CN109986459B - 一种用于led芯片衬底减薄工艺中贴片陶瓷盘的散热工装及其应用 - Google Patents
一种用于led芯片衬底减薄工艺中贴片陶瓷盘的散热工装及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于LED芯片衬底减薄工艺中贴片陶瓷盘的散热工装及其应用。本发明所述散热工装，包括循环水箱，所述循环水箱的上表面设置有固定陶瓷盘的定位槽，所述定位槽的形状与陶瓷盘的形状相应；所述循环水箱上表面的四周设置有挡板；所述循环水箱的内部设置有U型吸热管，U型吸热管通过进水管和回水管与外界循环水连通。本发明所述贴片陶瓷盘的散热工装，在实际生产作业陶瓷盘循环使用的情况下，有效解决了陶瓷盘快速降温的难题，保证了生产作业的顺畅性，同时也有效避免了作业者直接接触高温陶瓷盘后造成的烫伤，保证了作业人员的安全；结构简单，操作简便易行。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于LED芯片衬底减薄工艺中贴片陶瓷盘的散热工装及其应用，属于半导体减薄工艺的技术领域。
背景技术
随着技术工艺的不断发展，LED芯片不断向高密度、高性能、小型化和轻薄化发展。其中，器件的薄片化是近年来功率器件和光伏器件的重点发展方向之一。一方面，薄片可以降低器件的导通电阻和压降，从而大幅度减少器件的导通损耗，提升器件在散热方面的性能，防止LED芯片有源区过高的温升对其光输出特性和寿命产生影响；另一方面，为满足LED芯片工艺制程中划片、裂片等后继工艺的要求，同样需要将芯片衬底厚度减薄至一定程度；再一方面，薄片利于减少器件封装的空间，实现整个封装模块的小型化和轻薄化。因此，在LED芯片制备工艺中，芯片衬底厚度减薄是非常重要的工艺制程。
半导体行业中LED芯片衬底的厚度减薄，主要采用研磨机对芯片衬底进行机械研磨(GRINDING)，目前绝大多数的半导体芯片制造商都拥有自动化程度较高的设备对芯片进行批量化减薄。但上述自动化设备的工作方法基本相同，即在芯片衬底研磨减薄时，将芯片正面贴附在陶瓷盘(一种芯片减薄用贴片工件)上，然后经过压片、去蜡等工步后，陶瓷盘通过真空吸附在机械摆臂上，机械臂与研磨盘相接触按各自的轨迹自旋，进行研磨减薄作业。
进一步的，芯片在陶瓷盘上的固定是先将陶瓷盘加热后将蜡融化在陶瓷盘上，然后将芯片粘附在陶瓷盘表面，并将其衬底减薄面朝外，便于进行后续的减薄作业。减薄作业完成后进行芯片清洗作业，在芯片清洗之前需要先将芯片从陶瓷盘上取下，将陶瓷盘放置于加热器上进行加热，待蜡融化后将减薄后芯片取下，陶瓷盘冷却、擦拭干净后投入下一轮使用。
实际作业中，陶瓷盘的数量是有限的，从贴片开始到下片作业完成是循环使用的，但是，下片后被加热的陶瓷盘需要冷却后才能重新投入新一轮的使用，陶瓷盘冷却采用的通常是自然冷却法，冷却速度慢影响陶瓷盘的循环使用效率，制约着芯片衬底减薄作业的流畅性；也有一种作法是将加热后的陶瓷盘浸泡到水里冷却，该做法虽然提高了陶瓷盘的冷却速度，的那还是存在更多不足：一是陶瓷盘表面本身有残留有较滑的蜡，往水里浸泡、拿取时手容易打滑造成陶瓷盘摔落破裂的损失，二是冷却陶瓷盘的盛水容器是固定的，冷却一定数量的陶瓷盘后就会导致水温升高，冷却效果也会逐步降低。
目前，还没有用于LED芯片衬底减薄工艺中，进行贴片陶瓷盘散热的工装及作业方法的相关专利或文献报告。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种用于LED芯片衬底减薄工艺中贴片陶瓷盘的散热工装。
本发明还提供一种利用上述陶瓷盘散热工装进行LED芯片衬底减薄的工作方法。
本发明的技术方案为：
一种用于LED芯片衬底减薄工艺中贴片陶瓷盘的散热工装，包括循环水箱，所述循环水箱的上表面设置有固定陶瓷盘的定位槽，所述定位槽的形状与陶瓷盘的形状相应；所述循环水箱上表面的四周设置有挡板；所述循环水箱的内部设置有U型吸热管，U型吸热管通过进水管和回水管与外界循环水连通。所述定位槽和挡板可防止陶瓷盘从循环水箱的上表面滑落。U型设置的吸热管便于增大循环冷却水的冷却面积。
根据本发明优选的，所述进水管上设置有进水控制阀，所述循环水箱内设置有温度传感器。通过温度变化调节循环冷却水进水控制阀的开启或关闭程度，提高循环冷却水的最大利用率，减少动力消耗。
根据本发明优选的，所述挡板环绕所述循环水箱一周设置。
根据本发明优选的，所述U型吸热管与循环水箱的上表面接触设置。
根据本发明优选的，所述循环水箱的厚度为3～5cm，长度为40～120cm，宽度为35～60cm。
根据本发明优选的，所述U型吸热管的规格为Φ6cm～Φ10cm。
根据本发明优选的，所述循环水箱的上表面设置有多个不同尺寸的定位槽。
一种利用上述陶瓷盘散热工装进行LED芯片衬底减薄的工作方法，包括如下步骤：
1)贴片作业：对贴片陶瓷盘进行加热，待陶瓷盘变热后将蜡涂抹在陶瓷盘表面上进行待减薄芯片的贴片作业；
2)压片作业：贴片作业完成后，将贴有芯片的陶瓷盘置于压片机下进行压片作业；
3)研磨作业：压片作业完成后，将陶瓷盘吸附在研磨机机械臂的吸盘上进行芯片厚度的研磨作业；
4)清洗作业：芯片研磨完成后进行清洗作业，将芯片研磨过程中产生的脏污洗掉；
5)将清洗后的陶瓷盘重新加热，待蜡融化后取下芯片；将陶瓷盘置于散热工装的定位槽内进行降温处理；
6)在热传导的作用下，循环水箱中的温度传感器感应到温度上升后，进水控制阀开启，循环冷却水在循环水箱内循环流动带走陶瓷盘的热量，实现陶瓷盘的降温。
根据本发明优选的，步骤6)中，根据温度传感器检测到的温度，相应的控制进水控制阀的开启程度。
根据本发明优选的，步骤6)中循环冷却水的循环压力为0.6±0.1MPa。
根据本发明优选的，所述贴片作业中，陶瓷盘的加热温度为95±5℃；
所述压片作业中，压片压力为0.4±0.05MPa；
所述研磨作业中，陶瓷盘吸附设定真空值大于80KPa，研磨盘转速为5～20r/min，机械臂吸盘的转速为5～100r/min，研磨压力为5～25kg；
所述清洗作业使用的洗涤试剂为碳酸钠溶液，碳酸钠溶液的质量比为，碳酸钠：纯水＝1:10；
所述步骤5)中的加热温度为95±5℃。
本发明的有益效果为：
1.本发明所述贴片陶瓷盘的散热工装，在实际生产作业陶瓷盘循环使用的情况下，有效解决了陶瓷盘快速降温的难题，保证了生产作业的顺畅性，同时也有效避免了作业者直接接触高温陶瓷盘后造成的烫伤，保证了作业人员的安全；结构简单，操作简便易行；
2.本发明所述LED芯片衬底减薄工艺中贴片陶瓷盘的散热工装，在循环水箱中设置U型吸热管实现对陶瓷盘的散热，不仅避免了冷却水温度升高，影响降温效果，又避免了陶瓷盘与水直接接触导致的陶瓷盘滑落。
附图说明
图1为本发明所述贴片陶瓷盘散热工装的结构示意图；
其中，1、循环水箱；2、进水控制阀；3、挡板；4、温度传感器；5、待减薄芯片；6、U型吸热管；7、回水管；8、进水管。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1
如图1所示。
一种用于LED芯片衬底减薄工艺中贴片陶瓷盘的散热工装，包括循环水箱1，所述循环水箱1的上表面设置有固定陶瓷盘的定位槽，所述定位槽的形状与陶瓷盘的形状相应；所述循环水箱1上表面的四周设置有挡板3；所述挡板3环绕所述循环水箱1一周设置；所述循环水箱1的内部设置有U型吸热管6，U型吸热管6通过进水管7和回水管4与外界循环水连通。所述定位槽和挡板3可防止陶瓷盘从循环水箱1的上表面滑落。U型设置的吸热管便于增大循环冷却水的冷却面积。
所述进水管7上设置有进水控制阀2，所述循环水箱1内设置有温度传感器4。通过温度变化调节循环冷却水进水控制阀2的开启或关闭程度，提高循环冷却水的最大利用率，减少动力消耗。
所述循环水箱1的厚度为5cm，长度为120cm，宽度为60cm。
所述U型吸热管的规格为Φ10cm。
所述循环水箱1的上表面设置有五个不同尺寸的定位槽。
实施例2
如实施例1所述的用于LED芯片衬底减薄工艺中贴片陶瓷盘的散热工装，所不同的是，所述U型吸热管与循环水箱的上表面接触设置。将U型吸热管与循环水箱的上表面接触设置可提高传热效率，提高工装的工作效率。
实施例3
一种利用实施例1或者2所述陶瓷盘散热工装进行LED芯片衬底减薄的工作方法，包括如下步骤：
1)贴片作业：对贴片陶瓷盘进行加热，待陶瓷盘变热后将蜡涂抹在陶瓷盘表面上进行待减薄芯片5的贴片作业；陶瓷盘的加热温度为95℃；
2)压片作业：贴片作业完成后，将贴有芯片的陶瓷盘置于压片机下进行压片作业；压片压力为0.4MPa；
3)研磨作业：压片作业完成后，将陶瓷盘吸附在研磨机机械臂的吸盘上进行芯片厚度的研磨作业；陶瓷盘吸附设定真空值为90KPa，研磨盘转速为15r/min，机械臂吸盘的转速为50r/min，研磨压力为20kg；
4)清洗作业：芯片研磨完成后进行清洗作业，将芯片研磨过程中产生的脏污洗掉；
5)将清洗后的陶瓷盘重新加热，加热温度为95℃；待蜡融化后取下芯片；将陶瓷盘置于散热工装的定位槽内进行降温处理；所述清洗作业使用的洗涤试剂为碳酸钠溶液，碳酸钠溶液的质量比为，碳酸钠：纯水＝1:10；
6)在热传导的作用下，循环水箱1中的温度传感器4感应到温度上升至25℃后，进水控制阀2开启，循环冷却水在循环水箱内1循环流动带走陶瓷盘的热量，实现陶瓷盘的降温；循环冷却水的循环压力为0.6MPa。
实施例4
如实施例3所述的LED芯片衬底减薄的工作方法，进一步的，步骤6)中，根据温度传感器4检测到的温度，相应的控制进水控制阀2的开启程度。温度传感器4检测到的温度越高，相应的加大进水控制阀2的开启程度，确保降温效果和降温效率。
Claims (6)
1.一种利用贴片陶瓷盘的散热工装进行LED芯片衬底减薄的工作方法，所述散热工装包括循环水箱，所述循环水箱的上表面设置有固定陶瓷盘的定位槽，所述定位槽的形状与陶瓷盘的形状相应；所述循环水箱上表面的四周设置有挡板；所述循环水箱的内部设置有U型吸热管，U型吸热管通过进水管和回水管与外界循环水连通；所述进水管上设置有进水控制阀，所述循环水箱内设置有温度传感器；其特征在于，包括如下步骤：
1)贴片作业：对贴片陶瓷盘进行加热，待陶瓷盘变热后将蜡涂抹在陶瓷盘表面上进行待减薄芯片的贴片作业；
2)压片作业：贴片作业完成后，将贴有芯片的陶瓷盘置于压片机下进行压片作业；
3)研磨作业：压片作业完成后，将陶瓷盘吸附在研磨机机械臂的吸盘上进行芯片厚度的研磨作业；
4)清洗作业：芯片研磨完成后进行清洗作业，将芯片研磨过程中产生的脏污洗掉；
5)将清洗后的陶瓷盘重新加热，待蜡融化后取下芯片；将陶瓷盘置于散热工装的定位槽内进行降温处理；
6)在热传导的作用下，循环水箱中的温度传感器感应到温度上升后，进水控制阀开启，循环冷却水在循环水箱内循环流动带走陶瓷盘的热量，实现陶瓷盘的降温。
2.根据权利要求1所述的进行LED芯片衬底减薄的工作方法，其特征在于，包括以下方案中的任意一项或多项：
a)所述挡板环绕所述循环水箱一周设置；
b)所述U型吸热管与循环水箱的上表面接触设置；
c)所述循环水箱的厚度为3～5cm，长度为40～120cm，宽度为35～60cm；
d)所述U型吸热管的规格为Φ6cm～Φ10cm。
3.根据权利要求1所述的进行LED芯片衬底减薄的工作方法，其特征在于，所述循环水箱的上表面设置有多个不同尺寸的定位槽。
4.根据权利要求1所述的进行LED芯片衬底减薄的工作方法，其特征在于，步骤6)中，根据温度传感器检测到的温度，相应的控制进水控制阀的开启程度。
5.根据权利要求1所述的进行LED芯片衬底减薄的工作方法，其特征在于，步骤6)中循环冷却水的循环压力为0.6±0.1MPa。
6.根据权利要求1所述的进行LED芯片衬底减薄的工作方法，其特征在于，包括以下方案中的任意一项或多项：
A)所述贴片作业中，陶瓷盘的加热温度为95±5℃；
B)所述压片作业中，压片压力为0.4±0.05MPa；
C)所述研磨作业中，陶瓷盘吸附设定真空值大于80KPa，研磨盘转速为5～20r/min，机械臂吸盘的转速为5～100r/min，研磨压力为5～25kg；
D)所述清洗作业使用的洗涤试剂为碳酸钠溶液，碳酸钠溶液的质量比为，碳酸钠：纯水＝1:10；
E)所述步骤5)中的加热温度为95±5℃。
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