[發明專利]一種用于晶圓鍵合的氣液增壓系統的工作方法

在審

• 申請號: 202210575426.4
• 申請日: 2022-05-25
• 公開（公告）號: CN114962365A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 唐宏波;陳洪;劉曉蕾;李建飛
• 申請（專利權）人: 西北電子裝備技術研究所（中國電子科技集團公司第二研究所）
• 主分類號: F15B11/16
• 分類號: F15B11/16;F15B1/26;F15B15/14;F15B21/041;F15B21/02
• 代理公司: 山西華炬律師事務所 14106
• 代理人: 陳奇

本發明公開了一種用于晶圓鍵合的氣液增壓系統的工作方法，解決了如何采用氣液增壓系統來滿足晶圓鍵合的較寬范圍輸出力要求的技術難題；將作動器與液壓增壓缸分體式設計；將作動器設計為即可氣動又可液動的兩用式：在輸出低壓段壓力時，用氣源直接驅動作動器動作；在輸出高壓段壓力時，增壓液壓缸杠桿相連，氣體通過活塞由杠桿推動液壓缸活塞運動，使液壓缸中的液壓壓力比氣壓高若干倍，實現增壓，增壓后再驅動作動器輸出高壓力。

技術領域

本發明涉及一種液壓系統，特別涉及一種分體式全量程精確控制輸出力的氣液增壓系統及其工作方法。

背景技術

晶圓鍵合是指通過化學和物理作用，將兩塊已鏡面拋光的同質或異質的晶片緊密地結合起來；晶片結合后，界面上的原子，受到外力作用而產生反應，形成共價鍵結合體，從而達到特定的鍵合強度；在晶圓鍵合中，所需鍵合力是由氣液缸輸出軸提供的，不同晶圓鍵合所需的鍵合力不同，鍵合力范圍一般在200牛頓至幾十千牛不等；現有的氣液增壓缸的最小輸出力為5千牛，它所能提供的最小輸出壓力偏大，無法滿足晶圓小鍵合力的要求；為了滿足晶圓小鍵合壓力輸出的生產要求，現有技術通常采用電缸方式進行加壓，但電缸存在體積和重量較大的缺陷，在車間場地受限情況下，無法滿足晶圓鍵合設備安裝的要求。

氣液增壓系統具有體積小的特點，較小的氣源輸入壓力，可通過增壓缸產生很大的輸出執行力，被廣泛應用于晶圓鍵合等需要較小體積產生較大推力的場合中；現有技術的氣液增壓缸，存在輸出最小壓力較大（一般大于5千牛頓），輸出壓力控制精度差，以及作動器與增壓缸不能分體式設置的問題；隨著芯片、晶圓鍵合技術的發展，更多的微型芯片及晶圓鍵合時，初始需要施加較小的鍵合力，在鍵合過程中，需要逐漸增大鍵合力的要求，即需要提供寬范圍的更精確的鍵合輸出力，如何采用氣液增壓系統來滿足此生產需要，成為現場需要解決的一個問題。

發明內容

本發明提供了一種用于晶圓鍵合的氣液增壓系統的工作方法，解決了如何采用氣液增壓系統來滿足晶圓鍵合的較寬范圍輸出力要求的技術難題。

本發明是通過以下技術方案解決以上技術問題的：

本發明的總體構思為：將作動器與液壓增壓缸分體式設計；將作動器設計為即可氣動又可液動的兩用式：在輸出低壓段壓力時，用氣源直接驅動作動器動作；在輸出高壓段壓力時，增壓液壓缸杠桿相連，氣體通過活塞由杠桿推動液壓缸活塞運動，使液壓缸中的液壓壓力比氣壓高若干倍，實現增壓，增壓后再驅動作動器輸出高壓力。

一種可提供小鍵合力的分體式氣液增壓系統，包括氣源過濾器、增壓缸、比例閥、方向控制閥、調壓閥、液壓油壺和作動器，在作動器的缸體側壁上，從上向下，分別設置有入氣口、入油口、回程氣口和預壓氣口,在作動器缸體內活塞桿上，分別設置有頂部活塞、中部活塞和下部活塞，在頂部活塞上方設置有缸體入氣內腔，在頂部活塞與中部活塞之間設置有缸體入油內腔，在中部活塞與下部活塞之間設置有缸體回程氣內腔，在下部活塞下方設置有預壓氣內腔；入氣口與缸體入氣內腔連通在一起，入油口與缸體入油內腔連通在一起，缸體回程氣內腔與回程氣口連通在一起，預壓氣內腔與預壓氣口連通在一起；入氣口與第一比例閥的輸出口連通在一起，第一比例閥的輸入口與氣源過濾器的輸出口連通在一起；入油口與增壓缸的液壓油輸出口連通在一起，增壓缸的壓力氣體輸入口，通過第二比例閥與氣源過濾器的輸出口連通在一起，在增壓缸的氣壓調節口上連接有調速閥，調速閥的輸入端通過第一調壓閥與氣源過濾器的輸出口連通在一起；回程氣口與第二調壓閥的輸出口連通在一起，第二調壓閥的輸入口，通過第二方向控制閥與氣源過濾器的輸出口連通在一起；預壓氣口與第一方向控制閥的輸出口連通在一起，第一方向控制閥的輸入口與氣源過濾器的輸出口連通在一起。

在增壓缸上連接有液壓油壺；在增壓缸的液壓油輸出口上連接有液壓壓力測試表。