CN220085985U - 热压键合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热压键合装置，包括壳体、加压组件、冷却组件、驱动组件、抽真空组件。壳体具有一密封腔室；加压组件设置于密封腔室内，加压组件包括能相互靠近或远离的第一压板和第二压板，第一压板和第二压板之间形成有加压区；冷却组件设置于密封腔室内，冷却组件包括第一冷却板和第二冷却板，第一冷却板设置于第一压板远离第二压板的一侧，第一冷却板内形成有第一冷却通道，第二冷却板设置于第二压板远离第一压板的一侧，第二冷却板内形成有第二冷却通道；驱动组件作用于加压组件，以对加压区施压。本实用新型的热压键合装置，其能够提高键合成功率。

Description

热压键合装置

技术领域

本实用新型是关于一种聚合物芯片的封合，特别是关于一种聚合物芯片的热压键合装置。

背景技术

市面上现有的真空热压键合机，存在如下问题：

其一，在抽真空控制方面不够理想。现有的真空热压键合机，对设备抽真空后主要是通过手动旋转阀体的手柄来关闭阀门。但该方式会存在阀门关闭不及时的问题，此状况下，设备的负压系统就会把真空泵里面的真空泵油吸入设备腔体，造成真空泵的损坏；吸入设备腔体里面的真空泵油还会污染腔体环境。

其二，市面上现有的真空热压键合机对加热板的冷却机制不够友好。当加热板的温控高于100℃的时候，直接通水到加热板上会产生莱顿弗罗斯特效应，加热板的使用寿命也会大大缩减；急速喷出来的热水蒸气还有一定的安全隐患，而且加热板的急速降温也会对欲键合的零件造成应力变形，影响键合效果。

其三，市面上的真空热压键合机的压力是通过压力传感器的方式检测键合压力的。而压力传感器通常在常温下可以正常工作，但在高温状态下(100℃)传感器所表达的压力通常会失真(压力传感器的应变片的形变受温度影响)，从而误导操作者对压力的判断。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种热压键合装置，其能够提高键合成功率。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种热压键合装置，包括壳体、加压组件、冷却组件、驱动组件、抽真空组件。

所述壳体具有一密封腔室；所述加压组件设置于所述密封腔室内，所述加压组件包括能相互靠近或远离的第一压板和第二压板，所述第一压板和所述第二压板之间形成有加压区；所述冷却组件设置于所述密封腔室内，所述冷却组件包括第一冷却板和第二冷却板，所述第一冷却板设置于所述第一压板远离所述第二压板的一侧，所述第一冷却板内形成有第一冷却通道，所述第二冷却板设置于所述第二压板远离所述第一压板的一侧，所述第二冷却板内形成有第二冷却通道；所述驱动组件作用于所述加压组件，以对所述加压区施压。

在一个或多个实施方式中，所述壳体上开设有连通所述密封腔室的真空抽气口，所述壳体上于所述真空抽气口处设置有单向阀结构，所述单向阀结构被设置为，仅能使所述密封腔室内的空气通过所述单向阀流向外界。

在一个或多个实施方式中，所述单向阀结构包括阀体、密封塞以及弹性件；所述阀体上形成有贯穿的通道，所述密封塞能在所述弹性件的作用下封堵所述通道，以及能在外力的作用下部分或全部撤出所述通道。

在一个或多个实施方式中，所述第一冷却板贴合所述第一压板设置，所述第一冷却板在所述第一压板厚度方向的投影部分或全部覆盖所述第一压板。

在一个或多个实施方式中，所述第二冷却板贴合所述第二压板设置，所述第二冷却板在所述第二压板厚度方向的投影部分或全部覆盖所述第二压板。

在一个或多个实施方式中，所述第一冷却通道呈s型或螺旋型设置于所述第一冷却板内。

在一个或多个实施方式中，所述第二冷却通道呈s型或螺旋型设置于所述第二冷却板内。

在一个或多个实施方式中，所述第一压板和所述第二压板内均设置有加热结构。

在一个或多个实施方式中，所述壳体内于所述密封腔室的上方形成有第二腔室，所述驱动组件设置于所述第二腔室内且部分延伸于所述密封腔室内以连接所述加压组件，所述驱动组件包括气缸，所述气缸驱动所述第一压板靠近或远离所述第二压板。

在一个或多个实施方式中，所述驱动组件还包括油水过滤器，所述油水过滤器连接所述气缸设置。

在一个或多个实施方式中，所述密封腔室内设置有沿所述第一压板厚度方向设置的导向轴，所述第一压板沿所述导向轴移动以靠近或远离所述第二压板。

在一个或多个实施方式中，所述密封腔室内还设置有风冷结构，所述风冷结构包括风扇，所述风扇被设置为，其吹风范围覆盖所述加压区。

在一个或多个实施方式中，所述壳体上开设有连通所述密封腔室的真空抽气口和真空泄压口，所述真空抽气口上设置有所述单向阀，所述真空泄压口处设置有泄压阀。

在一个或多个实施方式中，所述壳体上设置有可开合的门结构，所述门结构上开设有可观察所述密封腔室内部的观察窗。

与现有技术相比，本实用新型的热压键合装置，通过增加单向阀，有利于装置在抽真空组件停止工作的时候自动关闭抽真空组件与装置腔体的联系，避免人为操作的误差及抽真空组件损坏的风险。

本实用新型的热压键合装置，通过冷却组件的设计，调整对加压组件的水冷方式，使加压组件降温速率更平缓，避免温度骤降带来的应力集中，提高键合成功率。

本实用新型的热压键合装置，取消了压力传感器的设置，降低了成本。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施方式的热压键合装置的立体结构图。

图2是根据本实用新型一实施方式的热压键合装置的另一视角立体结构图。

图3是根据本实用新型一实施方式的热压键合装置的密封腔室内部结构图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如背景技术所言，现有的真空热压键合机，在使用过程中会存在很多问题。例如，现有的真空热压键合机采用手动旋转阀体的方式来切断真空泵和腔体之间的连接，关闭不及时可能会导致真空泵里面的真空泵油吸入设备腔体，造成真空泵的损坏或污染腔体环境；其次，现有的真空热压键合机，是通过直接将冷水通至加热板上以对加热板降温的，会造成加热板使用寿命的缩减，加热板的急速降温也会对欲键合的零件造成应力变形，影响键合效果等。

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种热压键合装置，通过抽真空组件和壳体之间的单向阀设置，以及通过对水冷组件的改进，提高热压键合装置的使用寿命，同时提高其对聚合物芯片的键合成功率。

如图1和图2所示，根据本实用新型一实施方式的热压键合装置，包括：壳体10、加压组件20、冷却组件30、驱动组件40以及抽真空组件(图未示)。

壳体10由金属材质制成且优选的被构造成方体结构。壳体10内在其纵向上形成有密封腔室101和第二腔室102，第二腔室102位于密封腔室101的上方。壳体10上设置有可开合的门结构11，门结构11优选的位于壳体10的下半部分上，以打开密封腔室101。门结构11的数量可以为多个，设置于壳体10的多个面上。门结构11与壳体10之间采用密封胶或者密封垫密封。门结构11与壳体10之间还设置有锁紧结构12。锁紧结构12可以采用现有技术中的任一锁紧结构，只要能实现门结构11与壳体10之间的锁紧即可。门结构11上开设有可观察密封腔室101的观察窗111。

壳体10的下半部分上还设置有若干气口和/或管口，例如真空抽气口103、真空泄压口104、第一水冷口105以及第二水冷口106等。壳体10的上半部分上设置有若干指示结构和/或阀口和/或启停按钮，例如气压表107、真空表108、触摸屏109、温控表110、节流阀112等。温控表110可以为两个，分别检测密封腔室101和第二腔室102内的温度。

参考图3所示，加压组件20设置于密封腔室101内。加压组件20包括能相互靠近或远离的第一压板21和第二压板22，第一压板21和第二压板22之间形成有加压区A。第一压板21和第二压板22的材质采用金属材质。第一压板21和第二压板22内均设置有加热结构。加热结构通电后能对第一压板21和第二压板22加热。加热结构可以为加热丝或加热棒。芯片放置于第一压板21和第二压板22之间加压区A内。

第一压板21通过导向轴23进行导向，以更平稳的靠近或远离第二压板22。具体的，导向轴22沿第一压板21的厚度方向设置于密封腔室101内。第一压板21套设于导向轴22上。导向轴22的数量可以为多个，分别设置于

第一压板21的两侧或四侧边缘，以进一步提高稳定性。本实施例中，第一压板21固定于驱动板24上，驱动板24的四周套设在导向轴23上，由驱动板24带动第一压板21沿导向轴23相对第二压板22移动。

第二压板22被固定于密封腔室101的底壁上。第一压板21和第二压板22的中心设置有芯片放置区。

冷却组件30设置于密封腔室101内，且作用于加压组件20，以对加压组件20进行适当冷却。冷却组件30包括第一冷却板31和第二冷却板32。

示例性的，第一冷却板31设置于第一压板21远离第二压板22的一侧。第一冷却板31贴合第一压板21设置，第一冷却板31在第一压板21厚度方向的投影部分或全部覆盖第一压板21。优选的，第一冷却板31在第一压板21厚度方向的投影全部覆盖第一压板21，以提高对第一压板21的冷却效率。第一冷却板31内形成有第一冷却通道311。第一冷却通道311呈s型或螺旋型设置。第一冷却通道311通过管道连通第一水冷口105。

示例性的，第二冷却板32设置于第二压板22远离第一压板21的一侧。第二冷却板32贴合第二压板11设置，第二冷却板32在第二压板22厚度方向的投影部分或全部覆盖第二压板22。优选的，第二冷却板32在第二压板22厚度方向的投影全部覆盖第二压板22，以提高对第二压板22的冷却效率。第二冷却板32内形成有第二冷却通道321。第二冷却通道321呈s型或螺旋型设置。第二冷却通道321通过管道连通第二水冷口106。

进一步的，密封腔室101内还设有风冷结构33，风冷结构33包括风扇，风扇被设置为其吹风范围覆盖加压区A。优选的，风冷结构33设置于门结构11上。

驱动组件40设置于第二腔室102内且部分延伸于密封腔室101内。驱动组件40作用于加压组件20，以对加压区A施压。具体的，驱动组件40包括气缸(图未示)和万向节42，气缸(图未示)通过万向节42连接第一压板21，驱动第一压板21靠近或远离第二压板22。万向节42能避免气缸(图未示)对第一压板21造成的施压不均问题，提高芯片封合成功率。

驱动组件40还包括油水过滤器43，油水过滤器43连接气缸(图未示)设置。油水过滤器43能避免水汽进入气缸(图未示)腐蚀气缸原件。

抽真空组件(图未示)通过单向阀结构(图未示)连通密封腔室101以对密封腔室101进行单向抽真空。具体的，单向阀结构设置于壳体10的真空抽气口103上且连通密封腔室101。单向阀结构被设置为，仅能使密封腔室101内的空气通过单向阀结构流向外界。示例性的，单向阀结构可以包括阀体、密封塞以及弹性件；阀体上形成有贯穿的通道，密封塞能在弹性件的作用下封堵通道，以及能在外力的作用下部分或全部撤出通道。单向阀结构还可以采用现有技术中的单向阀，只要能实现气体的单向导通即可。

密封腔室101内还设置有温度感应器，真空感应器等，分别与壳体10上的温控表110、真空表108相连接，以检测密封腔体101内的各种情况。其中，在本实施例中，对加压区A压力大小的检测不再采用普通的物理检测，即设置压力传感器于密封腔室101内，而是通过PLC自动控制模块单元，采用驱动组件的输出机构(气缸)与介质(空气压缩气体的气压值)的正比关系，通过一种函数关系计算出当前的理论键合压力，以提高测量稳定性。

本实用新型的热压键合装置，还包括PLC自动控制模块单元，PLC自动控制模块单元与加压组件20，冷却组件30，驱动组件40以及抽真空组件，壳体10上的各个阀口阀门、显示屏、表盘等均连接，以进行整体装置的控制及运行。友好的人机界面及自动化程度更高的PLC控制方式不仅可以节约人工成本，而且可以简化复杂的程序控制。

与现有技术相比，本实用新型的热压键合装置，通过冷却组件的设计，调整对加压组件的水冷方式，使加压组件降温速率更平缓，避免温度骤降带来的应力集中，提高键合成功率。

本实用新型的热压键合装置，通过增加单向阀，当打开真空泵的时候，单向阀自动打开，密封腔室里面的气体源源不断往外流，当真空泵关闭的同时，单向阀也自动关闭，避免密封腔室里面的负压对真空泵里面的真空泵油造成倒吸回流的影响。单向阀的设置，有利于装置在抽真空组件停止工作的时候自动关闭抽真空组件与装置腔体的联系，避免人为操作的误差及抽真空组件损坏的风险。

本实用新型的热压键合装置，取消了压力传感器的设置，降低了成本。

本实用新型的热压键合装置，增加了PLC自动控制模块单元，大大简化了复杂流程的操作步骤，实现了程序控制的自动化。友好的人机界面及自动化程度更高的PLC控制方式不仅可以节约人工成本，而且可以简化复杂的程序控制。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种热压键合装置，其特征在于，包括：

壳体，具有一密封腔室；

加压组件，设置于所述密封腔室内，所述加压组件包括能相互靠近或远离的第一压板和第二压板，所述第一压板和所述第二压板之间形成有加压区；

冷却组件，设置于所述密封腔室内，所述冷却组件包括第一冷却板和第二冷却板，所述第一冷却板设置于所述第一压板远离所述第二压板的一侧，所述第一冷却板内形成有第一冷却通道，所述第二冷却板设置于所述第二压板远离所述第一压板的一侧，所述第二冷却板内形成有第二冷却通道；

驱动组件，作用于所述加压组件，以对所述加压区施压。

2.如权利要求1所述的热压键合装置，其特征在于，所述壳体上开设有连通所述密封腔室的真空抽气口，所述壳体上于所述真空抽气口处设置有单向阀结构，所述单向阀结构被设置为，仅能使所述密封腔室内的空气通过所述单向阀流向外界。

3.如权利要求1所述的热压键合装置，其特征在于，所述第一冷却板贴合所述第一压板设置，所述第一冷却板在所述第一压板厚度方向的投影部分或全部覆盖所述第一压板；和/或，

所述第二冷却板贴合所述第二压板设置，所述第二冷却板在所述第二压板厚度方向的投影部分或全部覆盖所述第二压板。

4.如权利要求1所述的热压键合装置，其特征在于，所述第一冷却通道呈s型或螺旋型设置于所述第一冷却板内；和/或，

所述第二冷却通道呈s型或螺旋型设置于所述第二冷却板内。

5.如权利要求1所述的热压键合装置，其特征在于，所述第一压板和所述第二压板内均设置有加热结构。

6.如权利要求1所述的热压键合装置，其特征在于，所述壳体内于所述密封腔室的上方形成有第二腔室，所述驱动组件设置于所述第二腔室内且部分延伸于所述密封腔室内以连接所述加压组件，所述驱动组件包括气缸，所述气缸驱动所述第一压板靠近或远离所述第二压板。

7.如权利要求6所述的热压键合装置，其特征在于，所述驱动组件还包括油水过滤器，所述油水过滤器连接所述气缸设置。

8.如权利要求1所述的热压键合装置，其特征在于，所述密封腔室内设置有沿所述第一压板厚度方向设置的导向轴，所述第一压板沿所述导向轴移动以靠近或远离所述第二压板。

9.如权利要求1所述的热压键合装置，其特征在于，所述密封腔室内还设置有风冷结构，所述风冷结构包括风扇，所述风扇被设置为，其吹风范围覆盖所述加压区。

10.如权利要求2所述的热压键合装置，其特征在于，所述壳体上开设有连通所述密封腔室的真空抽气口和真空泄压口，所述真空抽气口上设置有所述单向阀，所述真空泄压口处设置有泄压阀。