【嘉勤点评】艾科瑞思的微组装机专利，通过双向视觉识别焊头上芯片的位置和工作台上晶圆的位置，提高芯片和晶圆的键合精度，同时提高芯片组装效率以及加工质量。
集微网消息，目前半导体微组装设备与材料产业正推动下一代2.5D/3D封装技术的快速发展。近日，艾科瑞思成立国内首个半导体微组装设备与材料创新平台艾科研究院。
随着半导体集成电路的集成度越来越高，芯片中晶体管的集成度逐渐达到上限，因此出现了3D集成电路。3D集成电路通过键合工艺实现多个芯片之间的垂直互连，增加了芯片的空间，提高了晶体管的集成度，同时还能提高集成电路的工作速度，降低集成电路的功耗。然而现有的芯片微组装机中，芯片和工作台上晶圆的键合精度不高，影响芯片的加工质量。
为此，艾科瑞思于2021年12月20日申请了一项名为“一种三维异质异构集成芯片微组装机”的发明专利（申请号: 202111566559.7）,申请人为苏州艾科瑞思智能装备股份有限公司。
图1 三维异质异构集成芯片微组装机方案结构示意图
图1为三维异质异构集成芯片微组装机方案结构示意图，其中第一焊头机构1包括第一Z轴移动器11、第一旋转电机12、连接块13和第一焊头14，第一旋转电机固定安装在第一Z轴移动器上，连接块可转动的安装在第一旋转电机的转轴上，两端有中心对称布置的第一焊头，第一焊头下方有晶圆台5，上方有平行安装的第一视觉15、第二视觉16。晶圆台在水平面内可以沿X轴、Y轴、θ轴运动。
第二焊头机构2包括第二Z轴移动器21、第二旋转电机22、第一旋转架23和第二焊头24。其中第二旋转电机固定安装在第二Z轴移动器上，第一旋转架固定安装在第二旋转电机的输出端，第一旋转架上有周向等距布置的若干个旋臂，第二焊头固定安装在旋臂上，第一旋转架一侧有第三视觉25。
第三焊头机构3在第二焊头机构一侧；工作台4位置对应于第三焊头机构的下方。工作台在水平面内可以沿X轴、Y轴、θ轴运动。第三焊头机构又包括第一X轴移动器31a、第三旋转电机32a、第二旋转架33a、第三焊头34a、第四焊头35a和第三Z轴移动器36a，第三旋转电机固定安装在第一X轴移动器上，第二旋转架固定安装在第三旋转电机的输出端，第三焊头固定安装在第二旋转架上，第四焊头固定安装在第三Z轴移动器上，其下方有第四视觉37a。第四视觉为双向视觉，可分别识别第四焊头上芯片的位置和工作台上晶圆的位置，两者对准后第四视觉进行X轴移动避让，然后第四焊头沿Z轴移动向下放置芯片。第四焊头上芯片的位置和工作台4上晶圆的位置同一视觉进行识别，可大幅提高芯片键合精度。
该装置的工作原理为：第一焊头机构中第一焊头吸取晶圆台上的芯片，然后第一旋转电机在第一Z轴移动器的作用下上行，并且第一旋转电机使得连接块转动，吸附有芯片的第一焊头旋转180度，第一视觉识别、定位晶圆台上的芯片，第二视觉识别、定位第一焊头翻转后其上的芯片。第二焊头机构中第二焊头沿Z轴移动吸取第一焊头上的芯片，第二焊头吸附芯片后旋转180度，使得其上的芯片位于第三焊头机构处，第三视觉识别、定位第三机构中焊头吸嘴的位置，便于其吸取第二焊头上的芯片。第三焊头机构中第二旋转架的结构与第一旋转架的结构相同，第三焊头机构通过第一X轴移动器沿X轴移动，使得第二旋转架上的第三焊头对准第二焊头，焊头吸嘴可沿θ轴转动，从而调整芯片位置。第三焊头转动180度后，其上芯片移动至第四焊头下方，第四焊头吸取芯片并下行，使得芯片与工作台上晶圆键合。
简而言之，艾科瑞思的微组装机专利，通过双向视觉识别焊头上芯片的位置和工作台上晶圆的位置，提高芯片和晶圆的键合精度，同时提高芯片组装效率以及加工质量。
艾科瑞思专注于高性能半导体装片机的研发、设计，产品已经成功进入业内一流客户。艾科瑞思致力于成为半导体封装成套解决方案供应商，为客户提供更好的产品与服务并不断创造新的价值。
