CN112038256B - 加热装置和键合装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加热装置和键合装置，所述加热装置用于加热工件，包括底座，以及依次叠加的表层、上支撑层、加热件和下支撑层，所述下支撑层靠近所述底座设置，所述表层、上支撑层、加热件和下支撑层与所述底座连接，所述表层用于使工件均匀受热，所述加热件用于产生热量，所述上支撑层和所述下支撑层用于支撑所述加热件。本发明中可通过呈片状的加热件产生热量，并通过上支撑层和表层将热量传递给工件，从而减小加热装置的厚度、减轻加热装置的重量，从而可提升加热效率、加快温度传导速率。

Description

加热装置和键合装置

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种加热装置和键合装置。

背景技术

两个表面平整洁净的晶圆在一定条件下通过表面的化学键相互结合起来的技术称之为晶圆键合技术，这种技术对晶圆的晶格、晶向没有过多的限制，可用于自由组合不同的材料，被广泛地应用于微电子电路、传感器、功率器件、微机械加工、光电子器件、绝缘性硅晶片(SOI)等领域。目前，晶圆键合技术己经可以用来制作很多重要的光电子器件。

晶圆键合工艺一般是在真空环境下，在对硅片、玻璃衬底等需要进行键合的材料施加预定压力的情况下，将这些键合材料加热到预定温度，并持续一段时间，直至完成晶圆键合。在该工艺中，将材料加热到预定温度的时间占整个工艺过程的20％左右。因此，提高加热效率以缩短材料加热到预定温度的时间，对提高产率有很大的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加热装置和键合装置，以解决现有的加热装置和键合装置加热效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种加热装置，用于加热工件，包括底座，以及依次叠加的表层、上支撑层、加热件和下支撑层，所述下支撑层靠近所述底座设置，所述表层、上支撑层、加热件和下支撑层与所述底座连接，所述表层用于使工件均匀受热，所述加热件用于产生热量，所述上支撑层和所述下支撑层用于支撑所述加热件。

可选的，还包括固定单元，所述固定单元用于使所述表层、上支撑层、加热件、下支撑层与底座可拆卸固定连接。

可选的，所述固定单元用于在所述表层、上支撑层、加热件、下支撑层和底座的轴向施加压力。

可选的，所述固定单元包括至少两组固定组件，所述固定组件包括固定压板和压板固定螺钉，所述固定压板的一端设置在所述表层上，所述固定压板的另一端通过所述压板固定螺钉固定在所述底座上。

可选的，所述加热件呈片状，所述加热件包括加热件本体，以及开设在所述加热件本体上的分割线，所述分割线用于将所述加热件本体切割呈带状的加热片。

可选的，所述加热片交错分布。

可选的，所述分割线包括第一分割线、第二分割线、第三分割线、第四分割线、第五分割线和第六分割线，所述第一分割线和第二分割线沿两条预定直线设置，所述第三分割线和第五分割线从所述加热件本体的一侧的边缘沿所述第一分割线进入所述加热件本体中，所述第四分割线和第六分割线从所述加热件本体的另一侧的边缘沿所述第二分割线进入所述加热件本体中，所述第三分割线和第五分割线设置在所述预定直线的两侧，所述第四分割线和第六分割线设置在所述预定直线的两侧；所述第三分割线包括至少一条第三分割段，所述第四分割线包括至少一条第四分割段，所述第五分割线包括至少一条第五分割段，所述第六分割线包括至少一条第六分割段；所述第三分割段从所述加热件本体的一侧边缘沿着所述第一分割线进入所述加热件本体中并向所述第二分割线处延伸，所述第五分割段从所述加热件本体的另一侧边缘沿着所述第二分割线进入所述加热件本体中并向所述第一分割线处延伸，所述第四分割段从所述加热件本体的一侧沿着所述第一分割线进入所述加热件本体中并向所述第二分割线处延伸，所述第六分割段从所述加热件本体的另一侧沿着所述第二分割线进入所述加热件本体中并向所述第一分割线处延伸；所述第三分割段和所述第五分割段在所述加热件本体中交错设置，所述第四分割段和所述第六分割段在所述加热件本体中交错设置。

可选的，所述第三分割段与所述第一分割线的交点和所述第四分割段与所述第一分割线的交点，沿着所述第一分割线交错设置，并且所述第五分割段与所述第二分割线的交点和所述第六分割段与所述第二分割线的交点，沿着所述第二分割线交错设置；或者所述第三分割段与所述第四分割段关于所述第一分割线对称设置，所述第五分割段与所述第六分割段关于所述第二分割线对称设置；其中，所述第一分割线和第二分割线沿同一条预定直线设置。

可选的，所述加热件的材质可为石墨片、铜箔、银箔中的一种。

可选的，所述上支撑层设置有第一定位销孔，所述下支撑层上设置有与所述第一定位销孔数量和位置相对应的第二定位销孔，所述加热件上设置有与所述第一定位销孔和第二定位销孔数量和位置相对应的第三定位销孔，所述加热装置还包括定位销钉，所述定位销钉设置在所述第一定位销孔、第二定位销孔和第三定位销孔中。

可选的，所述加热装置还包括至少一个端子固定组件，所述端子固定组件用于使导线端子固定设置在所述加热装置中。

可选的，还包括冷却件，所述冷却件用于冷却所述加热件。

可选的，所述冷却件包括冷却件本体，设置在所述冷却件本体中的至少一条冷却通道，冷却入口以及冷却出口，所述冷却入口和冷却出口设置在所述冷却通道与所述冷却件本体的外部连通处，冷却介质可从所述冷却入口流入所述冷却通道，并从所述冷却出口流出所述冷却通道。

可选的，所述冷却通道的截面图形包括至少一个弧形边。

可选的，所述弧形边呈拱形。

可选的，所述冷却件采用3D打印工艺制造。

可选的，还包括固定单元，所述固定单元用于使所述表层、上支撑层、加热件、下支撑层、冷却件和底座可拆卸固定连接。

可选的，所述上支撑层和下支撑层为陶瓷盘，所述表层为双层石墨盘，所述双层石墨盘包括外层石墨盘、内层石墨盘以及用于粘接两张石墨盘的石墨胶。

本发明还提供一种键合装置，包括上述的加热装置。

本发明提供的一种加热装置和键合装置，具有以下有益效果：

首先，由于加热装置中表层、上支撑层、加热件和下支撑层依次叠加，下支撑层靠近底座设置，表层、上支撑层、加热件和下支撑层与底座连接，表层用于使工件均匀受热，加热件用于产生热量，上支撑层和下支撑层用于支撑加热件，因此，可通过呈片状的加热件产生热量，并通过上支撑层和表层将热量传递给工件，从而减小加热装置的厚度、减轻加热装置的重量，从而可提升加热效率、加快温度传导速率。

其次，由于固定单元用于使所述表层、上支撑层、加热件、下支撑层与底座可拆卸固定连接，因此，当加热装置的某一部件损坏时将所述固定单元拆开，更换相应的部件后再固定连接即可，如此可避免加热装置整体报废。

其次，由于加热件呈片状，加热件包括加热件本体，以及开设在所述加热件本体上的分割线，分割线用于将所述加热件本体切割呈带状的加热片，如此，可使所述加热件均匀产热，以使所述工件受热均匀。

再次，所述加热件为石墨片，可提高加热效率和导热效率。

再次，所述上支撑层和所述下支撑层为陶瓷盘，可使所述加热装置的热传导性能好，导热效率高，且保温效果好。

再次，表层为双层石墨盘，所述双层石墨盘包括外层石墨盘、内层石墨盘以及用于粘接两张石墨盘的石墨胶，可使热量均匀分布，从而使工件均匀受热。

附图说明

图1是本发明实施例一中的加热装置的一种结构示意图；

图2是本发明实施例一中加热装置的截面示意图；

图3是本发明实施例一中表层的结构示意图；

图4是本发明实施例一中上支撑层的结构示意图；

图5是本发明实施例一中下支撑层的结构示意图；

图6是本发明实施例一中加热件的结构示意图；

图7是本发明其他实施例中加热件的结构示意图；

图8是本发明实施例一中冷却件的结构示意图；

图9是本发明实施例一中冷却通道的走向示意图；

图10-1是本发明实施例一中冷却通道的截面示意图；

图10-2至图10-6是本发明其他实施例中冷却通道的截面示意图；

图11是本发明实施例一中冷却件的仿真图；

图12是本发明实施例一中加热装置的另一种结构示意图；

图13是本发明实施例一中导线单元的结构示意图；

图14是本发明实施例一中端子固定组件的结构示意图；

图15是本发明实施例一中导线固定组件的结构示意图；

图16是本发明实施例四中导线固定组件的结构示意图。

附图标记说明：

100-加热单元；

110-表层；111-加热单元固定槽；112-第一触点固定槽；113-热电偶固定槽；

120-上支撑层；121-第一定位销孔；

130-加热件；131-加热件本体；132a-第一分割线；132b-第二分割线；132c-第三分割线；132d-第三分割段；132e-第四分割线；132f-第四分割段；132g-第五分割线；132h-第五分割段；132i-第六分割线；132j-第六分割段；L-预定直线；133-第三定位销孔；134-第一接线端子；135-第二接线端子；

140-下支撑层；141-第二定位销孔；142-第一触点固定孔；

150-定位销钉；

200-冷却单元；

210-导热层；

220-冷却件；221-冷却件本体；222-冷却通道；223-冷却入口；224-冷却出口；225-进气管；226-排气管；227-弧形边；228-第二触点固定槽；

230-隔热层；

240-底层；

300-底座；

400-固定单元；410-固定压板；420-压板固定螺钉；430-弹簧；440-垫圈；450-围板；460-固定螺钉；

500-导线单元；

510-端子固定组件；511-活动触点；512-绝缘套；513-弹垫；514-端子压板；515-固定块；516-螺钉；

520-导线固定组件；521-第一真空接插件；522-第一法兰固定件；523-第一法兰密封件；

524-第二真空接插件；525-卡箍；526-第二法兰密封件；527-分流块；528-固定板。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的加热装置和键合装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

本实施例提供一种加热装置。参考图1和图2，图1是本发明实施例一中的加热装置的一种结构示意图，图2是本发明实施例一中加热装置的截面示意图，所述加热装置包括加热单元100、冷却单元200、底座300、固定单元400和导线单元500。

参考图2，所述加热单元100包括依次叠加的表层110、上支撑层120、加热件130、下支撑层140和至少一个定位销钉150。

参考图3，图3是本发明实施例一中表层110的结构示意图，所述表层110位于最上层，可与待加热工件直接接触，用于使待加热工件均匀受热。所述表层110优选为双层石墨盘，所述双层石墨盘包括外层石墨盘、内层石墨盘以及用于粘接两张石墨盘的石墨胶。所述外层石墨盘上开设有至少一个加热单元固定槽111、至少一个第一触点固定槽112、以及至少一个热电偶固定槽113。所述热电偶固定槽113用于固定热电偶。

参考图4和图5，图4是本发明实施例一中上支撑层120的结构示意图，图5是本发明实施例一中下支撑层140的结构示意图，所述上支撑层120和所述下支撑层140用于保护支撑所述加热件130。所述上支撑层120和所述下支撑层140优选为陶瓷盘。所述上支撑层120上设置有至少一个第一定位销孔121，所述下支撑层140上设置有与所述第一定位销孔121数量和位置相对应的第二定位销孔141，所述下支撑层140上还设置有第一触点固定孔142，所述第一触点固定孔142的数量和位置与所述第一触点固定槽112的数量和位置相对应。

所述上支撑层120和所述下支撑层140均为陶瓷盘，可使所述加热装置的热传导性能好，导热效率高，且保温效果好。具体的，陶瓷在20℃的导热率为150W/(m·k)，陶瓷的比热容为0.71J/(g·k)，陶瓷在400℃～800℃下的热膨胀系数为5.3x10^-6/℃，陶瓷的密度为3.4g/cm；而高温合金(Inconel600)在20℃的导热率为13W/(m·k)，比热容为0.46J/(g·k)，在400℃～800℃下的热膨胀系数为13.3x10^-6/℃，密度为8.5g/cm。对比陶瓷与高温合金(Inconel600)的热性能，首先，对比热膨胀系数，陶瓷的热膨胀系数比高温合金(Inconel600)小，即加热时陶瓷比高温合金的变形更小；其次，对比导热率，陶瓷的导热率远远大于高温合金(Inconel600)的导热率，也就是说陶瓷的温度传导更快，加热效率更高；再次，又根据公式Q＝c·ρ·V·△t，其中Q为热量，c为材料的比热容，ρ为材料的密度，V为材料的体积，相同结构的加热装置(体积V相同)，升高或降低同样的温度(△t相同)，所需要的能量或释放的能量与比热容和密度的乘积c·ρ成正比，陶瓷的c·ρ比高温合金的c·ρ高，也就是说，同样结构陶瓷的加热装置比高温合金(Inconel600)加热装置在升高相同温度的情况下，自身所需吸收的热量更少，即浪费在自身加热上的热量更少。总的来说，陶瓷加热变形更小，温度传导更快，浪费在自身加热上的热量更少，加热效率更高。

参考图6，图6是本发明实施例一中加热件130的结构示意图，所述加热件130呈片状，所述加热件130包括加热件本体131，以及开设在所述加热件本体131上的分割线，所述分割线用于将所述加热件本体131切割呈带状的加热片，如此可使所述加热件130均匀产热，以使所述工件受热均匀。

如图6所示，所述分割线包括第一分割线132a、第二分割线132b、第三分割线132c、第四分割线132e、第五分割线132g和第六分割线132i，所述第一分割线132a和所述第二分割线132b优选沿同一条预定直线L设置，所述第三分割线132c和所述第五分割线132g从所述加热件本体131的一侧的边缘沿所述第一分割线132a进入所述加热件本体131中，所述第四分割线132e和所述第六分割线132i从所述加热件本体131的另一侧的边缘沿所述第二分割线132b进入所述加热件本体131中，所述第三分割线132c和所述第五分割线132g设置在所述预定直线L的两侧，所述第四分割线132e和所述第六分割线132i设置在所述预定直线L的两侧；所述第三分割线132c包括至少一条第三分割段132d，所述第四分割线132e包括至少一条第四分割段132f，所述第五分割线132g包括至少一条第五分割段132h，所述第六分割线132i包括至少一条第六分割段132j；所述第三分割段132d从所述加热件本体131的一侧边缘沿着所述第一分割线132a进入所述加热件本体131中并向所述第二分割线132b处延伸，所述第五分割段132h从所述加热件本体131的另一侧边缘沿着所述第二分割线132b进入所述加热件本体131中并向所述第一分割线132a处延伸，所述第四分割段132f从所述加热件本体131的一侧沿着所述第一分割线132a进入所述加热件本体131中并向所述第二分割线132b处延伸，所述第六分割段132j从所述加热件本体131的另一侧沿着所述第二分割线132b进入所述加热件本体131中并向所述第一分割线132a处延伸。并且，所述第三分割段132d和所述第五分割段132h在所述加热件本体131中交错设置，所述第四分割段132f和所述第六分割段132j在所述加热件本体131中交错设置。在其他的实施例中，所述第一分割线132a和所述第二分割线132b可沿两条预定直线设置，所述两条预定直线可相互平行也可具有一定的夹角。

如图6所示，所述第一分割线132a、所述第二分割线132b、所述第三分割线132c、所述第四分割线132e、所述第五分割线132g和所述第六分割线132i的一端均位于所述加热件本体131的边缘，但是所述第一分割线132a、所述第二分割线132b、所述第三分割线132c、所述第四分割线132e、所述第五分割线132g和所述第六分割线132i的另一端均未与其他的分割线相交。其中，所述第三分割线132c和所述第五分割线132g的另一端均未与所述第二分割线132b相交，所述第四分割线132e和所述第六分割线132i的另一端均未与所述第一分割线132a相交。

如图6所示，所述第三分割段132d与所述第一分割线132a的交点和所述第四分割段132f与所述第一分割线132a的交点沿着所述第一分割线132a交错设置。所述第五分割段132h与所述第二分割线132b的交点和所述第六分割段132j与所述第二分割线132b的交点沿着所述第二分割线132b交错设置。如此，所述加热件130的第一接线端子134和第二接线端子135分别位于加热件130的两侧。

通过上述分割线可使所述加热件本体131被均匀切割，以使所述加热件130均匀产热。

在其他的实施例中，如图7所示，图7是本发明其他实施例中加热件130的结构示意图，所述第三分割段132d与所述第四分割段132f关于所述第一分割线132a对称设置，所述第五分割段132h与所述第六分割段132j关于所述第二分割线132b对称设置。如此，所述加热件130的第一接线端子134和第二接线端子135位于加热件130的同侧。

优选的，所述第三分割段132d、所述第五分割段132h、所述第四分割段132f和所述第六分割段132j均匀设置在所述加热件本体131上，如此可使经所述分割线切割后的带状的加热片宽度均匀，从而可使所述加热件130加热均匀。

所述加热件130优选呈薄片状。所述加热件130的材质可为石墨片、铜箔、银箔中的一种。

所述加热件本体131优选为石墨片，如此可提高加热效率和导热效率，且石墨片价格低廉，容易加工，可大大缩短制造周期。所述加热件130的厚度为0.05～1mm。所述加热件130的厚度优选为0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.5mm、1mm等等。所述加热件130仅设置在所述上支撑层120和所述下支撑层140之间，仅通过定位销钉150定位，如此可便于更换加热件130，避免加热件130损坏，需要整体更换加热件130。

例如，当所述加热件130为厚度为0.2mm的石墨片时，可测得所述加热件130的电阻值为4.057欧姆，以此可推断出同样图案不同厚度的加热件130的电阻值。此外，可根据公式R＝U²/P和R＝ρ·L/S设计加热件130的图案，得到所需功率的加热件130，其中，R为电阻，U为电压，P为功率，ρ为电阻率，单位(欧姆·米)，L为石墨长度，S为石墨截面积。相比于钎焊金属加热片或者其他加热件130，本实施例采用石墨片为加热件130，可使加热件130易于加工。

此外，由于所述加热件130呈片状，且所述加热件130的厚度较薄，因此可整体减小所述加热单元100的厚度。例如，加热单元100的厚度可从原来的14mm减少到8mm，减小到原来的57％，所述加热单元100的重量可从原来的3.9kg减轻到1.1kg，减轻到原来的28％，由于厚度减小、重量减轻从而可提高加热效率，加快温度传导速率。

所述加热件130上设置有与所述第一定位销孔121和第二定位销孔141数量和位置相对应的第三定位销孔133。

所述定位销钉150设置在所述第一定位销孔121、第二定位销孔141和第三定位销孔133中，用于限制所述上支撑层120、所述下支撑层140和所述加热件130相互转动。

参考图2，所述冷却单元200包括依次叠加的导热层210、冷却件220、隔热层230和底层240。

所述导热层210与所述下支撑层140相接触，所述导热层210用于传热和缓冲压力。所述导热层210优选为石墨盘，如此可使所述导热层210具有较好的导热性能，且能起到缓冲压力的作用。所述导热层210上开设有与所述第一触点固定孔142的数量和位置相对应的第二触点固定孔。

所述冷却件220用于冷却所述加热单元100。参考图8和图9，图8是本发明实施例一中冷却件220的结构示意图，图9是本发明实施例一中冷却通道222的走向示意图，所述冷却件220包括冷却件本体221，设置在所述冷却件本体221中的单个冷却通道222。所述冷却通道222从所述冷却件本体221的一侧旋入所述冷却件本体221的中心，转向后又旋回至冷却件本体221的另一侧。如此，旋入所述冷却件本体221中的冷却通道222与旋出所述冷却件本体221中的冷却通道222交替设置，可使所述冷却件本体221温度均匀。在其他的实施例中，设置在所述冷却件本体221中的冷却通道222的数量还可为多条，例如，当冷却通道222的数量为两条时，两条所述冷却通道222分别从所述冷却件本体221的一侧旋入所述冷却件本体221的中心，转向后又旋回至冷却件本体221的另一侧，且两条所述冷却通道222交替设置。

本实施例中，所述冷却件220还包括冷却入口223和冷却出口224。冷却入口223和冷却出口224设置在所述冷却通道222与所述冷却件本体221的外部连通处。冷却气体可从所述冷却入口223流入所述冷却通道222，并从所述冷却出口224流出所述冷却通道222。在其他的实施例中，还可以是冷却液等冷却介质流经所述冷却通道222以对所述冷却件本体221进行冷却。

所述冷却件220还包括进气管225和排气管226，所述进气管225与所述冷却入口223连通，所述排气管226与所述冷却出口224连通。优选的，所述进气管225和排气管226分别与所述冷却件本体221一体成型。

所述冷却件220优选一体成型，可避免所述冷却液或者冷却气体等冷却介质泄露。优选的，所述冷却件220采用3D打印工艺制造，如此可使所述冷却件220更为轻薄，从而使所述冷却件220具有更好的冷却效果。

所述冷却通道222的截面图形中包括至少一个弧形边227，如此可提高冷却件220的耐压性能，避免冷却件220在键合的过程中发生形变，相应的也可减小冷却件220的厚度。此外，冷却通道222的截面非圆形，既能使足够的冷却气通过，又能减小冷却件220的厚度。相比于，冷却通道222的截面为圆形的的冷却件220而言，本实施例中的冷却件220可使厚度减薄50％，重量减轻70％，利于提高加热装置的热传导速率从而提高加热装置的加热效率。

参考图10-1，图10-1是本发明实施例一中冷却通道222的截面示意图，本实施例中，所述冷却通道222的截面图形中包括一个弧形边227，具体的，所述弧形边227呈拱形。参考图10-2至图10-6，图10-2至图10-6是本发明其他实施例中冷却通道222的截面示意图，这些冷却通道222的截面图形中包括至少一个弧形边227，这些冷却通道222的截面图形中的弧形边227可与截面图形中其他的边光滑连接或者形成一定角度。如图10-2、图10-3和图10-5所示，这些冷却通道222的截面图形中的弧形边227的数量为两个，两个所述弧形边227对称设置。如图10-4所示，所述冷却通道222的截面图形中的弧形边227的数量为四个，四个弧形边227光滑连接。如图10-6所示，所述冷却通道222的截面图形中的弧形边227的数量为三个，三个弧形边227依次光滑连接。

图11是本发明实施例一中冷却件220的仿真图，如图11所示，冷却通道222的宽为7.5mm，壁厚为1.5mm，简化后的冷却通道222为200mm长的并行水路，在100bar压力下最大形变为3.8μm，远远小于冷却件220形变不能超过0.1mm的需求。

所述冷却件本体221面向所述导热层210的一面上还设置有第二触点固定槽228。

所述隔热层230用于隔离加热单元100产生的热量。优选的，所述隔热层230的材质为泡沫金属。

所述底层240，可起到冷却加热单元100的作用，同时也可作为与外界相接触的表层110。

所述固定单元400用于将所述加热单元100和冷却单元200可拆卸的固定在所述底座300上，当所述加热装置的某一部件损坏时将所述固定单元400拆开，更换相应的部件后再通过固定单元400将加热单元100和冷却单元200固定连接即可，如此可避免加热装置整体报废。

参考图1和图12，图12是本发明实施例一中加热装置的另一种结构示意图，所述底座300呈圆环状。

本实施例中，所述固定单元400用于给所述加热单元100和冷却单元200施加沿轴向的压力，从而固定连接加热单元100和冷却单元200。如此，可避免给所述加热单元100和冷却单元200施加沿径向的力，从而使所述加热单元100和冷却单元200可沿径向自由膨胀，避免加热装置因为加热和冷却发生变形，从而改善加热装置的精度。

具体的，如图1和图12所示，所述固定单元400包括至少两组固定组件，每组所述固定组件包括固定压板410和压板固定螺钉420，所述固定压板410的一端设置在所述表层110中的加热单元固定槽111中，所述固定压板410的另一端通过所述压板固定螺钉420固定在所述底座300上。进一步的，所述固定组件还包括弹簧430和垫圈440，所述固定压板410的另一端与所述底座300之间设置有垫圈440，所述压板固定螺钉420沿着轴向设置，压板固定螺钉420穿过所述弹簧430并穿过所述固定压板410的另一端与所述底座300固定连接。通过所述固定组件使所述加热单元100和所述冷却单元200轴向固定成一体。如图1和图12所示，所述固定组件的数量为三组，三组所述固定组件均匀设置。

本实施例中，通过所述固定单元400直接固定连接所述加热单元100和所述冷却单元200。在其他的实施例中，可先通过所述固定单元400分别固定连接所述加热单元100和所述冷却单元200，再固定连接所述加热单元100和冷却单元200，也可先固定加热单元100再固定连接所述加热单元100和冷却单元200，还可先固定冷却单元200再固定连接加热单元100和冷却单元200。

所述固定单元400还包括围板450及固定螺钉460，所述围板450及固定螺钉460使各加热层径向成为一体。具体的，所述围板450围在所述加热单元100和所述冷却单元200的径向上，所述固定螺钉460用于将所述围板450固定设置在所述底座300上。

所述导线单元500包括两个端子固定组件510，所述端子固定组件510用于使导线端子固定设置在所述加热单元100上。在其他的实施例中，当所述加热件130的端子同侧设置时，所述端子固定组件510的数量为一个。

具体的，参考图13和图14，图13是本发明实施例一中导线单元500的结构示意图，图14是本发明实施例一中端子固定组件510的结构示意图，所述端子固定组件510包括：活动触点511、绝缘套512、弹垫513、端子压板514、固定块515及螺钉516。活动触点511在弹垫513的弹力作用下压紧在上支撑层120靠近所述加热件130的一面上，以使活动触点511与加热件130上的正负电极相接触；所述弹垫513和绝缘套512设置在所述第一触点固定孔142、所述第一分割线132a或者所述第二分割线132b、第二触点固定孔、第二触点固定槽228中；绝缘套512用于使活动触点511与固定压板410、固定块515、螺钉以及围板450绝缘。所述端子的一端设置在所述第一触点固定槽112中，所述端子的另一端通过所述固定块515及螺钉与所述底座300固定连接。通过所述端子固定组件510给所述活动触点511、绝缘套512、弹垫513施加径向压力，以使所述活动触点511、绝缘套512、弹垫513固定设置在所述加热组件中。

所述导线固定单元400还包括导线固定组件520，所述导线固定组件520用于将导线固定在真空腔上。参考图15，图15是本发明实施例一中导线固定组件520的结构示意图，所述导线固定组件520包括：第一真空接插件521、第一法兰固定件522、第一法兰密封件523和第一连接件。第一真空接插件521是一种可以把导线引出密封设备的专用电气零件，自带圆形斜面法兰，通过第一法兰固定件522和第一法兰密封件523可将第一真空接插件521固定在真空腔的底板上，第一真空接插件521的前后两端可通过第一连接件与导线连接在一起。

所述导线单元500还包括导线绝缘组件，所述导线绝缘组件用于使导线与金属绝缘，保证安全。

所述导线绝缘组件包括：玻璃纤维、小绝缘珠、陶瓷套等零件。铜导线外面套有小绝缘珠起绝缘作用，小绝缘珠外面再套有玻璃纤维起绝缘及固定作用，导线端子和出真空腔处再有陶瓷套等绝缘零件。

以厚度为0.2mm的石墨制作加热件130，以2mm陶瓷盘制作上支撑层120和下支撑层140，所述加热装置的厚度可减小43％，重量可减小72％。进行独立加热试验，加热装置的加热速率大于100℃/min，与产品要求的指标45℃/min相比有了很大的提高。

实施例二

本实施例提供一种加热装置。本实施例中的加热装置与实施例一中的加热装置的区别在于，本实施例中所述加热装置包括加热单元100、冷却单元200、底座300、导线单元500和固定单元400，但是所述冷却单元200不包括冷却件220。所述加热单元100中的下支撑层140设置在冷却单元200中的导热层210上，所述导热层210设置在所述隔热层230上，所述隔热层230设置在所述底层240上。所述固定单元400用于将所述加热单元100和冷却单元200固定在所述底座300上。

在其他的实施例中，所述加热装置不包括冷却单元200，所述加热单元100中的下支撑层140设置在所述底座300上，所述固定单元400用于将所述加热单元100固定在所述底座300上；所述加热装置也可包括冷却单元200，但是所述冷却单元200不包括导热层210，所述加热单元100中的下支撑层140设置在所述冷却件220上；所述加热装置也可包括冷却单元200，但是所述冷却单元200不包括导热层210、隔热层230和底层240，所述加热单元100中的下支撑层140设置在所述冷却件220上，所述冷却件220设置在所述底座300上。

实施例三

本实施例提供一种加热装置。本实施例中的加热装置与实施例一中的加热装置的区别在于，本实施例中所述加热装置还包括压板，所述压板设置在所述表层110远离所述上支撑层120的一面上，所述压板可直接接触晶圆表面并对晶圆施加压力进行键合。

所述压板的材质优选为碳化硅。

实施例四

本实施例提供一种加热装置。本实施例中的加热装置与实施例一中的加热装置的区别在于，所述导线单元500不包括端子固定组件510，且所述导线固定组件520与实施例一中的导线固定组件520不相同。

本实施例中，所述导线单元500包括导线固定组件520和导线绝缘组件。其中，所述导线绝缘组件与实施例一相同。

所述导线固定组件520用于将导线固定在真空腔上。参考图16，图16是本发明实施例四中导线固定组件520的结构示意图，所述导线固定组件520包括：第二真空接插件524、卡箍525、第二法兰密封件526、分流块527、固定板528、连接螺钉和第二连接件，第二真空接插件524通过卡箍525和第二法兰密封件526固定在分流块527上，第二真空接插件524的前后两端再用第二连接件与导线连接在一起。所述分流块527固定在固定板528上，所述固定板528固定在底座300上。

实施例五

本实施例提供一种键合装置，所述键合装置包括上述实施例中的加热装置。

所述键合装置可以用于晶圆键合，也可以用于芯片键合。

上述实施例中，所述轴向与所述加热单元100和所述冷却单元200相互叠加的方向平行，所述径向与所述加热单元100中的加热件130的表面平行。在实际使用过程中，所述径向平行于晶圆、芯片或者玻璃施等待加热工件设置的平面，所述轴向平行于所述加热装置给晶圆、芯片或者玻璃等待加热工件施加压力的平面。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (15)

1.一种加热装置，用于加热工件，其特征在于，包括底座，以及依次叠加的表层、上支撑层、加热件和下支撑层，所述下支撑层靠近所述底座设置，所述表层、上支撑层、加热件和下支撑层与所述底座连接，所述表层用于使工件均匀受热，所述加热件用于产生热量，所述上支撑层和所述下支撑层用于支撑所述加热件；

还包括冷却件，所述冷却件用于冷却所述加热件，所述冷却件包括冷却件本体，设置在所述冷却件本体中的至少一条冷却通道，冷却入口以及冷却出口，所述冷却入口和冷却出口设置在所述冷却通道与所述冷却件本体的外部连通处，冷却介质可从所述冷却入口流入所述冷却通道，并从所述冷却出口流出所述冷却通道，所述冷却通道的截面图形包括至少一个弧形边，所述弧形边呈拱形。

2.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于，还包括固定单元，所述固定单元用于使所述表层、上支撑层、加热件、下支撑层与底座可拆卸固定连接。

3.如权利要求2所述的加热装置，其特征在于，所述固定单元用于在所述表层、上支撑层、加热件、下支撑层和底座的轴向施加压力。

4.如权利要求3所述的加热装置，其特征在于，所述固定单元包括至少两组固定组件，所述固定组件包括固定压板和压板固定螺钉，所述固定压板的一端设置在所述表层上，所述固定压板的另一端通过所述压板固定螺钉固定在所述底座上。

5.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热件呈片状，所述加热件包括加热件本体，以及开设在所述加热件本体上的分割线，所述分割线用于将所述加热件本体切割呈带状的加热片。

6.如权利要求5所述的加热装置，其特征在于，所述加热片交错分布。

7.如权利要求6所述的加热装置，其特征在于，所述分割线包括第一分割线、第二分割线、第三分割线、第四分割线、第五分割线和第六分割线，所述第一分割线和第二分割线沿两条预定直线设置，所述第三分割线和第五分割线从所述加热件本体的一侧的边缘沿所述第一分割线进入所述加热件本体中，所述第四分割线和第六分割线从所述加热件本体的另一侧的边缘沿所述第二分割线进入所述加热件本体中，所述第三分割线和第五分割线设置在所述预定直线的两侧，所述第四分割线和第六分割线设置在所述预定直线的两侧；所述第三分割线包括至少一条第三分割段，所述第四分割线包括至少一条第四分割段，所述第五分割线包括至少一条第五分割段，所述第六分割线包括至少一条第六分割段；所述第三分割段从所述加热件本体的一侧边缘沿着所述第一分割线进入所述加热件本体中并向所述第二分割线处延伸，所述第五分割段从所述加热件本体的另一侧边缘沿着所述第二分割线进入所述加热件本体中并向所述第一分割线处延伸，所述第四分割段从所述加热件本体的一侧沿着所述第一分割线进入所述加热件本体中并向所述第二分割线处延伸，所述第六分割段从所述加热件本体的另一侧沿着所述第二分割线进入所述加热件本体中并向所述第一分割线处延伸；所述第三分割段和所述第五分割段在所述加热件本体中交错设置，所述第四分割段和所述第六分割段在所述加热件本体中交错设置。

8.如权利要求7所述的加热装置，其特征在于，所述第三分割段与所述第一分割线的交点和所述第四分割段与所述第一分割线的交点，沿着所述第一分割线交错设置，并且所述第五分割段与所述第二分割线的交点和所述第六分割段与所述第二分割线的交点，沿着所述第二分割线交错设置；或者所述第三分割段与所述第四分割段关于所述第一分割线对称设置，所述第五分割段与所述第六分割段关于所述第二分割线对称设置；其中，所述第一分割线和第二分割线沿同一条预定直线设置。

9.如权利要求5所述的加热装置，其特征在于，所述加热件的材质可为石墨片、铜箔、银箔中的一种。

10.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述上支撑层设置有第一定位销孔，所述下支撑层上设置有与所述第一定位销孔数量和位置相对应的第二定位销孔，所述加热件上设置有与所述第一定位销孔和第二定位销孔数量和位置相对应的第三定位销孔，所述加热装置还包括定位销钉，所述定位销钉设置在所述第一定位销孔、第二定位销孔和第三定位销孔中。

11.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括至少一个端子固定组件，所述端子固定组件用于使导线端子固定设置在所述加热装置中。

12.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述冷却件采用3D打印工艺制造。

13.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于，还包括固定单元，所述固定单元用于使所述表层、上支撑层、加热件、下支撑层、冷却件和底座可拆卸固定连接。

14.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述上支撑层和下支撑层为陶瓷盘，所述表层为双层石墨盘，所述双层石墨盘包括外层石墨盘、内层石墨盘以及用于粘接两张石墨盘的石墨胶。

15.一种键合装置，其特征在于，包括如权利要求1至14任一项所述的加热装置。

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