一种液体毛细键合装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种液体毛细键合装置，属于光电子器件封装工艺技术领域。
【背景技术】
[0002]在光电子器件(如各类光学晶体、半导体芯片等)使用过程中由于其产生热效应而破坏了自身的性能，因此在光电子器件工作过程中需要对其进行有效的热管理，即将其内部产生的废热有效地导出，较为常用的方式是将其与高热导率的散热材料紧密接触。通过单纯的机械装夹可以实现光电子器件与散热材料的接触，但由于接触面不平整而导致接触面内出现空气间隙，影响了散热材料的散热性能。通过铟焊工艺可以将光电子器件焊接到热沉上，然而其通光面是不能采用铟焊工艺的，否则会出现遮挡光路现象，无法满足使用要求，较为通用的方式是利用液体毛细键合的方式在光电子器件的通光表面键合一种透明散热材料(如金刚石、碳化硅等)。
[0003]在光电子器件与散热材料进行液体毛细键合工艺时，为了实现二者的良好接触，通常采用高压喷枪喷射具有一定压力的氮气等惰性气体吹压散热材料，通过目测散热材料与光电子器件间的干涉条纹消失来判断键合工艺过程是否完成。液体毛细键合工艺过程通常需要持续十几分钟，有的甚至需要几十个小时，操作人员很难时刻关注键合工艺是否完成，从而出现键合工艺已经完成而喷枪仍然在喷射高压气体，这造成了气体的大量浪费。除此之外，人眼目测干涉条纹是否完全消失是带有很大的主观性，这也造成了某些液体键合工艺的结果并不理想。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种液体毛细键合装置，在进行液体毛细键合工艺过程中，采用图像采集与处理系统实时判断键合完成状况来替代操作人员目测主观判断的方式，有效提尚了判断的准确性;在键合工艺完成后自动关闭尚压嗔枪嗔射气体，节约了惰性气体资源。
[0005]如附图1所示，本实用新型提供的一种液体毛细键合装置，包括载物台1、一维滑轨
2、滑块3、联接块4、高压气体喷枪5、电磁阀门6、气体容器7、图像采集单元8、成像光学系统9和上位机I O;
[0006]所述的载物台I为侧面照明的二维手动调整台，用于放置被键合的两个器件；
[0007]所述的一维滑轨2为竖直放置的带有齿条和刻度尺的金属材料柱子，通过螺纹联接固定在载物台I上；
[0008]所述滑块3为带有齿轮、调整旋钮和锁紧旋钮的金属材料，通过调整其内部的调整旋钮来实现滑块3在一维滑轨2上的高度调节，利用其内部的锁紧旋钮来将滑块3固定在一维滑轨2上；
[0009]所述的联接块4，其一端通过螺钉固定在滑块3上，另一端上固定着高压气体喷枪5和图像采集单元8，通过调整滑块3内部的调整旋钮来实现高压气体喷枪5和图像采集单元8的高度调节；
[0010]所述的高压气体喷枪5为带有压力表的不锈钢管，内径不大于3mm，通过外加螺钉固定在联接块4上，其与电磁阀门6、气体容器7和外接气栗管构成高压气体管路，用于向被键合的透明散热片与光电子器件表面喷射高压气体；
[0011]所述的电磁阀门6优选不锈钢材质的直动式电磁阀、分步直动式电磁阀或先导式电磁阀，位于气体容器7和高压气体喷枪5之间，通过外接管道串接到所述的高压气体管路中，根据上位机10发出的开关指令信号来控制高压气体管路的开和关；
[0012]所述的气体容器7为含有机械阀门的高压气瓶，内部充满惰性气体，通过调节其机械阀门来控制其喷射输出的高压气体压力，该气体压力由高压气体喷枪5中的压力表显示；
[0013]所述的图像采集单元8优选CMOS图像传感器或数字CCD相机，在进行液体毛细键合过程中采集透明散热片与光电子器件之间界面的图像送给上位机10处理；
[0014]所述的成像光学系统9为变焦显微光学系统，通过螺纹联接固定在图像采集单元8的下方，通过调整成像光学系统9的变焦倍率来将透明散热片与光电子器件之间界面的图像清洗的成像在图像采集单元8的探测面上；
[0015]所述的上位机10为计算机，根据图像采集单元8获取的图像信息来判断是否完成键合工艺过程，若键合工艺过程完成则发送信号给电磁阀门6来关闭高压气体喷枪5向下喷射高压气体。
[0016]本实用新型所述的一种液体毛细键合装置的键合工作过程是按照如下步骤实现的:
[0017]第一步，开启上位机10，打开操作界面，进行延迟时间t参数设置；
[0018]第二步，开启电磁阀门6和气体容器7中的机械阀门；
[0019]第三步，将经过键合适配液浸泡的光电子器件和透明散热片依次叠放在载物台I上；
[0020]第四步，上下调节滑块3的高度；
[0021]第五步，调节成像光学系统9的变焦倍率直至上位机10的操作界面上看到清晰的透明散热片与光电子器件的分界面，此时在上位机10的操作界面上可以看到清晰的干涉条纹，且随着时间的推移干涉条纹逐渐减少；
[0022]第六步，上位机10的操作界面上无干涉条纹后，上位机10向电磁阀门6发送一个延迟的关闭指令，延迟t时间后电磁阀门6关闭；
[0023]第七步，键合工艺过程完成。
[0024]有益效果:本实用新型提供的一种液体毛细键合装置，采用图像采集与处理系统实时判断键合完成状况来替代操作人员目测主观判断的方式，有效提高了判断的准确性；在键合工艺完成后自动关闭高压喷枪喷射气体，节约了惰性气体资源，且在整个键合工艺过程中无需操作人员值守。
【附图说明】
[0025]图1为一种液体毛细键合装置。
[0026]图中:1-包括载物台；2-—维滑轨;3-滑块;4-联接块;5-高压气体喷枪;6_电磁阀门；7-气体容器;8-图像采集单元;9-成像光学系统；10-上位机。
【具体实施方式】
[0027]实施例1一种液体毛细键合装置。
[0028]如附图1所示，本实用新型提供的一种液体毛细键合装置，包括载物台1、一维滑轨
2、滑块3、联接块4、高压气体喷枪5、电磁阀门6、气体容器7、图像采集单元8、成像光学系统9和上位机I O;
[0029]所述的载物台I为侧面照明的二维手动调整台，二维调节行程均为±20mm，用于放置被键合的两个器件；
[0030]所述的一维滑轨2为竖直放置的带有齿条和刻度尺的金属材料柱子，通过螺纹联接固定在载物台I上；
[0031]所述滑块3为带有齿轮、调整旋钮和锁紧旋钮的金属材料，通过调整其内部的调整旋钮来实现滑块3在一维滑轨2上的高度调节，利用其内部的锁紧旋钮来将滑块3固定在一维滑轨2上；
[0032]所述的联接块4，其一端通过螺钉固定在滑块3上，另一端上固定着高压气体喷枪5和图像采集单元8，通过调整滑块3内部的调整旋钮来实现高压气体喷枪5和图像采集单元8的高度调节；
[0033]所述的高压气体喷枪5为带有压力表的不锈钢管，内径为3mm，通过外加螺钉固定在联接块4上，其与电磁阀门6、气体容器7和外接管道构成高压气体管路，用于向被键合的透明散热片与光电子器件表面喷射高压气体；
[0034]所述的电磁阀门6为不锈钢材质的直动式电磁阀，位于气体容器7和高压气体喷枪5之间，通过外接管道串接到所述的高压气体管路中，根据上位机10发出的开关指令信号来控制尚压气体管路的开和关；
[0035]所述的气体容器7为含有机械阀门的高压气瓶，内部充满惰性气体，通过调节其机械阀门来控制其喷射输出的高压气体压力，该气体压力由高压气体喷枪5中的压力表显示；
[0036]所述的图像采集单元8为CMOS图像传感器，在进行液体毛细键合过程中采集透明散热片与光电子器件之间界面的图像送给上位机10处理；
[0037]所述的成像光学系统9为变焦显微光学系统，其变焦倍率为0.7-4.5X，工作距离为100mm，通过螺纹联接固定在图像采集单元8的下方，通过调整成像光学系统9的变焦倍率来将透明散热片与光电子器件之间界面的图像清洗的成像在图像采集单元8的探测面上；
[0038]所述的上位机10为计算机，根据图像采集单元8获取的图像信息来判断是否完成键合工艺过程，若键合工艺过程完成则发送信号给电磁阀门6来关闭高压气体喷枪5向下喷射高压气体。
[0039]本实用新型所述的一种液体毛细键合装置的键合工作过程是按照如下步骤实现的:
[0040]第一步，开启上位机10，打开操作界面，进行延迟时间t参数设置；
[0041]第二步，开启电磁阀门6和气体容器7中的机械阀门；
[0042]第三步，将经过键合适配液浸泡的光电子器件和透明散热片依次叠放在载物台I上；
[0043]第四步，上下调节滑块3的高度；
[0044]第五步，调节成像光学系统9的变焦倍率直至上位机10的操作界面上看到清晰的透明散热片与光电子器件的分界面，此时在上位机10的操作界面上可以看到清晰的干涉条纹，且随着时间的推移干涉条纹逐渐减少；
[0045]第六步，上位机10的操作界面上无干涉条纹后，上位机10向电磁阀门6发送一个延迟的关闭指令，延迟t时间后电磁阀门6关闭；
[0046]第七步，键合工艺过程完成。
[0047]实施例2图像采集单元8为数字CCD相机，其他同实施例1。
[0048]实施例3电磁阀门6为分步直动式电磁阀，其他同实施例1。
[0049]实施例4电磁阀门6为先导式电磁阀，其他同实施例1。
[0050]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种液体毛细键合装置，其特征在于，包括载物台(I)、一维滑轨(2)、滑块(3)、联接块(4)、高压气体喷枪(5)、电磁阀门(6)、气体容器(7)、图像采集单元(8)、成像光学系统(9)和上位机(10); 所述的载物台(I)为侧面照明的二维手动调整台； 所述的一维滑轨(2)为竖直放置的带有齿条和刻度尺的金属材料柱子； 所述滑块(3)为带有齿轮、调整旋钮和锁紧旋钮的金属材料； 所述的高压气体喷枪(5)为带有压力表的不锈钢管，内径不大于3mm; 所述的电磁阀门(6)为直动式电磁阀、分步直动式电磁阀或先导式电磁阀； 所述的气体容器(7)为含有机械阀门的高压气瓶，内部充满惰性气体； 所述的图像采集单元(8)为CMOS图像传感器或数字CCD相机； 所述的成像光学系统(9)为变焦显微光学系统； 所述的上位机(10)为计算机。
【专利摘要】本实用新型提供了一种液体毛细键合装置，包括载物台（1）、一维滑轨（2）、滑块（3）、联接块（4）、高压气体喷枪（5）、电磁阀门（6）、气体容器（7）、图像采集单元（8）、成像光学系统（9）和上位机（10）。该装置采用图像采集与处理系统实时判断键合完成状况来替代操作人员目测主观判断的方式，有效提高了判断的准确性；在键合工艺完成后自动关闭高压喷枪喷射气体，节约了惰性气体资源，且在整个键合工艺过程中无需操作人员值守。
【IPC分类】H01L21/67
【公开号】CN205194666
【申请号】CN201520887690
【发明人】王菲, 邢鹏岳, 陈润泽, 李玉瑶, 方铉, 魏志鹏, 王晓华, 付秀华, 车英
【申请人】长春理工大学
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年11月10日