一种键合机加热冷却装置及其制作方法制造方法及图纸

技术编号:15776214 阅读:410 留言:0更新日期:2017-07-08 10:57
本发明专利技术公开了一种键合机加热冷却装置及其制作方法,属于微机电系统制造领域。一种键合机加热冷却装置包括加热丝底板、冷却管底板、加热丝、冷却管及焊接层,所述加热丝和冷却管分别焊接在加热丝底板和冷却管底板的焊接槽内,并通过焊接层均匀焊接在一起,所述加热丝与外部加热装置连接,所述冷却管与外部冷却装置连接。采用上述技术方案,将加热丝和冷却管集成为一个组件,并通过焊接层均匀焊接在一起,减小了整体的厚度,减小了传热路径长度,冷却效率得到提高,键合时需要的真空腔体空间相对减小,降低了真空泵的负荷,也节省了真空泵抽真空的时间。同时,改进了零件外表面的平面度,压力均匀性效果更好,提高了键合精度。

Heating and cooling device of bonding machine and manufacturing method thereof

The invention discloses a heating and cooling device of a bonding machine and a manufacturing method thereof, belonging to the field of micro electromechanical system manufacture. A bonding machine cooling heating device comprises a heating wire plate, cooling pipe, floor heating wire, cooling pipe and welding layer are respectively welded on the welding groove heating wire plate and the cooling pipe in floor heating wire and the cooling pipe, and through welding layer evenly welded together, the heating wire and external heating connecting device, the cooling pipe and external cooling device. By adopting the technical scheme, the heating wire and the cooling pipe as a component, and the welding layer evenly welded together, the overall thickness decreases, reducing the heat transfer path length, cooling efficiency, bonding to the vacuum chamber space is reduced, reducing the burden of the vacuum pump, but also saves vacuum pumping time. At the same time, the flatness of the outer surface of the parts is improved, the effect of pressure uniformity is better, and the bonding precision is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种键合机加热冷却装置及其制作方法
本专利技术涉及一种键合机,特别涉及一种键合机加热冷却装置及其制作方法,属于微机电系统(MEMS)制造领域。
技术介绍
晶圆键合技术可以将不同材料的晶圆结合在一起,晶圆键合是半导体器件三维加工的一个重要的工艺。晶圆键合的主要工艺步骤包括晶圆表面的处理(清洗、激活),晶圆的对准以及最终的晶圆键合。通过这些工艺步骤,独立的单张晶圆被对准,然后键合在一起,实现其三维结构。键合不仅是微系统技术中的封装技术,而且也是三维器件制造中的一个有机组成部分,在器件制造的前道工艺和后道工艺中均有应用。键合机需要在两个可以加热的平板之间放入待键合材料,然后施加压力、温度、电压等外部条件,通过范德华力、分子力甚至原子力将材料键合在一起。因此,压力和温度是键合机的两个重要指标。现有技术提供的键合机使用一定厚度的主体板,在主体板两个圆面开槽后将加热丝和冷却管焊接,最后再进行铣焊接面的方式来确保平面度。这样的工艺在加热后其平面度只有未开槽的那部分保持一致,开槽部分压力均匀性很差,影响到其平面度的高低。考虑到两面开槽后主体板的承受力,为了防止变形,需要增加主体板的厚度,这样不利于加热和冷却,且在键合时需要的真空腔体空间相对较大,增加了真空泵的负荷。另外,一般的焊接工艺在焊接完成后会出现空气未排净的现象,在零件测量过程中无法发现这样的问题,但是在使用过程中由于存在空气,受热后空气会膨胀,引起平面度不均匀的现象,严重会导致硅片碎裂。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种加热和冷却速度快、平面度均匀的键合机加热冷却装置。另外还提供一种可以完全祛除焊接面中空气的键合机加热冷却装置的制作方法。为了实现上述目的,本专利技术采用如下技术方案予以实现:一种键合机加热冷却装置,包括加热丝底板、冷却管底板、加热丝、冷却管及焊接层,所述加热丝和冷却管分别焊接在加热丝底板和冷却管底板的焊接槽内,并通过焊接层均匀焊接在一起,所述加热丝与外部加热装置连接,所述冷却管与外部冷却装置连接。优选地,所述外部加热装置为电热器。优选地,所述外部冷却装置中冷却物质为冷却剂。优选地,所述加热丝和/或冷却管为均匀螺旋结构。优选地,所述焊接层材料为真空焊剂。优选地,所述真空焊剂为镍基材料。优选地,所述键合机加热冷却装置的厚度为22mm~25mm。与现有技术相比,采用上述技术方案,将加热丝和冷却管集成为一个组件,并通过焊接层均匀焊接在一起,减小了整体的厚度,减小了传热路径长度,增大了有效冷却面积,冷却效率得到提高,缩短了工艺时间,提高了产率;键合时需要的真空腔体空间相对减小,降低了真空泵的负荷,也节省了真空泵抽真空的时间。同时,改进了零件外表面的平面度,压力均匀性效果更好,提高了键合精度。为了实现上述目的,本专利技术还包括一种上述键合机加热冷却装置的制作方法,步骤为:步骤1、将加热丝、冷却管分别放置到加热丝底板和冷却管底板的焊接槽内,焊接固定;步骤2、在加热丝焊接面和冷却管焊接面之间填充真空焊剂,将两个焊接面的外圈焊接并留有小孔;步骤3、在真空设备中进行加热使真空焊剂熔化,同时对真空设备抽真空,压合使真空焊剂均匀覆盖到加热丝和冷却管之间,去净两个焊接面的空气,然后将所述小孔完全焊接封闭;步骤4、对键合机加热冷却装置的上下两个表面进行精加工。优选地,步骤1中采用氩弧焊将加热丝点焊固定在加热丝底板的焊接槽内,采用氩弧焊将冷却管点焊固定在冷却管底板的焊接槽内。优选地,步骤2中采用氩弧焊将两个焊接面的外圈焊接。优选地,步骤2中所述小孔为2个。优选地,步骤3中加热温度为1000~1040℃。优选地,步骤3中加热时间为0.5小时。优选地,步骤3中通过压合使真空焊剂均匀覆盖到加热丝和冷却管之间的步骤中,多余的真空焊剂从所述小孔中溢出。优选地,步骤4中采用铣床对键合机加热冷却装置的上下两个表面进行精加工。优选地,所述真空焊剂为镍基材料。与现有技术相比,采用上述技术方案,在加热丝和冷却管之间填充真空焊剂,在真空环境中加热,通过压合使真空焊剂均匀覆盖到加热丝和冷却管之间,并能够排尽两者之间的空气,防止后续键合加热过程中气体膨胀引起设备爆裂或平面度不均匀的现象。焊接完成后,再对上下两个表面进行精加工,以保证平面度能达到更高的要求。附图说明图1是本专利技术一具体实施方式中键合机加热冷却装置的结构示意图;图2是本专利技术一具体实施方式中加热丝的结构示意图。图中,1是加热丝底板,2是冷却管底板,3是冷却管接口,4是加热器接口,5是加热丝,6是冷却管。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。图1示出了本专利技术键合机加热冷却装置的一种实施方式。一种键合机加热冷却装置,包括加热丝底板1、冷却管底板2、加热丝5、冷却管6及焊接层,所述加热丝5和冷却管6分别焊接在加热丝底板1和冷却管底板2的焊接槽内,并通过焊接层均匀焊接在一起,所述加热丝5与外部加热装置通过加热器接口4连接,所述冷却管6与外部冷却装置通过冷却管接口3连接。所述外部加热装置为电热器。所述外部冷却装置中冷却物质为冷却剂。所述加热丝5和冷却管6为均匀螺旋结构。所述焊接层材料为真空焊剂。所述真空焊剂为镍基材料。所述键合机加热冷却装置的厚度为22mm~25mm。采用上述技术方案,将加热丝5和冷却管6集成为一个组件,并通过焊接层均匀焊接在一起,减小了整体的厚度,减小了传热路径长度,增大了有效冷却面积,冷却效率得到提高,缩短了工艺时间,提高了产率;键合时需要的真空腔体空间相对减小,降低了真空泵的负荷,也节省了真空泵抽真空的时间。图2示出了本专利技术键合机加热冷却装置加热丝的一种实施方式。所述加热丝5和/或冷却管6为均匀螺旋结构。采用这种结构,可以均匀地传导热量,使加热丝底板1和冷却管底板2的温度更加均匀,有利于提高键合的精度。在实际使用中,将一个制作好的上述键合机加热冷却装置的冷却管底板2连接在键合机的控制管上,在控制管的作用下进行移动和施加压力。将另一个制作好的上述键合机加热冷却装置的冷却管底板2连接在键合机的底座上。通过键合机的夹具将对位完成的两个晶圆放置到下面的键合机加热冷却装置的加热丝底板1的板面上。在抽真空环境下,通过键合机控制移动上面的键合机加热冷却装置,使其加热丝底板1的板面对晶圆进行施加压力,控制外部电热器进行加热,与电热器相连接的加热丝5将热量传导给上、下加热丝底板1,控制上、下加热丝底板1同时对晶圆加热,进行键合过程。键合完成后,移走晶圆,开启冷却管6中的冷却剂,使加热丝底板1快速冷却,缩短工艺时间,提高了产率。结合图1至图2所示,本专利技术还提供一种上述键合机加热冷却装置的制作方法,包括:步骤1、将加热丝5、冷却管6分别放置到加热丝底板1和冷却管底板2的焊接槽内,焊接固定;进一步的,使用氩弧焊分别将加热丝5和冷却管6点焊固定在加热丝底板1和冷却管底板2的焊接槽内。步骤2、在加热丝焊接面和冷却管焊接面之间填充真空焊剂,使用氩弧焊将两个焊接面的外圈焊接并留有小孔;具体地,所述真空焊剂采用镍基材料。步骤3、在真空设备中进行加热使真空焊剂熔化,同时对真空设备抽真空,压合使真空焊剂均匀覆盖到加热丝5和冷却管6之间,去净两个焊接面的空气,然后将所述小孔完全焊接封闭;进一步的,该真空设备中的气压为0.01pa~0.001本文档来自技高网...
一种键合机加热冷却装置及其制作方法

【技术保护点】
一种键合机加热冷却装置,其特征在于,包括加热丝底板、冷却管底板、加热丝、冷却管及焊接层,所述加热丝和冷却管分别焊接在加热丝底板和冷却管底板的焊接槽内,并通过焊接层均匀焊接在一起,所述加热丝与外部加热装置连接,所述冷却管与外部冷却装置连接。

【技术特征摘要】
1.一种键合机加热冷却装置,其特征在于,包括加热丝底板、冷却管底板、加热丝、冷却管及焊接层,所述加热丝和冷却管分别焊接在加热丝底板和冷却管底板的焊接槽内,并通过焊接层均匀焊接在一起,所述加热丝与外部加热装置连接,所述冷却管与外部冷却装置连接。2.根据权利要求1所述的一种键合机加热冷却装置,其特征在于,所述外部加热装置为电热器。3.根据权利要求1所述的一种键合机加热冷却装置,其特征在于,所述外部冷却装置中冷却物质为冷却剂。4.根据权利要求1所述的一种键合机加热冷却装置,其特征在于,所述加热丝和/或冷却管为均匀螺旋结构。5.根据权利要求1所述的一种键合机加热冷却装置,其特征在于,所述焊接层材料为真空焊剂。6.根据权利要求5所述的一种键合机加热冷却装置,其特征在于,所述真空焊剂为镍基材料。7.根据权利要求1所述的一种键合机加热冷却装置,其特征在于,所述键合机加热冷却装置的厚度为22mm~25mm。8.一种权利要求1所述的键合机加热冷却装置的制作方法,其特征在于,步骤为:步骤1、将加热丝、冷却管分别放置到加热丝底板和冷却管底板的焊接槽内,焊接固定;步骤2、在加热丝焊接面和冷却管焊接面之间填充真空焊剂,将两个焊接面的外圈焊接并...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵建军
申请(专利权)人:上海微电子装备有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

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