芯片封装用热压键合头及热压键合设备的制作方法

本技术涉及固相键合，尤其涉及一种芯片封装用热压键合头及热压键合设备。

背景技术：

1、热压键合是一种固相键合，将热量和力结合到一起，使两片薄片之间发生塑性变形，形成紧密接触的洁净表面。

2、现有技术中，采取将数十个甚至更多的芯片准确放置在基板等中介载体上，其中，中介载体上对应芯片放置位置上涂有焊料。然后将所有芯片统一封装放入回流炉中，加热到使焊料熔化的温度以完成粘合，然后继续进行后续步骤，例如去除助焊剂残留物和底部填充等。

3、然而在这个过程中，会存在以下问题。由于在同一个基板上的芯片的材质可能会互不相同，而不同的材质拥有不同的导热系数和热膨胀系数。在回流炉中统一加热则会导致这些不同的材料以不同的速率膨胀，在经过芯片和基板的膨胀和冷却以后，热膨胀系数的差异会导致翘曲。其二，由于芯片仅是被放置在中介载体上，焊接过程中芯片与中介载体之间的部分焊料未紧密相接，出现气泡使芯片间隙变化，导致电气性能变差甚至故障。其三，在炉内的高温环境下，中介载体和芯片表面极易被氧化，降低键合质量。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种芯片封装用热压键合头及热压键合设备，用以解决现有技术中对多芯片同时键合导致基板变形、键合过程中芯片与基板易存在空隙、芯片与基板被氧化降低键合质量的缺陷，实现对芯片单独热压键合、处于真空环境键合防止氧化、键合质量提升。

2、第一方面，本实用新型提供一种芯片封装用热压键合头，包括：热压头、连接部、真空部和移动部；所述热压头的一侧表面形成吸附芯片的工作面；所述连接部的一端与外部设备连接，所述连接部的另一端与所述热压头远离工作面的一侧连接；所述移动部设置于所述连接部，并与所述真空部连接，用于驱动所述真空部罩设于所述热压头的外部，以使得所述热压头周围形成真空热压环境。

3、根据本实用新型提供的芯片封装用热压键合头，所述热压头包括：热压板和第一管路；所述热压板与所述连接部连接；所述热压板内设有加热器，所述热压板上开设有气孔，所述气孔与所述第一管路连通。

4、根据本实用新型提供的芯片封装用热压键合头，所述气孔开设有多个，多个所述气孔布置于所述热压板的表面；其中，至少部分所述气孔设置于所述工作面内。

5、根据本实用新型提供的芯片封装用热压键合头，所述真空部包括：密封腔和第二管路；所述密封腔套置于所述热压板的外侧，通过所述移动部与所述连接部连接；所述密封腔与所述第二管路连通。

6、根据本实用新型提供的芯片封装用热压键合头，所述真空部还包括：还原介质管，所述还原介质管与所述密封腔连通，用于向所述密封腔内输送还原介质。

7、根据本实用新型提供的芯片封装用热压键合头，所述第二管路分别与真空泵和保护气体泵连接。

8、根据本实用新型提供的芯片封装用热压键合头，所述连接部包括：柔性壳体、冷却板和转接板；柔性壳体，所述柔性壳体内部形成有连接腔，所述连接腔一侧与所述热压板连接，另一侧与所述冷却板连接；所述转接板设置于所述冷却板远离所述连接腔的一侧表面，用于与所述外部设备连接；其中，所述冷却板内设有冷却管。

9、第二方面，本实用新型还提供一种热压键合设备，包括如上所述的芯片封装用热压键合头。

10、根据本实用新型提供的热压键合设备，还包括升降导向机构，所述升降导向机构与所述连接部连接。

11、根据本实用新型提供的热压键合设备，所述芯片封装用热压键合头设有多个，所述升降导向机构与所述芯片封装用热压键合头对应设置。

12、本实用新型提供的一种芯片封装用热压键合头，将热压头既用于热压又用于吸附，实现了对独立芯片的拾取与键合，保证了键合的高质量进行。通过在热压头外部设置真空部，芯片处于真空低氧环境下进行键合，防止芯片键合时的氧化，且减少了芯片与基板之间的焊料内的气泡，提高了热压键合质量。

13、进一步地，在本实用新型提供的热压键合设备中，由于设置有如上所述的芯片封装用热压键合头，因此同样具备如上所述的效果。

技术特征：

1.一种芯片封装用热压键合头，其特征在于，包括：热压头、连接部、真空部和移动部；

2.根据权利要求1所述的芯片封装用热压键合头，其特征在于，所述热压头包括：热压板和第一管路；

3.根据权利要求2所述的芯片封装用热压键合头，其特征在于，所述气孔开设有多个，多个所述气孔布置于所述热压板的表面。

4.根据权利要求2所述的芯片封装用热压键合头，其特征在于，所述真空部包括：密封腔和第二管路；

5.根据权利要求4所述的芯片封装用热压键合头，其特征在于，所述真空部还包括：还原介质管，所述还原介质管与所述密封腔连通，用于向所述密封腔内输送还原介质。

6.根据权利要求4所述的芯片封装用热压键合头，其特征在于，所述第二管路分别与真空泵和保护气体控制装置连接。

7.根据权利要求2至6任一所述的芯片封装用热压键合头，其特征在于，所述连接部包括：柔性壳体、冷却板和转接板；

8.一种热压键合设备，其特征在于，包括上述权利要求1至7中任一项所述的芯片封装用热压键合头。

9.根据权利要求8所述的热压键合设备，其特征在于，还包括升降导向机构，所述升降导向机构与所述连接部连接。

10.根据权利要求9所述的热压键合设备，其特征在于，所述芯片封装用热压键合头设有多个，所述升降导向机构与所述芯片封装用热压键合头对应设置。

技术总结
本技术属于固相键合技术领域。本技术提供一种芯片封装用热压键合头及热压键合设备，包括：热压头、连接部、真空部和移动部；所述热压头的一侧表面形成吸附芯片的工作面；所述连接部的一端与外部设备连接，所述连接部的另一端与所述热压头远离工作面的一侧连接；所述移动部设置于所述连接部，并与所述真空部连接，用于驱动所述真空部罩设于所述热压头的外部，以使得所述热压头周围形成真空热压环境。本技术将热压头既用于热压又用于吸附，实现了对独立芯片的拾取与键合，保证了键合的高质量进行。通过在热压头外部设置真空部，芯片处于真空低氧环境下进行键合，防止芯片键合时的氧化，提高热压键合质量。

技术研发人员：赵永先,张延忠,邓燕,文爱新
受保护的技术使用者：北京中科同志科技股份有限公司
技术研发日：20230606
技术公布日：2024/1/15