專利名稱：芯片接合機以及接合方法
技術領域：
本發明涉及芯片接合機以及接合方法，尤其涉及產品質量高的芯片接合機以及接合方法。
背景技術：
在將芯片(半導體芯片)(以下，僅稱作芯片)搭載于線路基板、引線框等基板而組裝組件的工序的一部分中，有如下工序從半導體晶片(以下，僅稱作晶片)分割芯片的工序；以及將分割的芯片搭載于基板上或者將其層壓于已接合的芯片的接合工序。作為進行接合工序的方法，有如下方法，S卩，將已拾取的芯片暫時放置于部件放置工作臺(校準平臺)，并用接合頭部從部件放置工作臺再次拾取芯片，而將其接合于被搬運來的基板(專利文獻I)。另一方面，在Flash存儲器、移動RAM (Random Access Memory)等 中，有層壓沒有旋轉的O度的芯片與旋轉了 180度的芯片而進行接合的要求。在如專利文獻I那樣的將芯片暫時放置的技術中，為了響應其要求，使接合頭部旋轉180度而進行接合。專利文獻1:日本特開號公報然而，若使接合頭部旋轉，則由于旋轉軸的傾斜度或者旋轉軸與筒夾之間的傾斜度而使接合面傾斜。以O度、180度中的一個來進行調整，但即使能夠將其中一個的姿勢調整為正確的，也會使另一個的姿勢有傾斜度。其結果，若相對于已接合的芯片旋轉180度而層壓芯片并進行接合，則有在芯片與芯片之間產生空隙的憂慮。并且，產生因傾斜度而引起的旋轉中心偏移，從而使層壓精度下降。結果，由于這些主要因素而使產品的質量下降。并且，即使單純地將芯片接合于基板、或是用其它的姿勢來接合均會相同地產生傾斜，雖然不如層壓的情況嚴重，但存在相同的課題。

發明內容
因此，本發明的目的在于，尤其能夠提供如下芯片接合機或者接合方法，S卩，即使相對于已接合的芯片使芯片旋轉180度而進行層壓，產品質量也高。為了達成上述目的，本發明至少具有以下的特征。本發明的第一特征在于，具有芯片供給部，其保持晶片；拾取頭部，其從上述晶片拾取芯片并將上述芯片放置于校準平臺；接合頭部，其從上述校準平臺拾取上述芯片，并將其接合于基板或者已接合的上述芯片上；以及芯片旋轉機構，其在上述接合頭部從上述校準平臺拾取上述芯片之前，使上述芯片的姿勢在與上述接合的面平行的面旋轉規定角度。并且，本發明的第二特征在于，具有拾取步驟，在該步驟中，利用拾取頭部從晶片拾取芯片并將上述芯片放置于校準平臺；接合步驟，在該步驟中，利用接合頭部從上述校準平臺拾取上述芯片并將其接合于基板或者已接合的上述芯片上；以及芯片旋轉步驟，在該步驟中，在上述接合頭部從上述校準平臺拾取上述芯片之前，使上述芯片的姿勢在與上述接合的面平行的面上旋轉規定角度。
另外，本發明的的第三特征在于，在上述接合頭部從上述校準平臺拾取上述芯片之前，判斷是否需要使上述芯片旋轉規定角度。并且，本發明的第四特征在于，交替地進行使上述芯片旋轉上述規定角度而進行的接合、以及不使上述芯片旋轉上述規定角度而進行的接合。另外，本發明的第五特征在于，上述芯片的旋轉使上述校準平臺旋轉而進行。并且，本發明的第六特征在于，上述芯片的旋轉使上述拾取頭部旋轉規定角度而進行。·另外，本發明的第七特征在于，上述規定角度為180度或者90度。并且，本發明的第八特征在于，設置2臺上述校準平臺，從多個上述晶片分別拾取芯片，并以上述多個的單位來交替地放置于2臺上述校準平臺，以上述多個的單位來從2臺上述校準平臺交替地拾取上述芯片，使2臺上述校準平臺與上述接合頭部的移動方向平行地向相互相反的方向移動。本發明的效果如下。因此，根據本發明，尤其能夠提供即使相對于已接合的芯片使芯片旋轉180度而進行層壓、產品質量也高的芯片接合機或者接合方法。


圖1是作為本發明的實施方式I的芯片接合機10的簡要俯視圖。圖2是表示作為本發明的實施方式I的特征的芯片旋轉機構的第一實施例1的結構與動作的圖。圖3是表示圖2所示的實施例1的動作流程的圖。圖4是表示作為本發明的實施方式I的特征的芯片旋轉機構的第二實施例2的結構與動作的圖。圖5是表示圖4所示的實施例2的動作流程的圖。圖6是作為本發明的實施方式2的芯片接合機IOA的簡要俯視圖。圖7是表示具有作為本發明的實施方式2的特征的芯片旋轉機構的第三實施例3的結構與動作的圖。符號說明1-芯片供給部，10、10A-芯片接合機，11-晶片，12-晶片保持臺，13-頂出單元，14-晶片保持平臺，2-拾取部，21-拾取頭部，22-筒夾，23-拾取的Y驅動部，3-校準部，31、31A、31B-校準平臺，32-平臺識別照相機，4-接合部，41-接合頭部，42-筒夾，43-接合頭部的Y驅動部，44-基板識別照相機，5-搬運部，6-基板供給部，7-基板搬出部，8-控制部，D-芯片，P-基板。
具體實施例方式以下，使用附圖對本發明的實施方式進行說明。(實施方式I)圖1是作為本發明的實施方式I的芯片接合機10的簡要俯視圖。圖2是對在圖1中從箭頭A方向觀察的、表示本實施方式的特征的結構與其動作進行說明的圖。
芯片接合機10大致區分為具有芯片供給部1，其供給安裝于基板P的芯片D ;拾取部2，其從芯片供給部I拾取芯片；校準部3，其將已拾取的芯片D過渡性地暫時放置；接合部4，其拾取校準部的芯片D并將其接合于基板P或者已接合的芯片之上；搬運部5，其將基板P搬運至安裝位置；基板供給部6，其將基板供給至搬運部5 ;基板搬出部7，其接收已進行安裝的基板6 ;以及控制部8，其監視并控制各部分的動作。首先，芯片供給部I具有保持晶片11的晶片保持臺12 ;以及將芯片D從晶片11頂出的、以虛線表示的頂出單元13。芯片供給部I通過未圖示的驅動機構向XY方向移動，并使拾取的芯片D向頂出單元13的位置移動。拾取部2包括拾取頭部21，其具有在前端吸附并保持利用頂出單元13被頂出的芯片D的筒夾22 (亦參照圖2)，且拾取管芯D并將其放置于校準部3 ；以及拾取頭部的Y驅動部23，其使拾取頭部21在Y方向移動。拾取頭部21具有未圖示的各驅動部，它們使筒夾22升降、旋轉以及在X方向移動。校準部3具有臨時放置芯片D的校準平臺31 ;以及用于識別校準平臺31上的芯片D的平臺識別照相機32。接合部4包括接合頭部41，其具有與拾取頭部相同的構造，且從校準平臺31拾取芯片D，并將其接合于被搬運來的基板P ；Y驅動部43，其使接合頭部41在Y方向移動；以及基板識別照相機44，其對被搬運的基板P的位置識別標記(未圖示)進行攝像，并識別應接合芯片D的接合位置。根據這樣的結構，接合頭部41基于平臺識別照相機32的攝像數據來修正拾取位置、姿勢，而從校準平臺31拾取芯片D，并基于基板識別照相機44的攝像數據而將芯片D接合于基板P。搬運部5具備放置一張或者多張基板(圖1中為4張)的基板搬運托盤51、以及供基板搬運托盤51移動的托盤導軌52，并具有并行設置的相同構造的第一、第二搬運部。通過利用沿托盤導軌52設置的未圖示的滾珠絲杠來驅動設置于基板搬運托盤的未圖示的螺母，來使基板搬運托盤51移動。根據這樣的結構，基板搬運托盤51在基板供給部6放置基板，沿托盤導軌52移動至接合位置，并在接合后移動至基板搬出部7而將基板傳遞至搬出部7。第一、第二搬運部相互獨立地被驅動，當在放置于一個基板搬運托盤51的基板P上接合芯片D期間，另一個基板搬運托盤51搬出基板P，并返回基板供給部6，進行放置新的基板等的準備。本實施方式的特征在于設置芯片旋轉機構，該芯片旋轉機構在接合頭部41拾取芯片D之前，在與芯片D的接合面平行的面上使芯片D旋轉180度。其結果，能夠使接合頭部41不旋轉180度而常以相同的O度的姿勢來接合芯片D，從而能夠降低芯片與芯片之間的空隙的產生。并且，也不會發生因傾斜度而引起的旋轉中心偏移，而能夠精度良好地層壓芯片。其中，尤其精度良好地調整了接合頭部41的傾斜度的姿勢為O度。(實施例1)圖2是表示作為本發明的實施方式I的特征的芯片旋轉機構的第一實施例1的結構與動作的圖。實施例1的芯片旋轉機構9是如箭頭R所示地使校準平臺31旋轉180度的機構。芯片旋轉機構9具有作為驅動源的馬達91與將馬達的旋轉傳動至校準平臺31的馬達軸92。根據該結構，在利用拾取頭部21將芯片D放置于校準平臺之后，使校準平臺31旋轉180度。其結果，接合頭部能夠常以O度的相同姿勢來接合芯片D。圖3是表示圖2所示的實施例1的動作流程的圖。以下，參照圖2對動作流程進行說明。首先，使用筒夾22對被頂出單元13頂出的芯片D進行吸附，由此利用拾取頭部21拾取芯片D (步驟I)，將其放置于校準平臺31 (步驟2)。其中，拾取頭部21為了拾取下一個芯片而向放置有芯片D處返回。圖2表示其狀態。接下來，對是否有必要使芯片D的姿勢旋轉180度進行判斷(步驟3)。若有必要，則利用旋轉機構9使校準平臺31旋轉180度(步驟4)，進行下一個步驟5。若沒有必要則直接進行步驟5。 接下來，利用平臺識別照相機32來識別芯片D以及芯片的放置狀態(步驟5)。接合頭部41基于上述識別結果，修正位置、姿勢并拾取芯片(步驟6)。此時，接合頭部41雖然基于識別而旋轉來修正姿勢，但是該修正至多在±1度內，而且在各個時刻，修正量不同。因此，與作為本發明的特征的旋轉規定角度不同。接下來，接合頭部41利用筒夾42進行吸附，由此將已拾取的芯片D層壓(接合)于基板P或者已接合的芯片(步驟7)。其中，圖2的接合頭部41表示為在接合了芯片D之后，為了拾取下一個芯片D，而朝向校準平臺31的過程。最后，對是否接合了規定個數的芯片D進行判斷(步驟8)，若未接合規定個數則返回步驟1，若已接合規定個數則結束處理。圖3的處理流程是還考慮了芯片的姿勢隨機為O度的情況與180度的情況的例子。若芯片的姿勢交替地為O度的情況與180度的情況，則也可以不進行步驟3的判斷，串聯設置各自的處理流程。(實施例2)圖4是表示作為本發明的實施方式I的特征的芯片旋轉機構的第二實施例2的結構與動作的圖。實施例2與實施例1的不同點在于，雖然在實施例1中為了使芯片D的姿勢旋轉180度而使校準平臺31旋轉180度，但是在實施例2中使拾取頭部21如箭頭R所示地旋轉180度，而之后將芯片D放置于校準平臺31。旋轉180度的拾取頭部21的位置為從頂出單元13的位置至放置于校準平臺之間即可。其中，圖4所示的狀態是拾取頭部21到達校準平臺31的上部而使芯片D旋轉180度、并將芯片D放置于校準平臺31的過程。另一方面，接合頭部41為與拾取頭部21的動作同步而進一步將芯片D接合于基板P或者已接合的芯片D的過程。圖5是表示圖4所示的實施例2的動作流程的圖。以下，參照圖4,對與圖3所示的實施例1的動作流程的不同點進行說明。在實施例2中，為了利用拾取頭部21來進行芯片D的姿勢的旋轉180度(步驟13)，而在將芯片D放置于校準平臺31 (步驟14)之前，進行使芯片D的姿勢旋轉180度的判斷(步驟12)校準。即，與實施例1相比，成為將使芯片D的姿勢旋轉180度的判斷的步驟與將芯片D放置于校準平臺31的步驟替換的流程。其它方面與實施例1相同。圖5的處理流程還考慮了芯片的姿勢隨機為O度的情況與180度的情況的例子。若芯片的姿勢交替地為O度的情況與180度的情況，則與實施例1相同地，也可以不進行步驟3的判斷，而串聯設置各自的處理流程。根據上述所說明的實施例1、2，不使接合頭部41旋轉180度，常以相同的O度的姿勢來接合芯片D，從而能夠降低芯片與芯片之間的空隙的產生。并且，也不會發生因傾斜度而引起的旋轉中心偏移，能夠精度良好地層壓芯片。其結果，根據實施例1、2，尤其，能夠提供即使相對于已接合的芯片使芯片旋轉180度而進行層壓、產品質量也高的芯片接合機以及接合方法。以上說明的實 施例1以及2雖然在校準平臺31上設置了 I個芯片，但使拾取頭部21與接合頭部41同步進行處理。為了緩和該同步，也可以在校準平臺31上設置2個芯片。(實施方式2)圖6是作為本發明的實施方式2的芯片接合機IOA的簡要俯視圖。圖7是對在圖6中從箭頭A方向觀察的、表示本實施方式的特征的結構與其動作進行說明的圖。在圖6、圖7中，對具有與實施方式I相同結構或者相同功能的部分賦予相同符號。實施方式2與實施方式I的不同點在于,第一能夠將多個種類的芯片D層壓于基板或者已接合的芯片。因此，以能夠供給多個種類的晶片的方式設置多個晶片保持臺12(圖6中為4臺)。4臺晶片保持臺12固定于以虛線表示的晶片保持平臺14的4邊側。與實施方式I相同，晶片保持平臺14具有未圖示的XY驅動部，其使規定的芯片在基本上固定的頂出單元13上移動；以及未圖示的旋轉驅動部，其為了選擇4臺晶片保持臺12(晶片11)，而設置于XY驅動部上。基本上，也表示具有微調整機構。晶片保持臺12的數量、不限定于4臺，也可以為2臺、3臺或者5臺以上。并且，芯片D的種類也可以與晶片保持臺12的數量不一致。即，也可以在多個晶片保持臺12上設置相同種類的芯片D。實施方式2亦與實施方式I相同，具有設置芯片旋轉機構的特征，該芯片旋轉機構在接合頭部41拾取芯片D之前使芯片D旋轉180度。(實施例3)圖7是表示具有作為本發明的實施方式2的特征的芯片旋轉機構的第三實施例3的結構與動作的圖。對于實施例3，為了有效地進行接合，設置2臺能夠放置多個芯片D的校準平臺31A、31B。并且，如箭頭K所示，2臺校準平臺31A、31B能夠通過未圖示的移動機構使不同高度的位置向相互相反的方向進行往復移動。另外，校準平臺31A、31B通過未圖示的升降機構而能夠升降，以使能夠在相同高度位置放置以及拾取芯片D。當然，也可以不設置升降機構，而擴大拾取頭部21以及接合頭部41的運轉范圍，以2臺校準平臺來變化放置以及拾取的高度位置。實施例3為了能夠如后述那樣地對應每個芯片D的姿勢，具有實施例2所示的、使拾取頭部21如箭頭R地旋轉180度的芯片旋轉機構9。在實施例3中，邊控制晶片保持平臺14，邊從全部或者規定的多個晶片依次拾取芯片D，而例如放置于拾取頭部21側的校準平臺31B。當放置每個芯片D時，對芯片的姿勢是否為O度的情況與180度的情況進行判斷而放置。另一方面，在拾取頭部21放置于校準平臺31B的期間，接合頭部41將已經放置于校準平臺31A的多個芯片D依次層壓而接合于基板P或者已接合的芯片。圖7表示如下狀態在拾取頭部21將4個芯片放置于校準平臺31A后，將第一個芯片放置于向頂出單元13側移動去的校準平臺31B的過程。并且，圖7表示如下狀態接合頭部41從向基板側移動去的校準平臺31A拾取第一個芯片并進行接合。(實施例4)在實施例3中，雖設置能夠放置多個芯片的2臺校準平臺31A、31B，但可以與實施例1、2相同地設置能夠放置I個或者2個芯片的I臺校準平臺31。因此，作為實施例4的芯片旋轉機構9，能夠使用實施例1、2的機構中的任一個。在實施例3、4中，也可以不使接合頭部41旋轉180度，而常以相同的O度的姿勢來接合芯片D，從而能夠降低芯片與芯片之間的空隙的發生。并且，也不會發生因傾斜度而弓I起的旋轉中心偏移，而能夠精度良好地層壓芯片。其結果，在實施例3、4中，尤其能夠提供即使相對于已接合的芯片使芯片旋轉180度而進行層壓、產品質量也高的芯片接合機以及接合方法。并且，以上說明的實施例1至4表示了使芯片D的姿勢旋轉180度的情況。在芯片為正方形的情況下，不僅有旋轉180度的情況，還有旋轉±90度的情況。在該情況下，使校準平臺31或者拾取頭部21旋轉±90度來進行。以上，對本發明的實施方式進行了說明，但對于本領域技術人員而言，基于上述的 說明能夠有各種的代替例、修正或者變形，本發明也包含在不脫離其主旨范圍內的上述的各種代替例、修正或者變形。
權利要求
1.一種芯片接合機，其特征在于，具有芯片供給部，其保持晶片；拾取頭部，其從上述晶片拾取芯片，并將上述芯片放置于校準平臺；接合頭部，其從上述校準平臺拾取上述芯片，并將其接合于基板或者已接合的上述芯片上；以及芯片旋轉機構，其在上述接合頭部從上述校準平臺拾取上述芯片之前，使上述芯片的姿勢在與上述接合的面平行的面旋轉規定角度。
2.根據權利要求1所述的芯片接合機，其特征在于，具有判斷機構，該判斷機構在上述接合頭部從上述校準平臺拾取上述芯片之前，判斷是否需要使上述芯片旋轉上述規定角度。
3.根據權利要求1所述的芯片接合機，其特征在于，上述芯片旋轉機構為使上述校準平臺旋轉的機構。
4.根據權利要求1所述的芯片接合機，其特征在于，上述芯片旋轉機構為使上述拾取頭部旋轉規定角度的機構。
5.根據權利要求1或4所述的芯片接合機，其特征在于，上述規定角度為180度或者90度。
6.根據權利要求3或4所述的芯片接合機，其特征在于，上述芯片供給部能夠保持I張晶片，上述校準平臺能夠放置I個或者2個上述芯片。
7.根據權利要求4所述的芯片接合機，其特征在于，上述芯片供給部保持多張晶片，該芯片接合機設置有2臺上述校準平臺，2臺上述校準平臺能夠放置多個芯片，該芯片接合機具有使2臺上述校準平臺與上述接合頭部的移動方向平行地向相互相反的方向移動的機構。
8.一種接合方法，其特征在于，具有拾取步驟，在該步驟中，利用拾取頭部從晶片上拾取芯片并將上述芯片放置于校準平臺；接合步驟，在該步驟中，利用接合頭部從上述校準平臺拾取上述芯片并將其接合于基板或者已接合的上述芯片上；以及芯片旋轉步驟，在該步驟中，在上述接合頭部從上述校準平臺拾取上述芯片之前，使上述芯片的姿勢在與上述接合的面平行的面上旋轉規定角度。
9.根據權利要求8所述的接合方法，其特征在于，具有判斷步驟，在該判斷步驟中，在上述接合頭部從上述校準平臺拾取上述芯片之前， 判斷是否需要使上述芯片旋轉上述規定角度。
10.根據權利要求8所述的接合方法，其特征在于，交替地進行上述旋轉步驟、以及不使上述芯片旋轉上述規定角度而接合上述芯片的步驟。
11.根據權利要求8所述的接合方法，其特征在于，上述芯片旋轉步驟使上述校準平臺旋轉而進行。
12.根據權利要求8所述的接合方法，其特征在于，上述芯片旋轉步驟使上述拾取頭部旋轉規定角度而進行。
13.根據權利要求8或12所述的接合方法，其特征在于，上述規定角度為180度或者90度。
14.根據權利要求9所述的接合方法，其特征在于，設置2臺上述校準平臺，上述拾取步驟為，從多個上述晶片分別拾取芯片，并以上述多個的單位來交替地放置于2臺上述校準平臺，上述接合步驟為，以上述多個的單位來從2臺上述校準平臺交替地拾取上述芯片， 該接合方法具有移動步驟，在該步驟中，使2臺上述校準平臺與上述接合頭部的移動方向平行地向相互相反的方向移動。
全文摘要
本發明尤其提供即使相對于已接合的芯片使芯片旋轉180度而進行層壓、產品質量也高的芯片接合機或者接合方法。本發明為如下芯片接合機或者接合方法，即，利用拾取頭部從晶片拾取芯片并將上述芯片放置于校準平臺，利用接合頭部從上述校準平臺拾取上述芯片并將其接合于基板或者已接合的芯片上，其特征在于，在上述接合頭部從上述校準平臺拾取上述芯片之前，使上述芯片的姿勢在與上述接合的面平行的面上旋轉規定角度。
文檔編號H01L21/60GK103000558SQ20121006193
公開日2013年3月27日 申請日期2012年3月9日 優先權日2011年9月15日
發明者牧浩, 望月政幸, 谷由貴夫, 望月威人 申請人:株式會社日立高新技術儀器