CN209561341U - 一种晶片冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体行业晶片热处理技术领域，公开一种晶片冷却装置。该晶片冷却装置包括换热板和顶出机构，其中换热板内设置有流体循环系统，换热板的上表面用于放置待冷却的晶片；顶出机构位于换热板的下方，顶出机构用于将晶片从换热板的上表面顶出。本实用新型结构简单、操作方便，通过设置流体循环系统对换热板进行降温，进而对换热板上的晶片进行降温，大大提高了晶片的换热效率和换热均匀性，改善了晶片冷却效果；通过设置顶出机构实现了对晶片的精准取放，提高了晶片冷却的自动化程度和工作效率。

Description

一种晶片冷却装置

技术领域

本实用新型涉半导体行业晶片热处理技术领域，尤其涉及一种晶片冷却装置。

背景技术

在半导体加工过程中，常常会造成晶片处于高温状态，因而需要采用冷却装置对晶片进行散热处理。现有的晶片冷却装置结构较复杂，对晶片的取放也不方便，而且在散热过程中，现有冷却盘的中心冷却较快、边缘冷却较慢，从而容易造成晶片表面的降温不均匀，进而对晶片的质量产生影响。

因此，亟需一种结构简单、操作方便、散热均匀的晶片冷却装置，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种晶片冷却装置，该装置结构简单、操作方便，提高了晶片的散热均匀性、改善了晶片冷却效果。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种晶片冷却装置，包括换热板和顶出机构，所述换热板内设置有流体循环系统，所述换热板的上表面用于放置待冷却的晶片；所述顶出机构位于所述换热板的下方，所述顶出机构用于将所述晶片从所述换热板的上表面顶出。

作为一种晶片冷却装置的优选方案，所述换热板为圆盘结构，所述流体循环系统为螺旋盘绕式冷却流道，所述冷却流道从所述圆盘外周的流体进口盘绕至圆盘中心，再从圆盘中心盘绕至圆盘外周的流体出口。

作为一种晶片冷却装置的优选方案，所述冷却流道的上壁到所述换热板上表面的距离为0.1-3mm。

作为一种晶片冷却装置的优选方案，所述冷却流道内通入的冷却介质为恒温水。

作为一种晶片冷却装置的优选方案，所述换热板上设置有真空吸附机构，用于吸附所述晶片。

作为一种晶片冷却装置的优选方案，所述换热板上设有温度传感器，用于检测所述换热板上表面的温度。

作为一种晶片冷却装置的优选方案，所述换热板的上表面设置有若干限位凸起，用于限制所述晶片的位置，所述限位凸起排布形成的轮廓与所述晶片的轮廓相同。

作为一种晶片冷却装置的优选方案，所述换热板的材料为铝材，所述限位凸起的材料为树脂。

作为一种晶片冷却装置的优选方案，所述顶出机构包括：

气缸；

顶板，位于所述换热板的下方，所述顶板与所述气缸的输出端相连，能由所述气缸带动上下移动；

顶针，安装于所述顶板上，所述顶针能穿过所述换热板，以将所述晶片顶出。

作为一种晶片冷却装置的优选方案，所述顶板为Y形板，所述Y形板的主干与所述气缸的输出端相连，所述顶针分别设置于所述Y形板的主干及两个分支上。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型的晶片冷却装置包括换热板和顶出机构，其中换热板内设有流体循环系统，流体循环系统通过流动的介质对换热板进行降温，进而对换热板上的晶片进行降温，其大大提高了晶片的换热效率和换热均匀性，改善了晶片冷却效果；而设置在换热板下方的顶出机构，能方便地将待冷却的晶片放置在换热板上，并将冷却完成的晶片从换热板的表面取出，其结构简单、操作便捷，提高了晶片冷却的自动化程度和工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的晶片冷却装置的俯视图；

图2是本实用新型实施例提供的晶片冷却装置沿图1中A-A方向的剖视图；

图3是本实用新型实施例涉及的换热板和流体循环系统的结构示意图；

图4是本实用新型实施例涉及的顶出机构的结构示意图。

图中：

1-底座；2-换热板；21-流体进口；22-流体出口；23-限位凸起；24-真空吸附机构；3-顶出机构；31-气缸；32-顶板；321-主干；322-分支；33-顶针。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例提供一种晶片冷却装置，用于半导体加工过程中晶片的冷却。图1所示为该晶片冷却装置的俯视图，图2所示为该晶片冷却装置沿图1中A-A方向的剖视图。如图1-2所示，该冷却装置包括底座1、换热板2和顶出机构3。其中底座1内设置有容纳腔，用于容纳换热板2、顶出机构3等部件。换热板2通过紧固螺栓固定于底座1上，其上表面用于放置待冷却的晶片。换热板2具有一定的厚度，其内部设置有流体循环系统，能通过流动的介质对换热板2进行降温，进而对换热板2上的晶片进行降温。顶出机构3同样设置于底座1上，且位于换热板2的下方，顶出机构3能够通过上下运动方便地将待冷却的晶片放置在换热板2上，或将冷却完成的晶片从换热板2的表面顶起。本装置结构简单、操作便捷，其大大提高了晶片的换热效率和换热均匀性，改善了晶片的冷却效果，同时提高了晶片冷却的自动化程度和工作效率。

进一步地，图3所示为换热板2和其内部流体循环系统的结构示意图，其中换热板2优选为圆盘结构，圆盘的周侧向外凸设有一安装部，安装部上设有螺栓孔，并通过紧固螺栓固定于底座1上，同时安装部上还设置有流体进口21和流体出口22，分别通过水嘴与外部的冷却管路相连通。如图3所示，该流体循环系统优选采用螺旋盘绕式的冷却流道，冷却流道包括进液流道和出液流道，进液流道从圆盘外周的流体进口21沿圆周方向逐渐向内盘绕至圆盘中心，出液流道与进液流道在圆盘中心处相连通，出液流道从圆盘中心沿圆周方向逐渐向外盘绕至圆盘外周的流体出口22。上述进液流道和出液流道依次间隔设置，并且相邻流道内的流体流动方向相反。由于一般的冷却装置进液口处的温度较低，出液口处的温度较高，容易造成晶片的冷却不均匀，而本实施例中将进液流道与出液流道依次间隔布置，并设置为螺旋盘绕式结构，加强了进液流道与出液流道之间的换热，较好地保证了换热板2整体温度的均匀性，从而保证了对晶片冷却的均匀性，提高了晶片的加工效果。作为优选，本实施例中换热板2的材料为铝材，其具有重量轻、强度高、成本低的优点，当然也可以选择铜、铁、不锈钢等其他具有导热性的材质。本实施例冷却流道的上壁到换热板2上表面的距离为0.1-3mm，此厚度范围一方面保证了换热板2的结构强度，另一方面有利于加快冷却流道与晶片的换热速度，提高晶片的冷却效率。

作为优选，本实施例冷却流道内通入的循环介质为恒温水，其由设置在该冷却装置外的恒温水槽提供，采用水冷的方式能提高该装置的散热效率，降低系统运行成本，而且节能环保，取用方便；当然在其它情况下，也可以选择其它液体或气体等冷却介质对晶片进行冷却。进一步地，该换热板2上还设有温度传感器，能够实时检测换热板2上表面的温度，从而获得晶片的温度，方便及时将晶片放入或移出该装置。此外，为防止晶片在换热板2上的位置发生偏移，本装置在换热板2上还设置有若干限位凸起23，用于限制晶片的位置，限位凸起23排布所形成的轮廓与晶片的轮廓相同。具体到本实施例的圆盘结构，当其用于对晶圆进行散热时，可在圆盘结构的上表面沿圆周方向均匀设置3～10个限位凸起23(如图1中所示，限位凸起23为8个)，各限位凸起23排布形成的内圆的直径与晶圆的直径相同，从而较好地防止晶圆在冷却过程中发生晃动。上述限位凸起23的材料优选为树脂材料，如PPS等，以保证其具有较好的稳定性和耐磨性。进一步地，本实施例在换热板2上还设置有真空吸附机构24，通过抽真空的方式将晶片牢固地吸附在换热板2上。

图4所示为该晶片冷却装置中顶出机构3的结构示意图，顶出机构3包括气缸31、顶板32和顶针33。其中气缸31固定于底座1上，并位于换热板2的一侧；顶板32设于底座1内并位于换热板2的下方，顶板32与换热板2之间具有一定的垂向移动空间；气缸31的输出端通过连接块与顶板32固定连接，气缸31能驱动顶板32在上述移动空间内上下移动；顶针33固定于顶板32上，能够随顶板32的运动而运动。换热板2上设置有贯穿其上下表面的通孔，顶针33在上下运动的过程中能够穿过上述通孔，从而实现晶片的取放。具体而言，如图4所示，上述的顶板32可以设置为结构强度好、重量轻的Y形板，Y形板的主干321与气缸31的输出端相连；顶针33设置有三个，分别位于Y形板的主干321及两个分支322上，而且三个顶针33位于在同一圆环上，以保证晶片顶出时的稳定性。

本实用新型的工作原理如下：

首先，将晶片放置在换热板2上各限位凸起23之间，实现晶片的准确定位，然后通过真空吸附机构24将晶片紧密吸附于换热板2上；之后利用流体循环系统内的冷却水对晶片进行降温冷却，并实时获取晶片的温度；当晶片的温度冷却到合适温度值时，真空吸附机构24停止吸附，顶出机构3带动顶针33向上运动，将晶片顶出换热板2；晶片被取走之后顶出机构3恢复原位，等待下一个晶片的冷却。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种晶片冷却装置，其特征在于，包括：

换热板(2)，其上表面用于放置待冷却的晶片，所述换热板(2)内设置有流体循环系统；

顶出机构(3)，位于所述换热板(2)的下方，用于将所述晶片从所述换热板(2)的上表面顶出。

2.根据权利要求1所述的晶片冷却装置，其特征在于，所述换热板(2)为圆盘结构，所述流体循环系统为螺旋盘绕式冷却流道，所述冷却流道从所述圆盘外周的流体进口(21)盘绕至圆盘中心，再从圆盘中心盘绕至圆盘外周的流体出口(22)。

3.根据权利要求2所述的晶片冷却装置，其特征在于，所述冷却流道的上壁到所述换热板(2)上表面的距离为0.1-3mm。

4.根据权利要求2所述的晶片冷却装置，其特征在于，所述冷却流道内通入的冷却介质为恒温水。

5.根据权利要求1所述的晶片冷却装置，其特征在于，所述换热板(2)上设有温度传感器，用于检测所述换热板(2)上表面的温度。

6.根据权利要求1所述的晶片冷却装置，其特征在于，所述换热板(2)的上表面设置有若干限位凸起(23)，用于限制所述晶片的位置，所述限位凸起(23)排布形成的轮廓与所述晶片的轮廓相同。

7.根据权利要求6所述的晶片冷却装置，其特征在于，所述换热板(2)的材料为铝材，所述限位凸起(23)的材料为树脂。

8.根据权利要求1所述的晶片冷却装置，其特征在于，所述换热板(2)上设置有真空吸附机构(24)，用于吸附所述晶片。

9.根据权利要求1-8任一项所述的晶片冷却装置，其特征在于，所述顶出机构(3)包括：

气缸(31)；

顶板(32)，位于所述换热板(2)的下方，所述顶板(32)与所述气缸(31)的输出端相连，能由所述气缸(31)带动上下移动；

顶针(33)，安装于所述顶板(32)上，所述顶针(33)能穿过所述换热板(2)，以将所述晶片顶出。

10.根据权利要求9所述的晶片冷却装置，其特征在于，所述顶板(32)为Y形板，所述Y形板的主干(321)与所述气缸(31)的输出端相连，所述顶针(33)分别设置于所述Y形板的主干(321)及两个分支(322)上。