CN218370435U - 吸嘴 - Google Patents

Abstract

本公开涉及吸嘴。该吸嘴包括：吸嘴的底面具有凹陷结构，凹陷结构用于容纳突起部，凹陷结构的深度大于或者等于突起部的高度。该吸嘴能够利用凹陷结构避让目标物体的突起部，使得吸嘴的底面与目标物体的平整区域充分接触，从而形成真空环境，增大吸嘴吸附不平整表面时的吸附力，提高封装的速度和质量。

Description

吸嘴

技术领域

本公开涉及半导体封装技术领域，具体涉及吸嘴。

背景技术

硅光子(Silicon photonics，SiPh)技术因有高传输速度和低功耗等优点，而具有较好的应用前景。硅光子技术可应用在光通讯相关领域，例如服务器或者光达(光学雷达)等设备中。

硅光子技术中的电子元件通常具有硅通孔(Through Silicon Via，TSV)，使其表面多为不平整表面。现有封装技术中的吸嘴多个平面设计，用于吸附平整的芯片表面，将其用于吸附硅光子技术的不平整表面时会出现吸力不足等问题，影响封装的效率和质量。

因此，有必要提出一种新的技术方案以解决上述至少一个技术问题。

实用新型内容

本公开提供了一种吸嘴。

本公开提供的吸嘴，用于吸附表面具有突起部的目标物体，所述吸嘴的底面具有凹陷结构，所述凹陷结构用于容纳所述突起部，所述凹陷结构的深度大于或者等于所述突起部的高度。

在一些可选的实施方式中，所述凹陷结构包括至少两个腔室，所述突起部包括至少两个突起区域，每个所述腔室用于容纳相应的所述突起区域。

在一些可选的实施方式中，所述至少两个腔室相互连通。

在一些可选的实施方式中，所述凹陷结构的四周形成边缘支撑部，所述边缘支撑部用于抵接所述目标物体的边缘区域。

在一些可选的实施方式中，所述凹陷结构内设置有间隔部，所述间隔部将所述凹陷结构分隔为至少两个腔室，所述间隔部用于抵接所述目标物体上不同所述突起区域之间的间隔区域。

在一些可选的实施方式中，所述凹陷结构的宽度大于所述突起部的宽度。

在一些可选的实施方式中，所述凹陷结构的底面设置有真空吸附孔。

在一些可选的实施方式中，每个所述腔室的底面设置有相应的真空吸附孔。

在一些可选的实施方式中，各所述腔室的底面面积之和大于各所述真空吸附孔的横截面积之和。

在一些可选的实施方式中，所述凹陷结构的宽度小于所述目标物体的宽度。

在本公开提供的吸嘴中，通过在吸嘴底面设置用于容纳突起部的凹陷结构，能够利用凹陷结构避让目标物体的突起部，使得吸嘴的底面与目标物体的平整区域充分接触，从而形成真空环境，增大吸嘴吸附不平整表面时的吸附力，提高封装的速度和质量。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1A为具有突起部的目标物体的示意图；

图1B为现有技术中吸嘴的示意图；

图1C为图1B中的吸嘴吸附目标物体的示意图；

图2和图3为根据本公开实施例的吸嘴的第一实施例的示意图；

图4和图5为根据本公开实施例的吸嘴的第二实施例的示意图；

图6为不同吸嘴的底面结构示意图；

图7为根据本公开实施例的半导体封装过程的示意图；

图8为现有技术的半导体封装装置中元件接合效果的示意图；

图9为根据本公开实施例的半导体封装装置中元件接合效果的示意图。

符号说明：

11、吸嘴；12、底面；13、真空吸附孔；100、目标物体；110、突起部；111、第一突起区域；112、第二突起区域；113、第三突起区域；114、第四突起区域；120、间隔区域；200、吸嘴；210、凹陷结构；211、第一腔室；212、第二腔室；213、第三腔室；214、第四腔室；220、边缘支撑部；230、真空吸附孔；240、间隔部；250、连通空间；261、交叉沟槽；263、延伸沟槽；310、第一晶圆；320、第一芯片；400、基板；500、第二芯片；600、接合处；910、底部填充材；920、粘合胶。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对说明本公开的具体实施方式，通过本说明书记载的内容本领域技术人员可以轻易了解本公开所解决的技术问题以及所产生的技术效果。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外，为了便于描述，附图中仅示出了与有关实用新型相关的部分。

需要说明的是，说明书附图中所绘示的结构、比例、大小等，仅用于配合说明书所记载的内容，以供本领域技术人员的了解与阅读，并非用以限定本公开可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本公开所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本公开所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“第一”、“第二”及“一”等用语，也仅为便于叙述的明了，而非用以限定本公开可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当也视为本公开可实施的范畴。

还需要说明的是，本公开的实施例对应的纵向截面可以为对应前视图方向截面，横向截面可以为对应右视图方向截面，而水平截面可以为对应上视图方向截面。

应容易理解，本公开中的“在...上”、“在...之上”和“在...上面”的含义应该以最广义的方式解释，使得“在...上”不仅意味着“直接在某物上”，而且还意味着包括存在两者之间的中间部件或层的“在某物上”。

此外，为了便于描述，本公开中可能使用诸如“在...下面”、“在...之下”、“下部”、“在...之上”、“上部”等空间相对术语来描述一个元件或部件与附图中所示的另一元件或部件的关系。除了在图中描述的方位之外，空间相对术语还意图涵盖装置在使用或操作中的不同方位。设备可以以其他方式定向(旋转90°或以其他定向)，并且在本公开中使用的空间相对描述语可以被同样地相应地解释。

另外，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

图1A为具有突起部的目标物体的示意图。参见图1A，目标物体100的上表面具有突起部110。突起部110进一步包括多个突起区域。图1A中的突起部110共包括十六个突起区域，这里示例性地标注了第一突起区域111、第二突起区域112、第三突起区域113和第四突起区域114。相邻突起区域之间具有间隔区域120。每个突起区域进一步包括多个导电柱(Pillar)或者导电凸块(Bump)等突起单元。

图1B为现有技术中吸嘴11的示意图。参见1B，吸嘴11的底面12为平面，并且设置有多个真空吸附孔13。在吸附物体时，吸嘴11的底面12与物体表面接触，以连通吸嘴的吸真空装置进行抽吸，使空气自真空吸附孔进入吸真空装置，进而在物体表面与吸嘴11的底面12之间形成粗略真空环境，从而产生吸附力。

图1C为图1B中的吸嘴11吸附目标物体100的示意图。参见图1C，由于目标物体100具有突起部110，在吸嘴11吸附目标物体100时，突起部110会阻止吸嘴11的底面12与目标物体100的上表面接触。在以吸嘴11进行抽吸时，外界气流会经突起部110的缝隙进入吸嘴11与目标物体100之间，接着才进入真空吸附孔13，导致无法形成粗略真空环境，进而无法产生足够的吸附力。

以下提供根据本公开实施例的吸嘴200的第一实施例。

图2和图3为根据本公开实施例的吸嘴200的第一实施例的示意图。图2为根据本公开实施例的吸嘴200的立体示意图。图3为根据本公开实施例的吸嘴200吸附目标物体100的示意图，其示出了吸嘴200和目标物体100的纵向截面。

参见图2，吸嘴200的底面具有凹陷结构210。凹陷结构210的四周形成边缘支撑部220。凹陷结构210的底面设置有多个真空吸附孔230。

参见图2和图3，凹陷结构210用于容纳目标物体100的突起部110。较佳地，凹陷结构210的深度大于或者等于突起部110的高度，以便突起部110在纵向能够完全进入凹陷结构210，避免在吸嘴200的底面与目标物体100的上表面之间残存缝隙。

参见图2和图3，凹陷结构210的宽度大于突起部110的宽度，以保证凹陷结构210在横向能够容纳突起部110，避免突起部110的两端卡在边缘支撑部220而无法进入凹陷结构210。这里，突起部110的宽度，例如是突起部110的纵向截面中左右两端之间的距离。

参见图3，边缘支撑部220抵接目标物体100的边缘区域，边缘支撑部220的底面和目标物体100的上表面充分接触。以吸嘴200进行抽吸时，吸嘴200和目标物体100之间能够顺利形成粗略真空环境，从而提供足够大的吸附力。

参见图3，凹陷结构210的宽度小于目标物体100的宽度，以防止目标物体100整体进入凹陷结构210，使得边缘支撑部220无法抵接目标物体100的边缘区域。

在利用上述吸嘴200吸附目标物体100时，由于目标物体100的边缘区域被边缘支撑部220抵接，同时目标物体100的中心区域受到吸附力的作用，因此目标物体100的边缘区域会出现翘曲(Warpage)形变，影响目标物体100与其他物体的接合品质。

针对上述问题，以下提供根据本公开实施例的吸嘴200的第二实施例，以便进一步解决目标物体100边缘出现翘曲形变的问题。

图4和图5为根据本公开实施例的吸嘴200的第二实施例的示意图。图4为根据本公开实施例的吸嘴200的立体示意图。图5为根据本公开实施例的吸嘴200吸附目标物体100的示意图，其示出了吸嘴200和目标物体100的纵向截面。

参见图4和图1A，吸嘴200的底面具有凹陷结构210。凹陷结构210包括多个腔室，每个腔室用于容纳相应的突起区域。腔室的数目与突起区域的数目相同，总共是十六个，这里示例性地标注了第一腔室211、第二腔室212、第三腔室213和第四腔室214。每个腔室的底面设置有相应的真空吸附孔230。相邻的腔室通过间隔部240进行分隔。间隔部240用于抵接目标物体100上不同突起区域之间的间隔区域120。

容易理解，突起区域和腔室数目可以视情况调整，不限于上述数目。

参见图5，在利用本实施例中的吸嘴200吸附目标物体100时，每个突起区域被容纳在相应的腔室中，例如第一突起区域111被容纳在第一腔室211中。吸嘴200的间隔部240会抵接目标物体100的间隔区域120，从而对目标物体100的上表面起到支撑作用，提高吸附力分布的均匀性，使目标物体100的上表面保持在同一平面，防止目标物体100的边缘出现翘曲变形。

由于吸嘴200与目标物体100的接触面积更大，使得吸附力能够更均匀地分布在目标物体100的表面，避免因应力集中损坏目标物体100的表面。

本实施例中的吸嘴200还用于对目标物体100进行加热。由于吸嘴200与目标物体100的接触面积更大，相应增大了吸嘴200对目标物体100的传热面积，从而提高了加热效率。

参见图5，每个腔室均连通至上方的连通空间250，不同的腔室实质上相互连通。连通空间250可以进一步连通至吸真空装置(未示出)。通过上述结构，可以利用一个吸真空装置在多个腔室中形成粗略真空环境。

参见图4，各腔室的底面面积之和大于各真空吸附孔230的横截面积之和，有利于避免真空抽吸路径中的空间浪费，提高真空吸附效率。

图6为不同吸嘴200的底面结构示意图。其中，前三种结构为现有技术中吸嘴200的底面结构，依次为多孔式结构、交叉沟槽式结构和延伸沟槽式结构。多孔式结构，是在吸嘴200底面设置多个真空吸附孔230。交叉沟槽式结构，是在吸嘴200底面设置交叉沟槽261，并在交叉沟槽261的底面中心设置真空吸附孔230。延伸沟槽式结构，是在吸嘴200底面设置延伸沟槽263，并在延伸沟槽263的底面中心设置真空吸附孔230。图6中最下方结构为本实施例中吸嘴200的底面结构，其可以看作将多孔式结构与凹陷结构210结合得到。类似地，可以将交叉沟槽式结构或者延伸沟槽式结构与凹陷结构210结合，得到本实施例中吸嘴200的其他变形。

以下提供一个利用本公开中的吸嘴200进行半导体封装的实施例。

图7为根据本公开实施例的半导体封装过程的示意图。参见图7，首先，可以利用本公开提供的吸嘴200(见图2)吸附目标物体100，并将其放置在第一晶圆310上。这里，目标物体100例如是电子集成电路(Electronic Integrated Circuit，EIC)芯片。其次，可以在目标物体100和第一晶圆310之间设置底部填充材910。之后，可以将第一晶圆310切割为多个第一芯片320。这里，第一芯片320例如是光子集成电路(Photonic Integrated Circuit，PIC)芯片。接下来，可以将第二芯片500连接至基板400。这里，第二芯片500例如是专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ACIS)芯片。最后，可以将目标物体100连通第一芯片320整体翻转，并通过粘合胶920将目标物体100连接至基板400。

在上述封装过程中，通过吸嘴200(见图2)将目标物体100放置在第一晶圆310上以后，一方面利用吸嘴200将目标物体100下压，另一方面利用吸嘴200对目标物体100进行加热，再吹气冷却，以便完成目标物体100与第一晶圆310的连接。

图8为现有技术的半导体封装装置中元件接合效果的示意图。参见图8上方，如果目标物体100的边缘出现翘曲形变，在目标物体100接合在第一芯片320上时，二者的接合处600会出现厚度不一致的情况，其中，中间接合处600的厚度较大，两端接合处600的尺寸较小。参见图8下方，在接合处600厚度较小的情况下，容易出现相邻接合点桥接(Bridge)的问题，导致半导体封装装置失效。

图9为根据本公开实施例的半导体封装装置中元件接合效果的示意图。参见图9，由于利用本公开第二实施例的吸嘴200(参见图4)吸附目标物体100时不会出现边缘翘曲形变，因此利用吸嘴200对目标物体100进行热压操作时，目标物体100具有较好的平整度，能够与第一芯片320形成厚度均匀的接合处600，不同连接点的厚度均相同，不会出现相邻接合点桥接问题。

本公开实施例不限于对硅光子元件或者硅通孔元件进行封装的场景，可以扩展到任何对表面具有突起的元件进行封装的场景。

尽管已参考本公开的特定实施例描述并说明本公开，但这些描述和说明并不限制本公开。所属领域的技术人员可清楚地理解，可进行各种改变，且可在实施例内替代等效元件而不脱离如由所附权利要求书限定的本公开的真实精神和范围。图示可能未必按比例绘制。归因于制造过程中的变量等等，本公开中的技术再现与实际设备之间可能存在区别。可存在未特定说明的本公开的其它实施例。应将说明书和图式视为说明性的，而非限制性的。可作出修改，以使特定情况、材料、物质组成、方法或过程适应于本公开的目标、精神以及范围。所有此些修改都落入在此所附权利要求书的范围内。虽然已参考按特定次序执行的特定操作描述本公开中所公开的方法，但应理解，可在不脱离本公开的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非本公开中特别指示，否则操作的次序和分组并不限制本公开。

Claims (10)

1.一种吸嘴，用于吸附表面具有突起部的目标物体，其特征在于，所述吸嘴的底面具有凹陷结构，所述凹陷结构用于容纳所述突起部，所述凹陷结构的深度大于或者等于所述突起部的高度。

2.根据权利要求1所述的吸嘴，其特征在于，所述凹陷结构包括至少两个腔室，所述突起部包括至少两个突起区域，每个所述腔室用于容纳相应的所述突起区域。

3.根据权利要求2所述的吸嘴，其特征在于，所述至少两个腔室相互连通。

4.根据权利要求1所述的吸嘴，其特征在于，所述凹陷结构的四周形成边缘支撑部，所述边缘支撑部用于抵接所述目标物体的边缘区域。

5.根据权利要求2所述的吸嘴，其特征在于，所述凹陷结构内设置有间隔部，所述间隔部将所述凹陷结构分隔为至少两个腔室，所述间隔部用于抵接所述目标物体上不同所述突起区域之间的间隔区域。

6.根据权利要求1所述的吸嘴，其特征在于，所述凹陷结构的宽度大于所述突起部的宽度。

7.根据权利要求1所述的吸嘴，其特征在于，所述凹陷结构的底面设置有真空吸附孔。

8.根据权利要求2所述的吸嘴，其特征在于，每个所述腔室的底面设置有相应的真空吸附孔。

9.根据权利要求8所述的吸嘴，其特征在于，各所述腔室的底面面积之和大于各所述真空吸附孔的横截面积之和。

10.根据权利要求1所述的吸嘴，其特征在于，所述凹陷结构的宽度小于所述目标物体的宽度。

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