CN104810300A - 新型Wafer Bonding设备 - Google Patents

Abstract

本发明新型Wafer Bonding设备，属于晶元焊接设备领域；解决了现有Wafer Bonding工艺技术中存在的生产效率低，设备故障率高，石墨配件损坏块，石墨材料消耗量大等问题；包括真空腔体，真空腔体内上、下壁上分别设置有上压力控制系统和下压力控制系统，上压力控制系统与真空腔体的前壁通过可伸缩连接轴活动连接，可伸缩连接轴驱动上压力控制系统上升和下降，真空腔体的外侧壁上依次设置有上微波发生器和下微波发生器，上、下微波发生器分别照射对应的上、下加热器，真空腔体的内侧壁上依次设置有上温度侦测器和下温度侦测器，上、下温度侦测器实时监控上、下加热器温度并与上、下微波发生器连接形成反馈调节系统。

Description

新型Wafer Bonding设备

技术领域

本发明新型 Wafer Bonding设备，属于晶元焊接设备领域。

背景技术

目前，LED芯片生产工艺中为改善芯片出光效率以及散热性能，大量采用Wafer Bonding工艺更换LED芯片衬底，其衬底为具有良好的导热，导电性能以及较高光反射效率的金属衬底，或者硅衬底。

传统Wafer Bonding工艺中均使用石墨加热器加热以及石墨治具作为温度传导器对键合材料进行加温加压，升温速率以及降温速率较慢，且石墨加热器寿命短，故障率高，造成Wafer Bonding工艺成本迅速升高。

微波具有较大的穿透能力，加热时可使介质内部直接产生热量，直接作用于分子内部，不管产品的形状如何，加热也是均匀快速的，这使得产品加热迅速、均匀、彻底且具有选择性；同时由于微波加热是表里同时进行，热效率高、反应灵敏，由于热量直接来自于物料内部，热量在周围介质中的损耗极少，加上微波加热腔本身不吸热，不吸收微波，全部发射作用于加热器，热效率高。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，解决了现有Wafer Bonding工艺技术中存在的生产效率低，设备故障率高，石墨配件损坏块，石墨材料消耗量大等问题，旨在提供一种新型Wafer Bonding工艺设备。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：新型 Wafer Bonding设备，包括真空腔体，真空腔体内部设置有真空发生器，所述真空腔体内上、下壁上分别设置有上压力控制系统和下压力控制系统，所述上压力控制系统与真空腔体的前壁通过可伸缩连接轴活动连接，可伸缩连接轴驱动上压力控制系统上升和下降，上压力控制系统由依次设置的上压力缸、上隔热层和上加热器组成，下压力控制系统由下压力缸、下隔热层和下加热器组成；

所述真空腔体的外侧壁上依次设置有上微波发生器和下微波发生器，上、下微波发生器通过导波管与真空腔体连接将微波辐射导入真空腔体，上、下微波发生器分别照射对应的上、下加热器，真空腔体的内侧壁上依次设置有上温度侦测器和下温度侦测器，上、下温度侦测器实时监控上、下加热器温度并与上、下微波发生器连接形成反馈调节系统。

优选的是，所述真空腔体的内壁上设置有隔热层。

优选的是，所述隔热层和上、下压力缸涂覆微波反射材料。

优选的是，所述上、下温度侦测器采用红外线温度侦测器，或采用热电偶温度侦测器。

优选的是，所述上、下加热器采用石墨材料制成。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本设备采用微波加热，加热速度快、均匀、彻底，而且放置微波加热的真空腔体本身不吸热，不吸收微波，全部反射作用于上、下加热器，热效率高。而且由于采用微波加热，因此上、下加热器内部没有内置加热电阻以及温度感知器，可使用单一材料制作，工艺简单，寿命高，没有易故障机构，使用寿命长。另外，本设备的活动机构少，只有可伸缩连接轴，极大地减少了控制系统的复杂度，减低了设备故障率。本设备的上、下微波发生器设置在真空腔体外侧，便于维修保养，且不受真空腔体内温度变化的影响。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1为本发明未工作时的结构示意图。

图2为本发明工作时的结构示意图。

图中：1为真空腔体，2为上压力缸，3为上隔热层，4为上加热器，5为上微波发生器，6为下微波发生器，7为下加热器，8为下隔热层，9为下压力缸，10为上温度侦测器，11为下温度侦测器，12为真空发生器，13为上压合治具，14为上晶圆，15为下晶圆，16为下压合治具，17为可伸缩连接轴。

具体实施方式

如图1所示，新型 Wafer Bonding设备，包括真空腔体1，真空腔体1内部设置有真空发生器12，真空腔体1内上、下壁上分别设置有上压力控制系统和下压力控制系统，上压力控制系统与真空腔体1的前壁通过可伸缩连接轴17活动连接，可伸缩连接轴17驱动上压力控制系统上升和下降，上压力控制系统由依次设置的上压力缸2、上隔热层3和上加热器4组成，下压力控制系统由下压力缸9、下隔热层8和下加热器7组成。

真空腔体1的外侧壁上依次设置有上微波发生器5和下微波发生器6，上、下微波发生器5、6通过导波管与真空腔体1连接将微波辐射导入真空腔体1，上、下微波发生器5、6分别照射对应的上、下加热器4、7，真空腔体1的内侧壁上依次设置有上温度侦测器10和下温度侦测器11，上、下温度侦测器10、11实时监控上、下加热器4、7温度并与上、下微波发生器5、6连接形成反馈调节系统。

如图2所示，使用本Wafer Bonding设备时，在下加热器7上方放置上压合治具13和下压合治具16，上压合治具13和下压合治具16作为承载待Wafer Bonding晶圆的承载设备，在上压合治具13和下压合治具16之间放置带Wafer Bonding的上晶圆14和下晶圆15，打开上压力控制系统，可伸缩连接轴17驱动上压力控制系统向下运动，将上压合治具13和下压合治具16压合，外侧壁的微波发生器分别给上加热器4和下加热器7加热。同时，上、下温度侦测器10、11实时侦测并记录上、下加热器4、7温度，与上、下微波发生器5、6组成的反馈调节系统，自动控制上、下加热器4、7温度。待晶圆压合完成后，可伸缩连接轴17驱动上压力控制系统向上运动，就可以将Wafer Bonding后的晶圆取出。

为了进一步提高本设备的加热效率，真空腔体1的内壁上设置有隔热层，将隔热层和上、下压力缸9涂覆微波反射材料，这种设置能够减少吸收微波产生热量对压力缸精确度的影响。另外将上压合治具13和下压合治具16也采用可吸收微波辐射产生热量的材料制成，最好同时具备一定的抗压性能。

为了更好的提高本设备温度的控制精度，上、下温度侦测器10、11采用红外线温度侦测器，或采用热电偶温度侦测器。这样能够准确检测上、下加热器4、7温度，利用反馈调节系统精确控制Wafer Bonding的工艺温度。

上、下加热器4、7采用石墨材料制成。石墨材料具有良好的微波吸收率。

另外，上、下压力缸2、9均连接有独立的冷却水循环系统，进一步的提升压力控制系统的稳定性。同时，上、下加热器4、7也可以设计导气孔与外部气体冷却系统连接，便于作业完成后使用气体快速降温冷却，提升设备产能。

以上内容结合了实施例附图对本发明的具体实施例做出了详细说明。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.新型 Wafer Bonding设备，其特征在于：包括真空腔体（1），真空腔体（1）内部设置有真空发生器（12），所述真空腔体（1）内上、下壁上分别设置有上压力控制系统和下压力控制系统，所述上压力控制系统与真空腔体（1）的前壁通过可伸缩连接轴（17）活动连接，可伸缩连接轴（17）驱动上压力控制系统上升和下降，上压力控制系统由依次设置的上压力缸（2）、上隔热层（3）和上加热器（4）组成，下压力控制系统由下压力缸（9）、下隔热层（8）和下加热器（7）组成；

所述真空腔体（1）的外侧壁上依次设置有上微波发生器（5）和下微波发生器（6），上、下微波发生器（5、6）通过导波管与真空腔体（1）连接将微波辐射导入真空腔体（1），上、下微波发生器（5、6）分别照射对应的上、下加热器（4、7），真空腔体（1）的内侧壁上依次设置有上温度侦测器（10）和下温度侦测器（11），上、下温度侦测器（10、11）实时监控上、下加热器（4、7）温度并与上、下微波发生器（5、6）连接形成反馈调节系统。

2.根据权利要求1所述的新型 Wafer Bonding设备，其特征在于：所述真空腔体（1）的内壁上设置有隔热层。

3.根据权利要求2所述的一种新型Wafer Bonding设备，其特征在于：所述隔热层和上、下压力缸（2、9）涂覆微波反射材料。

4.根据权利要求1所述的一种新型Wafer Bonding设备，其特征在于：所述上、下温度侦测器（10、11）采用红外线温度侦测器，或采用热电偶温度侦测器。

5.根据权利要求1所述的一种新型Wafer Bonding设备，其特征在于：所述上、下加热器（4、7）采用石墨材料制成。