TW201906062A - 焊接頭及具有其的焊接裝置 - Google Patents

焊接頭及具有其的焊接裝置

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Abstract

焊接裝置的焊接頭包括：底座塊；加熱塊，其配備於該底座塊上，內置用於藉助於從外部接入的電源而發熱並加熱晶元的凸塊的發熱體，為了提供真空力而具有延長至上部面的第一真空管線及第二真空管線；吸附板，其藉助於該第一真空管線的真空力而固定於該加熱塊上，為了以真空力固定晶元而具有與該第二真空管線連接的真空孔；及冷卻管線，其從該底座塊的內部延長至該底座塊的上部面，用於向該加熱塊提供冷卻流體而使該晶元的凸塊冷卻，從而形成焊料。該加熱塊為了追加冷卻該晶元的凸塊而可以具有使該冷卻管線部分地露出的開口，以便該冷卻管線的冷卻流體也提供給該吸附板。

Description

焊接頭及具有其的焊接裝置
本發明涉及焊接頭及具有其的焊接裝置，更詳細而言，涉及一種用於將晶元焊接於晶片上的焊接頭及具有其的焊接裝置。
最近，為了應對半導體封裝等電子部件的小型化要求，開發了層疊多個電子部件而形成層疊晶元封裝的技術。
該層疊晶元封裝作為在封裝基板上層疊有晶元的半導體封裝，可以實現高集成化。該層疊晶元封裝在晶元級（chip level）或晶片級（wafer level）上進行製造。
為了在該晶元級或晶片級上製造層疊晶元封裝，執行對晶元與晶元或晶片與晶片或晶元與晶片施加熱和壓力並焊接所需的作業，將執行這種作業的裝置稱為焊接裝置。該焊接裝置在晶片上層疊晶元，利用焊接頭對該晶片和晶元進行熱壓焊接。
但是，該焊接頭只執行單純焊接層疊的晶片與晶元的作業，因而要求用於使該晶元層疊於該晶片上的另外的晶元移送裝置。因此，該焊接裝置的結構會變得複雜。
本發明提供一種能夠移送晶元並在層疊於晶片後焊接該晶元與該晶片的焊接頭。
本發明提供具有該焊接頭的焊接裝置。
本發明的焊接頭包括：底座塊；加熱塊，其配備於該底座塊上，內置用於藉助於從外部接入的電源而發熱並加熱晶元的凸塊的發熱體，為了提供真空力而具有延長至上部面的第一真空管線及第二真空管線；吸附板，其藉助於該第一真空管線的真空力而固定於該加熱塊上，為了以真空力固定晶元而具有與該第二真空管線連接的真空孔；及冷卻管線，其從該底座塊的內部延長至該底座塊的上部面，用於向該加熱塊提供冷卻流體而使該晶元的凸塊冷卻，從而形成焊料，該加熱塊為了追加冷卻該晶元的凸塊而可以具有使該冷卻管線部分地露出的開口，以便該冷卻管線的冷卻流體也提供給該吸附板。
根據本發明的一個實施例，該開口可以露出該冷卻管線的區域中的30%至70%。
根據本發明的一個實施例，該開口可以是從該加熱塊的內側延長至側面的槽。
根據本發明的一個實施例，該開口可以是貫通該加熱塊的上下的貫通孔。
根據本發明的一個實施例，該焊接頭可以還包括連接槽，其以與該貫通孔連接的方式，形成在該加熱塊的上部面和該吸附板的下部面中至少一者上，用於將藉由該冷卻管線供應的冷卻流體藉由該加熱塊與該吸附板之間排出到外部。
根據本發明的一個實施例，隨著該吸附板的毀損或該晶元大小的變更，該吸附板能夠更換。
根據本發明的一個實施例，該底座塊可以包括：第一塊，其由金屬材質構成；及第二塊，其配備於該第一塊上，為了減少加熱塊中發生的熱傳遞到該第一塊，以具有低於該加熱塊的導熱性的陶瓷材質構成。
根據本發明的一個實施例，該底座塊可以還包括第三塊，其配備於該第一塊與該第二塊之間，為了減少該第二塊的熱傳遞到該第一塊而以陶瓷材質構成。
根據本發明的一個實施例，該焊接頭可以還包括溫度感測器，其配備於該加熱塊的內部，用於感知該加熱塊的溫度。
本發明的焊接裝置可以由支撐晶片的卡盤結構物及焊接頭構成，其中，該焊接頭包括：底座塊；加熱塊，其配備於該底座塊上，內置用於藉助於從外部接入的電源而發熱並加熱晶元的凸塊的發熱體，為了提供真空力而具有延長至上部面的第一真空管線及第二真空管線；吸附板，其藉助於該第一真空管線的真空力而固定於該加熱塊上，為了以真空力固定晶元而具有與該第二真空管線連接的真空孔；及冷卻管線，其從該底座塊的內部延長至該底座塊的上部面，用於向該加熱塊提供冷卻流體而使該晶元的凸塊冷卻，從而形成焊料，且配備得能夠在該卡盤結構物的上方移動，使得該吸附板朝向下方，並將該晶元焊接於該晶片；該加熱塊為了追加冷卻該晶元的凸塊而可以具有使該冷卻管線部分地露出的開口，以便該冷卻管線的冷卻流體也提供給該吸附板。
根據本發明的一個實施例，該卡盤結構物可以包括：加熱盤，其內置藉助於從外部接入的電源而發熱的發熱體，具有為了提供真空力而延長至上部面的第三真空管線及第四真空管線；及卡盤板，其放於該加熱盤上，在上面支撐晶片，將該加熱盤中發生的熱傳遞給該晶片，以便加熱該晶片，為了利用該真空力吸附該晶片，具備與該第三真空管線連接的第五真空管線及真空槽，該真空槽為了真空吸附於該加熱盤而以與該第四真空管線連接的方式配備於下部面，被該加熱盤的上部面限定而形成空間。
根據本發明的一個實施例，在該卡盤結構物中，在該加熱盤的上部面和該卡盤板的下部面中某一面可以具備定位銷，在剩餘一面具備用於容納該定位銷並對該加熱盤和該卡盤板進行排列的容納槽。
根據本發明的一個實施例，該卡盤結構物可以還包括：引導環，其掛接於沿著該加熱盤的上面邊緣形成的槽，引導該加熱盤的外周；及夾具，其以覆蓋該卡盤板的上部面邊緣的狀態固定於該引導環，使該卡盤板貼緊於該加熱盤進行固定。
根據本發明的一個實施例，該夾具可以放置於沿著該卡盤板的上面邊緣形成的槽，以便該夾具的上面與該卡盤板的上面位於相同的高度。
根據本發明的一個實施例，為了防止藉由該加熱盤及該卡盤板側面的熱損失，該引導環及該夾具可以以導熱率比該加熱盤及該卡盤板低的材質構成。
本發明的焊接頭利用真空力固定吸附板，因而藉由提供或解除該真空力，從而可以容易地更換該吸附板。因此，該焊接頭在該吸附板毀損或固定於該吸附板的晶元的大小變更時，可以只更換該吸附板加以應對。
另外，該焊接頭在使該晶元貼緊晶片的狀態下加熱該晶元，使凸塊熔化後再次冷卻，從而將該晶元焊接於該晶片。特別是該焊接頭在加熱塊中形成使延長至底座塊上部面的冷卻管線部分地露出的開口，從而該冷卻管線的冷卻流體藉由該開口也可以直接提供給該吸附板。因此，可以更迅速地冷卻該晶元的凸塊。該焊接頭急速加熱、冷卻該晶元，因而可以在該晶片與該晶元之間形成品質優秀、形狀良好的焊料。因此，可以穩定地焊接該晶片與該晶元。
而且，該焊接頭能夠迅速執行該晶元的加熱和冷卻，因而能夠提高將該晶元焊接於該晶片的工序的效率性。
下面參照圖式，對本發明實施例的焊接頭及具有其的焊接裝置進行詳細說明。本發明可以施加多樣的變更，可以具有多種形態，在圖式中例示性圖示特定實施例，在正文中詳細說明。但是，這並非要將本發明限定於特定的揭露形態，應理解為包括本發明的思想及技術範圍內包含的所有變更、等同物以及替代物。在說明各圖的同時，針對類似的構成要素，使用了類似的元件符號。在圖式中，為了有助於本發明的明確性，結構物的尺寸比實際放大而進行圖示。
第一、第二等術語可以用於說明多樣的構成要素，但該構成要素不得由該術語所限定。該術語只用於將一個構成要素區別於其他構成要素的目的。例如，在不超出本發明的申請專利範圍的同時，第一構成要素可以命名為第二構成要素，類似地，第二構成要素也可以命名為第一構成要素。
本申請中使用的術語只是為了說明特定的實施例而使用的，並非要限定本發明之意。只要在文理上未明確表示不同，單數的表現包括複數的表現。在本申請中，「包括」或「具有」等術語應理解為要指定說明書中記載的特徵、數字、步驟、動作、構成要素、部件或他們的組合的存在，並不預先排除一個或其以上的其他特徵或數字、步驟、動作、構成要素、部件或他們組合的存在或附加可能性。
只要未不同地定義，包括技術性或科學性術語在內，在此使用的所有術語具有與本發明所屬技術領域的具有通常知識者一般理解的內容相同的意義。與一般使用的字典中定義的內容相同的術語，應解釋為與相關技術的文理上具有的意義一致的意義，只要在本申請中未明確定義，不得解釋為理想性地，過於形式上的意義。
第1圖是用於說明本發明一個實施例的焊接頭的剖面圖，第2圖是用於說明第1圖所示的焊接頭中加熱塊的開口的俯視圖。
如果參照第1圖及第2圖，焊接頭100用於將晶元10移送到晶片（圖上未示出），焊接於該晶片，包括底座塊110、加熱塊120及吸附板130。雖然圖中未示出，焊接頭100為了移送晶元10而可以配備得能夠進行水平移動、上下移動、旋轉、翻轉等。
底座塊110包括第一塊112及第二塊114。
第一塊112由金屬材質構成。作為該金屬材質的示例，可以為不鏽鋼材質。
第二塊114配備於第一塊112上。第二塊114可以由具有比加熱塊120低的導熱性的陶瓷材質構成。作為該陶瓷材質的示例，可以為氧化鋁（Al2O3）。由於第二塊114的導熱性比加熱塊120的導熱性低，因而第二塊114可以減少加熱塊120中發生的熱傳遞到第一塊112。
另外，底座塊110還包括第三塊116。
第三塊116配備於第一塊112與第二塊114之間。第三塊116發揮緩衝塊作用，減少第二塊114的熱向第一塊112傳遞。第三塊116可以由陶瓷材質構成，作為該陶瓷材質的示例，可以為氧化鋁。
加熱塊120配備於底座塊110，具體而言，配備於第二塊114上。加熱塊120內置發熱體122。發熱體122可以由金屬材質構成。發熱體122藉助於從外部接入的電源而發熱，利用該熱，對吸附於吸附板130的晶元10進行加熱。可以利用該熱，熔化晶元10的凸塊。例如，為了熔化晶元10的凸塊，發熱體122可以將晶元10瞬間加熱至約450℃。
可以以絕緣性和導熱性優秀的陶瓷材質構成加熱塊120。例如，加熱塊120可以為氮化鋁（AlN）材質。此時，該導熱性可以為約170 W/m•k以上。
加熱塊120的導熱性優秀，因而可以利用發熱體122中發生的熱，迅速加熱晶元10。
加熱塊120為了提供真空力而具有延長至上部面的第一真空管線124及第二真空管線126。
第一真空管線124和第二真空管線126不相互連接，分別提供該真空力。例如，第一真空管線124貫通加熱塊120的邊緣部位的上下，第二真空管線126貫通加熱塊120的中央部位的上下。特別是第一真空管線124可以與在加熱塊120上部面按既定長度形成的槽125連接。因此，藉由第一真空管線124提供的真空力可以在更大範圍進行作用。
作為一個示例，如第1圖及第2圖所示，第一真空管線124和第二真空管線126可以延長至底座塊110進行配備。作為另一示例，雖然圖中未示出，第一真空管線124和第二真空管線126也可以不延長至底座塊110，而只配備於加熱塊120。
吸附板130配備於加熱塊120上。吸附板130藉助於第一真空管線124的真空力而固定於加熱塊120的上部面。利用第一真空管線124提供真空力或解除該真空力，從而可以更換吸附板130。因此，當吸附板130毀損或晶元10的大小變更時，可以選擇性地只更換吸附板130。
另外，吸附板130具有真空孔132。真空孔132與加熱塊120的第二真空管線126連接。因此，利用藉由第二真空管線126提供的真空力，可以對放在吸附板130上的晶元10進行固定。
在利用吸附板130固定晶元10的狀態下，焊接頭100可以移動並將晶元10層疊於該晶片上。另外，可以利用吸附板130，朝向該晶片對晶元10加壓。
焊接頭100還包括冷卻管線140。
冷卻管線140冷卻加熱塊120而使晶元10冷卻。隨著晶元10的冷卻，晶元10的凸塊被冷卻而可以形成焊料。此時，藉助於冷卻管線140，晶元10可以冷卻到約100℃。
具體而言，冷卻管線140包括第一冷卻管線142和第二冷卻管線144。
第一冷卻管線142從底座塊110延長至第二塊114的上部面。藉由第一冷卻管線142，將冷卻流體供應到加熱塊120。作為該冷卻流體的示例，可以是空氣、氣體等。該冷卻流體與加熱塊120直接接觸並冷卻加熱塊120。
第二冷卻管線144在底座塊110中配備於第一塊112的內部，冷卻第一塊112。隨著第一塊112冷卻，藉由熱傳導，第三塊116、第二塊114及加熱塊120可以被冷卻。因此，第二冷卻管線144可以輔助地冷卻加熱塊120。
主要利用第一冷卻管線142冷卻加熱塊120，利用第二冷卻管線144輔助地進行冷卻。因此，利用冷卻管線140，可以迅速地冷卻加熱塊120。隨著加熱塊120被冷卻，可以迅速冷卻固定於吸附板130的晶元10的凸塊而形成該焊料。
另一方面，加熱塊120具備使冷卻管線140，具體而言，使第一冷卻管線142部分地露出的開口127。例如，開口127可以為在貫通加熱塊120的上下的同時延長至側面的槽。
開口127可以在延長至底座塊110上部面的多個第一冷卻管線142中，使一部分選擇性地露出，或使各個第一冷卻管線142部分地露出。
特別是在開口127在多個第一冷卻管線142中使一部分選擇性地露出的情況下，如果開口127配置於加熱塊120的一側，則加熱塊120與吸附板130的溫度分佈會不均一。因此，在晶元10上形成的焊料的品質會下降。
因此，在開口127在多個第一冷卻管線142中使一部分選擇性地露出的情況下，開口127可以以加熱塊120的中心為基準對稱地配置。此時，使加熱塊120與吸附板130的溫度分佈相對地均一，從而可以提高在晶元10上形成的焊料的品質。
藉由第一冷卻管線142而提供的冷卻流體中的一部分提供給加熱塊120，使加熱塊120冷卻，該冷卻流體中其餘者藉由開口127提供給吸附板130，直接冷卻吸附板130。即，藉由第一冷卻管線142而提供的冷卻流體冷卻加熱塊120，冷卻吸附板130的同時，可以直接冷卻吸附板130。另外，藉由第一冷卻管線142而提供的冷卻流體可以在冷卻加熱塊120和吸附板130後，藉由開口127排出到外部。
因此，可以更迅速地冷卻固定於吸附板130的晶元10的凸塊。因此，藉助於加熱塊120，可以急速冷卻晶元10的熔化的凸塊，形成形狀良好的焊料。
另一方面，開口127具有在貫通加熱塊120的上下的同時延長至側面的槽形態，因而容易加工加熱塊120而形成開口127。
另外，開口127具有在貫通加熱塊120的上下的同時延長至側面的槽形態，因而藉助於開口127，吸附板130可以相對較多的露出。因此，藉由第一冷卻管線142而提供的冷卻流體在藉由開口127排出到外部的同時，與吸附板130接觸的面積會增加。因此，可以進一步提高吸附板130被藉由第一冷卻管線142而提供的冷卻流體直接冷卻的效果。
在開口127露出第一冷卻管線142的區域中約不足30%的情況下，藉由第一冷卻管線142而提供的冷卻流體直接冷卻吸附板130的效果會相對低下。因此，藉由第一冷卻管線142而提供的冷卻流體難以急速冷卻晶元10的凸塊。
在開口127露出第一冷卻管線142的區域中超過約70%的情況下，藉由第一冷卻管線142而提供的冷卻流體直接冷卻吸附板130的效果相對升高，但藉由第一冷卻管線142而提供的冷卻流體冷卻加熱塊120的效果會相對低下。即使藉由第一冷卻管線142而提供的冷卻流體直接冷卻吸附板130，加熱塊120的熱也會傳遞給吸附板130，因而難以急速冷卻晶元10的凸塊。另外，開口127的區域越增加，加熱塊120的區域越減小，因而加熱塊120的發熱量會減少。因此，難以急速熔化晶元10的凸塊。
因此，開口127可以使第一冷卻管線142的區域中約30%至70%露出。
第3圖是用於說明本發明另一實施例的加熱塊的開口的剖面圖，第4圖是用於說明第3圖所示的加熱塊的開口的俯視圖。
如果參照第3圖及第4圖，加熱塊120具有使第一冷卻管線142部分地露出的開口128。例如，開口128可以是貫通上下的貫通孔。此時，藉由第一冷卻管線142而提供的冷卻流體可以沿著第一冷卻管線142循環，或者藉由加熱塊120與吸附板130之間或加熱塊120與底座塊110的第二塊114之間而排出到外部。
開口128可以使第一冷卻管線142的區域中約30%至70%露出。
第5圖是用於說明本發明又一實施例的加熱塊的開口的剖面圖。
如果參照第5圖，加熱塊120具有使第一冷卻管線142部分地露出的開口128。例如，開口128可以是貫通上下的貫通孔。
另外，可以還形成有與開口128連接的連接槽129。連接槽129可以配備於加熱塊120的上部面與吸附板130的下部面中至少一者。
作為一個示例，連接槽129如第5圖所示，可以在加熱塊120的上部面形成。作為另一示例，連接槽129也可以在吸附板130的下部面形成。作為又一示例，連接槽129也可以分別在加熱塊120的上部面和吸附板130的下部面形成。
藉由第一冷卻管線142而提供的冷卻流體可以藉由連接槽129而排出到外部。
另一方面，雖然圖中未示出，連接槽129也可以以與開口128連接的方式，配備於加熱塊120的下部面和底座塊110的上部面中至少一者。
焊接頭100可以還包括溫度感測器。該溫度感測器配備於加熱塊120的內部，感知加熱塊120的溫度。根據該溫度感測器的感知結果，可以控制提供給發熱體122的電源的開啟/關閉及冷卻管線140的冷卻流體的噴射、製冷劑溫度及循環。
另一方面，該溫度感測器也可以配備於吸附板130。
焊接頭100移送晶元10，在使得貼緊該晶片的狀態下，利用加熱塊120加熱晶元10，熔化晶元10的凸塊後，利用冷卻管線140使該晶元10冷卻，從而將晶元10焊接於該晶片。焊接頭100急速加熱、急速冷卻晶元10，因而在該晶片與晶元10之間可以形成品質優秀、形狀良好的焊料。
焊接頭100可以迅速執行該晶元10的加熱和冷卻，因而可以提高將晶元10焊接於該晶片的工序的效率性。
實驗例
【表1】
如果參照表1，在焊接頭100中，在將加熱塊120的開口127保持既定大小的狀態下，在變化使底座塊110的第一冷卻管線142的區域露出的比率的同時，測量了將吸附板130冷卻到既定溫度需要的時間。
當開口127不露出第一冷卻管線142區域時，吸附板130的冷卻所需時間最長，為5.4秒，當開口127使第一冷卻管線142的區域露出33.33%，即1/3時，吸附板130的冷卻所需時間最短，為3.5秒。另外可知，與開口127不露出第一冷卻管線142區域的情形相比，當開口127使第一冷卻管線142的區域露出時，吸附板130的冷卻所需時間短。
即，可知當開口127使第一冷卻管線142的區域露出時，藉由第一冷卻管線142而提供的冷卻流體冷卻加熱塊120，不僅間接冷卻吸附板130，而且直接冷卻吸附板130，從而吸附板130迅速冷卻。
第6圖是用於說明本發明一個實施例的焊接裝置的概略構成圖，第7圖是用於說明第6圖所示的卡盤結構物的俯視圖，第8圖是用於說明第6圖所示的卡盤板的仰視圖，第9圖是放大第6圖所示的A部分的放大剖面圖。
如果參照第6圖至第9圖，焊接裝置300包括焊接頭100及卡盤結構物200。
焊接頭100用於將晶元10在卡盤結構物200上移送並焊接於晶片20，包括底座塊110、加熱塊120及吸附板130。雖然圖中未示出，焊接頭100為了晶元10的移送，可以配備得能夠進行水平移動、上下移動、旋轉、翻轉等。
對焊接頭100的具體說明與第1圖至第5圖所示的焊接頭100實質上相同，因而省略。
另外，焊接頭100為了晶元10與晶片20的焊接，可以配備得使吸附板130朝向下方。
卡盤結構物200支撐晶片20。此時，在晶片20上可以形成有電路圖案。
卡盤結構物200包括加熱盤210、卡盤板220、引導環230、夾具240、電源電纜250及溫度感測器260。
加熱盤210具有大致圓盤形態，內置藉助於從外部接入的電源而發熱的發熱體212。
發熱體212可以配備得在加熱盤210的內側面構成既定的圖案。作為發熱體212的示例，可以為電極層、發熱線圈等。
加熱盤210具有延長至上部面的第三真空管線214及第四真空管線215。第三真空管線214和第四真空管線215可以分別從加熱盤210的下部面或側面延長到該上部面。第三真空管線214和第四真空管線215相互不連接。第三真空管線214與真空泵（圖上未示出）連接，提供用於吸附晶片20的真空力。第四真空管線215與真空泵（圖上未示出）連接，提供用於吸附卡盤板220的真空力。
加熱盤210在上部面具有定位銷216。定位銷216用於對加熱盤210的卡盤板220進行排列，可以配備多個。定位銷216可以配置於加熱盤210的上部面邊緣。
另外，加熱盤210具有沿著上部面邊緣形成的槽218。槽218可以用於固定引導環230。
卡盤板220具有大致圓盤形態，放於加熱盤210上。卡盤板220在上部面支撐晶片20。
卡盤板220為了吸附晶片20而具有與第三真空管線214連接的第五真空管線222。
第五真空管線222具有真空槽222a及多個真空孔222b。
真空槽222a在卡盤板220的下部面形成。例如，真空槽222a以卡盤板220的下部面中心為基準，可以具有由具有同心圓形態的槽和呈輻射狀延長的槽相結合的形狀，或具有圓形槽形狀。此時，真空槽222a為了防止該真空力的洩漏，不延長至卡盤板220的下部面邊緣。
卡盤板220在放於加熱盤210上的同時，真空槽222a被加熱盤210的上部面限定而形成空間。另外，真空槽222a與第三真空管線214連接。
真空孔222b貫通卡盤板220，從真空槽222a所形成的下部面延長至卡盤板220的上部面。真空孔222b相互隔開地排列。例如，真空孔222b可以排列成同心圓形狀或輻射形狀。
因此，第五真空管線222與第三真空管線214連接，可以利用藉由第三真空管線214而提供的真空力來吸附晶片20。
另外，卡盤板220在下部面具有以與第四真空管線215連接的方式配備的真空槽223，以便真空吸附於加熱盤210。
真空槽223在卡盤板220的下部面形成。例如，真空槽223以卡盤板220的下部面中心為基準，可以具有由具有同心圓形態的槽和呈輻射狀延長的槽相結合的形狀，或具有圓形槽形狀。此時，真空槽223為了防止該真空力的洩漏，不延長至卡盤板220的下部面邊緣。另外，如第8圖所示，真空槽223可以形成得不與第五真空管線222相互連接。
卡盤板220在放於加熱盤210上的同時，真空槽223被加熱盤210的上部面限定而形成空間。另外，真空槽223與第四真空管線215連接。
真空槽223與第四真空管線215連接，利用藉由第四真空管線215而提供的真空力，卡盤板220可以在加熱盤210上貼緊、固定。因此，可以使卡盤板220的扭曲或彎曲實現最小化，平坦地支撐卡盤板220上的晶片20。
加熱盤210和卡盤板220可以藉助於藉由第四真空管線215及真空槽223提供的該真空力而保持貼緊的狀態。因此，不需要用於連結加熱盤210與卡盤板220的另外的連結構件。
另外，可以解除藉由第三真空管線214和第四真空管線215而提供的該真空力，分離加熱盤210和卡盤板220並進行更換。因此，可以迅速地執行卡盤結構物200的維護。
另一方面，當加熱盤210的上部面和卡盤板220的下部面分別具有超過約10㎛的平坦度時，加熱盤210與卡盤板220之間會存在細微的間隔。因此，該真空力會藉由加熱盤210與卡盤板220之間而洩漏。
加熱盤210的上部面與卡盤板220的下部面分別具有約10㎛以下的平坦度，較佳地，具有7㎛以下的平坦度。此時，加熱盤210與卡盤板220可以貼緊，可以防止該真空力藉由加熱盤210與卡盤板220之間洩漏。
卡盤板220將加熱盤210中發生的熱傳遞給晶片20。此時，晶片20可以保持約140至150℃的溫度，以便容易地實現晶元10與晶片20的焊接。
加熱盤210及卡盤板220可以分別由陶瓷材質構成。作為該陶瓷材質的示例，可以為氮化鋁AlN。該氮化鋁具有高導熱率，因而發熱體212中發生的熱可以均一地傳遞給加熱盤210及卡盤板220。另外，可以使卡盤板220的溫度分佈均一，均一地加熱晶片20。
卡盤板220具有用於容納定位銷216的容納槽224。
容納槽224可以形成在與加熱盤210的定位銷216對應的位置。例如，容納槽224也可以配置於卡盤板220的邊緣。
當卡盤板220安放於加熱盤210的上部面時，加熱盤210的定位銷216可以插入於卡盤板220的容納槽224。因此，加熱盤210與卡盤板220可以準確地定位。
以上說明瞭在加熱盤210中配備定位銷216、在卡盤板220中形成容納槽224的情形，但也可以在加熱盤210中形成容納槽、在卡盤板220中配備定位銷。
另外，卡盤板220具有沿著上部面邊緣形成的槽226。槽226可以用於安放夾具240。
引導環230掛接於沿著加熱盤210的上面邊緣形成的槽218，引導加熱盤210的外周。
具體而言，引導環230具有掛接棱232，掛接棱232掛接於槽218，從而引導環230加裝於加熱盤210。
另一方面，引導環230的上面和加熱盤210的上面可以位於相同的高度。此時，在將引導環230加裝於加熱盤210的狀態下，可以將卡盤板220容易地安放於加熱盤210的上部面。
另外，在引導環230的上面處在高於加熱盤210上面位置的情況下，當將卡盤板220安放於加熱盤210的上部面時，可以將引導環230用作定位基準。
夾具240以覆蓋卡盤板220的上部面邊緣的狀態固定於引導環。夾具240可以藉助於連結螺絲242而固定於引導環230。
作為一個示例，夾具240配備多個，可以部分地覆蓋卡盤板220的上部面邊緣。作為另一示例，夾具240也可以具有大致環形態，整體地覆蓋卡盤板220的上部面邊緣。
夾具240以覆蓋卡盤板220的上部面邊緣的狀態固定於引導環230，因而夾具240可以將卡盤板220向下方加壓。因此，夾具240可以使卡盤板220貼緊加熱盤210。
夾具240具有掛接棱244，掛接棱244可以放在卡盤板220的槽226中。因此，可以使夾具240的上面和卡盤板220的上面位於相同的高度。因此，可以在沒有夾具240的妨礙的情況下，在將晶片20穩定地移送到卡盤板220上部面時進行安放。
引導環230及夾具240可以分別由陶瓷材質構成。此時，引導環230及夾具240可以使用具有比加熱盤210及卡盤板220低的導熱率的陶瓷材質。例如，引導環230及夾具240可以由氧化鋁（Al2O3）材質構成。該氧化鋁由於導熱率比該氮化鋁低，因而引導環230及夾具240可以防止藉由加熱盤210及卡盤板220側面的熱損失。
電源電纜250延長至加熱盤210的內部，與發熱體212連接，提供發熱體212發熱所需的電源。
溫度感測器260從加熱盤210的外部延長至內部，測量發熱體212的溫度。溫度感測器260測量的溫度可以用於發熱體212的溫度控制。
溫度感測器260例如可以為熱電偶。
該卡盤結構物200可以利用吸附晶片20所需的真空力，使加熱盤210與卡盤板220相互貼緊。因此，不需要用於連結加熱盤210與卡盤板220的另外的連結構件。
另外，只解除該真空力，便可分離加熱盤210和卡盤板220並進行更換。因此，可以迅速地執行卡盤結構物200的維護。
焊接裝置300利用卡盤結構物200固定晶片20，在加熱到既定溫度的狀態下，利用焊接頭100移送晶元10，使得貼緊晶片20後，用焊接頭100加熱晶元10，使晶元10的凸塊熔化後，使晶元10冷卻，從而將晶元10焊接於晶片20。因此，在晶元10與晶片20之間可以形成品質優秀、形狀良好的焊料。另外，由於可以迅速執行晶元10的加熱和冷卻，因而可以提高利用焊接裝置300而將晶元10焊接於晶片20的工序的效率性。
以上參照本發明較佳實施例進行了說明，但所屬技術領域的具有通常知識者可以理解，在不超出以下申請專利範圍記載的本發明的思想及領域的範圍內，可以多樣地修訂及變更本發明。
100‧‧‧焊接頭
110‧‧‧底座塊
112‧‧‧第一塊
114‧‧‧第二塊
116‧‧‧第三塊
120‧‧‧加熱塊
122、212‧‧‧發熱體
124‧‧‧第一真空管線
125、218、226‧‧‧槽
126‧‧‧第二真空管線
127、128‧‧‧開口
129‧‧‧連接槽
130‧‧‧吸附板
132、222b‧‧‧真空孔
140‧‧‧冷卻管線
142‧‧‧第一冷卻管線
144‧‧‧第二冷卻管線
200‧‧‧卡盤結構物
210‧‧‧加熱盤
214‧‧‧第三真空管線
215‧‧‧第四真空管線
216‧‧‧定位銷
220‧‧‧卡盤板
222‧‧‧第五真空管線
222a、223‧‧‧真空槽
224‧‧‧容納槽
230‧‧‧引導環
232、244‧‧‧掛接棱
240‧‧‧夾具
242‧‧‧螺絲
250‧‧‧電源電纜
260‧‧‧溫度感測器
300‧‧‧焊接裝置
10‧‧‧晶元
20‧‧‧晶片
第1圖是用於說明本發明一個實施例的焊接頭的剖面圖。 第2圖是用於說明第1圖所示的焊接頭中加熱塊的開口的俯視圖。 第3圖是用於說明本發明另一實施例的加熱塊的開口的剖面圖。 第4圖是用於說明第3圖所示的加熱塊的開口的俯視圖。 第5圖是用於說明本發明又一實施例的加熱塊的開口的剖面圖。 第6圖是用於說明本發明一個實施例的焊接裝置的概略構成圖。 第7圖是用於說明第6圖所示的卡盤結構物的俯視圖。 第8圖是用於說明第6圖所示的卡盤板的仰視圖。 第9圖是放大第6圖所示的A部分的放大剖面圖。

Claims (9)

  1. 一種焊接頭，其包括： 一底座塊； 一加熱塊，其配備於該底座塊上，內置用於藉助於從外部接入的電源而發熱並加熱晶元的凸塊的一發熱體，為了提供真空力而具有延長至上部面的一第一真空管線及一第二真空管線； 一吸附板，其藉助於該第一真空管線的真空力而固定於該加熱塊上，為了以真空力固定晶元而具有與該第二真空管線連接的一真空孔；以及 一冷卻管線，其從該底座塊的內部延長至該底座塊的上部面，用於向該加熱塊提供冷卻流體而使該晶元的凸塊冷卻，從而形成焊料，該加熱塊為了追加冷卻該晶元的凸塊而具有使該冷卻管線部分地露出的開口，以便該冷卻管線的冷卻流體也提供給該吸附板。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之焊接頭，其中該開口露出該冷卻管線的區域中的30%至70%。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之焊接頭，其中該開口是從該加熱塊的內側延長至側面的一槽。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之焊接頭，其中該開口是貫通該加熱塊的上下的一貫通孔。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之焊接頭，其中更包括一連接槽，其以與該貫通孔連接的方式，形成在該加熱塊的上部面和該吸附板的下部面中至少一者上，用於將藉由該冷卻管線供應的冷卻流體，藉由該加熱塊與該吸附板之間排出到外部。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之焊接頭，其中隨著該吸附板的毀損或該晶元大小的變更，該吸附板能夠更換。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之焊接頭，其中該底座塊包括： 一第一塊，其由金屬材質構成；以及 一第二塊，其配備於該第一塊上，為了減少加熱塊中發生的熱傳遞到該第一塊，以具有低於該加熱塊的導熱性的陶瓷材質構成。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之焊接頭，其中該底座塊更包括一第三塊，其配備於該第一塊與該第二塊之間，為了減少該第二塊的熱傳遞到該第一塊而以陶瓷材質構成。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之焊接頭，其更包括一溫度感測器，其配備於該加熱塊的內部，用於感知該加熱塊的溫度。
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