CN103626121A - 一种阳极自动化键合设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阳极自动化键合设备，包括一个键合处理加热炉，其上部具有一个工件吸取杆，所述工件吸取杆安装于可在垂直方向移动的升降移动机构上，所述升降移动机构的一侧安装视觉显微系统和智能温度调节表；所述键合处理加热炉底部安装一个位移旋转平台。本发明能够满足微机电系统的键合条件，通过智能调节，使键合后产品质量高，操作简便，提高了阳极键合的工业应用范围。

Description

一种阳极自动化键合设备

技术领域

本发明涉及一种阳极自动化键和设备，属于微电子技术中键合设备技术领域。

背景技术

微机电系统亦称微系统或微型机械(Micro electronicmechanical system，简称MEMS)是在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域，被誉为21世纪非常具有革命性的高新技术，它涉及到微电子、微机械、微光学、材料学、信息与控制，以及物理、化学、生物等多种学科，并集约了当今科学技术的许多高新技术成果。MEMS是集微型机械、微传感器、微执行器、信息处理、智能控制为一体的多功能、高精度微电子机械设备系统。其技术目标是实现信息的获取、处理、判断、执行一体化，具有尺寸小、热容量低、易获得高灵敏度、高响应等特征。这种系统化、多功能一体化和技术的尖端化使MEMS成为一门跨学科跨领域的极具生命力的新兴领域，引起人们的极大兴趣。

近年来，我国也在大力开展微电子机械系统的研究。这种微机电系统的制作也是利用常规的集成电路技术和微机械加工独有的特殊工艺的组合，因为后者是制造微机械惯性传感器、微执行器以及微机电系统的关键技术。而作为微机电系统封装的关键技术——半导体硅与玻璃的阳极键合技术应用广泛。阳极键合是微机电系统领域一种广泛应用的键合工艺，主要是实现金属与绝缘体之间的永久键合。例如，在传感器的制作方面，为了提高其性能，减少体积，希望将所有元器件集成在一个芯片上。制作传感器的材料有多种，如化合物半导体、硅、陶瓷、铁电聚合物等。在材料研究方面，目前对MEMS的研究还主要是基于硅材料，人们普遍认为制作集成传感器的最好芯片材料是半导体硅。为了减少电容、提高电路速度和集成度并实现三维集成，通常在硅片上键合绝缘材料作为隔离元件用。硅片键合主要有静电键合和热键合两种。其中，半导体硅与玻璃的静电键合是微机电系统制作的关键技术之一。在静电键合中，以玻璃作为硅器件的衬底，具有良好的绝缘性能和绝热性能，器件的分布电容小，热噪声小。以玻璃作为器件的封盖，不但具有透明特征，而且具有良好的气密性，另外，将硅与玻璃牢固地连接在一起的静电键合的操作温度远低于硅一硅热键合的温度，因此，它在微电子机械系统中的用途也日益广泛。

然而现有的阳极键合技术在设备功能方面略显不足，在许多实际情况下，需要在特定环境条件下完成键合，如真空环境，特殊气氛环境，以及高压环境等，以及某些情况下在键合操作前需要对样片进行特殊处理和操作，这些要求都需要对键合设备进行有针对性的设计，而且要兼顾操作简便、可靠性和效率等因素。因此设计适合要求的阳极键合设备可以有效地拓宽阳极键合工艺的应用范围。

发明内容

本发明提供一种阳极自动化键合设备，能够实现阳极键合的各种环境与条件的要求，操作简单，产品质量高。

本发明是通过以下的技术方案实现的：

一种阳极自动化键合设备，包括一个键合处理加热炉，其上部具有一个工件吸取杆，所述工件吸取杆安装于可在垂直方向移动的升降移动机构上，所述升降移动机构的一侧安装视觉显微系统和智能温度调节表；所述键合处理加热炉底部安装一个位移旋转平台。

所述工件吸取杆具有铜吸嘴，所述铜吸嘴上具有电极。

所述位移旋转平台由智能位移模块控制，其将所述位移旋转平台的移动方向定义成三维方向，分别为水平X轴方向、竖直Y轴方向和前后Y轴方向。

所述位移旋转平台通过其底部安装的旋转滑台进行移动，所述旋转滑台的安装槽开设于阳极自动化键合设备的外壳上；所述位移旋转平台与旋转滑台之间具有陶瓷隔热片。

所述智能位移模块能够控制位移旋转平台精确的移动至所述视觉显微系统的正下方和工件吸取杆的正下方。

所述键合处理加热炉具有一个圆形工作区，中心位置为工件键合区，圆周位置环绕工件放置区。

所述阳极自动化键合设备还包括一个能够供给工件吸取杆负压的真空泵和一个能够供给键合处理加热炉高压的高压供给设备。

本发明的有益效果为：

1.本发明能够实现各种阳极键合的工作环境，如真空环境、特殊气氛环境或者高压环境等。

2.操作简便，可靠性高，效率高，可以有效的拓宽阳极键合工艺的应用范围，控制精确，移动准确。

附图说明

图1是本发明的结构示意图

图2是键合处理加热炉工作区的结构示意图

具体实施方式

以下结合附图，对本发明做进一步说明。

如图1，是本发明的结构示意图，是一种阳极自动化键合设备，包括一个键合处理加热炉9，其上部具有一个工件吸取杆7，工件吸取杆7安装于可在垂直方向移动的升降移动机构6上，升降移动机构6的一侧安装视觉显微系统4和智能温度调节表3；键合处理加热炉底部安装一个位移旋转平台10。位移旋转平台10通过其底部安装的旋转滑台11进行移动，旋转滑台的安装槽开设于阳极自动化键合设备的外壳5上；位移旋转平台与旋转滑台之间具有陶瓷隔热片12。如图2，是键合处理加热炉工作区的结构示意图，键合处理加热炉具有一个圆形工作区，中心位置为工件键合区902，圆周位置环绕工件放置区901。其中，位移旋转平台由智能位移模块控制，其将位移旋转平台的移动方向定义成三维方向，分别为水平X轴方向、竖直Y轴方向和前后Y轴方向。本设备还具有一个开关1，温度显示器2和触摸屏8。

以方形硅片与玻璃环键合为例，进行说明。其中图2中具有玻璃环a和硅片b，工件放置区901包括玻璃环放置区A和硅片放置区B。在加工生产前，可以通过智能位移模块调节旋转滑台11的Y轴方向，即前后方向，调节到合适的位置，再调节智能温度调节表3，设定理论的键合温度。这样，当温度达到额定值时，设备能够通过位移旋转平台10中旋转滑台11的X轴与Y轴方向的移动，将键合处理加热炉9精确运送至视觉显微系统4的正下方，再通过微调，对准工件放置区901上的各个工件。经过图像处理后，位移旋转平台10会再次通过旋转滑台11通过X轴，Y轴方向的移动将工件硅片精确放置到工件吸取杆7的铜吸嘴证下放，铜吸嘴上具有电极，能够保证硅片在键合时拥有高压环境。

然后，升降移动机构6下降使得工件吸取杆7吸嘴接触到硅片，这时真空泵工作，导致工件吸取杆7的吸嘴形成负压从而能将硅片吸住，吸住后升降移动机构6上升一段距离，位移旋转平台10的X，Y轴运动，从而将硅片从键合处理加热炉9的工件放置区901移动到工件加热区902的上方，同时位移旋转平台10的旋转滑台旋转调整角度使得方形的硅片的四边会对应到键合处理加热炉9的加热区内的硅片位置，这样从而保证了具有特征外形的硅片能被正确的放置到预定位置，再将升降移动机构6下降，真空泵停止工作，这样设备就成功自动搬运硅片达到预定位置。再同样经过上述移动方式将玻璃环放入键合处理加热炉9的工件加热区内的玻璃环放置区即硅片的上方。再因工件吸取杆7的吸嘴依靠升降移动机构6的自重，吸嘴会轻轻的压在工件玻璃环的表面，这样就能使得两种加工工件达到了键合时的要求位置和获得了键合所需的基本外压力。

这样，通过键合处理加热炉9与设备内部的高压供给设备所提供的高温、高压环境，一段时间之后，键合便完成。再次通过工件吸取杆、真空泵与移动位移平台的工作，将加工完的工件取出放置在键合处理加热炉9的玻璃环放置区，从而整个加工过程完成。

Claims (7)

1.一种阳极自动化键合设备，其特征在于包括一个键合处理加热炉，其上部具有一个工件吸取杆，所述工件吸取杆安装于可在垂直方向移动的升降移动机构上，所述升降移动机构的一侧安装视觉显微系统和智能温度调节表；所述键合处理加热炉底部安装一个位移旋转平台。

2.如权利要求1所述的一种阳极自动化键合设备，其特征在于所述工件吸取杆具有铜吸嘴，所述铜吸嘴上具有电极。

3.如权利要求1所述的一种阳极自动化键合设备，其特征在于所述位移旋转平台由智能位移模块控制，其将所述位移旋转平台的移动方向定义成三维方向，分别为水平X轴方向、竖直Y轴方向和前后Y轴方向。

4.如权利要求1所述的一种阳极自动化键合设备，其特征在于所述位移旋转平台通过其底部安装的旋转滑台进行移动，所述旋转滑台的安装槽开设于阳极自动化键合设备的外壳上；所述位移旋转平台与旋转滑台之间具有陶瓷隔热片。

5.如权利要求2所述的一种阳极自动化键合设备，其特征在于所述智能位移模块能够控制位移旋转平台精确的移动至所述视觉显微系统的正下方和工件吸取杆的正下方。

6.如权利要求1所述的一种阳极自动化键合设备，其特征在于所述键合处理加热炉具有一个圆形工作区，中心位置为工件键合区，圆周位置环绕工件放置区。

7.如权利要求1所述的一种阳极自动化键合设备，其特征在于所述阳极自动化键合设备还包括一个能够供给工件吸取杆负压的真空泵和一个能够供给键合处理加热炉高压的高压供给设备。

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