CN220233154U - 晶圆键合退火用保压夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种晶圆键合退火用保压夹具。其包括：下压头组件，包括用于支撑一个或多个预键合样片的下压头；上压头组件，包括位于下压头正上方的上压头以及用于驱动上压头运动的上压头升降驱动机构，通过上压头升降驱动机构驱动上压头靠近下压头或远离下压头；弹性保压组件，包括若干用于提供弹性拉力的弹性连接件，上压头将预键合样片压紧在下压头上时，利用所述弹性连接件能将上压头锁定在下压头上，以保持上压头对下压头上预键合样片的压紧状态；弹性连接件与上压头组件分离时，能解除上压头对下压头上预键合样片的保压状态。本实用新型能为退火时的预键合样片提供保压，提高预键合样片退火时的可靠性。

Description

晶圆键合退火用保压夹具

技术领域

本实用新型涉及一种夹具，尤其是一种晶圆键合退火用保压夹具。

背景技术

在MEMS领域，经常会用到退火夹具，以利用退火夹具对样品进行退火。但目前常用的退火夹具只能针对单组样片，限制了退火的应用范围，且在且退火时，无法有效实现对样片的保压，难以满足退火的需求。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种晶圆键合退火用保压夹具，其能为退火时的预键合样片提供保压，提高预键合样片退火时的可靠性。

按照本实用新型提供的技术方案，所述晶圆键合退火用保压夹具，包括：

下压头组件，包括用于支撑一个或多个预键合样片的下压头；

上压头组件，包括位于下压头正上方的上压头以及用于驱动上压头运动的上压头升降驱动机构，通过上压头升降驱动机构驱动上压头靠近下压头或远离下压头；

弹性保压组件，包括若干用于提供弹性拉力的弹性连接件，上压头将预键合样片压紧在下压头上时，利用所述弹性连接件能将上压头锁定在下压头上，以保持上压头对下压头上预键合样片的压紧状态；

弹性连接件与上压头组件分离时，能解除上压头对下压头上预键合样片的保压状态。

所述下压头组件包括用于支撑下压头的下压头固定板，在所述下压头固定板上设置若干用于对下压头上预键合样品限位的样片限位块，其中，

所述样片限位块在下压头固定板上呈均匀分布。

在所述下压头固定板上设置若干用于对上压头组件升降导向的上压头组件导向柱，其中，

上压头组件导向柱垂直分布于下压头固定板上，上压头组件套置在上压头组件导向柱上，并沿所述上压头组件导向柱的长度方向运动，以对上压头靠近或远离下压头的运动导向。

所述上压头组件包括与上压头适配连接的上压头固定板，上压头固定在上压头固定板邻近下压头的一侧面，上压头升降驱动机构与所述上压头固定板固定连接，其中，

在所述上压头固定板上设置保压调节块组，所述保压调节块组包括若干用于与弹性连接件适配连接的保压调节块，保压调节块组内保压调节块的数量不少于弹性连接件的数量，以使得一弹性连接件与保压调节块对应配合；

弹性连接件的第一端与下压头固定板固定连接，弹性连接件的第二端能与对应的保压调节块可分离连接。

在所述弹性连接件的第二端设置连接件固定插销，在所述保压调节块内设置若干插销定位孔，其中，

所述连接件固定插销能置入对应保压调节块内的插销定位孔内，且连接件固定插销能从所置入的插销定位孔内退出。

所述上压头升降驱动机构包括与上压头组件导向柱固定的丝杆固定板、设置于所述丝杆固定板上的丝杆以及与所述丝杆适配的丝杆套，其中，

丝杆套与丝杆固定板固定，丝杆与丝杆套螺接，且丝杆的一端与上压头固定板固定，丝杆的第二端位于丝杆固定板的外侧；

驱动丝杆相对丝杆套转动时，通过丝杆带动所述上压头沿上压头组件导向柱的长度方向运动。

所述丝杆套上设置用于锁死丝杆的锁定螺栓，其中，所述锁定螺栓长度方向与丝杆的长度方向垂直。

在上压头固定板上设置丝杆连接罩，丝杆的第一端通过丝杆连接罩与所述上压头固定板固定连接。

在所述上压头固定板上设置若干与样片限位块适配的限位块避让槽，其中，

上压头靠近下压头时，所述样片限位块可置于限位块避让槽内。

在下压头上设置多个预键合样片时，相邻的预键合样片间利用陶瓷板隔离。

本实用新型的优点：扭矩扳手可驱动丝杆转动，使得上压头远离下压头，将预键合样片置于下压头上，再拧动丝杆转动，直至上压头对下压头上的预键合样片压紧。此后，将弹性连接件第二端的连接件固定插销置于保压调节块相应的插销定位孔，并进一步通过锁定螺栓对丝杆的锁定，此时，可使得上压头保持对预键合样片的压紧状态。将处于压紧状态的预键合样片送入退火设备内退火处理，在整个退火过程中，均可使得预键合样片保持在相应的压力下退火，提高预键合样片退火时保压的可行性与可靠性。

附图说明

图1为本实用新型对预键合样片退火保压状态的一种实施例示意图。

图2为本实用新型上压头与下压头分离时的一种实施例示意图。

图3为本实用新型预键合样片置于下压头上的一种实施例示意图。

图4为本实用新型下压头组件的一种实施例示意图。

附图标记说明：1-丝杆、2-丝杆套、3-丝杆固定板、4-上压头组件导向柱、5-保压调节块、6-上压头固定板、7-上压头、8-下压头、9-下压头固定板、10-样片限位块、11-陶瓷板、12-预键合样片、13-连接件固定扣、14-弹性连接件、15-连接件固定插销、16-锁定螺栓、17-套体锁定部、18-插销定位孔、19-丝杆连接罩、20-限位块避让槽。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

为了能为退火时的预键合样片12提供保压，对晶圆键合退火用保压夹具，本实用新型的一种实施例中，包括：

下压头组件，包括用于支撑一个或多个预键合样片12的下压头8；

上压头组件，包括位于下压头8正上方的上压头7以及用于驱动上压头7运动的上压头升降驱动机构，通过上压头升降驱动机构驱动上压头7靠近下压头8或远离下压头8；

弹性保压组件，包括若干用于提供弹性拉力的弹性连接件14，上压头7将预键合样片12压紧在下压头8上时，利用所述弹性连接件14能将上压头7锁定在下压头8上，以保持上压头7对下压头8上预键合样片12的压紧状态；

弹性连接件14与上压头组件分离时，能解除上压头7对下压头8上预键合样片12的保压状态。

图1~图4中示出了下压头8的一种实施例，图中，下压头8呈平板状，下压头8的外径略大于预键合样片12的尺寸，以便能将预键合样片12置于下压头8上，预键合样片12为采用现有工艺制备形成的晶圆样片，预键合样片12的具体情况可与现有相一致，具体为需进行退火保压的形式。在下压头8上可放置一个或多个预键合样片12，当放置多个预键合样片12上时，相邻的预键合样片12间利用陶瓷板11隔离，利用陶瓷板12对相邻的预键合样片12间隔后，便于退火保压后预键合样片12的分离。一般地，陶瓷板11的形状以及尺寸与预键合样片12相一致，以便对预键合样片12间隔时，不会影响对预键合样片12的保压。

上压头7位于下压头8的正上方，上压头7一般可采用与下压头8相同的形状与尺寸，上压头7与下压头8间以能满足对预键合样片12的压紧为准。为便于将不同的预键合样片12置于下压头8上，以及退火保压后的预键合样片12取出，上压头7需能相对下压头8运动，上压头7相对上压头8的运动包括上压头7靠近下压头8的运动以及上压头7远离下压头8的运动，上压头7靠近下压头8时，可实现对预键合样片12的压紧，上压头7远离下压头8时，可解除对预键合样片12的压紧并可取走预键合样片12。

本实用新型的一种实施例中，上压头7的运动由上压头升降驱动机构驱动。为了确保上压头7对下压头8上预键合样片12退火时的保压效果，可通过弹性保压组件提供弹性拉力，所提供的弹性拉力具体可使得上压头7保持对预键合样片12的压紧，避免误操作等情况导致无法对预键合样片12的压紧情况。

弹性保压组件包括若干弹性连接件14，弹性连接件14可采用弹簧或其他弹性部件制成，图1~图4中示出了弹性连接件14采用弹簧的一种实施例，利用弹性连接件14可提供弹性拉力。具体实施时，弹性连接件14与上压头组件分离时，可接触上压头7对下压头8上预键合样片12的保压状态，此后，可将上压头7驱动远离下压头8，以便于取走或更换预键合样片12。

本实用新型的一种实施例中，所述下压头组件包括用于支撑下压头8的下压头固定板9，在所述下压头固定板9上设置若干用于对下压头8上预键合样品12限位的样片限位块10，其中，

所述样片限位块10在下压头固定板9上呈均匀分布。

图1~图4中，下压头8位于下压头固定板9上，下压头固定板9也可呈平板状，下压头固定板9的外径大于下压头8，一般地，下压头8与下压头固定板9相互平行。

为了便于将预键合样片12快速置于下压头8上，可在下压头固定板9上设置若干样片限位块10，多个样片限位块10在下压头固定板9上呈均匀分布，图1~图4中示出了在下压头固定板9上设置三个均匀分布的样片限位块10的一种实施例，样片限位块10采用其他数量的情况，可参考图示，此处不再赘述。样片限位块10分布于下压头8的外圈，样片限位块10在下压头固定板9上的高度大于下压头8的高度，具体以能对预键合样片12限位，实现预键合样片12快速置于下压头8上为准。

本实用新型的一种实施例中，在所述下压头固定板9上设置若干用于对上压头组件升降导向的上压头组件导向柱4，其中，

上压头组件导向柱4垂直分布于下压头固定板9上，上压头组件套置在上压头组件导向柱4上，并沿所述上压头组件导向柱4的长度方向运动，以对上压头7靠近或远离下压头8的运动导向。

图1~图4中示出了在下压头固定板9上设置三个上压头组件导向柱4的情况，上压头组件导向柱4垂直装配于下压头固定板9上，上压头组件可套置在所述上压头组件导向柱4上，从而利用上压头组件导向柱4可实现对上压头7的运动导向。

本实用新型的一种实施例中，所述上压头组件包括与上压头7适配连接的上压头固定板6，上压头7固定在上压头固定板6邻近下压头8的一侧面，上压头升降驱动机构与所述上压头固定板6固定连接，其中，

在所述上压头固定板6上设置保压调节块组，所述保压调节块组包括若干用于与弹性连接件14适配连接的保压调节块5，保压调节块组内保压调节块5的数量不少于弹性连接件14的数量，以使得一弹性连接件14与保压调节块5对应配合；

弹性连接件14的第一端与下压头固定板9固定连接，弹性连接件14的第二端能与对应的保压调节块5可分离连接。

图1~图3中，上压头7固定在上压头固定板6上，上压头7固定在上压头固定板6邻近下压头8的一侧面，一般地，上压头7与上压头固定板6平行。上压头升降驱动机构与上压头固定板6固定连接，从而上压头升降驱动机构通过驱动上压头固定板6的运动，进而实现上压头7靠近或远离下压头8。

上压头组件套置在上压头组件导向柱4时，具体是指上压头固定板6套置在上压头组件导向柱4上，也即利用上压头固定板6沿上压头组件导向柱4的运动，实现对上压头7运动的导向。

为了能与弹性连接件14配合，在上压头固定板6上设置保压调节块5，保压调节块5与上压头7分别位于上压头固定板6的两个表面，保压调节块5的数量一般不小于弹性连接件14的数量，图1~图3中示出了保压调节块组内具有三个保压调节块5的一种实施例，此时，保压调节块5与弹性连接件14呈一一对应。

具体实施时，弹性连接件14的第一端利用连接件固定扣13与下压头固定板9固定连接，弹性连接件14的第二端可与保压调节块5适配连接，所述适配连接包括可分离连接，当弹性连接件14的第二端与对应的保压调节块5连接时，可实现保持上压头7对下压头8上预键合样片12的压紧状态；弹性连接件14的第二端与对应的保压调节块5分离时，能解除上压头7对下压头8上预键合样片12的保压状态。

本实用新型的一种实施例中，在所述弹性连接件14的第二端设置连接件固定插销15，在所述保压调节块5内设置若干插销定位孔18，其中，

所述连接件固定插销15能置入对应保压调节块5内的插销定位孔18内，且连接件固定插销15能从所置入的插销定位孔18内退出。

为了能实现与保压调节块5的可分离连接，可在弹性连接件14的第二端设置连接件固定插销15，连接件固定插销15一般与弹性连接件14的第二端固定连接。在保压调节块5内设置若干插销定位孔18，插销定位孔18在保压调节块5内可呈阵列分布，插销定位孔18能允许连接件固定插销15嵌置，当连接件固定插销15嵌置在不同的插销定位孔18内时，可通过弹性连接件14提供不同大小的弹性拉力，此时，可适应对不同预键合样片12的保压。

当连接件固定插销15从插销定位孔18内退出时，可解除弹性连接件14挺高的弹性拉力，也即可解除对预键合样片12的保压状态。

本实用新型的一种实施例中，在所述上压头固定板6上设置若干与样片限位块10适配的限位块避让槽20，其中，

上压头7靠近下压头8时，所述样片限位块10可置于限位块避让槽20内。

由上述说明可知，样片限位块10在下压头固定板9上呈竖直分布，当下压头7靠近下压头8，或下压头7对预键合样片12压紧时，为了避免样片限位块10与上压头固定板6间的干涉，在上压头固定板6上设置限位块避让槽20，此时，可通过样片限位块10与限位块避让槽20的配合，避免引起上压头固定板6与样片限位块10的干涉，提高下压头7对预键合样片12保压时的可靠性。

本实用新型的一种实施例中，所述上压头升降驱动机构包括与上压头组件导向柱4固定的丝杆固定板3、设置于所述丝杆固定板3上的丝杆1以及与所述丝杆1适配的丝杆套2，其中，

丝杆套2与丝杆固定板3固定，丝杆1与丝杆套2螺接，且丝杆1的一端与上压头固定板6固定，丝杆1的第二端位于丝杆固定板3的外侧；

驱动丝杆1相对丝杆套2转动时，通过丝杆1带动所述上压头7沿上压头组件导向柱4的长度方向运动。

图1~图3中示出了上压头升降驱动机构的一种实施例，图中，丝杆固定板3固定在上压头组件导向柱4的端部，上压头固定板6位于下压头8与丝杆固定板3之间。在丝杆固定板3的中心设置丝杆1，丝杆1的长度方向与丝杆固定板3垂直。

为了能与丝杆1配合，在丝杆固定板2上设置丝杆套2，丝杆套2能套置在丝杆1上，且丝杆套2与丝杆1螺接，因此，当丝杆1相对丝杆套2转动时，可实现丝杆1的直线运动，也即可驱动上压头固定板6的运动，最终实现带动上压头7靠近下压头8或远离下压头8。

为了便于驱动上压头7运动，丝杆1的第二端位于丝杆固定板3的外侧，也即位于丝杆固定板3的上方，如图1、图2和图3所示。丝杆1与丝杆套2间即实现现有的丝杆螺母配合。

图1~图3中，所述丝杆套2上设置用于锁死丝杆1的锁定螺栓16，其中，所述锁定螺栓16长度方向与丝杆1的长度方向垂直。

具体实施时，当需要进一步锁定上压头7的位置时，可通过锁定螺栓16锁定丝杆1，锁定螺栓16位于丝杆套2的套体锁定部17上，套体锁定部17位于丝杆固定板3的下方。当需要解除对丝杆1的锁定时，可松动锁定螺栓16即可。

本实用新型的一种实施例中，在上压头固定板6上设置丝杆连接罩19，丝杆2的第一端通过丝杆连接罩19与所述上压头固定板3固定连接。

图1~图3中，在上压头固定板6上设置丝杆连接罩19，丝杆1的第一端与丝杆连接罩19，丝杆连接罩19罩在上压头固定板6上，从而，上压头固定板6通过丝杆连接罩19与丝杆1固定，利用丝杆连接罩19可提高丝杆1驱动上压头固定板6运动时的平稳性与可靠性。

工作时，利用扭矩扳手可驱动丝杆1转动，如通过丝杆1的转动，使得上压头7远离下压头8，将预键合样片12置于下压头8上，再拧动丝杆1转动，直至上压头7对下压头8上的预键合样片12压紧。此后，将弹性连接件14第二端的连接件固定插销15置于保压调节块5相应的插销定位孔18，并进一步通过锁定螺栓16对丝杆1的锁定，此时，可使得上压头7保持对预键合样片12的压紧状态。将处于压紧状态的预键合样片12送入退火设备内退火处理，在整个退火过程中，均可使得预键合样片12保持在相应的压力下退火。

在退火保压后，将连接件固定插销15从插销定位孔18内退出，且解除锁定螺栓16对丝杆1的锁定状态，可将退火后的预键合样片12取出，并为后续其他预键合样片12的退火保压准备。

Claims (10)

1.一种晶圆键合退火用保压夹具，其特征是，包括：

下压头组件，包括用于支撑一个或多个预键合样片的下压头；

上压头组件，包括位于下压头正上方的上压头以及用于驱动上压头运动的上压头升降驱动机构，通过上压头升降驱动机构驱动上压头靠近下压头或远离下压头；

弹性保压组件，包括若干用于提供弹性拉力的弹性连接件，上压头将预键合样片压紧在下压头上时，利用所述弹性连接件能将上压头锁定在下压头上，以保持上压头对下压头上预键合样片的压紧状态；

弹性连接件与上压头组件分离时，能解除上压头对下压头上预键合样片的保压状态。

2.根据权利要求1所述的晶圆键合退火用保压夹具，其特征是：所述下压头组件包括用于支撑下压头的下压头固定板，在所述下压头固定板上设置若干用于对下压头上预键合样品限位的样片限位块，其中，

所述样片限位块在下压头固定板上呈均匀分布。

3.根据权利要求2所述的晶圆键合退火用保压夹具，其特征是：在所述下压头固定板上设置若干用于对上压头组件升降导向的上压头组件导向柱，其中，

上压头组件导向柱垂直分布于下压头固定板上，上压头组件套置在上压头组件导向柱上，并沿所述上压头组件导向柱的长度方向运动，以对上压头靠近或远离下压头的运动导向。

4.根据权利要求3所述的晶圆键合退火用保压夹具，其特征是：所述上压头组件包括与上压头适配连接的上压头固定板，上压头固定在上压头固定板邻近下压头的一侧面，上压头升降驱动机构与所述上压头固定板固定连接，其中，

在所述上压头固定板上设置保压调节块组，所述保压调节块组包括若干用于与弹性连接件适配连接的保压调节块，保压调节块组内保压调节块的数量不少于弹性连接件的数量，以使得一弹性连接件与保压调节块对应配合；

弹性连接件的第一端与下压头固定板固定连接，弹性连接件的第二端能与对应的保压调节块可分离连接。

5.根据权利要求4所述的晶圆键合退火用保压夹具，其特征是：在所述弹性连接件的第二端设置连接件固定插销，在所述保压调节块内设置若干插销定位孔，其中，

所述连接件固定插销能置入对应保压调节块内的插销定位孔内，且连接件固定插销能从所置入的插销定位孔内退出。

6.根据权利要求4所述的晶圆键合退火用保压夹具，其特征是：所述上压头升降驱动机构包括与上压头组件导向柱固定的丝杆固定板、设置于所述丝杆固定板上的丝杆以及与所述丝杆适配的丝杆套，其中，

丝杆套与丝杆固定板固定，丝杆与丝杆套螺接，且丝杆的一端与上压头固定板固定，丝杆的第二端位于丝杆固定板的外侧；

驱动丝杆相对丝杆套转动时，通过丝杆带动所述上压头沿上压头组件导向柱的长度方向运动。

7.根据权利要求6所述的晶圆键合退火用保压夹具，其特征是：所述丝杆套上设置用于锁死丝杆的锁定螺栓，其中，所述锁定螺栓长度方向与丝杆的长度方向垂直。

8.根据权利要求6所述的晶圆键合退火用保压夹具，其特征是：在上压头固定板上设置丝杆连接罩，丝杆的第一端通过丝杆连接罩与所述上压头固定板固定连接。

9.根据权利要求6所述的晶圆键合退火用保压夹具，其特征是：在所述上压头固定板上设置若干与样片限位块适配的限位块避让槽，其中，

上压头靠近下压头时，所述样片限位块可置于限位块避让槽内。

10.根据权利要求1至9任一项所述的晶圆键合退火用保压夹具，其特征是：在下压头上设置多个预键合样片时，相邻的预键合样片间利用陶瓷板隔离。