[发明专利]一种芯片倒装键合用高承载精密运动平台

说明书

本发明属于电路器件制造设备技术领域，具体为一种芯片倒装键合用高承载精密运动平台，其包括Y向移动平台、X向移动平台和气浮支撑工作台；Y向移动平台为L型弯板；短板位于大理石基准平台的侧壁上；长板的自由端连接设有气浮垫的支撑柱，X向移动平台位于长板上；X向移动平台的另一侧向长板的外侧延伸形成安装部，安装部连接设有气浮垫的支撑柱，气浮支撑工作台安装至安装部，气浮支撑工作台的底壁上粘附有多孔石墨结构层，多孔石墨结构层的侧壁上设置有多个使气泵与多孔石墨结构层内部相连通的节流阀。通过气浮垫或多孔石墨结构层，使移动结构整体的支撑力满足大尺寸芯片、基板对大压力键合的需求，也可保证键合精度。

技术领域

本发明属于集成电路器件制造设备技术领域，涉及精密运动平台，具体为一种芯片倒装键合用高承载精密运动平台。

背景技术

芯片倒装焊接设备主要用于大规模集成电路器件制造的倒装焊接工艺，完成芯片与基板的直接互连键合，使封装具有更优越的高频、低延迟、低串扰的电路特性，能有效提高电路、部件或系统的组装互连可靠性。倒装焊接设备主要由三部分组成：第一部分是设置在花岗岩基准平台上的基板放置台，基板放置台可沿基准平台的X、Y方位置调整、沿与基准平台平面垂直的θ轴旋转调整；第二部分是设置在花岗岩基准平台正上方的Z向升降臂机构，在Z向升降臂机构的下端设置有芯片吸盘，Z向升降臂机构的主要功能是通过下压实现芯片与基板的键合；第三部分是光学系统，光学系统是设置在基板放置台与Z向升降臂机构之间的，该光学系统主要承担芯片与基板是否对位到位，以及芯片与基板键合平面的平行度检测；被键合的基板放置在基板放置台上，被键合的芯片吸附在具有俯仰和偏摆功能的芯片吸盘上，依据激光测距获得芯片与基板两键合面的平行度差值，通过调整俯仰和偏摆平台，使被键合的基板与芯片满足键合的平行度要求，通过调整控制基板放置台的位置，使被键合芯片与基板对位到位，当平行度和对位调整完毕后，Z向升降臂下压，将被键合的芯片与基板压接键合在一起，从而完成芯片的倒装键合工艺过程。

基板放置台具备X轴、Y轴、θ轴的精确定位功能，其精确定位功能由高承载精密运动平台实现。传动的运动平台多采用堆叠式设计，即两个直线运动轴和一个旋转轴叠放在一起，这种结构用于芯片倒装互连有以下缺陷：（1）占用的空间大，运动平台只能承受较小的压力，如果承受过大的压力，超过导轨、轴环等导向部件的额定载荷，必然加快运动部件的磨损，导致运动平台精度降低；（2）芯片倒装焊接设备要求基板在对位过程中平行于大理石基准台面运动，运动轴叠放在一起，无法消除运动轴跳动带来的基板姿态的变化，造成调平和对位误差，无法满足要求；（3）运动轴叠放后，基板承载台的基板姿态调整难度大。

发明内容

本发明旨在解决上述缺陷，提供了一种芯片倒装键合用高承载精密运动平台。

本发明解决其技术问题采用的技术手段是：一种芯片倒装键合用高承载精密运动平台，包括大理石基准平台，还包括Y向移动平台、X向移动平台和气浮支撑工作台；Y向移动平台为L形弯板，L形弯板由短板和长板一体成型，短板与大理石基准平台的侧壁平行，长板与大理石基准平台的顶壁平行，Y向与水平方向平行且与X向垂直；大理石基准平台的侧壁上固连有与短板滑动配合的Y向移动导轨，短板配合有Y向滑行驱动机构，大理石基准平台侧壁上设置有Y向光栅尺，短板上固连有与Y向光栅尺配合的Y向读数头；长板的自由端连接有至少一根底部设有气浮垫的支撑柱，长板上固连有与X向移动平台滑动配合的X向移动导轨，X向移动平台配合有X向滑行驱动机构，长板上设置有X向光栅尺，X向移动平台上固连有与X向光栅尺配合的X向读数头；X向移动平台的一侧位于长板范围之内，X向移动平台的另一侧向长板的外侧延伸形成安装部，安装部连接有至少一根底部设有气浮垫的支撑柱，安装部上开有安装通孔，气浮支撑工作台通过交叉滚珠轴环安装至安装通孔中，气浮支撑工作台的顶面与水平面平行，气浮支撑工作台的底壁上粘附有多孔石墨结构层，多孔石墨结构层与大理石基准平台的顶壁平行且相接触，多孔石墨结构层的侧壁上设置有多个使气泵与多孔石墨结构层内部相连通的节流阀，节流阀沿多孔石墨结构层周向均匀分布；安装部上固连有用于驱动气浮支撑工作台绕交叉滚珠轴环的轴线转动一定角度的转动驱动机构，气浮支撑工作台上固定连接有旋转度光栅尺，安装部上连接有与旋转度光栅尺配合的旋转度读数头。