放置該晶片的第一物料拾取模組和放置該基底的第二物料拾取模組；該第一物料拾取模組包括一用於放置若干個載片的載片庫以及用於抓取並傳輸該若干個載片的第一機械手，每個載片中放置一組該晶片；該第二物料拾取模組包括一用於放置若干個基底的基片庫以及用於抓取並 傳輸該若干個基底的第二機械手。
根據本發明的另一面，本發明還提供一種晶片接合方法，該晶片接合方法採用該晶片接合裝置，該晶片接合方法包括：由分離模組對該晶片進行拾取及分離，並由傳輸裝置的傳輸載體承載分離後的該晶片；由精調模組對傳輸載體上的該晶片進行位置精調；由接合模組將位置精調後的該晶片和基底進行接合。
進一步的，該基底為金屬材料或半導體材料或有機材料。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：本發明的晶片接合裝置藉由該傳輸裝置將該晶片在該分離模組以及該接合模組之間運輸，能夠實現對該晶片批量拾取及分離、批量傳輸以及該晶片和該基底批量接合的過程，有效提高晶片接合的產量；並且藉由該控制裝置分別控制該晶片接合裝置中的該分離模組和接合模組，可以保證該晶片接合裝置中至少有一個模組在工作，從而提升晶片接合的產量。
進一步的，該晶片接合裝置還包括至少一個用於該晶片的位置進行精調的精調模組，能有效提高該晶片的接合精度；而且，該傳輸裝置採用多導軌方式傳輸該傳輸載體，並且該傳輸裝置包括分離區、精調區和接合區，多條該導軌分別依次穿過該分離區、精調區和接合區，該分離模組在該分離區的多條導軌之間移動，該精調模組在該精調區的多條導軌之間移動，該接合模組在該接合區的多條導軌之間移動，使得晶片接合處理靈活多變，能夠進一步提升產率，保證晶片接合裝置的整機產率，提高設備的產率成 本比。
更進一步的，採用多條直行導軌，每條直行導軌上設置一個傳輸載體，藉由該控制裝置控制該一個傳輸載體在每條直行導軌上來回運動，該分離模組、精調模組和接合模組分別在該多條直行導軌之間移動，能夠實現該晶片進行平行傳輸和接合，進一步提升晶片接合的產量。
而採用環形的導軌，一環形的導軌上設置有多個傳輸載體，使該晶片的接合過程為串聯傳輸和接合，能夠實現該晶片接合裝置中不同的模組同時工作；並且，在環形的導軌上設置至少一個分流環，每個分流環對應一個分離模組、精調模組或接合模組，進一步平衡該晶片拾取及分離、該晶片位置精調和該晶片接合的技藝時間，最佳化該分離模組、精調模組和接合模組的數量配置，實現該晶片進行串並聯傳輸和接合，達到更進一步提高晶片接合產量的目的。
另外，在該分離區設置有一分離機構，該分離機構在該控制裝置的控制下能夠實現多自由度的運動，有利於實現該晶片批量拾取及分離的過程。
最後，本發明的晶片接合裝置中的該精調模組、接合模組和傳輸裝置中均設置有相應的對準系統，能有效提高該晶片的接合精度。
00‧‧‧載片庫
01‧‧‧第一機械手
02‧‧‧基片庫
03‧‧‧第二機械手
0a‧‧‧第一物料拾取模組
0b‧‧‧第二物料拾取模組
1‧‧‧分離模組
3‧‧‧傳輸裝置
4‧‧‧精調模組
5‧‧‧接合模組
5a‧‧‧第一接合模組
5b‧‧‧第二接合模組
7‧‧‧控制裝置
10‧‧‧分離台
11‧‧‧分離機構
12‧‧‧翻轉機械手
20‧‧‧載片
30a‧‧‧第一條直行導軌
30b‧‧‧第二條直行導軌
30c‧‧‧第三條直行導軌
31a‧‧‧載板
31b‧‧‧載板
31c‧‧‧載板
31d‧‧‧載板
31e‧‧‧載板
31f‧‧‧載板
31g‧‧‧載板
32a‧‧‧對準系統
32b‧‧‧對準系統
32c‧‧‧對準系統
32d‧‧‧對準系統
32e‧‧‧對準系統
32f‧‧‧對準系統
32g‧‧‧對準系統
33‧‧‧導軌
33a‧‧‧分流環
40‧‧‧精調台
41‧‧‧頂針
42‧‧‧對準系統
50‧‧‧接合台
50a‧‧‧第一個接合台
50b‧‧‧第二個接合台
51‧‧‧加壓裝置
52‧‧‧第三對準系統
52a‧‧‧第一個第三對準系統
52b‧‧‧第二個第三對準系統
60‧‧‧基底
60a‧‧‧第一基底
60b‧‧‧第二基底
110‧‧‧分離針頭
111‧‧‧吸附結構
112‧‧‧平面運動結構
121Z‧‧‧軸方向運動機構
122‧‧‧旋轉機構
123Y‧‧‧軸方向運動機構
210n‧‧‧晶片
220n‧‧‧標記
2100‧‧‧晶片
2200‧‧‧標記
A‧‧‧分離區
A1‧‧‧第一分離區
A2‧‧‧第二分離區
A3‧‧‧第三分離區
B‧‧‧精調區
B1‧‧‧第一精調區
B2‧‧‧第二精調區
B3‧‧‧第三精調區
C‧‧‧接合區
C1‧‧‧第一接合區
C2‧‧‧第二接合區
C3‧‧‧第三接合區
圖1為本發明實施例一中的晶片接合裝置的正視結構示意圖；圖2為本發明實施例一中的晶片接合裝置的俯視結構示意圖； 圖3為本發明實施例一中的晶片接合裝置的分離模組中的分離機構的結構示意圖；圖4為本發明實施例一中的晶片接合裝置中分離區的側視結構示意圖；圖5為本發明實施例一中的晶片接合裝置中精調區的側視結構示意圖；圖6為本發明實施例一中的晶片接合裝置中接合區的側視結構示意圖；圖7為本發明採用上述實施例中的晶片接合裝置的晶片接合方法的流程圖；圖8為本發明實施例二中的晶片接合裝置的正視結構示意圖；圖9為本發明實施例二中的另一種晶片接合裝置的正視結構示意圖；圖10為本發明實施例二中的又一種晶片接合裝置的正視結構示意圖；圖11為本發明實施例三中的晶片接合裝置的正視結構示意圖。
下面將結合流程圖和示意圖對本發明的晶片接合裝置及其接合方法進行更詳細的描述，其中表示本發明的較佳實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明，而仍然實現本發明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對於本領域技術人員的廣泛知道，而並不作為對本發明的限制。
在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發明。根據下面說明和請求項，本發明的優點和特徵將更清楚。需 說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、清晰地輔助說明本發明實施例的目的。
本發明的核心思想在於，本發明提供一種晶片接合裝置，該晶片接合裝置包括：至少一個用於對晶片進行分離的分離模組；至少一個用於對該晶片和一基底進行接合的接合模組；一傳輸裝置，該傳輸裝置將該晶片在該分離模組以及該接合模組之間傳輸；以及一控制裝置，該控制裝置分別控制該分離模組、接合模組和傳輸裝置。
相應的，使用該晶片接合裝置的該晶片接合方法包括：對該晶片進行拾取及分離；將該晶片和該基底進行接合。
本發明的晶片接合裝置藉由該傳輸裝置將該晶片在該分離模組以及該接合模組之間運輸，能夠實現對該晶片批量拾取及分離、批量傳輸以及該晶片和該基底批量接合的過程，有效提高晶片接合的產量；並且藉由該控制裝置分別控制該晶片接合裝置中的該分離模組和接合模組，可以保證該晶片接合裝置中至少有一個模組在工作，從而提升晶片接合的產量。
以下列舉該晶片接合裝置及其接合方法的實施例，以清楚說明本發明的內容，應當明確的是，本發明的內容並不限制於以下實施例，其他藉由本領域普通技術人員的常規技術手段的改進亦在本發明的思想範圍之內。
為了便於描述，在這裡統一將空間相對術語如「第一方向」定義為「X軸方向」、「第二方向」定義為「Y軸方向」、「第 三方向」定義為「Z軸方向」，用來描述如在圖中所示的一個裝置或特徵具有可移動的方位特性，同時，如「在......上方」、「在......之上」等用來描述如在圖中所示的一個裝置或特徵與其他裝置或特徵的空間位置關係。應當理解的是，空間相對術語旨在包含除了裝置在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。
[實施例1]
請參閱圖1至圖6，其中示出本發明實施例1中晶片接合裝置的正視結構示意圖、俯視結構示意圖和分區域的側視結構示意圖。
如圖1所示，本實施例的晶片接合裝置包括下列裝置或模組。
用於放置該晶片的第一物料拾取模組0a，該第一物料拾取模組0a包括放置若干個載片20的載片庫00，以及用於抓取並傳輸該載片20的第一機械手01，其中每個載片20上承載一組晶片，一組晶片包括若干個晶片(如2100、...、210n，n為正整數)，以及單個晶片上方對應的標記(如2200、...、220n)；第二物料拾取模組0b，其包括用於放置若干個基底60的基片庫02，以及用於抓取並傳輸該基底60的第二機械手03，該基底60包括待接合的基底和已接合完成的基底，該基底60為金屬材料或半導體材料或有機材料。
傳輸裝置3：該傳輸裝置3包括至少一條導軌以及至少一個用於承載該晶片的傳輸載體，每條導軌上設置有至少一傳輸載體。較佳的，在本實施例中，如圖2所示的晶片接合裝置的俯視示意圖，該傳輸裝置3包括3條直行導軌(第一條直行導軌30a、 第二條直行導軌30b、第三條直行導軌30c)以及每條直行導軌上分別設置一個傳輸載體，該傳輸載體上包括相應的載板(31a、31b、31c)以及一個對準系統(32a、32b、32c)，該載板(31a、31b、31c)與該對準系統(32a、32b、32c)一一對應固定在一起，該載板(31a、31b、31c)用於承載該晶片，該對準系統(32a、32b、32c)用於探測該載片20上的晶片的位置以及該基底60上的標記，該載板(31a、31b、31c)帶著該對準系統(32a、32b、32c)在相應的控制下，分別在對應的直行導軌(30a、30b、30c)上來回運動。
分離模組1：包括用於承載該載片20的分離台10，用於分離該晶片的分離機構11，以及用於拾取和翻轉晶片的翻轉機械手12。較佳的，該分離台10可以在X軸方向(也就是第一方向)和Y軸方向(也就是第二方向)上移動，如圖1、圖2和圖4所示(如圖4為該晶片接合裝置的分離區A的側視圖)，分離區A依據三條直行軌道(30a、30b、30c)的分佈可以分為第一分離區A1、第二分離區A2和第三分離區A3。該分離台10可以在Y軸方向上運動(圖4中用虛線示意的該分離模組1表示該分離台10可以移動的位置)，即該分離模組1可以在分離區A1、A2和A3之間運動，實現在三條直行導軌(30a、30b、30c)上分別完成對該晶片拾取及分離過程；該分離台10也可以在X軸方向上運動，以便將承載的該載片20運動到翻轉機械手12的下方，而且以便翻轉機械手12將單個晶片翻轉至該傳輸載體上的載板(31a或31b或31c)上。如圖3所示，該分離結構11從上至下包括一分離針頭110，該分離針頭110可以在Z軸方向(也就是第三方向)運動，將其上方該載片20上承載的單個晶片頂起，以便該翻轉機械手12的吸取；一吸 附結構111，該吸附結構111用於吸附該載片20，以固定該載片20，便於該翻轉機械手12吸取該單個晶片；一平面運動結構112，該分離針頭110和該吸附結構111固定在該平面運動結構112的上方，該平面運動結構112可以在X軸方向和Y軸方向上移動，當單個晶片(如2100)被該翻轉機械手12吸取翻轉完成拾取及分離過程後，該平面運動結構112在相應的控制下，帶動該吸附結構111和分離針頭110沿X軸方向或者沿Y軸方向移動到下一個「目標」，即該分離機構11將會運動到下一個將要被拾取及分離的單個晶片下方的位置(該平面運動結構112的移動會根據該載片20上承載的一組晶片中單個晶片的排列情況而運動，例如，為了便於控制，可以將若干個晶片呈一排排列，這樣，在整個晶片拾取及分離的過程中，該平面運動機構112會沿著固定的一個方向X軸方向或者Y軸方向運動)。如圖4所示，該翻轉機械手12包括一Z軸方向運動機構121、一Y軸方向運動機構123以及一旋轉機構122。
精調模組4：該晶片在該分離區A完成該晶片拾取及分離過程後，該傳輸裝置3將承載已分離的晶片的該載板(31a或31b或31c)傳輸到精調區B進行晶片位置的精調。如圖1、圖2和圖5所示，該精調模組4包括用於協助調整該晶片的精調台40，設置於該精調台40上的用於調整晶片位置的頂針41以及用於探測該晶片位置的對準系統42(為了便於描述，將該對準系統42定義為第二對準系統42)，該精調台40可以在X軸方向和Y軸方向上運動，同理，該精調區B也相應的分為第一精調區B1、第二精調區B2和第三精調區B3，能夠實現在多條直行導軌(30a、30b、31c)之間分別進行該晶片精調過程，該頂針41可以在Z軸方向上實現 升降，以便吸取和交接該晶片。
接合模組5：該晶片在該精調區B完成該晶片位置的精調後，該傳輸裝置3將承載精調後的晶片的該載板(31a或31b或31c)傳輸到接合區C。如圖1、圖2和圖6所示，該接合模組5包括：用於承載基底60的接合台50，和一用於探測該晶片位置的對準系統52(為了便於描述，將該對準系統52定義為第三對準系統52)，較佳的，該接合台50可以在X軸方向和Y軸方向上運動，同理，該接合區C也相應的分為第一接合區C1、第二接合區C2和第三接合區C3，能夠實現在多條直行導軌(30a、30b、31c)之間分別完成該晶片和該基底的接合過程。在本實施例中，在該接合台50上還設置一加壓裝置51，該加壓裝置51能夠在Z軸方向上運動，將該基底60向上頂起與該晶片進行接合。當然，如果直接將該接合台50設置成在Z軸方向上也可以運動的話，該加壓裝置51是可以省略的，其作用由該接合台50完成。
以及控制裝置7，該控制裝置7分別控制上述各個模組和傳輸裝置3。
考慮本實施例中該傳輸裝置3採用的是直行導軌，於是，為了方便技藝操作，該分離模組1、精調模組4和接合模組5可以平行排列。
接下來，為了使本實施例的內容更加清楚，進一步描述使用上述晶片接合裝置的晶片接合方法。
請參閱圖7，其中示出了該晶片接合方法中藉由第一條直行導軌30a傳輸和晶片接合的流程圖，其步驟如下：(假定初始狀態設定為，該傳輸載體都處於該直行導軌的始端位置，該分離 模組1、精調模組4和接合模組5都沿著第一條直行導軌30a的延伸方向平行排列，即該分離模組1處於第一分離區A1，該精調模組4處於第一精調區B1，該接合模組5處於第一接合區C1。)
開始；抓取晶片；第一機械手01藉由控制裝置7從載片庫00中抓取載片20，並將其傳輸放置在分離台10上，該載片20承載一組晶片，一組晶片上包括若干個晶片(如2100、...、210n)，相應的每個晶片的上方對應有標記(2200、...、220n)。
在第一分離區A1中完成對該載板31a的該晶片拾取及分離過程；分離台10承載著該載片20運動到翻轉機械手12的下方，然後分離機構11會頂起晶片(如2100)，該載板31a帶著對準系統32a在該第一條直行導軌30a上運動到該載片20上方待取單個晶片(如2100)的位置，對準系統32a掃描該單個晶片2100上方的標記2200，並對該處標記2200的狀態做出判斷。當該處標記2200殘缺或該處無晶片時，該載板310a和分離機構11就會做出相應的運動，移動到下一個晶片的位置；當該處滿足拾取條件時，該對準系統32a就會在載板31a的帶動下調整位置，對準待取單個晶片2100的標記2200，翻轉機械手12吸取該晶片，翻轉後將其交接到該載板31a上。重複上述拾取單個晶片的過程，直至該載板31a上晶片數量及排列方式按照要求拾取完畢。
在第一精調區B1中完成對該載板31a的該晶片精調過程，同時，該分離模組1運動到該第二分離區A2，完成對該載 板31b的該晶片拾取及分離過程；在該控制裝置7的控制下，該載板31a帶著對準系統32a沿著該第一條直行導軌30a從第一分離區A1運動到第一精調區B1的精調工位，該精調台40帶著第二對準系統42掃描該載板31a上所有晶片的位置資訊，然後該頂針42向上頂起將待調整的單個晶片吸住，該頂針42向下回到相應位置，藉由該精調台40帶著該頂針42調整該晶片位置，再由該頂針42向上頂起將單個晶片交接到該載板31a上，以此類推，完成該載板31a上所有晶片的精調過程。
與此同時，當該分離模組1在該第一分離區A1完成該晶片拾取及分離後，該分離模組1在該控制裝置7的控制下，沿著Y軸方向移動，運動到該第二分離區A2，重複在該第一分離區A1的動作，完成對第二條直行軌道30b上該載板31b的晶片拾取及分離過程。
在第一接合區C1完成對該載板31a的該晶片和基底的接合過程，與此同時，該分離模組1運動到該第三分離區A3，完成對該載板31c的該晶片拾取及分離過程，該精調模組4運動到該第二精調區B2，完成對該載板31b的該晶片精調過程；在該控制裝置7的控制下，該載板31a帶著對準系統32a沿著第一條直行導軌30a從第一精調區B1運動到第一接合區C1的接合工位，該第一接合區C1已經放置好待接合的基底60，該基底60為金屬材料或半導體材料或有機材料，該對準系統32a對準該基底60上標記位置，該接合台50上的第三對準系統52探測該載板31a上的晶片位置，該接合台50上的加壓裝置51向上垂直運動，完成該載板31a上該晶片和該基底60的接合。
該載板31a上的晶片和該基底接合完成後，該載板31a帶著對準系統32a沿著第一條直行導軌30a往回運動，回到初始位置，等待下一個晶片接合的過程。
與此同時，該載板31b會沿著該第二條直行導軌30b從第二分離區A2運動到第二精調區B2，於是，該精調模組4就會從該第一精調區B1運動到第二精調區B2，重複在該第一精調區B1的動作，完成對該載板31b上的晶片精調過程。
還有，在此同時，該分離模組1將從該第二分離區A2運動到該第三分離區A3，重複之前的動作，完成對第三直行軌道30c上該載板31c的晶片拾取及分離過程。
如此，該分離模組1、精調模組4和接合模組5就這樣在三條該直行導軌之間有規律的來回運動，完成該晶片和基底的接合技藝。
結束，放置已接合完成的基底60；當整片該基底60的接合技藝完成後，第二機械手03在該控制裝置7的控制下抓取該基底60，並將該基底60傳輸至基片庫02中。
本實施例中，該晶片接合裝置採用3條直行導軌(30a、30b、30c)作為傳輸導軌，並且在每一條直行導軌上設置一個該載板(31a或31b或31c)，該載板(31a、31b、31c)形成並聯，藉由該控制裝置7的調控，當該載板31a完成該晶片拾取及分離後，該分離模組1運動到第二條直行導軌30b下，藉由該載板31b進行該晶片拾取及分離，隨後，該分離模組1再運動到該第三條直行導軌30c下，藉由該載板31c進行該晶片拾取及分離。相應的， 該精調模組4、接合模組5也在三條直行導軌之間來回運動。該晶片接合裝置能夠實現並聯傳輸和接合的過程，完成晶片批量拾取及分離、晶片批量傳輸和晶片批量接合，可以保證每個區域(分離區A、精調區B、接合區C)中至少有一個模組在工作(如圖4所示)，從而提升晶片接合的產率。
[實施例2]
請參閱圖8、圖9和圖10，在圖8、圖9和圖10中，元件符號表示與圖1至圖6相同的表述與第一實施例的裝置結構相同，該第二實施例的晶片接合裝置和第一實施例中的區別在於：該傳輸裝置包括兩條導軌，兩條該導軌首尾相連形成一環形的導軌33，為了實現晶片接合產量的提高，在環形的該導軌33上設置若干個傳輸載體，如圖8所示，一條導軌33上設置了3個傳輸載體，每一個傳輸載體上設置一載板以及一對準系統，如在導軌33上設置有第一個載板31a和第一個對準系統32a、第二個載板31b和第二個對準系統32b、第三個載板31c和第三個對準系統32c；為了進一步提高晶片接合產能，較佳的，如圖9、圖10所示，可以在一條導軌33上設置6個傳輸載體，如增設第四個載板31d和第四個對準系統32d、第五個載板31e和第五個對準系統32e、第六個載板31f和第六個對準系統32f。當然，本發明對載板和對準系統的數量並不只是限定於3個或者6個，可根據實際生產需要進行選擇。該導軌33設置於該分離模組1、精調模組4和接合模組5的正上方，該導軌33可以如圖9所示水平設置在其上方，也可以如圖10所示垂直設置在其上方。另外，在第二實施例中，該接合台50設置為可以在Z 軸方向上運動，因此，省略了第一實施例中的加壓裝置51。該分離模組1、精調模組4和接合模組5的放置可以依據環形的該導軌而設定，平行排列或者環形排列，在此不做限定。
該實施例中採用該晶片接合裝置的晶片接合方法類似「流水線」的生產方法，因為多個傳輸載體在該控制裝置7的控制下，在該導軌33上能夠實現「流水線」的生產操作，即該分離模組1、精調模組4和接合模組5可以同時都作業，例如：該第一個載板31a完成該晶片拾取及分離後，沿著該導軌33「流入」(運動)到該精調模組4的正上方，對第一個載板31a進行該晶片精調(「下一個流程」)的過程；而此時，該第三個載板31c或該第六個載板31f運動到該分離模組1的正上方，進行新的晶片拾取及分離的過程。如此，藉由多個載體在該導軌33上有次序的運動，實現晶片接合的「流水線」生產。當然，為了使各個模組同步保持工作狀態，還可以根據該晶片接合方法中不同技藝步驟(該晶片拾取及分離、該晶片精調、該晶片和基底接合)的技藝時間進一步最佳化該分離模組、該精調模組和該接合模組的配置數量，如當該分離模組、該精調模組和該接合模組完成單位作業的耗時分別為a、b、c秒時，令d為l、m、n的最小公倍數，其中，l、m、n分別為對3600/a、3600/b、3600/c取整後的值，則該分離模組、該精調模組和該接合模組的數目分別配置為d/a、d/b、d/c個。取整操作可採用向上取整函數ceil(x)或向下取整函數floor(x)進行運算，向上取整ceil(x)即是取不小於x的最小整數，向下取整floor(x)即是取不大於x的最大整數。
本實施例中該晶片接合裝置採用兩條首尾相連的導 軌形成一環形，在該導軌上設置若干個傳輸載體，能夠實現晶片接合過程中串聯傳輸和接合，進一步的，可以最佳化該分離模組、該精調模組和該接合模組的配置數量，實現該晶片接合裝置中不同模組同時工作，提升晶片接合產率。
[實施例3]
因該晶片接合方法中不同技藝步驟(該晶片拾取及分離、該晶片精調、該晶片和基底接合)的技藝時間會不一致，那麼，在實施例2中的該晶片接合裝置的產率則由各個技藝區域中耗時最長來決定，因此，為了進一步提升該晶片接合裝置的產量，對該晶片接合裝置還可以做進一步的最佳化配置。
請參閱圖11，在圖11中，元件符號表示與圖8、圖9和圖10相同的表述與第二實施例的裝置結構相同，該第三實施例的晶片接合裝置和第二實施例中的區別在於：該傳輸裝置中的導軌33上至少設置一分流環，每個分流環對應一個分離模組、精調模組或者接合模組。為了更加清楚的說明本實施例的發明內容，本實施例中假定在晶片接合技藝中，該晶片拾取及分離的技藝時間為15s，該晶片精調的技藝時間為15s，而該晶片和基底接合的技藝時間需要30s為例，如圖11所示，則在第一接合模組5a(該第一接合模組5a包括第一個接合台50a、第一個第三對準系統52a和第一基底60a)的上方對應的該導軌33的位置處增設一分流環33a，相應的，該分流環33a可以「分流」相應的傳輸載體(例如該傳輸載體包括第七個載板31g和第七個對準系統32g)，於是，在相應的該分流環33a的位置處就對應設置有第二接合模組5b(該第二接合模 組5b包括第二個接合台50b、第二個第三對準系統52b和第二基底60b)。因此，依據各個技藝的實際的生產時間，該分離模組、精調模組和接合模組的配置數量都是可以進一步最佳化的，相應的，該分流環的設置也可以進行最佳化，這是本領域普通技術人員容易想到的，在此不做贅述。第三實施例中該晶片接合裝置的晶片接合方法與第二實施例中的該晶片接合方法相似，在序列傳輸的過程中混有平行傳輸的過程，這是本領域普通技術人員容易理解的，在此不做贅述。
本實施例中藉由在環形的導軌上增設至少一分流環，每個分流環對應一個分離模組、精調模組或者接合模組，使得晶片接合裝置的晶片接合過程中形成串並聯的傳輸和接合，使其產量最大化，最佳化，從而更進一步提高晶片接合產量。
綜上，本發明的晶片接合裝置藉由該傳輸裝置將該晶片在該分離模組、精調模組以及該接合模組之間運輸，能夠實現對該晶片批量拾取及分離、批量傳輸以及該晶片和該基底批量接合的過程，有效提高晶片接合的產量；並且藉由該控制裝置分別控制該晶片接合裝置中的該分離模組、精調模組和接合模組，可以保證該晶片接合裝置中的至少有一個模組在工作，從而提升晶片接合的產量。
進一步的，該傳輸裝置採用多導軌方式傳輸該傳輸載體，並且該傳輸裝置包括分離區、精調區和接合區，多條導軌分別依次穿過該分離區、精調區和接合區，該分離模組在該分離區的多條該導軌之間移動，該精調模組在該精調區的多條導軌之間移動，該接合模組在該接合區的多條導軌之間移動，使得晶片接合處理靈 活多變，能夠進一步提升產率，保證晶片接合裝置的整機產率，提高設備的產率成本比。
更進一步的，採用多條直行導軌，每條直行導軌上設置一個傳輸載體，藉由該控制裝置控制該傳輸載體在直行導軌上來回運動，該分離模組、精調模組和接合模組分別在多條直行導軌之間移動，能夠實現該晶片進行平行傳輸和接合，進一步提升晶片接合的產量。
而採用環形的導軌，一環形的導軌上設置有多個傳輸載體，使該晶片的接合過程為串聯傳輸和接合；在採用環形的導軌後，設備的產率由各區域中耗時最長的那個區域決定，為進一步提升產率，可以多區域佈置。即假設分離模組、精調模組、接合模組完成單位作業的耗時分別為a、b、c，令d為l、m、n的最小公倍數，其中，l、m、n分別為對3600/a、3600/b、3600/c取整後的值，則理論最佳配置為在分離區設置d/a個分離模組、在精調區設置d/b個精調模組、在接合區設置d/c個接合模組，能夠實現該晶片接合裝置中不同的模組同時工作；並且，在環形的導軌上設置至少一個分流環，每個分流環對應一個該分離模組、精調模組或接合模組，進一步平衡該晶片拾取及分離、該晶片位置精調和該晶片接合的技藝時間，最佳化該分離模組、精調模組和接合模組的數量配置，使得該晶片進行串並聯傳輸和接合，達到更進一步提高晶片接合產量的目的。
另外，在該分離區設置有一分離機構，該分離機構在該控制裝置的控制下能夠實現多自由度的運動，有利於實現該晶片批量拾取及分離的過程。
最後，本發明的晶片接合裝置中的該精調模組、接合模組和傳輸裝置中均設置有相應的對準系統，能有效提高該晶片的接合精度。
顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明請求項及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。

Claims (18)

  1. 一種晶片接合裝置，其包括：至少一個分離模組，用於對一晶片進行分離；至少一個接合模組，用於對該晶片和一基底進行接合；一傳輸裝置，將該晶片在該分離模組以及該接合模組之間傳輸，該傳輸裝置包括至少一條導軌以及用於承載該晶片的至少一個傳輸載體，每條導軌上設置有該至少一個傳輸載體；一控制裝置，分別控制該至少一個分離模組、該至少一個接合模組和該傳輸裝置；以及至少一個精調模組，用於對該至少一個傳輸載體上的該晶片的位置進行精調，該傳輸裝置用於將該晶片在該至少一個分離模組、該至少一個精調模組以及該至少一個接合模組之間傳輸，該控制裝置還用於控制該至少一個精調模組，其中，該至少一個傳輸載體之每一個上包括一載板和一對準系統，該載板用於承載該晶片，該對準系統用於探測待分離的該晶片的位置以及該基底上的一標記。
  2. 如請求項1之晶片接合裝置，其中，該傳輸裝置包括多條導軌，且沿該多條導軌的延伸方向定義有一分離區、一精調區和一接合區。
  3. 如請求項2之晶片接合裝置，其中，該多條導軌為多條直行導軌，該至少一個分離模組用於在該分離區內在該多條導軌之間移動，該至少一個精調模組用於在該精調區內在該多條導軌之間移動，該至少一個接合模組用於在該接合區內在該多條導軌之間移動。
  4. 如請求項3之晶片接合裝置，其中，在該多條直行導軌之每一條上設置一個傳輸載體，藉由該控制裝置控制該至少一個傳輸載體在該多條直行導軌上來回運動，使得至少兩條直行導軌上的該至少一個傳輸載體位於該分離區、該精調區和該接合區中的不同區域內，且與該至少一個分離模組、該至少一個精調模組和該至少一個接合模組中的相應模組協同工作。
  5. 如請求項2之晶片接合裝置，其中，該傳輸裝置包括兩條導軌，該兩條導軌首尾相連形成一環形。
  6. 如請求項5之晶片接合裝置，其中，在環形的該兩條導軌上設置若干個傳輸載體，藉由該控制裝置控制該若干個傳輸載體在環形的該兩條導軌上有次序的運動，使得該若干個傳輸載體中的至少兩個位於該分離區、該精調區和該接合區中的不同區域內，且與該至少一個分離模組、該至少一個精調模組和該至少一個接合模組中的相應模組協同工作。
  7. 如請求項5之晶片接合裝置，其中，在環形的該兩條導軌上設置至少一個分流環，該至少一個分流環之每個對應一個該至少一個分離模組、該至少一個精調模組或該至少一個接合模組。
  8. 如請求項6之晶片接合裝置，其中，該至少一個分離模組、該至少一個精調模組和該至少一個接合模組完成單位作業的耗時分別為a、b、c秒，令d為l、m、n的最小公倍數，其中，l、m、n分別為對3600/a、3600/b、3600/c取整後的值，則該至少一個分離模組、該至少一個精調模組和該至少一個接合模組的數目分別配置為d/a、d/b、d/c個。
  9. 如請求項1之晶片接合裝置，其中，該至少一個分離模組包括：一分離台，用於承載該晶片；一翻轉機械手，用於拾取和翻轉該晶片；以及一分離機構，設置於該分離台中，用於分離該晶片。
  10. 如請求項9之晶片接合裝置，其中，該分離機構從上至下包括一分離針頭、一吸附結構和一平面運動機構，該分離針頭和該吸附結構固定在該平面運動機構的上方，該平面運動機構具有一第一方向和一第二方向的移動自由度，該分離針頭具有一第三方向的移動自由度，該第一方向、該第二方向和該第三方向相互垂直。
  11. 如請求項9之晶片接合裝置，其中，該翻轉機械手具有一第一方向、一第二方向和一第三方向的移動自由度以及一旋轉自由度，該第一方向、該第二方向和該第三方向相互垂直。
  12. 如請求項1之晶片接合裝置，其中，該精調模組包括：一精調台、設置於該精調台上的一對準系統和一頂針，該對準系統用於探測該晶片的位置，該頂針用於調整該晶片的位置。
  13. 如請求項1之晶片接合裝置，其中，該至少一個接合模組包括一用於承載該基底的接合台和一對準系統，該對準系統用於探測該晶片的位置。
  14. 如請求項13之晶片接合裝置，其中，該接合台具有一第一方向、一第二方向和一第三方向的移動自由度，該第一方向、該第二方向和該第三方向相互垂直。
  15. 如請求項13之晶片接合裝置，其中，該接合台具有一第一方向和一第二方向的移動自由度，且在該接合台的上方還設置一加壓裝置，該加壓裝置具有一第三方向的移動自由度，該第一方向、該第二方向和該第三方向相互垂直。
  16. 如請求項1之晶片接合裝置，其中，該晶片接合裝置還包括放置該晶片的一第一物料拾取模組和放置該基底的一第二物料拾取模組；該第一物料拾取模組包括一用於放置若干個載片的載片庫以及用於抓取並傳輸該若干個載片的一第一機械手，該若干個載片之每個中放置一組該晶片；該第二物料拾取模組包括一用於放置若干個該基底的基片庫以及用於抓取並傳輸若干個該基底的一第二機械手。
  17. 一種使用請求項1至16中任一項之晶片接合裝置的晶片接合方法，該晶片接合方法包括：由該至少一個分離模組對該晶片進行拾取及分離，並由該傳輸裝置的該至少一個傳輸載體承載分離後的該晶片；由該至少一個精調模組對該至少一個傳輸載體上的該晶片進行位置精調；由該至少一個接合模組將位置精調後的該晶片和該基底進行接合。
  18. 如請求項17之晶片接合方法，其中，該基底為一金屬材料或一半導體材料或一有機材料。
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