一种附加可控降温模组的键合平台及热压键合设备的制作方法

本发明涉及半导体先进封装设备，具体地说，涉及一种附加可控降温模组的键合平台及热压键合设备。

背景技术：

1、热压键合设备（thermocompression bonding equipment，简称tc bonder/tcb）是一种半导体先进封装领域的核心设备，其工作原理是：在焊料处于固态时完成芯片与基板的高精度对准与接触，随后通过瞬时高温熔化焊料，同时控制键合压力与位置完成浸润结合，最后快速冷却使熔融焊料固化，完成键合。

2、然而，由于芯片与基板之间存在显著的热膨胀系数（cte）差异，键合完成后，芯片与基板已通过焊点连为一体，在从键合温度冷却至室温的过程中，二者受焊点约束无法各自自由收缩，相互牵制使得焊接界面处产生显著的内应力，易导致焊点开裂甚至焊接失效，严重影响芯片成品良率。

3、因此，有必要提出一种附加可控降温模组的键合平台及热压键合设备，在键合完成后控制基板的降温速率，降低焊接界面处产生的内应力，提高焊接质量。

4、这里的陈述仅提供与本发明有关的背景技术，而并不必然地构成现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种附加可控降温模组的键合平台及热压键合设备，以解决现有技术中由于热膨胀系数差异导致焊接界面处产生内应力影响焊接质量的问题。

2、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供一种附加可控降温模组的键合平台，包括：

4、加热平台模组，用于键合过程中承载并加热基板；

5、可控降温模组，用于芯片与基板键合完成后控制基板的降温速率，包括：

6、基板载台，所述基板载台上表面设有用于承载基板的第一区域，下表面与所述第一区域相对的第二区域设有冷却介质流道；

7、加热模块，贴合所述基板载台设置，用于产生热量并将热量均匀传递至所述基板载台；

8、安装模块，设置于所述加热模块的下方，用于将所述可控降温模组安装至所述加热平台模组的侧方，并阻隔所述加热模块产生的热量向下传递。

9、在一些实施例中，所述第二区域向内凹陷形成第一凹槽，所述第一凹槽内设有多个沿第一方向延伸的分隔壁，相邻的所述分隔壁之间形成所述冷却介质流道。

10、在一些实施例中，所述第一凹槽沿所述第一方向两端的侧壁分别设有冷却介质入口和冷却介质出口，冷却介质自所述冷却介质入口流入所述冷却介质流道，并从所述冷却介质出口流出。

11、在一些实施例中，所述基板载台内沿所述第一方向的两端分别设有第一集气腔和第二集气腔；

12、所述第一集气腔设于所述冷却介质入口远离所述冷却介质流道的一侧，所述第二集气腔设于所述冷却介质出口远离所述冷却介质流道的一侧；

13、所述基板载台沿所述第一方向的两端外部分别设有第一管路接头和第二管路接头，所述第一管路接头与所述第一集气腔连通，所述第二管路接头与所述第二集气腔连通；

14、其中，冷却介质自所述第一管路接头流入，依次流经所述第一集气腔、所述冷却介质入口、所述冷却介质流道、所述冷却介质出口以及所述第二集气腔，从所述第二管路接头流出。

15、在一些实施例中，所述加热模块包括：

16、均热板，贴合所述基板载台的下表面设置；

17、加热器模块，设置于所述均热板的下方，用于产生热量并将热量经过所述均热板均匀传递至所述基板载台。

18、在一些实施例中，所述基板载台的下表面向内凹陷形成第一容纳槽，所述第一容纳槽用于安装所述均热板，且所述第一容纳槽的底壁形成有所述第二区域。

19、在一些实施例中，所述加热器模块内设置有温度传感器，用于采集实时温度数据。

20、在一些实施例中，所述安装模块包括：

21、隔热板，设置于所述加热模块的下方，用于阻隔所述加热模块产生的热量向下传递；

22、固定架，设置于所述隔热板的下方，用于承载所述隔热板、加热模块以及基板载台，并将所述可控降温模组安装至所述加热平台模组的侧方。

23、在一些实施例中，所述基板载台的上表面设有至少两个用于承载基板的所述第一区域。

24、在一些实施例中，所述基板载台的下表面设有与所述第一区域一一对应的多个所述第二区域；且所述基板载台设有第一隔热层，用于分隔相邻的所述第一区域；

25、所述均热板对应所述第二隔热层的位置设有第二隔热层；

26、所述加热器模块对应所述第二隔热层的位置设有第三隔热层，所述第三隔热层将所述加热模块分隔为多个加热子模块，各所述加热子模块设有独立的加热器。

27、在一些实施例中，所述基板载台上表面设有两个所述第一区域；所述加热器模块包括第一加热子模块和第二加热子模块；

28、所述隔热板上表面向内凹陷形成第二容纳槽和第三容纳槽，所述第二容纳槽用于安装所述第一加热子模块，所述第三容纳槽用于安装所述第二加热子模块，所述第二容纳槽与所述第三容纳槽之间的部分形成所述第三隔热层。

29、在一些实施例中，所述隔热板下表面设有第二凹槽。

30、第二方面，本发明还提供一种热压键合设备，包括本发明第一方面提供的任一项所述的附加可控降温模组的键合平台。

31、相比于现有技术，本发明的有益效果至少包括：

32、本发明提供的附加可控降温模组的键合平台，包括加热平台模组和可控降温模组，其中，所述可控降温模组包括基板载台以及加热模块，设置基板载台的上表面用于承载基板，下表面设置冷却介质流道，通过冷却介质的流动对基板载台进行散热，实现基板载台的降温；同时，可通过加热模块将热量均匀传递至基板载台，实现基板载台的升温。使用过程中，首先将基板放置于所述加热平台模组，并执行与芯片的键合过程；键合完成后，将基板转移至所述基板载台的上表面，通过所述冷却介质流道以及所述加热模块，对基板的降温速率进行调控，使得基板在降温阶段的热变形量与芯片的热变形量保持动态匹配，有效抑制焊接界面处因热膨胀失配产生的内应力，提高焊接质量，进而提高芯片成品良率；另外，所述可控降温模组通过附加的方式设于所述加热平台模组的侧方，无需改动现有热压键合设备的主体结构，仅需在原有加热平台模组旁侧增设所述可控降温模组即可完成集成，改造成本低，兼容性好。

1.一种附加可控降温模组的键合平台，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的键合平台，其特征在于，所述第二区域向内凹陷形成第一凹槽，所述第一凹槽内设有多个沿第一方向延伸的分隔壁，相邻的所述分隔壁之间形成所述冷却介质流道。

3.如权利要求2所述的键合平台，其特征在于，所述第一凹槽沿所述第一方向两端的侧壁分别设有冷却介质入口和冷却介质出口，冷却介质自所述冷却介质入口流入所述冷却介质流道，并从所述冷却介质出口流出。

4.如权利要求3所述的键合平台，其特征在于，所述基板载台内沿所述第一方向的两端分别设有第一集气腔和第二集气腔；

5.如权利要求1所述的键合平台，其特征在于，所述加热模块包括：

6.如权利要求5所述的键合平台，其特征在于，所述基板载台的下表面向内凹陷形成第一容纳槽，所述第一容纳槽用于安装所述均热板，且所述第一容纳槽的底壁形成有所述第二区域。

7.如权利要求5所述的键合平台，其特征在于，所述加热器模块内或所述均热板内设置有温度传感器，用于采集实时温度数据。

8.如权利要求5所述的键合平台，其特征在于，所述安装模块包括：

9.如权利要求8所述的键合平台，其特征在于，所述基板载台的上表面设有至少两个用于承载基板的所述第一区域。

10.如权利要求9所述的键合平台，其特征在于，所述基板载台的下表面设有与所述第一区域一一对应的多个所述第二区域；且所述基板载台设有第一隔热层，用于分隔相邻的所述第一区域；

11.如权利要求10所述的键合平台，其特征在于，所述基板载台上表面设有两个所述第一区域；所述加热器模块包括第一加热子模块和第二加热子模块；

12.如权利要求8所述的键合平台，其特征在于，所述隔热板下表面设有第二凹槽。

13.一种热压键合设备，其特征在于，包括如权利要求1~12中任一项所述的附加可控降温模组的键合平台。