[发明专利]用于热压接合器的接合头、热压接合器及其操作方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2013年7月2日提交的、美国临时申请No.61/842081的权益，其内容通过引用在此引入。

技术领域

本发明涉及半导体接合机，并且更特别地涉及应用于用于形成电互连的接合机的改进型接合头组件。

背景技术

本发明涉及接合机并且特别适用于热压接合机以及利用其进行的接合。

热压接合机用于将一个基底上的多个导电区接合至另一基底上的多个导电区。例如，这种接合机可以用于将半导体管芯(例如包括形成在管芯上的诸如凸块或台柱的导电区)接合到另一基底(例如其中另一基底可以是另一管芯、晶片、引线框架或者用于封装的其他任何基底)。在某些典型热压接合机中，放置工具(placer tool)(也被称之为设置工具、铺设工具、接合工具或仅是用于固持(hold)或接合工件的工具)用于将一个基底(例如管芯，也可以称之为工件)接合到另一基底。关于所述管芯/工件的接合，对所述管芯/工件进行加热，例如对所述管芯/工件上的导电区进行加热会是可取的。

根据本发明，提供了新颖的结构和方法，其允许对接合工具(承载了诸如管芯的工件)进行加热以允许对工件与下层基底进行合适的接合，并且接着在将另一工件传送至接合工具上之前允许对加热器(及因此接合工具)进行受控的和快速的冷却以再次重复该循环。

发明内容

根据本发明的典型实施例，用于热压接合器的接合头包括：工具，被配置为固持待接合的工件；加热器，被配置为加热待接合的工件；以及邻接加热器的腔室，该腔室被配置为容纳用于冷却加热器的冷却流体。

根据本发明的另一典型实施例，热压接合器包括：工件供应站，包括多个工件；接合站；放置工具，用于从所述工件供应站接收工件并且用于在所述接合站将所述工件接合至基底；以及冷却站，用于在将所述工件接合至所述基底之后冷却所述放置工具。

根据本发明的另一典型实施例，热压接合器包括接合头，其包括：(a)工具，被配置为固持待接合的工件；(b)加热器，被配置为加热待接合的所述工件；以及(c)邻接所述加热器的腔室，所述腔室被配置为容纳用于冷却所述加热器的冷却流体。

根据本发明的另一典型实施例，热压接合器包括接合头，其包括：(a)工具，被配置为固持待接合的工件；(b)加热器，被配置为加热待接合的所述工件；以及(c)邻接所述加热器的腔室，所述腔室被配置为容纳用于冷却所述加热器的冷却流体，所述腔室适于在与加热器接触的第一位置和与所述加热器脱离接触(out of contact)的第二位置之间移动。

根据本发明的另一典型实施例，热压接合器包括接合头，其包括：(a)工具，被配置为固持待接合的工件；(b)加热器，被配置为加热待接合的所述工件；以及(c)邻接所述加热器的腔室，所述腔室被配置为在第一工作阶段容纳冷却流体，以及在第二工作阶段容纳第二流体。

根据本发明的另一典型实施例，热压接合器包括接合头，其包括：(a)工具，被配置为固持待接合的工件；(b)加热器，被配置为加热待接合的所述工件；以及(c)邻接所述加热器的腔室，所述腔室被配置为容纳用于冷却所述加热器的冷却流体；(d)在所述加热器之上的支撑结构；以及(e)至少两个弯曲部分，配置于所述支撑结构与所述加热器之间。

根据本发明的另一典型实施例，将工件热压接合至基底的方法包括步骤：(1)利用热压接合器的接合头将工件接合至基底，所述接合头包括加热器；以及(2)将冷却流体提供到邻接所述加热器的接合头的腔室内，以在步骤(1)之后降低所述加热器的温度。

在此公开了其他典型方法，在此公开或要求保护诸如任何接合头或接合机的操作方法。

附图说明

当结合附图阅读时，根据下述详细说明本发明能够得到更好的理解。要强调的是，根据惯例，附图的各特征不是依比例绘制的。相反地，为了清楚起见各特征的尺寸可以任意变形或减小。附图中所包括的是下述各图：

图1是常规热压接合器的元件的侧视框图；

图2A-2D是下层基底上的接合结构、上层基底上的接合结构以及将所述上层基底接合到所述下层基底的常规方法的框图；

图3A是根据本发明的典型实施例的接合头组件的侧视框图；

图3B是根据本发明的典型实施例的用于图3A的所述接合头组件的第一示例性下部接合头的详细视图；