[發明專利]用于熱壓接合器的接合頭、熱壓接合器及其操作方法

有效

• 申請號: 201410502497.7
• 申請日: 2014-07-02
• 公開（公告）號: CN104282586B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: M·B·瓦塞爾曼;M·P··施密特-蘭格
• 申請（專利權）人: 庫利克和索夫工業公司
• 主分類號: H01L21/603
• 分類號: H01L21/603;B30B15/06;B30B15/34
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 陳松濤,王英

相關申請的交叉引用

本申請要求享有2013年7月2日提交的、美國臨時申請No.61/842081的權益，其內容通過引用在此引入。

技術領域

本發明涉及半導體接合機，并且更特別地涉及應用于用于形成電互連的接合機的改進型接合頭組件。

背景技術

本發明涉及接合機并且特別適用于熱壓接合機以及利用其進行的接合。

熱壓接合機用于將一個基底上的多個導電區接合至另一基底上的多個導電區。例如，這種接合機可以用于將半導體管芯(例如包括形成在管芯上的諸如凸塊或臺柱的導電區)接合到另一基底(例如其中另一基底可以是另一管芯、晶片、引線框架或者用于封裝的其他任何基底)。在某些典型熱壓接合機中，放置工具(placer tool)(也被稱之為設置工具、鋪設工具、接合工具或僅是用于固持(hold)或接合工件的工具)用于將一個基底(例如管芯，也可以稱之為工件)接合到另一基底。關于所述管芯/工件的接合，對所述管芯/工件進行加熱，例如對所述管芯/工件上的導電區進行加熱會是可取的。

根據本發明，提供了新穎的結構和方法，其允許對接合工具(承載了諸如管芯的工件)進行加熱以允許對工件與下層基底進行合適的接合，并且接著在將另一工件傳送至接合工具上之前允許對加熱器(及因此接合工具)進行受控的和快速的冷卻以再次重復該循環。

發明內容

根據本發明的典型實施例，用于熱壓接合器的接合頭包括：工具，被配置為固持待接合的工件；加熱器，被配置為加熱待接合的工件；以及鄰接加熱器的腔室，該腔室被配置為容納用于冷卻加熱器的冷卻流體。

根據本發明的另一典型實施例，熱壓接合器包括：工件供應站，包括多個工件；接合站；放置工具，用于從所述工件供應站接收工件并且用于在所述接合站將所述工件接合至基底；以及冷卻站，用于在將所述工件接合至所述基底之后冷卻所述放置工具。

根據本發明的另一典型實施例，熱壓接合器包括接合頭，其包括：(a)工具，被配置為固持待接合的工件；(b)加熱器，被配置為加熱待接合的所述工件；以及(c)鄰接所述加熱器的腔室，所述腔室被配置為容納用于冷卻所述加熱器的冷卻流體。

根據本發明的另一典型實施例，熱壓接合器包括接合頭，其包括：(a)工具，被配置為固持待接合的工件；(b)加熱器，被配置為加熱待接合的所述工件；以及(c)鄰接所述加熱器的腔室，所述腔室被配置為容納用于冷卻所述加熱器的冷卻流體，所述腔室適于在與加熱器接觸的第一位置和與所述加熱器脫離接觸(out of contact)的第二位置之間移動。

根據本發明的另一典型實施例，熱壓接合器包括接合頭，其包括：(a)工具，被配置為固持待接合的工件；(b)加熱器，被配置為加熱待接合的所述工件；以及(c)鄰接所述加熱器的腔室，所述腔室被配置為在第一工作階段容納冷卻流體，以及在第二工作階段容納第二流體。

根據本發明的另一典型實施例，熱壓接合器包括接合頭，其包括：(a)工具，被配置為固持待接合的工件；(b)加熱器，被配置為加熱待接合的所述工件；以及(c)鄰接所述加熱器的腔室，所述腔室被配置為容納用于冷卻所述加熱器的冷卻流體；(d)在所述加熱器之上的支撐結構；以及(e)至少兩個彎曲部分，配置于所述支撐結構與所述加熱器之間。

根據本發明的另一典型實施例，將工件熱壓接合至基底的方法包括步驟：(1)利用熱壓接合器的接合頭將工件接合至基底，所述接合頭包括加熱器；以及(2)將冷卻流體提供到鄰接所述加熱器的接合頭的腔室內，以在步驟(1)之后降低所述加熱器的溫度。

在此公開了其他典型方法，在此公開或要求保護諸如任何接合頭或接合機的操作方法。

附圖說明

當結合附圖閱讀時，根據下述詳細說明本發明能夠得到更好的理解。要強調的是，根據慣例，附圖的各特征不是依比例繪制的。相反地，為了清楚起見各特征的尺寸可以任意變形或減小。附圖中所包括的是下述各圖：

圖1是常規熱壓接合器的元件的側視框圖；

圖2A-2D是下層基底上的接合結構、上層基底上的接合結構以及將所述上層基底接合到所述下層基底的常規方法的框圖；

圖3A是根據本發明的典型實施例的接合頭組件的側視框圖；

圖3B是根據本發明的典型實施例的用于圖3A的所述接合頭組件的第一示例性下部接合頭的詳細視圖；