CN104936734B - 空气冲击加热器 - Google Patents

Abstract

采用多个可独立控制加热区域(38)加热一个或多个衬底(14)的设备和方法。向每个都包括加热元件(54)的多个可独立控制的加热器块(202)中的每个加热器块都提供加压空气(74)。在加热器块(202)中加热加压空气，并且将加压空气朝向所述一个或多个衬底(14)的一个或多个区域排放。可相对于提供给加热块(52)中的一个加热块中的加热元件(54)的电量调节提供给加热块(52)中的另一个加热块中的加热元件(54)的电量。因此，可相对于其它加热区域(38)调节一个加热区域(38)的温度，使得可独立地控制用于所述一个或多个衬底(14)的不同加热区域(38)的温度。可从加热区域(38)回收热空气(64)，并且使其再循环。可通过使加压空气(74)穿过提升板(308)而预加热加压空气(74)。

Description

空气冲击加热器

技术领域

本发明主要涉及一种在电子工业中加热衬底的设备和方法，并且更具体地涉及一种以包括可独立控制的加热区域的热空气对衬底加热的设备和方法。

背景技术

在微电子工业中，电动装置的制作通常包括一个或多个步骤，其包括加热衬底、电路板和/或引线框架。例如，可通过将带有集成电路的裸片(die)安装在提供从裸片至封装外部的电连接的封装载架上而制作封装集成电路。裸片包括导电触点的区域阵列或结合焊盘，其电连接至封装载架上的导电触点的对应区域阵列，称为焊料球或凸起。通常，焊料凸起与结合焊盘对准，并且通过加热该封装而施加回流处理，以在裸片和封装载架之间产生焊料接头形式的电连接。类似地，可通过将部件放置在电路板上而将电子部件电联接至电路板，从而部件被定位为接触焊盘上的电引线已经被涂以焊膏。然后可加热电路板，使得焊膏熔化或回流，由此将电子部件联接至电路板。

为了提高电动装置的耐久性，通常以灌封材料填充裸片、封装载架和/或电路板之间的间隙。以灌封材料底部填充可提高电动装置承受机械冲击和振动的能力，保护电连接不受环境条件影响，并且在所安装的装置和位于下方的衬底之间提供改进的热联接。一种底部填充的方法涉及沿间隙的侧边缘分配具有强润湿性的低粘性灌封材料，从而通过表面张力润湿或毛细作用将灌封材料抽入间隙中。为了提高流动性，可通过在将灌封材料分配到衬底上之前预先加热衬底而降低灌封材料的粘度并且提高流量。也可在灌封材料已经流入到间隙中之后加热衬底，以固化灌封材料。

因此，在电子工业中存在一种对用于加热衬底的改进设备和方法的需求。

发明内容

在一个实施例中，提供一种处理衬底的设备。该设备包括：加热器，该加热器具有多个加热器块；以及控制器，该控制器与加热器联接。控制器被构造成独立地调节从加热器的每个加热器块供应至一个或多个衬底的热量。

在另一实施例中，提供一种处理衬底的方法。该方法包括独立地调节从多个加热器块中的每个加热器块供应至一个或多个衬底的热量。

附图说明

包含在本说明书中并且组成其一部分的附图例示了本发明的各种实施例，并且与上文给出的本发明的总体说明与下文给出的实施例的详细说明一起用于解释本发明的原理。

图1是在底部填充操作期间的以虚线示出的管芯和衬底的封装组件的透视图。

图2示出在底部填充操作后的图1的封装组件的横截面图。

图3是示出被构造成加热衬底的非接触式加热系统的框图。

图4是包括处于支撑组件上的多个加热器块的加热器的透视图。

图5是图4的支撑组件的底部的透视图。

图6是图4中的加热器的透视图，其中切除顶板的一部分以展示支撑组件的内部细节。

图7是图4的加热器块中的一个加热器块的分解图。

图8是图7的加热器块的横截面透视图。

图9是图7的加热器块的底部透视图。

图10是被安装在提升组件上的图4的加热器的前视图。

图11是图10的提升组件的分解图。

图12和13是例示包括图10的加热器和提升组件的衬底处理系统的示意图。

图14是加热器的可替换实施例的透视图。

图15是具有零件载架和框架的图14的加热器的透视图。

具体实施方式

本发明的实施例包括以多个单独控制的加热区域加热衬底的设备和方法。加热器包括：支撑组件，该支持组件具有空气室；和多个加热器块。每个加热器块都被构造成提供独立控制的加热区域，并且包括加热元件，该加热元件加热从支撑组件的空气室提供的空气。被提供给加热器块中的每一个加热器块的空气由加热器块加热，并且冲击在衬底的一部分上，以暖化衬底的该部分。每个加热器块也都可包括：一个或多个空气室和冲击板，所述一个或多个空气室和冲击板协同工作以将热空气朝向正在处理的衬底引导；和温度传感器，温度传感器向控制器提供反馈。顺应性构件或垫圈可联接至一个或多个加热器块，使得垫圈位于冲击板和衬底之间。因此，垫圈可将冲击空气限于正在由该一个或多个加热器块加热的衬底的该部分，同时允许充分泄漏，以防止过量加压。加热器也可包括使热空气再循环的空气回收系统。空气回收系统可回收已经穿过垫圈泄漏的空气，或者可通过经冲击板中的开口将空气抽回到加热器块中，而从冲击板和衬底之间的区域回收空气。

加热器可由容纳控制器的提升组件支撑。提升组件可选择性地以联接至加热器的提升板升高和降低加热器。提升板可包括将未加热的空气联接至加热器的通道。该通道可具有穿过提升板的迂回路径，使得流经通道的空气冷却提升板。因此，该通道可减少从加热器通过提升板传递至提升组件的热量。因此可预加热流经通道的空气，这可减少加热器为了将空气加热至期望温度而必须产生的热量。控制器可安装至提升板，并且可操作地联接至加热元件和温度传感器中的每一个。控制器可调节每个加热元件产生的热，以独立地控制与该加热元件对应的加热区域的温度。在不控制加热器内的空气流量或者个别地控制加热器块处的空气流量的情况下实现对每个加热区域的温度控制。仅在加热器外部提供空气流量控制。

参考图1和2，半导体装置封装10可包括管芯12，该管芯12以倒装芯片安装布置的形式安装在封装载架或衬底14上。衬底14可具有顶表面15和底表面16，并且包括有机或陶瓷衬底材料，诸如印刷电路板、倒装芯片多芯片模块或者倒装芯片载架。管芯12可通过与衬底14上的焊料焊盘20的对应阵列对齐或对准的管芯12的下侧上的焊料凸起18的区域阵列而电地且机械地连接至衬底14。一旦加热，衬底14上的焊料焊盘20就回流并且与管芯12的焊料凸起18物理连接，从而在管芯12和衬底14之间提供呈焊料接头形式的机械的、热的且电的联接。通过这种安装布置，可在管芯12的接触侧24和衬底14的顶表面15之间形成间隙22。

可通过沿管芯12的一侧或多侧沉积灌封材料26从而将灌封材料26抽入到间隙22中，而以灌封材料26诸如液体环氧树脂填充间隙22。如图2中所示，可从流体分配器28将灌封材料26提供为L形珠30，将该L形珠30分配到衬底14的紧邻间隙22的表面上和管芯12的两个连续侧上。虽然已经将本发明的实施例描述为与L形珠一起使用，但是可使用其它适当的珠形状。例如，可沿管芯12的一个侧边缘布置单条灌封材料26，或者可沿管芯12的三个侧边缘布置灌封材料26的U形珠。珠30中的灌封材料26的量可取决于期望的倒角体积和管芯下方体积，倒角体积和管芯下方体积由管芯12的尺寸以及在凸起18和焊盘20之间产生的焊料接头的高度公差确定。大致如箭头32所示，在毛细作用下或通过加力协助，灌封材料26可流入或移入到间隙22中。一旦灌封材料26已经完全灌封由焊料焊盘20和焊料凸起18限定的焊料接头提供的所有电互连，灌封材料26的流动就可停止。因此，可沿管芯12的侧边缘形成倒角34，并且诸如可通过加热衬底14而硬化或固化灌封材料26。

图3是示出具有多个冲击加热区域38、40的加热器36的框图，所述多个冲击加热区域38、40每个都被构造成加热衬底14的对应部分42、44。虽然为了清晰，将例证性实施例例示为具有对单个衬底14加热的两个加热区域38、40，但是本领域技术人员应理解，可设置其它数目的加热区域38、40和/或衬底14。因此，本发明不限于特殊数目的加热区域或衬底。可将每个个别衬底都保持在处理载架，诸如Auer boat或JEDEC载架中。

加热器36包括具有空气室48的支撑组件46和多个加热器块52。支撑组件46也可包括一个或多个加热器49，所述一个或多个加热器49向空气室48中的空气提供热，使得在空气进入加热器块52之前对其预加热。每个加热器块52都可包括：加热元件54，该加热元件54热联接至热交换器55；和温度传感器56，诸如电阻式温度检测器(RTD)。控制器50可通过基于来自对应的温度传感器56的信号而选择性地激活加热块52的加热元件54而独立地控制每个加热块的温度。

每个加热器块52也都可包括空气室58和位于空气室58和衬底14之间的冲击板60。冲击板60包括多个开口62，热空气穿过所述多个开口62(如箭头64所示)从加热器块52的空气室58进入相应的冲击加热区域38、40。每个加热器块52也都可包括顺应性构件66，诸如垫圈，该顺应性构件66诸如垫圈卡在加热器块52的外边缘上的固位唇边(未示出)上。顺应性构件66可从加热器块52的外边缘朝向衬底14大致向上地突出。顺应性构件66的边缘可接触位于上方的衬底14，或者可与衬底14稍微间隔开但是与该衬底14紧邻。因此，顺应性构件66可将热空气64限制于衬底14和加热器块52的冲击板60之间的区域，该区域对应于相应的加热区域38、40。顺应性构件66可包括用于热空气64的在角部中的狭缝(未示出)或另一逸出路径，该狭缝或逸出路径可用于防止对在衬底14和加热器块52的冲击板60之间的区域过量加压。因此，与缺乏顺应性构件66的加热器相比，加热器36可利用较低空气流量将衬底14加热至期望温度。这种空气流量的降低可减少由加热器36消耗的加压空气的量以及被释放到处理设施内的废热和热污染的量。

在本发明的实施例中，可由可选的空气回收系统67收集从衬底14和冲击板60之间的区域逸出的热空气。空气回收系统67可包括由空气泵71联接至空气室48的空气进气管道69，空气泵71具有进气端口73和输出端口75。响应于激活空气泵71，空气回收系统67可将从衬底14和冲击板60之间的区域逸出的热空气64抽入到空气进气管道69中，并且使该空气返回至空气室48。因此，被捕获的空气可再循环到加热器36中。在可替换实施例中，可在冲击加热区域38、40中设置一个或多个空气进气管道69，使得在热空气64穿过垫圈66泄漏之前，从衬底14和冲击板60之间的区域将其清除。通过直接从冲击加热区域38、40清除空气，空气回收系统67可允许与热空气64的流量独立地控制衬底14和冲击板60之间的区域中的压力。与缺乏空气回收系统67的加热器36相比，由空气回收系统67提供的对冲击加热区域38、40中的空气压力的改进控制可减少穿过垫圈66泄漏的热空气64的量。因此，空气回收系统67还可进一步减少对加压空气74的需求以及被释放到处理设施中的热污染的量。

控制器50可包括处理器76、存储器78、输入/输出(I/O)接口80和用户接口82。处理器76可包括从下列装置选择的一个或多个装置：微处理器、微控制器、数字信号处理器、微型计算机、中央处理单元、现场可编程门阵列、可编程逻辑装置、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路或者基于存储在存储器78中的操作指令操纵信号(模拟的或数字的)的任何其它装置。存储器78可为单个存储器装置或多个存储器装置，包括但不限于只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、易失性存储器、非易失性存储器、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、闪存、缓存或者能够存储信息的任何其它装置。存储器78也可包括大容量存储装置(未示出)，诸如硬盘驱动器、光盘驱动器、磁带驱动器、非易失性固态装置或者能够存储数字信息的任何其它装置。

处理器76可在被存储在存储器78中的操作系统84的控制下操作。操作系统84可管理控制器资源，使得被具体实施为一个或多个计算机软件应用程序(诸如被存储在存储器78中的控制器应用程序86)的计算机程序代码可具有由处理器76执行的指令。在可替换实施例中，处理器76可直接执行应用程序86，在该情况下，可省略操作系统84。一个或多个数据结构88也可存储在存储器78中，并且可由处理器76、操作系统84和/或控制器应用程序86使用，以存储或记录数据，诸如加热区域温度数据或衬底处理参数和程序。

I/O接口80可操作地将处理器76联接至加热器36的其它部件，该加热器36的其它部件包括支撑组件加热器49、加热器块52的加热元件54和温度传感器56以及空气回收系统67(如果存在)的空气泵71。I/O接口80也可将处理器76联接至外部电源89以及网络90，网络90将加热器36的控制器50连接至其它控制器。例如，加热器36的控制器50可以可通信地联接至控制流体分配器28的控制器92和/或控制运输机96的系统控制器94，该系统控制器94被构造成将衬底14运输至加热器36并且从加热器36运走衬底14。因此，控制器应用程序86可被构造成与其它应用程序(未示出)协同工作，从而在包括流体分配器28和加热器36的衬底处理系统中自动处理衬底14。控制器应用程序86也可具有由其它控制器92、94中的一个控制器执行的程序代码，或者以其它方式依赖于由加热器36外部的其它系统组件提供的功能和/或信号。实际上，假设硬件和软件构造几乎无穷是可能的，本领域技术人员应理解，本发明的实施例可包括位于加热器外部的、分布在多个控制器当中的或者集成到控制多个处理系统的系统控制器中的加热器控制应用程序。

I/O接口80可包括调节输入和输出信号的信号处理电路，使得信号与处理器76以及与处理器76联接的部件两者都兼容。为此，I/O接口80可包括模拟到数字(A/D)和/或数字到模拟(D/A)转换器、电压电平和/或频率变换电路、光学隔离和/或驱动器电路、可控硅整流器(SCR)或用于将加热元件54选择性地联接至电源89的电力装置，和/或适合将处理器76联接至其它系统部件的其它任何模拟或数字电路。

用户接口82可以以已知方式可操作地联接至控制器50的处理器76，从而允许系统操作者直接与控制器50交互。用户接口82可包括视频和/或字母数字显示器、触屏、扬声器以及能够向系统操作者提供信息的任何其它适当的音频和视觉指示器。用户接口82也可包括输入装置和控制器，诸如字母数字键盘、指示装置、小键盘、按钮、控制旋钮、麦克风等等，其能够从操作者接收命令或输入，并且将所输入的输入发送至处理器76。通过这种方式，用户接口可使得能够例如在加热器36启动或校准期间手动开始系统功能并且选择或载入衬底处理程序。

温度传感器56可为热电偶或RTD，其每个都被构造成产生指示对应的加热器块52的实际温度的信号。每个温度传感器56都可热联接至热交换器55、空气室58中的空气或者相应的加热器块52的任何其它部分，以向控制器应用程序86提供温度数据。控制器应用程序86可被构造成通过基于从对应的温度传感器56接收的温度反馈信号而调节被提供给每个加热元件54的电量，而控制每个加热器块52的温度。为此，控制器应用程序86可执行适当的温度控制算法，诸如比例-积分-微分(PID)或恒温控制算法。

控制器应用程序86可基于由温度传感器56指示的实际温度和加热器块52的期望温度设置点之间的差，调节被提供给每个加热元件54的电量。控制器应用程序86也可调节被提供给支撑组件加热器49的电量，从而以全局规模控制温度。可使用脉冲宽度调制(PWM)控制被提供给加热器49和/或加热元件54的电力，从而选择性地将加热元件联接至电源89。在恒温控制的情况下，控制器应用程序86可基于针对加热器块52的所接收的温度反馈信号，简单地使加热元件54进行激活和失活循环。控制器50也可以可操作地联接至流量控制阀68，该流量控制阀68将压力调节器72的输出端70流体地联接至支撑组件46的空气室48。通过控制进入加热器36的冷加压空气或者室内空气(如箭头74所示)的量，控制器应用程序86可控制被提供给冲击加热区域38、40的热空气64的量。因此，可通过调节加热器块52的个别温度设置点，或者全局地通过调节被提供给支撑组件加热器49的电量和/或进入加热器36的加压空气74的流量，而在加热区域38、40内控制被提供给衬底14的热量。

由于独立地控制每个加热器块52的加热元件，所以控制器应用程序86可相对于衬底14其它部分调节被提供给衬底14一部分的热。与缺乏所述多个加热区域38、40的加热器相比，这种区域化控制可允许加热器36将横跨衬底14的温度维持为更恒定的水平，并且提高温度均匀性。例如，如果衬底14的一部分包括起散热器作用的部件，或者所述部分在衬底14的外边缘附近，则所讨论的所述部分就可趋向于比衬底14的其它部分冷。为了补偿这种差异，控制器应用程序86可被构造成向对衬底14的所述部分加热的加热器块52提供更多热。例如，可通过相对于其它加热器块52提高该加热器块52的设置点温度来实现这种热增加。

控制器50也可将支撑组件加热器49、加热元件54和/或流量控制阀68的操作作为被存储在存储器78中的衬底处理程序或温度图的一部分来控制，或者响应于来自控制器92、94中的一个控制器的指令，来控制支撑组件加热器49、加热元件54和/或流量控制阀68的操作。与支撑组件加热器49和加热元件54的操作一样，控制器50可根据从存储器78调取的使加热处理优化的处理程序或流量图而操作流量控制阀68。可响应于已确定的操作条件自动确定这种温度和流量图，或者由系统控制器92、94中的一个系统控制器提供这种温度和流量图。例证性操作条件可包括检测到的温度或设备操作模式。例如，诸如当加热器36等待衬底14时，控制器50可确定加热器36已经进入待机模式。响应于进入特殊模式，控制器50可使用查找表以确定加热元件54的功率水平或温度设置，和/或对该模式优化的流量控制阀68的空气流量设置或设置顺序。

现在参考图4和5，加热器100示出为包括多个根据本发明实施例的加热器块52。支撑组件46包括：顶板101，其被构造成接收加热器块52；和下部外壳102，其具有底表面103。加热器块52具有采用竖直侧面或表面104的大致矩形形状，或者可被布置成使得，在相邻加热器块52的竖直表面104之间存在空间或间隙106。在本发明的可替换实施例中，加热器块52可被构造成使得，相邻加热器块52的侧面104彼此接触，从而不存在间隙106。

现在参考图6并且继续参考图4和5，以透视剖视图示出加热器100，其中除一个以外移除了所有加热器块52，以暴露支撑组件46，诸如支撑组件加热器49的另外细节。支撑组件加热器49热联接至下部外壳102，并且可用于提高支撑组件46的温度，使得通过使空气室48中的空气接触支撑组件46的内表面而加热空气室48中的空气。顶板101包括第一多个开口108，第一多个开口108将来自支撑组件46的空气室48的空气流体地联接至加热器块52中每一个加热器块的对应空气进口148(图9)。每个开口108都可包括圆形垫圈110，该圆形垫圈110在顶板101和加热器块52之间提供气密密封。

顶板101也可包括多个通孔112，所述多个通孔112每个都被构造成使固位螺栓115穿过，固位螺栓115接合在加热器块52中的每一个加热器块的底表面117中的对应螺纹盲孔116(图9)。从顶板101向上突出的一个或多个定位销118可被构造成接合每个加热器块52的底表面117中的匹配孔119(图9)，以在拧紧固位螺栓115时防止加热器块52旋转。顶板101还可包括多个螺纹盲孔(未示出)，所述多个螺纹盲孔与穿过在下部外壳102中的第一多个埋头通孔122的螺栓120接合，以将顶板101固定至下部外壳102。顶板101中的第二多个开口124可提供对下部外壳102中的印刷电路(PC)板128上的多个面向顶部连接器126的接近。可在每个面向顶部连接器126和PC板128之间设置顺应性构件或垫圈129。垫圈129可被构造成在将顶板101栓固至下部外壳102时，在顶板101、面向顶部连接器126和PC板128之间提供气密密封。因此，垫圈129可防止加压空气穿过在开口124和面向顶部连接器126之间的间隙从支撑组件46的空气室48逸出。

下部外壳102可提供容纳PC板128的腔体130。腔体130也可与顶板101协同工作，以限定支撑组件46的空气室48。PC板128可将所述多个面向顶部连接器126电联接至可从支撑组件46的底部接近的面向底部连接器132。面向顶部连接器126可提供用于经由PC板128将加热器块52电联接至面向底部连接器132的连接点。面向底部连接器132继而可提供用于将控制器50联接至加热器块52的连接点。因此，控制器50可经由面向顶部连接器126、PC板128和面向底部连接器132联接至加热器块52的加热元件54和温度传感器56，其中每个连接器126都对应于一个加热器块52。

可在顶板101和下部外壳102之间设置垫圈134，以在两者之间提供气密密封。如图5中最清晰示出的，下部外壳102的底表面103可包括：对准孔135，该对准孔135被构造成将加热器100定位在提升板308(图10)上；和一个或多个空气供应开口136，以允许加压空气74进入支撑组件46的空气室48中。在本发明的实施例中，空气供应开口136也可起对准孔135的作用。下部外壳102也可包括第二多个埋头通孔137，第二多个埋头通孔137与顶板101的通孔112对准，以利用固位螺栓115固定加热器块52。存在作为电连接的连接点的面向底部连接器132和作为气动连接的连接点的一个或多个空气供应开口136允许将整个加热器100作为一个单元安装到提升板308上，并且作为一个单元从提升板308移除。

图7-9包括加热器块52的分解顶部透视图(图7)、横截面透视图(图8)和底部透视图(图9)。如代表性实施例中所示的，加热器块52包括冲击板60、顺应性构件66、本体138和加热元件组件140。加热器块52的本体138可由导热材料，诸如铝构成。如图8中最清晰示出的，加热器块52的本体138可包括多个空气室142，所述多个空气室142每个都被构造成将热空气联接至在多行开口中的一行开口中的多个开口143，所述多行开口共同限定冲击板60。加热器块52的空气室142可以为间隔开的不重叠的平行布置，从而空气室142不重叠。因此，可向每一行开口143都供应来自所述多个空气室142中的一个空气室的热空气。

加热器块52的本体138也可包括多个相交钻孔，所述多个相交钻孔限定多个通道144，所述多个通道144将本体138的底表面117上的空气进口148流体联接至所述多个空气室142。在所示实施例中，通道144经由交叉通道145联接至空气室142，交叉通道145在大致垂直于空气室142和通道144的方向上延伸。所以在到达开口143之前，进入通道144的空气不逸出，通道144的外端可由塞子150密封。因此，通过将来自加热器块52的本体138的热联接至进入空气进口148的空气，通道144可设置如图3中所示的热交换器55的至少一部分。随着空气穿过空气室142、开口143和/或交叉通道145，可以进一步进行将来自加热器块52的本体138的热联接至进入空气进口148的空气。

空气室142中每一个空气室都可在一端处流体联接至腔体147。腔体147可将空气供应至空气室142，帮助平衡空气室142之间的压力，或者腔体147可用作空气回收系统67的空气进气管道69的一部分。在可替换实施例中，腔体147可横跨加热器块52的本体138水平地延伸，使得开口143经由腔体147联接至所述多个通道144，在该情况下可省略空气室142和交叉通道145。在另一实施例中，空气室142可间隔开，使得空气室142的直径重叠，因此使腔体147实际上在冲击板60下方延伸，从而限定单个空气室。冲击板60可为加热器块52的本体138的集成部分(如图所示)，或者在其中腔体147在冲击板60下方延伸的实施例中，冲击板60可作为单独(即，非集成)件而附接至加热器块的本体138。

在包括空气回收系统67的实施例中，空气室142和通道144、145可被构造成仅所述多个空气室142的子集(例如，每隔一个空气室)联接至空气进口148。作为代替，未联接至空气进口148的其余空气室142可联接至空气泵71的进气端口73。因此，空气室142可在正压力下的热空气和负压力下的排出空气之间交替。因此可通过被联接至正压力下的空气室142的开口143将热空气供应至在冲击板60上方的区域，并且通过被联接至负压力下的空气室142的开口143将热空气清除。在加热器100操作期间，可调节被提供给空气室142的负压力，以控制在衬底14和冲击板60之间的与相应的加热区域38、40对应的区域中的压力。例如，通过清除足够多的空气，以保持被顺应性构件66限制于加热区域的空气的压力大约与处理设施中的周围环境压力相同，可减少被引入到设施中的热空气的量。然后将已清除的空气再次循环到空气室48中，由此减少必须被引入到加热器100中的未加热加压空气74的量。这种未加热空气74的减少继而可减少加热元件组件140必须提供给加热器块52的热量。

加热元件组件140可包括加热元件54、热切断装置154以及印刷电路板156，印刷电路板156被构造成经由突片158将加热元件54和热切断装置154电联接至面向顶部连接器126。可从加热器块52的本体138的底部接近螺纹盲孔116，并且螺纹盲孔116可位于加热器块52的底表面117的中心附近。盲孔116可被构造成接收固位螺栓115，使得可通过固位螺栓115将加热器块52固定抵靠支撑组件46。

加热器块52的本体138还可包括：被构造成接收加热元件54的钻孔162；以及被构造成接收加热元件组件140的热切断装置154的腔体(未示出)。一旦被插入到加热器块52的本体138中，加热元件组件140就可由盖板166保持在适当位置，盖板166由多个螺钉168附接至加热器块52的本体138。加热元件54可通过与钻孔162的内表面接触而热联接至加热器块52的本体138。因此，激活加热元件54可将加热器块52的本体138的温度升高至高于周围环境温度。

进入空气进口148的空气的温度和通道144的表面的温度之间的结果差异可引起热从加热器块52的本体138传递至穿过通道144的空气。这种热传递可将进入所述多个空气室142的空气的温度升高至大约与加热器块52的本体138相同的温度。因此，可通过调节加热器块52的本体138的温度，以受控方式加热从支撑组件46的空气室48进入空气进口148的空气。加热器块52的本体138也可提供如下的热质量，该热质量缓冲由加热元件54循环激活和失活导致的温度变化以及由进入空气进口148的空气的流量或温度的变化导致的温度变化。

视情况，可通过在金属片或加热器块52的本体138中钻削或者激光加工网状图案孔而构造冲击板60，以形成开口143。开口143的典型尺寸为直径0.5mm，间距5mm。在其中腔体147在非集成冲击板60下方延伸的加热器块52的实施例中，冲击板60可位于本体138中的腔体147的敞开侧上，以限定空气室58。在该实施例中，空气室58而非多个空气室142可将热空气分配至冲击板60。因此，可由开口143将流入到空气室58中的热空气朝向衬底14引导。

可通过冲击板60的开口143的构造调节热空气在衬底14上冲击的图案。如图7和8中所示，开口143可横跨冲击板60均匀分布，使得热空气在衬底14上均匀地冲击。然而，在可替换实施例中，开口143可不均匀地分布，使得与其它部分相比，在衬底14的一些部分上冲击更多热空气。也可调节开口尺寸和/或密度，以补偿诸如可能由于距空气进口148更远的空气室142的区域中的较低空气压力引起的空气室142中的不均匀空气压力。

现在参考图10和11，以前视图示出提升组件300，同时提升组件300将加热器100支撑在升高位置(图10)，并且以分解透视图示出提升组件300(图11)。提升组件300可包括位于外壳306中的气缸302和提升构件304以及被构造成接收加热器100的提升板308。提升构件304可包括载架309，载架309具有：水平地向外突出的凸起310；以及多个螺纹孔312，所述多个螺纹孔312被构造成接收将提升板308固定至提升构件304的螺栓314。凸起310可包括：孔口316，孔口316被构造成接收气缸302的活塞杆318；和固位螺钉320，固位螺钉320将活塞杆318固定在孔口316内。固位螺钉320可允许，通过将提升板308定位在期望高度并且然后拧紧固位螺钉320以固定活塞杆318在凸起310内的位置，来调节提升构件304的高度。因此，固位螺钉320可提供调节提升板308高度的装置，使得当提升组件300处于升高位置时，将加热器100关于衬底14精确定位。提升构件304也可包括被联接至载架309的第一和第二滑动器322、324。第一和第二滑动器322、324可接合侧向定位提升构件304的第一和第二引导杆326、328，同时允许提升构件304被气缸302竖直地移动。可以以控制器板330的形式提供控制器50，该控制器板330由立柱332联接至提升板308的底部。控制器板330可包括连接器334，连接器334被构造成通过提升板308中的狭槽336接合支撑组件42的面向底部连接器132。因此，控制器板连接器334可将控制器50电联接至PC板128，该PC板128继而将控制器50电联接至加热器块52。

如图11中最清晰示出的，提升板308可被构造成将加压空气74联接至下部外壳102中的空气供应开口136中的一个或多个空气供应开口。为此，提升板308可包括通道338，通道338将气动连接器340联接至一个或多个空气出口，所述一个或多个空气出口在代表性实施例中示出为单个空气出口342，该单个空气出口342与下部外壳102中的空气供应开口136对准。通道338可由多个相交交叉钻孔334限定。可将塞子346插入到交叉钻孔344的暴露端中，以防止加压空气74从通道338逸出。随着加压空气74穿过通道338，加压空气74可从提升板308吸收热。因此，流经通道338的加压空气74可移除从下部外壳102传递至提升板308的热，并且使该热返回至加热器100。这种热可包括来自支撑组件加热器49的热。因此，提升板308可以在比缺乏通道338的传统提升板低的温度下操作。

随着空气穿过通道338而吸收的热可有助于预加热加压空气74。与安装至无通道338的提升板的加热器100相比，这种预加热可减少加热元件54必须提供给加热块52的热量。提升板308的减小的操作温度也可降低提升组件300的操作温度。这种较低提升组件操作温度继而可允许将控制器板330容纳在提升组件300中，因此减少将控制器50联接至加热器块52所需的布线的量。

现在参考图12和13，在例证性应用中，加热器100可为衬底处理系统170的一部分，衬底处理系统170包括流体分配器28、流体分配器控制器92、系统控制器94、运输机172和提升组件300。系统控制器94可以可操作地联接至流体分配器控制器92、加热器控制器50、被构造成移动运输机172的马达180以及被构造成移动提升板308的致动器182。致动器182可包括气缸302，气缸302可响应于来自系统控制器94的信号而切断室内空气从而向提升板308提供竖直力。提升板308可支撑加热器100，并且可借助于致动器182在升高位置(图12)和降低位置(图13)之间移动。运输机172可包括一个或多个零件载架184，所述一个或多个零件载架184被构造成支撑衬底14并且响应于马达180的激活而将衬底14在装载站(未示出)、分配站186和加热站188之间移动。零件载架184可包括位于衬底14下方的开口190，该开口190允许当零件载架184位于加热站188中时，使来自加热器100的空气直接地冲击在每个衬底14的底表面16上。

运输机172和提升组件300可被布置成使得，在降低位置中，加热器100与运输机172充分地间隔开，以允许零件载架184响应于马达180的激活而自由地移动。当零件载架184中的一个零件载架位于加热器100上方时，可通过升高提升板308而使加热器块52紧邻衬底14。因此，加热器100可由系统控制器94选择性地定位，使得热空气响应于加热器100的激活而在衬底14的底表面16上冲击。在本发明的实施例中，当升高提升板308时，加热器块52的顺应性构件66可接触衬底14和/或零件载架184，由此将加热器块52提供的热空气64限于在冲击板60和衬底14的底表面16之间的封闭空间。与缺乏顺应性构件66的加热器相比，这种限制可降低处理衬底14所需的空气流量，因此减少对加压空气74的需求以及排放到处理设施中的热空气的量。通过减少排放到处理设施中的热空气的量，用于加热和压缩空气以及用于使冷却该处理设施的空调单元运行所需的能量可以较少。

在操作时，可在装置站处，把待处理的多个衬底14放置在运输机172的空的零件载架184中。可由机器人(未示出)或者可由技术人员手动执行该放置。响应于确定完成了在装载站、分配站186和加热站188中的每个处的处理，系统控制器94可致动马达180，使得运输机172将已装载的零件载架184移动至分配站186。响应于零件载架184到达分配站186，流体分配器控制器92可引起流体分配器28分配流体材料，诸如关于图1和2所述的灌封材料26。响应于分配处理的完成，系统控制器94可再次致动马达180，并且使零件载架184前进至加热站188。

响应于零件载架184到达加热站188，系统控制器94可停止马达180，并且通过激活致动器182而将加热器设备100升高到适当位置。然后，系统控制器94可要求加热器控制器50执行加热处理。这种加热处理可包括：调节提供给支撑组件加热器49的电量；激活流量控制阀68以调节进入到支撑组件46的空气室48中的加压空气74的流量；激活空气回收系统67的空气泵71；和/或调节提供给加热器块52的加热元件组件140中的每一个加热元件组件的电量。当加热处理已经完成时，加热器控制器50可通知系统控制器94。然后，系统控制器94可通过使致动器182失活而降低加热器100，并且激活马达180，从而使零件载架184前进至另一处理站，诸如冷却站和/或卸载站(未示出)。

当加热器100不主动地处理衬底14时，控制器50可输入待机模式。在待机模式中，可减少提供给支撑组件加热器49和加热元件54的电力以及由流量控制阀68提供的加压空气74的量，同时等待下一零件载架184。可将热和空气流量减少至节约能量但是维持在加热器块52中的期望温度的水平。通过维持加热器块52中的每一个加热器块的操作温度，加热器100的热输出可快速升高，因此最小化实现达到衬底14的期望处理温度的任何延迟。

现在参考图14和15，其中相同附图标记指示图1-13中的相同特征，并且根据本发明的可替换实施例，示出加热器200包括被联接至支撑组件46的多个加热器块202。加热器块202中的每一个加热器块都包括多个柱204(在例证性实施例中示出为三个柱)，所述多个柱204从加热器块202向上突出并且被构造成接合零件载架208中的开口206。虽然在该例证性实施例中示出三个柱204每个都具有包括相交矩形形状的水平横截面，但是本领域技术人员应理解，可使用具有各种横截面形状的其它数目的柱。因此，本发明的实施例不限于特殊形状或数目的柱204。

每个柱204都可包括被冲击板212盖住的竖直部210。在可替换实施例中，可省略冲击板212，在该情况下，柱204的竖直部210可具有敞开端。柱204的竖直部210也可包括突片214，突片214在冲击板212上方突出。当将柱204插入到零件载架208的开口206中时，突片214可限定在冲击板212和衬底14之间的空间或间隙。竖直部210也可限定将来自支撑组件46的空气室48的热空气流体地联接至冲击板212的空气室或其它结构(未示出)。联接至冲击板212的热空气可穿过冲击板212中的多个开口215，从而向柱204上方的区域供应热空气。

零件载架208可被构造成在位于加热站188中的同时，与上部或框架216协同工作。零件载架208的开口206可具有被构造成接收柱204的形状，诸如与柱横截面类似的形状。开口206的每个角部中的保持器218可具有：下部220，下部220被构造成在将柱204插入到开口206中期间接合柱204；和槽口222，槽口222被构造成在装载和由运输机172运输期间支撑衬底14。框架216具有顶表面224，并且可包括开口226，开口226大致与零件载架208中的开口206对准。框架216的开口226可被构造成允许衬底14升高到高于框架216的顶表面224，并且开口226可包括弹簧突片228，弹簧突片228防止在加热期间将衬底14从零件载架208和/或框架216吹出。

在操作中，可向零件载架208装载衬底14。可将框架216置于零件载架208上，使得框架216和零件载架208随着运输机172移动而一起行进。在可替换实施例中，在通过提升组件300升高加热器200之前，框架216可位于加热站188处，并且零件载架208被运输机172定位为与框架216对准。在任一情况下，如上文关于图12和13更详细描述的，零件载架208都可被运输机172定位在加热器200上。可通过系统控制器94激活提升组件致动器182从而将加热器200升高为接合零件载架208和框架216，来开始加热处理。随着加热器200升高，可将加热器块202的柱204插入到零件载架208的开口206中。衬底14继而可接触柱204的突片214，并且被从保持器218提起。柱204、零件载架208和框架216可被构造成使得，当加热器200处于完全升高位置时，由柱204的突片214从下方并且由框架216的弹簧突片228从上方支撑衬底14。因此，弹簧突片228可提供约束力，该约束力在加热处理期间将衬底14压靠柱204的突片214。因此，柱204的突片214可限定在衬底14的底表面16和柱204的冲击板212之间的已知的空间或间隙。

响应于加热器200处于完全延伸位置，作为限定衬底加热处理的一序列步骤的一部分，加热器控制器50可向衬底14提供热空气。一旦终止加热处理，加热器控制器50就可通知系统控制器94，系统控制器94继而可降低加热器200并且使运输机172前进。然后，系统控制器94可重复处理循环，以处理另一批衬底14。

本文使用的术语仅为了描述特殊实施例，并且无意限制本发明。除非上下文明确地另外指出，否则本文使用的单数形式“一”、“一个”和“该”也有意包括复数形式。还应理解，当在本说明书中使用时，术语“包括…”和/或“包含…”指定存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组件。此外，本文对于术语“竖直的”、“水平的”的引用是作为示例的，并且无意作为限制而建立绝对参照系。

应理解，当将元件描述为“被连接”或“被联接”至另一元件或与另一元件“连接”或“联接”时，该元件可直接地连接或联接至另一元件，或者作为代替，可存在一个或多个中间元件。相反，当将元件描述为“被直接地连接”或“被直接地联接”至另一元件时，不存在中间元件。当将元件描述为“被间接地连接”或“被间接地联接”至另一元件时，存在至少一个中间元件。

本文使用的术语“响应于…”的意思是对第一事件的“反应”和/或在第一事件“之后”。因而，“响应于…”第一事件发生的第二事件可直接发生在第一事件之后，或者可包括发生在第一事件和第二事件之间的时间延迟。另外，第二事件可能由第一事件引起，或者可仅发生在第一事件之后，而不存在任何因果联系。

虽然已经通过描述本发明的一个或多个实施例说明了本发明，并且虽然已经相当详细地描述了实施例，但是它们无意约束或者以任何方式将附加权利要求的范围限于这些细节。本领域技术人员应明白另外的优点和变型。因此，本发明的更广泛方面不限于所示和所述的特定细节、代表性设备和方法以及例示性示例。因而，不偏离发明人的总体发明构思的范围或精神，可对这些细节作出偏离。

Claims (33)

1.一种用于处理一个或多个衬底的设备，所述设备包括：

加热器，所述加热器包括多个加热器块，每个加热器块包括至少一个加热元件，并且每个加热器块都被构造成接收加压空气用于通过所述至少一个加热元件进行加热，并且将所述加压空气排出以加热所述一个或多个衬底；

控制器，所述控制器与所述加热器联接，所述控制器被构造成独立地调节被供应至每个加热器块的所述至少一个加热元件的电力，用于调节通过所述加压空气从所述加热器的每个加热器块供应至所述一个或多个衬底的热量；和

支撑组件，所述支撑组件被构造成支撑所述加热器块并限定一个或多个空气室，所述一个或多个空气室被构造成将所述加压空气供应至所述多个加热器块，

其中，所述一个或多个空气室包括被构造成预加热所述空气室中的所述加压空气的一个或多个加热元件。

2.根据权利要求1所述的设备，其中相邻对的所述加热器块分开一间隙以提供用于热隔离的非接触关系。

3.根据权利要求1所述的设备，其中每个加热器块都包括与所述控制器联接的温度传感器，所述温度传感器被构造成检测所述加热器块的温度，并且将指示所述温度的信号发送至所述控制器，并且所述控制器被构造成使用所述信号以独立地调节被供应至每个加热器块的所述至少一个加热元件的电力。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个加热元件与所述加热器块热联接，并且所述加热器块被构造成从所述至少一个加热元件接收热，并且将所述热传递至所述加压空气。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述加热器块包括多个开口，从所述多个开口排出所述加压空气以加热所述一个或多个衬底。

6.根据权利要求5所述的设备，其中每个加热器块都包括空气室和冲击板，所述空气室接收所述加压空气，所述开口穿透所述冲击板并且进入所述空气室，使得所述加压空气从所述空气室通过所述冲击板排出。

7.根据权利要求5所述的设备，其中所述加热器块中的至少一个加热器块包括顺应性构件，所述顺应性构件从所述加热器块向外突出并且绕所述开口周向地延伸。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述顺应性构件被构造成与所述一个或多个衬底具有接触关系，并且所述顺应性构件包括孔口，所述孔口允许所述加压空气从所述加热器块和所述一个或多个衬底之间的空间逸出。

9.根据权利要求5所述的设备，其中每个加热器块都包括用于接收所述加压空气的进口以及将所述进口联接至所述开口的多个空气通道，使得所述加压空气在从所述进口向所述开口行进穿过所述空气通道期间被从所述加热器块传递的热加热。

10.根据权利要求5所述的设备，其中横跨所述加热器块分布所述开口，用于加热两个或更多个衬底。

11.根据权利要求1所述的设备，还包括：

第一电路板，所述第一电路板位于所述空气室中，所述第一电路板被构造成将每个加热器块的所述至少一个加热元件与所述控制器联接，

其中所述支撑组件包括板和外壳，所述外壳与所述板结合以限定所述空气室。

12.根据权利要求11所述的设备，还包括：

提升组件，所述提升组件包括将所述支撑组件联接至所述提升组件的提升板，所述提升板包括接收所述加压空气的空气进口和将来自所述空气进口的所述加压空气联接至所述空气室的通道，使得随着所述加压空气流经所述通道，所述加压空气从所述提升板吸收热。

13.根据权利要求12所述的设备，还包括：

第二电路板，所述第二电路板被联接至所述提升板，所述第二电路板包括所述控制器，所述控制器被构造成通过向所述至少一个加热元件提供控制信号而独立地调节被供应至每个加热器块的至少一个加热元件的电力。

14.根据权利要求11所述的设备，其中所述第一电路板包括穿过所述外壳延伸的连接器，并且所述控制器处于所述支撑组件外部并且与所述连接器联接，从而与所述第一电路板通信以向每个加热器块的至少一个加热元件提供控制信号。

15.根据权利要求11所述的设备，其中所述第一电路板包括能够通过所述板从外部接近的多个电连接器，并且每个加热器块的至少一个加热元件与所述电连接器中的一个电连接器联接。

16.根据权利要求11所述的设备，其中每个加热器块都被热联接至所述至少一个加热元件并且包括用于接收加压空气的进口，并且所述板包括多个开口，用于将所述支撑组件的空气室与每个加热器块的进口联接。

17.根据权利要求1所述的设备，其中所述加热器还被构造成回收从所述加热器块排出的所述加压空气的至少一部分。

18.根据权利要求17所述的设备，其中所述加热器块包括第一多个开口和第二多个开口，从所述第一多个开口排出所述加压空气以加热所述一个或多个衬底，通过所述第二多个开口回收排出的空气。

19.根据权利要求18所述的设备，其中每个加热器块都包括接收所述加压空气的第一室、回收所述排出的空气的第二室，和冲击板，每个开口都穿透所述冲击板并且进入所述第一室和所述第二室中的相应一个室中，使得从正压力室通过所述冲击板排出所述加压空气，并且通过所述冲击板将排出空气抽入负压力室中。

20.一种处理一个或多个衬底的方法，所述方法包括：

通过以下方式独立地调节从第一加热器块和第二加热器块中的每个加热器块供应至所述一个或多个衬底的热量：

预加热一个或多个空气室中的加压空气；

从所述一个或多个空气室将所述加压空气接收在所述第一加热器块和所述第二加热器块中；

将所述第一加热器块加热至第一设置温度；

利用被所述第一加热器块加热的所述加压空气冲击在所述第一加热器块上的所述一个或多个衬底；

将所述第二加热器块加热至第二设置温度；并且

利用被所述第二加热器块加热的所述加压空气冲击在所述第二加热器块上的所述一个或多个衬底。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述第一设置温度和所述第二设置温度不同。

22.根据权利要求20所述的方法，还包括：

监控所述第一加热器块的第一实际温度；

基于所述第一实际温度的变化控制被供应至所述第一加热器块的热量；

监控所述第二加热器块的第二实际温度；并且

基于所述第二实际温度的变化控制被供应至所述第二加热器块的热量。

23.根据权利要求22所述的方法，其中使用加热元件以加热所述第一加热器块的加压空气，并且基于所述第一实际温度的变化控制被供应至所述第一加热器块的热量包括：

调节被供应至所述加热元件的电力，以补偿所述第一实际温度的变化并且因此将所述第一实际温度维持在所述第一设置温度。

24.根据权利要求20所述的方法，其中利用被所述第一加热器块加热的所述加压空气冲击在所述第一加热器块上的所述一个或多个衬底包括：

朝向所述一个或多个衬底将所述加压空气引导穿过多个开口。

25.根据权利要求24所述的方法，还包括：

使所述一个或多个衬底与围绕所述开口的顺应性构件接触，所述顺应性构件限制所述加压空气的侧向流动。

26.根据权利要求20所述的方法，其中不能够独立地调节被供应至所述第一加热器块的所述加压空气的压力和被供应至所述第二加热器块的所述加压空气的压力。

27.根据权利要求20所述的方法，其中所述加压空气通过使所述空气穿过所述第一加热器块中的多个通道而由所述第一加热器块加热。

28.根据权利要求27所述的方法，其中调节被供应至所述第一加热器块的所述至少一个加热元件的电力还包括：

加热具有所述至少一个加热元件的所述第一加热器块的本体；

将热从所述本体传递至所述本体内的加压空气；并且

从所述本体排出所述加压空气以加热在所述第一加热器块上的所述一个或多个衬底。

29.根据权利要求20所述的方法，还包括：

回收被冲击在所述一个或多个衬底上的被加热的加压空气的至少一部分。

30.根据权利要求29所述的方法，其中回收被冲击在所述一个或多个衬底上的被加热的加压空气的至少一部分包括：

通过所述第一加热器块和所述第二加热器块中的至少一个加热器块中的多个开口抽取被冲击在所述一个或多个衬底上的被加热的加压空气的至少一部分；并且

将被冲击在所述一个或多个衬底上的被加热的加压空气的至少一部分添加至所述加压空气。

31.根据权利要求20所述的方法，还包括：

使所述加压空气穿过提升板中的通道，所述加压空气在穿过所述提升板后被接收在所述第一加热器块中，使得所述加压空气在被所述第一加热器块接收之前从所述提升板吸收热。

32.根据权利要求20所述的方法，其中所述加热器块包括第一加热器块和第二加热器块，所述第一加热器块和所述第二加热器块每个都具有至少一个加热元件，并且独立地调节从所述加热器块中的每个加热器块供应的热量包括：

调节被供应至所述第一加热器块的所述至少一个加热元件的电力；并且

与被供应至所述第一加热器块的所述至少一个加热元件的电力调节独立地，调节被供应至所述第二加热器块的所述至少一个加热元件的电力。

33.根据权利要求20所述的方法，还包括：

将流体材料分配在所述一个或多个衬底上。