一种元器件贴合方法、系统及贴合设备

技术领域

本发明涉及芯片/元器件贴合技术领域，尤其涉及一种元器件贴合方法、系统及贴合设备。

背景技术

随着科学技术的进步，芯片以及元器件的尺寸越来越小，对芯片以及元器件的贴合精度的要求也越来越高，而传统的贴合设备(例如，摆臂固晶机)只能在取料端和贴合端利用机器视觉进行初始定位，而取料及摆臂过程存在一定概率使晶圆与吸嘴产生位置偏差，从而导致整体良率达不到理想效果。

如图1所示，目前市面上的摆臂固晶机，基本都是在晶圆环和固晶台上放置相机，通过机器视觉在摆臂运动前进行初始定位，然后通过XY运动平台运动将定位晶圆移动到吸嘴所在位置，摆臂取到料后旋转到固晶台已通过视觉定位和XY运动平台运动后的贴合位进行贴合。

缺点：以上方法在取料过程中存在一定概率取晶不正，且在摆臂过程中同样存在一定概率使晶圆产生偏差，从而导致贴合不正，良率不理想。

发明内容

本发明提供了一种元器件贴合方法，包括如下步骤:

步骤1：控制贴合头移动至元器件供给台上方，使贴合头吸取元器件；

步骤2：控制贴合头向贴合台运动，控制探测相机对运动中的贴合头及元器件进行抓拍照片，经过算法处理后得到元器件偏差角度及元器件中心点XY偏差距离；

步骤3：控制贴合头运动至贴合台上方，根据得到的元器件偏差角度，控制贴合台旋转，从而对元器件贴合位置进行角度补偿；根据得到的元器件中心点XY偏差距离，控制贴合台进行XY方向运动，从而对元器件贴合位置进行XY方向上的补偿；然后，贴合头将元器件贴合到贴合台上的基板上。

作为本发明的进一步改进，该元器件贴合方法还包括扫描计算步骤，所述扫描计算步骤：控制贴合台移动至激光测距仪下方，通过激光测距仪对贴合台上的基板进行扫描，得到扫描数据后计算出基板各个点的相对高度偏差值；

在所述步骤3中，控制贴合台移动至贴合位相机下方，在贴合的时候，将得到的基板各个点的相对高度偏差值在每次贴合头运动到基板相应点时(基板相应点是指基板上该点的XY坐标)补偿到贴合头的Z轴运动坐标，从而使每次贴合头的Z轴下降高度等于贴合点的实际高度。

本发明还公开了一种元器件贴合系统，包括：

取料模块：用于控制贴合头移动至元器件供给台上方，使贴合头吸取元器件；

位置计算模块：用于控制贴合头向贴合台运动，控制探测相机对运动中的贴合头及元器件进行抓拍照片，经过算法处理后得到元器件偏差角度及元器件中心点XY偏差距离；

补偿及贴合模块：用于控制贴合头运动至贴合台上方，根据得到的元器件偏差角度，控制贴合台旋转，从而对元器件贴合位置进行角度补偿；根据得到的元器件中心点XY偏差距离，控制贴合台进行XY方向运动，从而对元器件贴合位置进行XY方向上的补偿；然后，控制贴合头将元器件贴合到贴合台上的基板上。

作为本发明的进一步改进，该元器件贴合系统还包括扫描计算模块，所述扫描计算模块用于控制贴合台移动至激光测距仪下方，通过激光测距仪对贴合台上的基板进行扫描，得到扫描数据后计算出基板各个点的相对高度偏差值；

在所述补偿及贴合模块中，控制贴合台移动至贴合位相机下方，在贴合的时候，将得到的基板各个点的相对高度偏差值在每次贴合头运动到基板相应点时(基板相应点是指基板上该点的XY坐标)补偿到贴合头的Z轴运动坐标，从而使每次贴合头的Z轴下降高度等于贴合点的实际高度。

本发明还公开了一种贴合设备，包括元器件供给台、贴合台、探测相机、贴合头、以及驱动所述贴合头运动的贴合头驱动机构，所述贴合头设有吸嘴，所述元器件供给台用于放置元器件，所述贴合台用于放置基板，所述贴合头驱动机构用于驱动所述贴合头将所述元器件供给台上的所述元器件运送至所述贴合台的基板上进行贴合；所述探测相机用于对所述贴合头运送所述元器件过程中的元器件进行抓拍照片，经过算法处理后得到元器件偏差角度及元器件中心点XY偏差距离；该贴合设备还包括驱动所述贴合台运动的贴合台驱动机构，根据得到的元器件偏差角度，所述贴合台驱动机构驱动所述贴合台旋转，从而对元器件贴合位置进行角度补偿；根据得到的元器件中心点XY偏差距离，所述贴合台驱动机构驱动所述贴合台进行XY方向运动，从而对元器件贴合位置进行XY方向上的补偿。

作为本发明的进一步改进，所述贴合台驱动机构包括旋转电机和第一XY运动平台，所述旋转电机用于驱动所述贴合台旋转，所述第一XY运动平台用于驱动所述贴合台进行XY方向运动；该贴合设备还包括贴合位相机，所述贴合位相机位于所述贴合台上方。

作为本发明的进一步改进，所述贴合头驱动机构包括摆臂，所述贴合头安装在所述摆臂上，通过所述摆臂的运动使所述贴合头在所述元器件供给台和所述贴合台之间运动。

作为本发明的进一步改进，该贴合设备还包括取料位相机，所述取料位相机位于所述元器件供给台上方；该贴合设备还包括第二XY运动平台，所述第二XY运动平台用于驱动所述元器件供给台进行XY方向运动。

作为本发明的进一步改进，该贴合设备还包括激光测距仪，所述贴合台驱动机构用于驱动所述贴合台在所述激光侧距仪与所述贴合位相机之间进行位置切换(主要用来走贴合位，即，驱动贴合台移动至激光测距仪检测基板是否平整，驱动贴合台移动至贴合位相机位置进行芯片贴合)，所述激光测距仪用于对所述贴合台上的基板进行扫描，得到扫描数据后计算出基板各个点的相对高度偏差值，所述贴合头驱动机构驱动所述贴合头将元器件运送至所述贴合台的基板上进行贴合，在贴合的时候，将得到的基板各个点的相对高度偏差值在每次贴合头运动到基板相应点时(基板相应点是指基板上该点的XY坐标)补偿到贴合头的Z轴运动坐标，从而使每次贴合头的Z轴下降高度等于贴合点的实际高度。

作为本发明的进一步改进，该贴合设备为固晶机，所述元器件为晶圆，所述元器件供给台为晶圆环，所述贴合台为固晶台。

本发明的有益效果是：本发明通过探测相机对运动中的贴合头及元器件进行抓拍，在最大限度下既不影响效率，又能提高良率，解决了贴合设备(尤其是摆臂固晶机)无法在贴合端摆正元器件(例如，晶圆)的行业难点。

附图说明

图1是背景技术的摆臂固晶机的固晶方法示意图；

图2是本发明贴合设备的原理框图；

图3是本发明一实施例的原理框图；

图4是本发明另一实施例的原理框图。

具体实施方式

如图2所示，本发明公开了一种贴合设备，本发明的元器件包括现有的芯片及元器件。

该贴合设备包括元器件供给台、贴合台、探测相机、贴合头、以及驱动所述贴合头运动的贴合头驱动机构，所述贴合头设有吸嘴，所述元器件供给台用于放置元器件，所述贴合台用于放置基板(例如PCB)，所述贴合头驱动机构用于驱动所述贴合头将所述元器件供给台上的所述元器件运送至所述贴合台的基板上进行贴合；所述探测相机用于对所述贴合头运送所述元器件过程中的元器件进行抓拍照片，经过算法处理后得到元器件偏差角度及元器件中心点XY偏差距离；该贴合设备还包括驱动所述贴合台运动的贴合台驱动机构，根据得到的元器件偏差角度，所述贴合台驱动机构驱动所述贴合台旋转，从而对元器件贴合位置进行角度补偿；根据得到的元器件中心点XY偏差距离，所述贴合台驱动机构驱动所述贴合台进行XY方向运动，从而对元器件贴合位置进行XY方向上的补偿。

所述贴合台驱动机构包括旋转电机和第一XY运动平台，所述旋转电机用于驱动所述贴合台旋转，所述第一XY运动平台用于驱动所述贴合台进行XY方向运动。

该贴合设备还包括贴合位相机，所述贴合位相机位于所述贴合台上方。

所述贴合头驱动机构包括摆臂，所述贴合头安装在所述摆臂上，通过所述摆臂的运动使所述贴合头在所述元器件供给台和所述贴合台之间运动，同时该摆臂也可以进行Z轴运动，即，摆臂能够进行纵向垂直的移动，从而完成贴合动作。

该贴合设备还包括取料位相机，所述取料位相机位于所述元器件供给台上方。

该贴合设备还包括第二XY运动平台，所述第二XY运动平台用于驱动所述元器件供给台进行XY方向运动。

如图3所示，该贴合设备为固晶机，所述元器件为晶圆，所述元器件供给台为晶圆环，所述贴合台为固晶台。

目前主流的摆臂固晶机，摆臂取到料后旋转到固晶台已通过视觉定位和XY运动平台运动后的贴合位，再通过Z轴下降至贴合高度，将晶圆固定到位。由于固晶板的平整度不能达到要求范围内，导致不同位置的固晶点高度不一致，且由于无法探测每点的高度，所以摆臂Z轴无法调整每点高度，Z轴每次只能以相同高度下降固晶，从而导致晶圆在每个固晶点受力大小不一致，最终导致压碎晶圆，影响良率。为了解决上述问题，作为本发明的另一实施例，如图4所示，该贴合设备还包括激光测距仪，所述贴合台驱动机构用于驱动所述贴合台在所述激光侧距仪与所述贴合位相机之间进行位置切换(主要用来走贴合位，即，驱动贴合台移动至激光测距仪检测基板是否平整，驱动贴合台移动至贴合位相机位置进行芯片贴合)，所述激光测距仪用于对所述贴合台上的基板进行扫描，得到扫描数据后计算出基板各个点的相对高度偏差值，所述贴合头驱动机构驱动所述贴合头将元器件运送至所述贴合台的基板上进行贴合，在贴合的时候，将得到的基板各个点的相对高度偏差值在每次贴合头运动到基板相应点时(基板相应点是指基板上该点的XY坐标)补偿到贴合头的Z轴运动坐标，从而使每次贴合头的Z轴下降高度等于贴合点的实际高度。

激光测距仪优选为双激光测距仪。

本发明将得到的基板各个点的相对高度偏差值在每次摆臂运动到相应点时补偿到Z轴运动坐标，从而使每次Z轴下降高度正好等于固晶点的实际高度，不会出现过高和过低现象导致压碎晶圆，能提高良率。

本发明还公开了一种元器件贴合方法，包括如下步骤:

步骤1：控制贴合头移动至元器件供给台上方，使贴合头吸取元器件。

步骤2：控制贴合头向贴合台运动，控制探测相机对运动中的贴合头及元器件进行抓拍照片，经过算法处理后得到元器件偏差角度及元器件中心点XY偏差距离。

步骤3：控制贴合头运动至贴合台上方，根据得到的元器件偏差角度，控制贴合台旋转，从而对元器件贴合位置进行角度补偿；根据得到的元器件中心点XY偏差距离，控制贴合台进行XY方向运动，从而对元器件贴合位置进行XY方向上的补偿；然后，贴合头将元器件贴合到贴合台上的基板上。

该元器件贴合方法还包括扫描计算步骤，所述扫描计算步骤：控制贴合台移动至激光测距仪下方，通过激光测距仪对贴合台上的基板进行扫描，得到扫描数据后计算出基板各个点的相对高度偏差值；在所述步骤3中，控制贴合台移动至贴合位相机下方，在贴合的时候，将得到的基板各个点的相对高度偏差值在每次贴合头运动到基板相应点时(基板相应点是指基板上该点的XY坐标)补偿到贴合头的Z轴运动坐标，从而使每次贴合头的Z轴下降高度等于贴合点的实际高度。

综上，针对背景技术中存在的问题，本发明在摆臂区间增加向上探测的探测相机(该探测相机为工业相机)用来检测摆臂过程中晶圆的偏差数据，在固晶台增加旋转电机来矫正偏差，具体为：在摆臂区间增加一台向上探测的探测相机，利用飞拍技术在摆臂旋转过程中抓拍晶圆照片，经过算法处理后得到晶圆偏差角度及晶圆中心点XY偏差距离。在固晶台上增加旋转电机，使固晶台可以旋转角度，如此便可以根据上述得到的偏差角度对晶圆贴合位置进行角度补偿，还可以利用第一XY运动平台并根据上述得到的晶圆中心点XY偏差距离进行XY方向上的补偿。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。