CN105280527A - 粘接头和具有该粘结头的裸片粘接设备 - Google Patents

粘接头和具有该粘结头的裸片粘接设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种粘接头和一种具有该粘接头的裸片粘接设备。所述粘接头包括主体、板加热器、夹头和冷却管，所述主体连接至用于传递所述裸片的驱动部段，所述板加热器安装至所述主体的下表面，所述夹头安装至所述板加热器的下表面并构造成利用真空压力来保持所述裸片，所述冷却管设置穿过所述主体并且冷却流体循环穿过冷却管以冷却所述板加热器。

Description

粘接头和具有该粘结头的裸片粘接设备
技术领域
本公开涉及一种粘接头和一种具有该粘结头的裸片粘接设备。更具体地，本公开涉及一种用于从晶圆拾取半导体裸片并将该裸片粘接至基材的粘接头和一种包括该粘接头的裸片粘接设备。
发明背景
一般而言，粘接头用于从晶圆拾取通过锯切工艺而个体化的裸片并将该裸片粘接至基材，诸如印刷电路板、引线框架等。粘接头包括主体和夹头，该主体连接至用于传递裸片的驱动部段，该夹头安装至该主体以利用真空压力来拾取裸片。
粘接头可包括用于加热裸片的加热器。例如，韩国专利公布No.10-2013-0007657公开了一种包括陶瓷加热器组件和粘接装置的电子部件安装设备。
粘接装置安装至陶瓷加热器组件，并且该陶瓷加热器组件包括具有嵌入式陶瓷加热器的加热器基底。该电子部件安装设备具有用于冷却加热基底的第一冷却通路和用于冷却粘结装置的第二冷却通路。空气用作冷却流体，并且空气从第一和第二冷却通路排放到外侧。
如上文所述，用作冷却流体的空气从第一和第二冷却通路被放入工艺室，裸片粘接工艺在该工艺室中执行。经由排放到工艺室中的空气会形成颗粒，并且因此晶圆和基材可被颗粒污染。
另外，因为加热器基底和粘接装置均通过空气冷却，所以冷却加热器基底和粘接装置所需的时间可能增加，并且裸片粘接工艺的生产率因此可能下降。
发明概要
本公开提供了一种粘接头，该粘接头能够降低其中执行裸片粘接工艺的工艺室中的污染并且能够缩短调整该粘接头的温度所需的时间。
另外，本公开提供了一种具有如上文所述的粘接头的裸片粘接设备。
根据本发明的一个方面，用于将裸片粘接至基材的粘接头包括主体、板加热器、夹头和冷却管；该主体连接至用于传递裸片的驱动部段；该板加热器安装至主体的下表面；该夹头安装至板加热器的下表面并且构造成利用真空压力来保持裸片；该冷却管设置穿过主体并且冷却流体循环穿过冷却管以冷却板加热器。
根据一些示例性实施例，至少一个冷却通道可形成于主体的下表面处，并且冷却管可设置于冷却通道中。
根据一些示例性实施例，热传递构件可设置于冷却通道中以用于板加热器的上表面和冷却管之间的热传递。
根据一些示例性实施例，热传递构件可通过用包括碳纳米管的粉末填充板加热器的上表面和冷却管之间的空间并执行烧结工艺来形成。
根据一些示例性实施例，冷却流体可具有电绝缘性质。
根据一些示例性实施例，贯穿板加热器和夹头有彼此连接的通孔，并且贯穿主体形成有与板加热器的通孔连接的真空通路。
根据一些示例性实施例，至少一个真空通道可形成于板加热器的下表面处以真空吸附夹头，并且与真空通道连接的真空通路可贯穿主体而形成。
根据一些示例性实施例，主体可包括安装块和绝热块，该安装块连接至驱动部段，该绝热块安装至安装块的下部。在此，冷却管可设置穿过绝热块。
根据本发明的另一个方面，用于将裸片粘接至基材的设备包括驱动部段、粘接头和冷却模块；该驱动部段用于传递裸片；该粘接头包括主体、板加热器、夹头、冷却管，该主体连接至驱动部段，该板加热器安装至主体的下表面；该夹头安装至板加热器的下表面并且构造成利用真空压力来保持裸片，该冷却管设置穿过主体并且冷却流体循环穿过冷却管以冷却板加热器；该冷却模块连接冷却管以循环冷却流体。
附图简述
根据结合附图的下述描述可更详细地理解示例性实施例，其中：
图1为示出根据本发明的一个示例性实施例的裸片粘接设备的示意图；
图2为示出图1所示的粘接头的仰视图；
图3和4为示出图2所示的粘接头的剖视图；
图5为示出图2所示的板加热器的仰视图；和
图6为示出图2所示的绝热块的仰视图。
具体实施方式
在下文中，具体实施例将参考附图来详细地描述。然而，本公开可以不同的形式来体现，并且不应解释为限于本文所给出的实施例。相反地，提供这些实施例，使得本公开将为全面的和完整的，并且将把发明构思的范围完全地传达给本领域的技术人员。
还将理解，当一个元件或层称为在另一个“之上”时，其可直接地在另一个之上，或还可存在一个或多个介入元件或层。另一方面，将理解，当一个元件直接设置于或连接至另一个时，另一个元件不可存在于它们之间。此外，尽管术语第一、第二和第三用于描述发明构思的各种实施例中的各种元件、零件、区域和/或层时，这些元件、零件、区域和/或层不限于这些术语。
在下述描述中，技术术语仅用于解释具体示例性实施例，同时不限制本公开。此外，除非另有限定，否则所有术语(包括本文所用的技术和科学术语)具有如本发明所属领域的技术人员通常所理解的相同意义。在常规词典中，诸如限于上文术语的那些将不进行解释；这些术语在发明构思的相关领域中进行描述，并且其在相关上下文中的意义将被解释为具有特定意义，除非理想地或非常直觉地明确限制。
参考示意图示出了本发明的实施例和发明构思的理想实施例。因而，例如，所示的生产方法的变化形状和/或变化的公差为可充分预期的那些。因此，不期望的是，如特定形状的有限区域中所示来描述本发明的实施例，该特定形状被描述为非条形形状，因为包括这些区域所描述的图中的偏差的该特定形状将近似用于示出非旨在限制本发明构思的范围的区域的精确形状的特征的形状。
图1为示出根据本发明的一个示例性实施例的裸片粘接设备的示意图，并且图2为示出图1所示的粘接头的仰视图。
参考图1和2，根据本发明的一个示例性实施例的裸片粘接设备10可用于从晶圆20拾取裸片30并可用于将裸片30粘接至基材40(诸如印刷电路板、引线框架等)，晶圆20包括通过锯切工艺而个体化的裸片。尽管图中未示出，但是裸片30可被附接至切割膜(未示出)，并且该切割膜可安装至具有圆形环形状的安装框架(未示出)。
另外，裸片30通过裸片喷射单元(未示出)可选择性地与切割膜分离，并且可通过粘接头100来拾取。特别地，裸片粘接设备10可包括驱动部段(未示出)，粘接头100安装至该驱动部段上。驱动部段利用粘接头100可拾取裸片30，并且可移动拾取的裸片30以粘接至基材40。例如，直角坐标机器人可用作驱动部段。
根据一个示例性实施例，粘接头100可包括主体110、板加热器130、夹头140和冷却管150；主体110连接至驱动部段；板加热器130安装至主体110的下表面；夹头140安装至板加热器130的下表面以拾取裸片130；冷却管150设置穿过主体110并且冷却流体循环通过冷却管以冷却板加热器130。例如，包括热线的陶瓷加热器可用作板加热器130。
主体110可包括安装块112和绝热块114；安装块112连接至驱动部段；绝热块114安装至安装块112的下部。绝热块114可用于防止从板加热器130至安装块112的热传递。尽管图中未示出，但是绝热块114通过诸如螺栓、螺钉和铆钉的紧固构件可安装至安装块112。例如，绝热块114可由氧化铝(Al2O3)制成，并且因此板加热器130通过绝热块114可与安装块112和驱动部段热隔离。
板加热器130利用诸如螺栓、螺钉和铆钉的紧固构件可安装至主体110的下表面，即绝热块114的下表面，并且可加热裸片30以将裸片30粘接至基材40上。例如，粘接头100可加热裸片30，并且然后可将裸片30按压在基材40上。夹头140可保持裸片30以拾取和传递裸片30，并且还可用作粘接装置。例如，夹头140利用真空压力可真空吸附裸片30并且可按压裸片30以将裸片粘接至基材40上。
图3和4为示出图2所示的粘接头的剖视图，并且图5为示出图2所示的板加热器的仰视图。
参考图3至5，根据一个示例性实施例，板加热器130和夹头140可分别具有彼此连接的通孔132和142。主体110可具有与板加热器130的通孔132连接的第一真空通路116。例如，通孔132和142可分别贯穿板加热器130和夹头140的中心部而形成，以彼此连接。另外，第一真空通路116可贯穿主体110的中心部(即，安装块112和绝热块114的中心部)而形成，以与板加热器130的通孔132连接。
第一真空通路116可连接至真空模块160(参见图1)，真空模块160包括真空泵、阀等。粘接头100利用真空模块160所提供的真空压力可保持裸片30。
根据一个示例性实施例，夹头140利用真空压力可安装至板加热器130的下表面。例如，真空通道可形成于板加热器130的下表面处以真空吸附夹头140，并且主体110可具有与真空通道连接的第二真空通路。
例如，围绕板加热器130的中心部的内真空通道134和围绕内真空通道134的外真空通道136可形成于板加热器130的下表面处。如图所示，内和外真空通道134和136具有近似矩形环形状。然而，内和外真空通道134和136的形状可进行各种变化，并且因此本发明的范围可不限于此。
另外，内真空通路118和外真空通路120可贯穿主体110而形成。内真空通路118可连接内真空通道134，并且外真空通路120可连接外真空通道136。内和外真空通路118和120可连接至真空模块160，并且板加热器130可具有通孔138和139以使内和外真空通路118和120分别连接内和外真空通道134和136。特别地，内和外真空通路118和120可分别设置于板加热器130的中心部的两侧，以将真空压力均匀地施加至如图3所示的夹头140。
图6为示出图2所示的绝热块的仰视图。
参考图6，冷却管150可设置穿过绝热块114以冷却板加热器130。特别地，冷却管150可设置邻近板加热器130。例如，冷却管150插入在其中的冷却通道122可形成于绝热块114的下表面处。如图4和6所示，四个冷却管150插入四个冷却通道122中。然而，冷却管150和冷却通道122的数量可进行各种变化，并且因此本发明的范围可不限于此。
再次参考图4，在将冷却管150插入冷却通道122中之后，冷却管150和板加热器130之间的孔径可填充有具有较高热传递率的材料以改善冷却管150的冷却效率。例如，热传递构件124可设置于冷却通道122中以用于板加热器130的上表面和冷却管150之间的热传递。
根据一个示例性实施例，热传递构件124可通过用包括碳纳米管的粉末填充板加热器130的上表面和冷却管150之间的空间并且然后执行烧结工艺而形成。例如，粉末可包括碳纳米管和金属，金属诸如铁(Fe)、铜(Cu)、氧化铜(CuO)、氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrO2)、氧化铝(Al2O3)等。
如图4所示，尽管冷却管150设置远离板加热器130的上表面，但是冷却管150可被带至也接触板加热器130的上表面。
冷却管150可连接至冷却模块170(参见图1)。冷却模块170可使冷却流体循环通过冷却管150。例如，具有电绝缘性质的绝缘冷却剂可用作冷却流体以防止冷却流体的泄漏对裸片30和/或基材40的损害。另外，冷却管150可具有无接头的单体式结构以防止冷却流体的泄漏，如图3所示。
根据示例性实施例，裸片粘接设备10可包括控制器(未示出)以控制板加热器130和冷却模块170的操作。尽管图中未示出，但是粘接头100可包括温度传感器(未示出)以测量板加热器130的温度，并且控制器根据该温度传感器所测量的温度可控制冷却模块170的操作，即冷却流体的流速。例如，热电偶传感器可用作温度传感器。
根据上文所述的本发明的示例性实施例，冷却管150可设置穿过主体110以冷却板加热器130，并且冷却流体可循环通过冷却管150。因此，其中执行裸片粘接工艺的工艺室中的污染相比于常规技术可被充分地降低。
特别地，板加热器130通过绝热块114可热隔离，并且具有较高热传递率的热传递构件124可设置于板加热器130和冷却管150之间。因此，使板加热器130冷却所需的时间相比于常规技术可被充分地缩短。
另外，利用无接头的冷却管150可防止冷却流体的泄漏，并且因此可防止裸片30和基材40的损害以及工艺室中的污染。
虽然已经参考具体实施例描述了粘接头和具有其的裸片粘接设备，但它们不限于此。因此，本领域的技术人员将容易理解，可对其作出各种修改和变更而不脱离由附属的权利要求所限定的本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种用于将裸片粘接至基材的粘接头，所述粘接头包括：
主体，所述主体连接至用于传递所述裸片的驱动部段；
板加热器，所述板加热器安装至所述主体的下表面；
夹头，所述夹头安装至所述板加热器的下表面并构造成利用真空压力来保持所述裸片；和
冷却管，所述冷却管设置成穿过所述主体并且冷却流体循环穿过所述冷却管以冷却所述板加热器。
2.根据权利要求1所述的粘接头，其中至少一个冷却通道形成于所述主体的所述下表面处，并且所述冷却管设置于所述冷却通道中。
3.根据权利要求2所述的粘接头，其中热传递构件设置于所述冷却通道中以用于所述板加热器的上表面和所述冷却管之间的热传递。
4.根据权利要求3所述的粘接头，其中所述热传递构件通过用包括碳纳米管的粉末填充所述板加热器的所述上表面和所述冷却管之间的空间并执行烧结工艺来形成。
5.根据权利要求1所述的粘接头，其中所述冷却流体具有电绝缘性质。
6.根据权利要求1所述的粘接头，其中贯穿所述板加热器和所述夹头形成有彼此连接的通孔，并且贯穿所述主体形成有与所述板加热器的通孔相连接的真空通路。
7.根据权利要求1所述的粘接头，其中至少一个真空通道形成于所述板加热器的所述下表面处以真空吸附所述夹头，并且贯穿所述主体形成有与所述真空通道连接的真空通路。
8.根据权利要求1所述的粘接头，其中所述主体包括：
安装块，所述安装块连接至所述驱动部段；和
绝热块，所述绝热块安装至所述安装块的下部，其中
所述冷却管设置穿过所述绝热块。
9.一种用于将裸片粘接至基材的设备，所述设备包括：
驱动部段，所述驱动部段用于传递所述裸片；
粘接头，所述粘接头包括主体、板加热器、夹头和冷却管，所述主体连接至所述驱动部段，所述板加热器安装至所述主体的下表面，所述夹头安装至所述板加热器的下表面并构造成利用真空压力来保持所述裸片，所述冷却管设置穿过所述主体并且冷却流体循环穿过所述冷却管以冷却所述板加热器；和
冷却模块，所述冷却模块与所述冷却管连接以循环所述冷却流体。
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