用于键合装置的电子器件处理器

摘要

本发明提供一种包含有电子器件处理器的键合装置，以用于处理电子器件，该键合装置包括：键合工具，在此电子器件被定位来进行键合；贮存组件，用于贮存多个电子器件；传输轨道，用于将电子器件朝向和背离键合工具运送。该电子器件处理器还包括：旋转平台，用于支撑电子器件，并在旋转平台和传输轨道相对齐以在旋转平台和传输轨道之间传送电子器件时的一个方位和旋转平台与贮存组件相对齐以在旋转平台与贮存组件之间传送电子器件时的另一个方位之间被操作。

权利要求

1.一种电子器件的键合装置，其包含有：

键合工具，在此电子器件被定位来进行键合；

贮存组件，用于贮存多个电子器件；

传输轨道，用于将电子器件朝向和背离键合工具运送；

旋转平台，用于支撑电子器件，并在旋转平台和传输轨道相对齐以在旋转平台和传输轨道之间传送电子器件时的一个方位和旋转平台与贮存组件相对齐以在旋转平台与贮存组件之间传送电子器件时的另一个方位之间被操作。

2.如权利要求1所述的键合装置，其中，该贮存组件包含有用于贮存未键合电子器件的输入容器和贮存已键合电子器件的输出容器。

3.如权利要求2所述的键合装置，其中，该输入容器和输出容器均设置在传输轨道的一端。

4.如权利要求2所述的键合装置，其中，该输入容器和输出容器包含有进给通道，该进给通道和传输轨道的传输方向成一角度定位。

5.如权利要求4所述的键合装置，其中，该进给通道垂直于传输轨道的传输方向定位。

6.如权利要求2所述的键合装置，其中，该旋转平台被配置来相对于输入容器和输出容器进行相对移动，以分别将该旋转平台和输入容器、输出容器的进给通道对齐。

7.如权利要求1所述的键合装置，其中，该旋转平台被配置来沿着大体水平的平面旋转。

8.如权利要求1所述的键合装置，该装置还包含有：处理平台，其位于该旋转平台的位置处，并被操作来处理传送到该旋转平台上的电子器件。

9.如权利要求8所述的键合装置，其中，该处理平台选自下面的组群，该组群包括：图像扫描器、视觉引线定位设备、清洗设备和预硬化设备。

10.如权利要求1所述的键合装置，其中，该键合工具被配置来仅仅访问位于该键合工具位置处的电子器件的整个表面的局部，以进行键合。

11.如权利要求10所述的键合装置，其中，该旋转平台被操作来旋转已被部分键合的电子器件，以便于电子器件未被键合的局部被设置来由键合工具所访问。

12.如权利要求1所述的键合装置，其中，该键合工具包含有导线键合工具。

13.一种电子器件的键合装置，该装置包含有：

第一键合工具和第二键合工具，在第一键合工具和第二键合工具处电子器件被定位来进行键合；

数个贮存组件，用于贮存多个电子器件；

第一传输轨道和第二传输轨道，用于分别将电子器件朝向和背离第一键合工具和第二键合工具运送；以及第一旋转平台和第二旋转平台，用于支撑电子器件，每个旋转平台在旋转平台和传输轨道相对齐以在旋转平台和传输轨道之间传送电子器件时的一个方位和旋转平台与贮存组件相对齐以在旋转平台与贮存组件之间传送电子器件时的另一个方位之间被操作。

14.如权利要求13所述的键合装置，该装置还包含有：第三旋转平台，其设置在第一键合工具和第二键合工具之间，当从第一传输轨道运送电子器件到第二传输轨道时，该第三旋转平台被操作来变换电子器件的方位。

15.如权利要求14所述的键合装置，其中，该第三旋转平台被设置来沿着大体水平的平面旋转。

16.一种键合大的电子器件的方法，该电子器件在一侧具有的键合区域包括第一局部和第二局部，该方法包含有以下步骤：设置定位电子器件的第一局部，而非第二局部，以由键合工具进行键合；

键合该电子器件的第一局部；

运送电子器件到旋转平台，该旋转平台可沿着大体水平的平面旋转；

在旋转平台上旋转电子器件，以变换电子器件已被键合的第一局部和未被键合的第二局部的各自的位置；

运送电子器件到键合工具，以便于电子器件的第二局部被设置定位，以由键合工具进行键合；然后键合该电子器件的第二局部。

17.如权利要求16所述的方法，其中，该电子器件沿着水平面被旋转180度。

18.如权利要求16所述的方法，该方法还包含有以下步骤：将电子器件转送到传输轨道，以在键合工具和旋转平台之间运送电子器件。

19.如权利要求16所述的方法，其中，电子器件的第一局部和第二局部均包括电子器件表面区域的一半。

20.一种键合大的电子器件的方法，该电子器件在一侧具有的键合区域包括第一局部和第二局部，该方法包含有以下步骤：设置定位电子器件的第一局部，而非第二局部，以由第一键合工具进行键合；

键合该电子器件的第一局部；

运送电子器件到旋转平台，该旋转平台可沿着大体水平的平面旋转；

在旋转平台上旋转电子器件，以变换电子器件已被键合的第一局部和未被键合的第二局部的各自的位置；

运送电子器件到第二键合工具，以便于电子器件的第二局部被设置定位，以由第二键合工具进行键合；然后键合该电子器件的第二局部。

21.一种键合大的电子器件的装置，该电子器件在一侧具有的键合区域包括第一局部和第二局部，该装置包含有：键合工具，当电子器件被设置定位于键合工具处时，该键合工具被布置和配置来仅仅键合电子器件的第一局部或第二局部；

旋转平台，在电子器件的一个局部由键合工具键合完成之后，该旋转平台被配置来接收电子器件，并且该旋转平台被操作来沿着大体水平的平面旋转电子器件，以定位电子器件的另一个局部，其后由键合工具键合。

22.如权利要求21所述的装置，其中，该旋转平台被操作来沿着水平面将电子器件旋转180度。

23.如权利要求21所述的装置，该装置还包含有：传输轨道，其用于将电子器件在键合工具和旋转平台之间运送。

24.如权利要求21所述的装置，其中电子器件的第一局部和第二局部均包括电子器件表面区域的一半。

25.一种键合大的电子器件的装置，该电子器件在一侧具有的键合区域包括第一局部和第二局部，该装置包含有：第一键合工具和第二键合工具，当电子器件被设置定位于各个键合工具处时，该第一键合工具和第二键合工具被布置和配置来仅仅各自键合电子器件的第一局部或第二局部；

旋转平台，在电子器件的一个局部由第一键合工具键合完成之后，该旋转平台被配置来接收电子器件，并且该旋转平台被操作来沿着大体水平的平面旋转电子器件，以定位电子器件的另一个局部，其后由第二键合工具键合。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子器件的键合装置，特别是涉及一种处理器平台(handler station)，用于在键合之前和之后电子器件的临时贮存和/或加工，例如导线键合或晶粒键合。

背景技术

在形成半导体集成电路封装件的工艺中，采取一系列步骤来装配不同的元件以形成最终的封装件，例如晶粒键合和导线键合。晶粒键合涉及将半导体晶粒贴附到载体，如引线框上。导线键合是一种将导线，如铜线或金线键合到半导体晶粒和相应的载体上的电气触点以电气连接各个元件的工艺。其后，使用模塑料将半导体晶粒灌封以形成半导体封装件，然后切割每个封装件以将它们分开。
传统意义上，基于应用的简单考虑，导线键合机使用单个的键合头。但是，专利号为6,749,100、发明名称为“多头导线键合系统”的美国专利展示了一种具有多个键合头的导线键合装置。和具有独立的机器相比较，这种导线键合装置使得在具有较小占地面积(footprint)的导线键合机器上键合多个电子器件成为可能。同时，它提供了更大的产能。然而，由于多个键合头在一个平台上的合并，这种机器导致了更加苛求的处理需求。
一个实例是电子器件到键合装置的装载，以进行键合和键合之后该电子器件的卸载。传统意义上，输入料盒(input magazine)被安装在键合装置的装载器(loader)侧，以进给未被键合的电子器件，而输出料盒被安装在键合装置的卸载器(unloader)侧，以在键合之后储存被键合的电子器件。这在专利号为6,045,318、发明名称为“引线框供给方法和装置”的美国专利得到了阐述。电子器件从键合装置的一侧被引入到键合工具，在键合之后，其被移动到键合装置的另一侧进行卸载。虽然对于具有单个键合头的键合装置而言这种配置简单明了和方便，但是其不适用于具有多个键合头的键合机器，由于电子器件或者必须通过另一个键合头以到达键合机器的另一侧，藉此干扰了另一个键合头的键合，或者采取一个更长的行程以越过另一个键合头，这样大大提高了复杂性和行程时间。
因此，为了避免前述问题，在键合装置的一边侧均设置有分离的输入料盒和输出料盒是令人期望的。然而，当两个料盒并排地放置在传输轨道的末端时，定位这两个料盒的储存槽或进给通道(feedingpassages)和键合装置的传输轨道相平行的传统方法花费了相当多的空间。而且，由于传输轨道通常是固定的，所以需要更多的空间来相对于该传输轨道侧向移动这两个料盒，以分别进给未键合的电子器件或者接收已键合的电子器件。由于这两个料盒相当大以便于储存多个电子器件，所以由于侧向移动它们可能占用由键合机器其它部件已占领的空间。如果这两个料盒被设置在另一个方位以避免这两个料盒被键合机器其它的部件所妨碍是有益的。
对于和传统意义相比，具有大的键合区域的半导体集成电路封装过程而言，也存在引入特定的电子器件。这些电子器件在X轴上具有平行于该电子器件沿着传输轨道移动的方向上的长度，并在Y轴上具有与之相垂直的宽度。如果电子器件的Y轴长于典型的电子器件，那么难度将会增加。由于传输轨道被操作来定位电子器件的整个X轴进行键合，所以在X轴上处理它们的长度方向方面通常不存在问题，同时，为了能够在Y轴上键合整个电子器件，需要一个具有更长Y轴平台变化范围的定位平台。而设计具有更长Y轴平台变化的定位平台，将会增加定位平台的移动质量，降低产能。这同时也增加了键合机器的占地面积以满足增加了的移动范围。如果在不需要增加定位平台的Y轴平台变化的情况下，键合机器能被设计来自动键合较大电子器件的所需表面区域，那么其将会是有益的。

发明内容

本发明的一个目的在于：在键合装置的一侧提供分离的输入料盒和输出料盒，同时使得键合装置的占地面积的任何增长最小。本发明的另一目的在于：提供一种用于自动键合具有大键合区域的电子器件的系统，其不需要增大定位平台的Y轴平台范围，以在键合期间在键合工具下方定位设置电子器件。
因此，第一方面，本发明提供一种电子器件的键合装置，其包含有：键合工具，在此电子器件被定位来进行键合；贮存组件，用于贮存多个电子器件；传输轨道，用于将电子器件朝向和背离键合工具运送；旋转平台，用于支撑电子器件，并在旋转平台和传输轨道相对齐以在旋转平台和传输轨道之间传送电子器件时的一个方位和旋转平台与贮存组件相对齐以在旋转平台与贮存组件之间传送电子器件时的另一个方位之间被操作。
第二方面，本发明提供一种电子器件的键合装置，该装置包含有：第一键合工具和第二键合工具，在第一键合工具和第二键合工具处电子器件被定位来进行键合；数个贮存组件，用于贮存多个电子器件；第一传输轨道和第二传输轨道，用于分别将电子器件朝向和背离第一键合工具和第二键合工具运送；以及第一旋转平台和第二旋转平台，用于支撑电子器件，每个旋转平台在旋转平台和传输轨道相对齐以在旋转平台和传输轨道之间传送电子器件时的一个方位和旋转平台与贮存组件相对齐以在旋转平台与贮存组件之间传送电子器件时的另一个方位之间被操作。
第三方面，本发明提供一种键合大的电子器件的方法，该电子器件在一侧具有的键合区域包括第一局部和第二局部，该方法包含有以下步骤：设置定位电子器件的第一局部，而非第二局部，以由键合工具进行键合；键合该电子器件的第一局部；运送电子器件到旋转平台，该旋转平台可沿着大体水平的平面旋转；在旋转平台上旋转电子器件，以变换电子器件已被键合的第一局部和未被键合的第二局部的各自的位置；运送电子器件到键合工具，以便于电子器件的第二局部被设置定位，以由键合工具进行键合；然后键合该电子器件的第二局部。可以选择地，该方法可以应用两个键合工具，其中，第一局部由第一键合工具所键合，而第二局部由第二键合工具所键合。
第四方面，本发明提供一种键合大的电子器件的装置，该电子器件在一侧具有的键合区域包括第一局部和第二局部，该装置包含有：键合工具，当电子器件被设置定位于键合工具处时，该键合工具被布置和配置来仅仅键合电子器件的第一局部或第二局部；旋转平台，在电子器件的一个局部由键合工具键合完成之后，该旋转平台被配置来接收电子器件，并且该旋转平台被操作来沿着大体水平的平面旋转电子器件，以定位电子器件的另一个局部，其后由键合工具键合。可以选择地，该装置可以包含有两个键合工具，其中，第一局部由第一键合工具所键合，而第二局部由第二键合工具所键合。
参阅后附的描述本发明实施例的附图，随后来详细描述本发明是很方便的。附图和相关的描述不能理解成是对本发明的限制，本发明的特点限定在权利要求书中。

附图说明

根据本发明所述的电子器件处理器较佳实施例的范例现将参考附图加以描述，其中：
图1(a)-图1(d)是根据本发明较佳实施例所述的装配在键合装置和旋转平台一侧的两个料盒(magazine)以用于在它们之间传送电子器件的立体示意图。
图2(a)-图2(e)是根据本发明第一较佳实施例所述的、用于键合具有大键合区域的电子器件的工艺的平面示意图。
图3(a)-图3(e)是根据本发明第二较佳实施例所述的、用于键合具有大键合区域的电子器件的工艺的平面示意图。
图4(a)-图4(e)是同时使用具有多个键合头的键合装置时，用于键合具有大键合区域的电子器件的工艺的平面示意图。
图5是根据本发明又一较佳实施例所述的、设置在多个键合头之间的旋转平台的平面示意图。

具体实施方式

图1(a)-图1(d)是根据本发明较佳实施例所述的装配在键合装置10和旋转平台，如旋转缓冲器(rotary buffer)14一侧的贮存组件的立体示意图，该贮存组件可包括两个容器，其以料盒16、18形式存在，以在它们之间传送诸如引线框之类的电子器件。通常，键合装置10包含有传输轨道12，以用于将电子器件朝向和背离键合工具传输，电子器件设置在该键合工具处以进行键合，键合装置还包含有储存未键合电子器件的输入料盒16、储存已键合电子器件的输出料盒18、在输入料盒16、输出料盒18和传输轨道12之间传送电子器件的旋转缓冲器14。该键合工具可以为导线键合工具。
料盒16、18相互相邻设置，它们的进给通道较佳地和传输轨道12的传输方向成一角度，更合适地讲是垂直于传输轨道12的传输方向。
旋转缓冲器14被配置来固定支撑至少一个或一个以上的电子器件。通常其至少在旋转缓冲器14和传输轨道12相对齐以在旋转缓冲器14和传输轨道12之间传送电子器件的一个方位，和旋转平台14与料盒16、18相对齐以在旋转缓冲器14与料盒16、18之间传送电子器件的另一个方位之间被操作。旋转缓冲器14也可更普通地被配置设置于其他方位上。较合适地，旋转缓冲器14被配置在沿着大体水平的平面上转动。
在图1(a)中，旋转缓冲器14和输入料盒16的进给通道相对齐，以便于在旋转缓冲器14上接收未被键合的电子器件。在图1(b)中，旋转缓冲器14被旋转和传输轨道12相对齐。在本实施例中，料盒16、18的进给通道相对于传输轨道以90度的角度设置，从而旋转缓冲器14被旋转90度。其他的方位角度也是可能的。在旋转缓冲器14旋转期间，如果旋转缓冲器14和料盒16、18设置很近，有可能有必要将旋转缓冲器14抬高到料盒上方的一个高度，以便于其旋转不会受到料盒16、18的妨碍。旋转之后，旋转缓冲器14可能再次降低。一旦旋转缓冲器14和传输轨道12对齐，电子器件将被馈送给传输轨道12。然后电子器件由传输轨道12发送到键合装置10的键合工具上以进行键合。
在图1(c)中，键合工具已经完成电子器件的键合，该电子器件然后被传输轨道12送回到旋转缓冲器14。在图1(d)中，旋转缓冲器14反方向旋转90度，并和输出料盒18的进给通道对齐。为了对齐旋转缓冲器14和输出料盒18，当旋转缓冲器14预先和输入料盒16的进给通道相邻时，在平行于料盒的宽度方向上，旋转缓冲器14相对于料盒16、18的相对移动是有必要的。因此，或者料盒16、18或者旋转缓冲器14可相应地移动。一旦旋转缓冲器14和输出料盒18被对齐，键合好的电子器件将被输出料盒18接收以进行贮存。其后，旋转缓冲器14和输入料盒16对齐以接收另一个电子器件进行键合，并重复该循环。另外，如果旋转缓冲器14较合适地是由多个固定支撑槽所组成，以便于当其在支撑未键合的电子器件的同时，也可配置来接收已键合的电子器件，那么当一个电子器件正在被键合的同时，另一个未被键合的电子器件可被传送到旋转缓冲器14上，以提高效率。
图2(a)-图2(e)是根据本发明第一较佳实施例所述的、用于键合具有大键合区域的电子器件22的工艺流程的示意图。如前所述，键合装置10包含有分开的、位于传输轨道12一侧的输入料盒16和输出料盒18。在图2(a)中电子器件22从输入料盒16被传送在旋转缓冲器14上，然后旋转缓冲器14被旋转并和传输轨道12相对齐。电子器件22然后被传输轨道运送到键合工具20位置处进行键合。为了避免如上所述的增加定位平台的移动质量的缺点，键合工具20被配置来仅仅访问电子器件22一侧的整个表面区域的局部。
在图2(b)中，电子器件22的第一局部24已经被键合。这可相当于Y轴上电子器件22的半个表面区域。该部分键合的电子器件22然后在旋转缓冲器14的方向上被运离键合工具20。
在图2(c)中，旋转缓冲器14已经接收了电子器件22，并沿着水平面将该电子器件22转动180度。因此，电子器件22未被键合的局部26现在被设置来由键合工具20所访问。其后，电子器件22被送回到传输轨道12上，以便于电子器件未被键合的第二局部26设置在键合工具20的下方，如图2(d)所述。然后，电子器件22的第二局部26被键合。
在图2(e)中，第二局部26同时被键合，以便于完成整个电子器件22的导线键合。如上所述，键合后的电子器件22然后被送到旋转缓冲器14上，并被传送到输出料盒18上。值得注意的是，使用前述的工艺键合具有大键合区域的电子器件22，需要具有大的Y轴移动范围的定位平台得以避免。实际上，只要定位平台具有的Y轴移动范围为电子器件22Y轴宽度的至少一半，那么整个电子器件22的完全键合可以实现。
另外，处理平台28也可被设置在旋转缓冲器14的位置处以处理被传送在旋转缓冲器14上的电子器件22。处理平台28在不需要增加传输轨道12的长度或增加键合装置10的侧向空间或占地面积的情况下，可以有用地合成一个或多个功能。例如，处理平台28可包括图像扫描器以在不影响键合速度的情况下执行预键合和后键合检查。一个视觉引线定位设备也可以添加，以恰好在键合电子器件22之前执行引线定位操作。处理平台28也可以包含有清洗设备，如等离子清洗工具，以在传送电子器件22于传输轨道12上进行键合之前去除有机污染或外部物质。作为另外一个实例，处理平台28可以包含有预硬化(pre-curing)设备，其被操作来在键合之前加热电子器件。
图3(a)-图3(e)是根据本发明第二较佳实施例所述的、用于键合具有大键合区域的电子器件22的工艺的平面示意图。本实施例和另一较佳实施例的差别在于输入料盒16和输出料盒18设置在传输轨道12相对的两侧。因此，至少一个料盒可以和传输轨道12的传输方向相对齐，而另一个料盒则以其进给通道和传输轨道12的传输方向成一角度的方式定位，较合适地是与之垂直。
因此，在图3(a)中，电子器件22从输入料盒16进给在旋转缓冲器14上。旋转缓冲器14然后传送电子器件22于传输轨道12上，以运送电子器件22在键合工具20处进行键合。由键合工具20键合电子器件22的第一局部24之后，电子器件22被送回到旋转缓冲器14，如图3(b)所示。
在图3(c)中，旋转缓冲器14将电子器件22转动180度，以便于电子器件22的第二局部26被设置为由键合工具20所访问而进行键合(图3(d))。在图3(e)中，整个电子器件22已经被键合，并可被发送至输出料盒18进行贮存。
图4(a)-图4(e)是同时使用具有多个键合头的键合装置10’时，用于键合具有大键合区域的电子器件22的工艺的平面示意图。输入和输出料盒16、18如上图2(a)-图2(e)所述的相对于传输轨道12布置，除了下述差别：由于在键合装置10’上存在另外一个键合头，所以相对于第二键合工具20’存在第二组传输轨道12’、旋转缓冲器14’、输入料盒16’和输出料盒18’。其配置镜像第一组组件的配置。各种组件以上述图2(a)-图2(e)所述的相同方式发挥必要功能，重述其功能是不必要的。其主要差别是：随着两个键合工具20、20’同步执行所述的工序，两个具有大键合区域的电子器件22、22’能够同时被键合，藉此显著地提高了键合装置的产能。
在图5描述的另一个可选的较佳实施例中，另一个旋转缓冲器30能被设置在键合工具20、20’之间，该键合工具20、20’位于两组相邻的传输轨道12、12’之间(之内)，以便于由第一键合工具20键合电子器件22的第一局部之后，电子器件22能够被运送到该旋转缓冲器上变换其方位，接着被运送到第二键合工具20’以键合电子器件22的第二局部。
值得注意的是，本发明较佳实施例所述的电子器件处理器允许将分离的输入料盒和输出料盒安装在键合装置的同一侧，同时使得机器占地面积的增长最小。而且，用于传送引线框的旋转缓冲器能够进一步实现变换具有大键合区域的电子器件的方位，以在不必须引入具有较长Y轴范围的定位平台的情况下使得整个电子器件的键合成为可能，该定位平台Y轴范围足够适合于电子器件的整个Y轴。
此处描述的本发明在所具体描述的内容基础上很容易产生变化、修正和/或补充，可以理解的是所有这些变化、修正和/或补充都包括在本发明的上述描述的精神和范围内。