[发明专利]一种键合机加热冷却装置及其制作方法

说明书

本发明公开了一种键合机加热冷却装置及其制作方法，属于微机电系统制造领域。一种键合机加热冷却装置包括加热丝底板、冷却管底板、加热丝、冷却管及焊接层，所述加热丝和冷却管分别焊接在加热丝底板和冷却管底板的焊接槽内，并通过焊接层均匀焊接在一起，所述加热丝与外部加热装置连接，所述冷却管与外部冷却装置连接。采用上述技术方案，将加热丝和冷却管集成为一个组件，并通过焊接层均匀焊接在一起，减小了整体的厚度，减小了传热路径长度，冷却效率得到提高，键合时需要的真空腔体空间相对减小，降低了真空泵的负荷，也节省了真空泵抽真空的时间。同时，改进了零件外表面的平面度，压力均匀性效果更好，提高了键合精度。

技术领域

本发明涉及一种键合机，特别涉及一种键合机加热冷却装置及其制作方法，属于微机电系统(MEMS)制造领域。

背景技术

晶圆键合技术可以将不同材料的晶圆结合在一起，晶圆键合是半导体器件三维加工的一个重要的工艺。晶圆键合的主要工艺步骤包括晶圆表面的处理(清洗、激活)，晶圆的对准以及最终的晶圆键合。通过这些工艺步骤，独立的单张晶圆被对准，然后键合在一起，实现其三维结构。键合不仅是微系统技术中的封装技术，而且也是三维器件制造中的一个有机组成部分，在器件制造的前道工艺和后道工艺中均有应用。键合机需要在两个可以加热的平板之间放入待键合材料，然后施加压力、温度、电压等外部条件，通过范德华力、分子力甚至原子力将材料键合在一起。因此，压力和温度是键合机的两个重要指标。

现有技术提供的键合机使用一定厚度的主体板，在主体板两个圆面开槽后将加热丝和冷却管焊接，最后再进行铣焊接面的方式来确保平面度。这样的工艺在加热后其平面度只有未开槽的那部分保持一致，开槽部分压力均匀性很差，影响到其平面度的高低。考虑到两面开槽后主体板的承受力，为了防止变形，需要增加主体板的厚度，这样不利于加热和冷却，且在键合时需要的真空腔体空间相对较大，增加了真空泵的负荷。

另外，一般的焊接工艺在焊接完成后会出现空气未排净的现象，在零件测量过程中无法发现这样的问题，但是在使用过程中由于存在空气，受热后空气会膨胀，引起平面度不均匀的现象，严重会导致硅片碎裂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种加热和冷却速度快、平面度均匀的键合机加热冷却装置。另外还提供一种可以完全祛除焊接面中空气的键合机加热冷却装置的制作方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：一种键合机加热冷却装置，包括加热丝底板、冷却管底板、加热丝、冷却管及焊接层，所述加热丝和冷却管分别焊接在加热丝底板和冷却管底板的焊接槽内，并通过焊接层均匀焊接在一起，所述加热丝与外部加热装置连接，所述冷却管与外部冷却装置连接。

优选地，所述外部加热装置为电热器。

优选地，所述外部冷却装置中冷却物质为冷却剂。

优选地，所述加热丝和/或冷却管为均匀螺旋结构。

优选地，所述焊接层材料为真空焊剂。

优选地，所述真空焊剂为镍基材料。

优选地，所述键合机加热冷却装置的厚度为22mm～25mm。

与现有技术相比，采用上述技术方案，将加热丝和冷却管集成为一个组件，并通过焊接层均匀焊接在一起，减小了整体的厚度，减小了传热路径长度，增大了有效冷却面积，冷却效率得到提高，缩短了工艺时间，提高了产率；键合时需要的真空腔体空间相对减小，降低了真空泵的负荷，也节省了真空泵抽真空的时间。同时，改进了零件外表面的平面度，压力均匀性效果更好，提高了键合精度。

为了实现上述目的，本发明还包括一种上述键合机加热冷却装置的制作方法，步骤为：

步骤1、将加热丝、冷却管分别放置到加热丝底板和冷却管底板的焊接槽内，焊接固定；