专利名称：长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种加热加压装置，尤其涉及一种用于长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置。
背景技术：
器件级封装是我国MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems，微机电系统)产业多品种、高特异性、中小批量产业化发展阶段常用的封装方式。器件级封装中单芯片阳极键合是重要的组成环节。随着MEMS技术的发展，其工艺装备市场潜力非常巨大。随着压阻传感器等MEMS器件产业化应用日趋成熟，封装中必不可少的可适应不同玻璃体形状的单芯片阳极键合工艺设备需求量也越来越明显。与此同时，随着MEMS器件性能要求越来越高，支撑玻璃体形状对器件性能影响逐渐被越来越多的人关注，如采用细长玻璃管支撑的压力传感器精度优于普通玻璃体支撑。而玻璃体形状变化直接影响单芯片阳极键合工艺参数和能量传输方式，对键合装备的适应性要求更高。因此，开发适应性强、高效、多功能单芯片阳极键合设备对提升MEMS器件研究水平具有重要的现实意义。因此，针对上述技术问题，有必要提供一种适应性强的用于长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置，以解决上述问题。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型提供一种用于长玻璃柱体阳极键合的加热加电装置，可以灵活的集成在单芯片阳极键合设备中，该长玻璃柱体阳极键合的加热加电装置适应性强， 键合精度高，可有效解决硅片与玻璃柱加电压困难的问题。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案一种长玻璃柱体阳极键合的加热加电装置，其包括自适应压头、加热台、集成于加热台内的加热管、设于加热台上的加热块、安装于加热块上的陶瓷块、底座以及安装于底座上的气缸，所述自适应压头包括连杆、与连杆连接的绝缘块、与绝缘块连接的压头座、安装在压头座内的压头、安装在压头座上的玻璃柱加电簧片、安装在绝缘块上的硅片加电簧片， 所述自适应压头通过连杆与气缸连接，所述玻璃柱加电簧片包括两个，该两个玻璃柱加电簧片分别夹紧于玻璃柱的两侧。优选的，在上述长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置中，所述玻璃柱加电簧片包括抵压在压头座上的弹性抵压部以及自弹性抵压部末端朝玻璃柱弯折延伸的夹持部，所述夹持部的末端设有圆弧型的接触部，所述接触部与玻璃柱的外表面接触。优选的，在上述长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置中，所述陶瓷块是两个且可移动，所述两个陶瓷块分别与两个玻璃柱加电簧片抵压。优选的，在上述长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置中，所述陶瓷块上设有斜面， 所述玻璃柱加电簧片与斜面31相互抵压。优选的，在上述长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置中，所述硅片加电簧片与硅片的一边接触，所述硅片加电簧片可弹性变形以适应不同厚度的硅片。优选的，在上述长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置中，所述自适应加电压头上安装有两种分别接高电压和零点的接头，该两种接头分别接高压压片和零点压片。优选的，在上述长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置中，所述连接杆上设有一开口比较大的实现压头变路径运动的“V”型槽，初始时压头的位置相对硅片倾斜。优选的，在上述长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置中，所述加热块中有内孔，所述内孔内集成了真空管路，所述真空管路吸附硅片。优选的，在上述长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置中，还包括实现加热台的温度控制的炉温传感器，所述炉温传感器对温度进行反馈。从上述技术方案可以看出，本实用新型实施例的采用从玻璃柱的两侧夹紧进行加电的方式，不但可以保证加电效果，大大提高键合效率，而且在玻璃柱很长的情况下，可以缩短键合时间，便于调整加电高度。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本实用新型长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置的结构示意图；图2是本实用新型长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置的侧视图；图3是本实用新型长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置中的自适应压头的结构示意图。1、自适应压头11、连杆111、“V”型槽12、绝缘块13、压头14、压头座15、玻璃柱加电簧片151、弹性抵压部152、夹持部16、玻璃柱17、硅片18、硅片加电簧片2、加热块3、陶瓷块33、斜面4、加热台5、气缸6、底座7、加热炉气路转接块8、炉温传感器9、 加热管
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。本实用新型公开了一种用于长玻璃柱体阳极键合的加热加电装置，可以灵活的集成在单芯片阳极键合设备中，该长玻璃柱体阳极键合的加热加电装置适应性强，键合精度高，可有效解决硅片与长玻璃柱加电压困难的问题。请参阅图1至图3所示，所述长玻璃柱体阳极键合的加热加电装置包括自适应压头1、加热块2、陶瓷块3、加热台4、气缸5、底座6、加热炉气路转接块7、炉温传感器8以及加热管9。所述自适应压头1包括连杆11、绝缘块12、压头13、压头座14、玻璃柱加电簧片 15、玻璃柱16、硅片17以及硅片加电簧片18。
4[0024]请参阅图1及图3所示，所述自适应压头1通过连杆11与气缸5连接。所述自适应加电压头1上安装有两种接头分别接0-1500V高电压和零点，可以根据不同的键合电压要求进行施加，该两种接头分别接高压压片和零点压片，所述高压压片和零点压片可以实现硅片17和玻璃柱16的电压施加，并可以自适应硅片17厚度和玻璃柱16的高度及直径。 如此设置，所述的自适应加电压头1可根据硅片17和玻璃柱16的尺寸进行自适应，可以满足现有传感器类型尤其是长玻璃柱体与硅片的阳极键合工艺。所述加热块2中有内孔，所述内孔内集成了真空管路，所述真空管路可以进行硅片17的吸附，使得键合过程中硅片17 稳定的定位在加热块2上。请参阅图1所示，所述加热块2设于加热台4上，所述加热块2上安装有一组对称且可动的所述陶瓷块3。所述陶瓷块3的内侧有个斜面31，所述斜面31主要用于辅助玻璃柱加电簧片15对玻璃柱16进行加电预紧，保证加电的可靠性。所述陶瓷块3可以配合压头13进行玻璃柱16外形的适应，根据不同高度和直径的玻璃柱16，通过调节陶瓷块3的相对位置就可以保证玻璃柱加电簧片15的夹紧效果，如此设置，所述长玻璃柱体阳极键合的加热加电装置可以适应不同高度与直径的玻璃柱16，该长玻璃柱体阳极键合的加热加电装置适应性强，可有效解决硅片17与玻璃柱16加电压困难的问题。所述气缸5固连在底座 6上。所述加热炉气路转接块7与加热块2连接。请继续参阅图1所示，所述长玻璃柱体阳极键合的加热加电装置具有3个工位的加热台4。所述加热台4上安装有三套所述加热块2。加热炉可以实现自动温度控制，根据不同的键合温度要求进行调节，以适应不同的键合硅片17，所述加热台4内集成了高功率的所述加热管9及所述炉温传感器8，所述加热管9装配在加热块2中，所述炉温传感器8 对温度进行反馈，如此设置，可以实现加热台4的温度控制，保证长玻璃柱体阳极键合的加热加电装置能够在规定的温度范围内进行工作。请参阅图3所示，所述连接杆11与绝缘块 12连接。所述压头13安装在压头座14孔里，并配有弹簧预紧。所述硅片加电簧片18安装在绝缘块12上。所述硅片加电簧片18通过自身弹性即可适应不同厚度的硅片17。请继续参阅图3所示，所述玻璃柱加电簧片15安装在压头座14上。所述玻璃柱加电簧片15包括抵压在压头座14上的弹性抵压部151以及自弹性抵压部151末端朝玻璃柱16弯折延伸的夹持部152，所述夹持部152的末端设有圆弧型的接触部，所述接触部与玻璃柱16的外表面接触。所述玻璃柱加电簧片15包括两个，该两个玻璃柱加电簧片15分别位于玻璃柱16的两侧。一般现有技术中，会采用从玻璃柱顶端加电的方式，但是，从玻璃柱顶端加电的方式，很难保证加电效果和键合效率，并且当玻璃柱比较长时，需要比较长的键合时间才能完成加电。因此，本实用新型实施例中，采用从玻璃柱16的两侧夹紧进行加电的方式，不但可以保证加电效果，大大提高键合效率，而且在玻璃柱16很长的情况下，可以缩短键合时间；同时，采用从玻璃柱16的两侧夹紧进行加电的方式，在玻璃柱16很长的情况下，可以便于调整加电高度。这种采用自适应的方式进行加电，可以避免由于硅片17背面有氧化层而无法加电键合的问题。请继续参阅图3所示，为了使键合过程中保证施加适当的键合压力，本实用新型实施例的长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置中采用气缸5与连杆11之间的连杆机构实现压头13的运动和压力的保持。所述连接杆11上设有一开口比较大的“V”型槽111，所述 “V”型槽111可以实现压头13变路径运动，使得初始时压头13的位置相对硅片17保持在斜上方，因为在一些长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置中，会用到显微视觉工艺系统，该显微视觉工艺系统用于识别硅片17的位置，在本实用新型实施例的长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置通过设置“V”型槽111，可以保证压头13在气缸5的推动下位置的改变，在气缸5将压头13推到最顶端时，所述压头13位于硅片17的斜上方，不会挡住硅片17正上方的显微视觉工艺系统，避免对显微视觉工艺系统中的图像产生干扰，同时通过气缸5的压力调整可以实现键合压力的调整。本实用新型实施例的长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置提供一种用于长玻璃柱体阳极键合的加热加电装置，可以灵活的集成在单芯片阳极键合设备中，器件适应性强， 键合精度高，可有效解决硅片与长玻璃柱加电压困难的问题。本实用新型实施例的长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置采用从玻璃柱16的两侧夹紧进行加电的方式，不但可以保证加电效果，大大提高键合效率，而且在玻璃柱16很长的情况下，可以缩短键合时间；同时，采用从玻璃柱16的两侧夹紧进行加电的方式，在玻璃柱16很长的情况下，可以便于调整加电高度。本实用新型实施例的长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置通过在陶瓷块3的内侧设置斜面31，所述斜面31主要用于辅助玻璃柱加电簧片15对玻璃柱16进行加电预紧， 保证加电的可靠性。本实用新型实施例的长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置通过设置“V”型槽 111，可以保证压头13在气缸5的推动下位置的改变，在气缸5将压头13推到最顶端时， 所述压头13位于硅片17的斜上方，不会挡住硅片17正上方的显微视觉工艺系统，避免对显微视觉工艺系统中的图像产生干扰，同时通过气缸5的压力调整可以实现键合压力的调離
iF. ο本实用新型实施例的长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置的加热块2中有内孔， 所述内孔内集成了真空管路，所述真空管路可以进行硅片17的吸附，使得键合过程中硅片 17稳定的定位在加热块2上。本实用新型实施例的长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置的自适应加电压头1 上安装有两种接头分别接0-1500V高电压和零点，可以根据不同的键合电压要求进行施加，该两种接头分别接高压压片和零点压片，所述高压压片和零点压片可以实现硅片17和玻璃柱16的电压施加，并可以自适应硅片17厚度和玻璃柱16的高度及直径。如此设置， 所述的自适应加电压头1可根据硅片17和玻璃柱16的尺寸进行自适应，可以满足现有传感器类型尤其是长玻璃柱体与硅片的阳极键合工艺。本实用新型实施例的长玻璃柱体阳极键合的加热加电装置的加热台内4集成了高功率的加热管9及炉温传感器8，如此设置，可以实现加热台4的温度控制，保证长玻璃柱体阳极键合的加热加电装置能够在规定的温度范围内进行工作。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求1.一种长玻璃柱体阳极键合的加热加电装置，其包括自适应压头(1)、加热台、集成于加热台⑷内的加热管(9)、设于加热台⑷上的加热块(2)、安装于加热块(2)上的陶瓷块(3)、底座(6)以及安装于底座(6)上的气缸(5)，所述自适应压头⑴包括连杆(11)、 与连杆(11)连接的绝缘块(12)、与绝缘块(12)连接的压头座(14)、安装在压头座(14)内的压头(13)、安装在压头座(14)上的玻璃柱加电簧片(15)、与玻璃柱加电簧片(15)接触的玻璃柱(16)、安装在绝缘块(12)上的硅片加电簧片(18)以及与硅片加电簧片(18)接触的硅片(17)，所述自适应压头(1)通过连杆(11)与气缸( 连接，其特征在于所述玻璃柱加电簧片(1 包括两个，该两个玻璃柱加电簧片(1 分别夹紧于玻璃柱(16)的两侧。
2.根据权利要求1所述长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置，其特征在于所述玻璃柱加电簧片(1 包括抵压在压头座上的弹性抵压部(151)以及自弹性抵压部末端朝玻璃柱(16)弯折延伸的夹持部(152)，所述夹持部的末端设有圆弧型的接触部，所述接触部与玻璃柱(16)的外表面接触。
3.根据权利要求1所述长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置，其特征在于所述陶瓷块C3)是两个且可移动，所述两个陶瓷块C3)分别与两个玻璃柱加电簧片(1 抵压。
4.根据权利要求3所述长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置，其特征在于所述陶瓷块C3)上设有斜面(31)，所述玻璃柱加电簧片(1 与斜面(31)相互抵压。
5.根据权利要求1所述长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置，其特征在于所述硅片加电簧片(18)与硅片(17)的一边接触，所述硅片加电簧片(18)可弹性变形以适应不同厚度的硅片(17)。
6.根据权利要求1所述长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置，其特征在于所述自适应加电压头1上安装有两种分别接高电压和零点的接头，该两种接头分别接高压压片和零点压片。
7.根据权利要求1所述长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置，其特征在于所述连接杆(11)上设有一开口比较大的实现压头(13)变路径运动的“V”型槽(111)，初始时压头 (13)的位置相对硅片(17)倾斜。
8.根据权利要求1所述长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置，其特征在于所述加热块O)中有内孔，所述内孔内集成了真空管路，所述真空管路吸附硅片(17)。
9.根据权利要求1所述长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置，其特征在于还包括实现加热台的温度控制的炉温传感器(8)，所述炉温传感器( 对温度进行反馈。
专利摘要本实用新型公开了一种长玻璃柱体阳极键合的加热加压装置，其包括自适应压头、加热台、集成于加热台内的加热管、设于加热台上的加热块、安装于加热块上的陶瓷块、底座以及安装于底座上的气缸，所述自适应压头包括连杆、与连杆连接的绝缘块、压头座、安装在压头座内的压头、安装在压头座上的玻璃柱加电簧片、安装在绝缘块上的硅片加电簧片，所述自适应压头通过连杆与气缸连接，所述玻璃柱加电簧片包括两个，该两个玻璃柱加电簧片分别夹紧于玻璃柱的两侧。本实用新型采用从玻璃柱的两侧夹紧进行加电的方式，不但可以保证加电效果，大大提高键合效率，而且在玻璃柱很长的情况下，可以缩短键合时间，便于调整加电高度。
文档编号B81C1/00GK202181210SQ20112025932
公开日2012年4月4日 申请日期2011年7月21日 优先权日2011年7月21日
发明者严琴, 孙荣川, 潘明强, 王振华, 陈涛, 陈立国 申请人:苏州大学