一種陽極自動化鍵合設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種陽極自動化鍵合設(shè)備，包括一個鍵合處理加熱爐，其上部具有一個工件吸取桿，所述工件吸取桿安裝于可在垂直方向移動的升降移動機(jī)構(gòu)上，所述升降移動機(jī)構(gòu)的一側(cè)安裝視覺顯微系統(tǒng)和智能溫度調(diào)節(jié)表；所述鍵合處理加熱爐底部安裝一個位移旋轉(zhuǎn)平臺。本發(fā)明能夠滿足微機(jī)電系統(tǒng)的鍵合條件，通過智能調(diào)節(jié)，使鍵合后產(chǎn)品質(zhì)量高，操作簡便，提高了陽極鍵合的工業(yè)應(yīng)用范圍。
【專利說明】一種陽極自動化鍵合設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種陽極自動化鍵和設(shè)備，屬于微電子技術(shù)中鍵合設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]微機(jī)電系統(tǒng)亦稱微系統(tǒng)或微型機(jī)械(Micro electronic mechanical system,簡稱MEMS)是在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域，被譽(yù)為21世紀(jì)非常具有革命性的高新技術(shù)，它涉及到微電子、微機(jī)械、微光學(xué)、材料學(xué)、信息與控制，以及物理、化學(xué)、生物等多種學(xué)科，并集約了當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的許多高新技術(shù)成果。MEMS是集微型機(jī)械、微傳感器、微執(zhí)行器、信息處理、智能控制為一體的多功能、高精度微電子機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)。其技術(shù)目標(biāo)是實現(xiàn)信息的獲取、處理、判斷、執(zhí)行一體化，具有尺寸小、熱容量低、易獲得高靈敏度、高響應(yīng)等特征。這種系統(tǒng)化、多功能一體化和技術(shù)的尖端化使MEMS成為一門跨學(xué)科跨領(lǐng)域的極具生命力的新興領(lǐng)域，引起人們的極大興趣。
[0003]近年來，我國也在大力開展微電子機(jī)械系統(tǒng)的研究。這種微機(jī)電系統(tǒng)的制作也是利用常規(guī)的集成電路技術(shù)和微機(jī)械加工獨(dú)有的特殊工藝的組合，因為后者是制造微機(jī)械慣性傳感器、微執(zhí)行器以及微機(jī)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。而作為微機(jī)電系統(tǒng)封裝的關(guān)鍵技術(shù)——半導(dǎo)體硅與玻璃的陽極鍵合技術(shù)應(yīng)用廣泛。陽極鍵合是微機(jī)電系統(tǒng)領(lǐng)域一種廣泛應(yīng)用的鍵合工藝，主要是實現(xiàn)金屬與絕緣體之間的永久鍵合。例如，在傳感器的制作方面，為了提高其性能，減少體積，希望將所有元器件集成在一個芯片上。制作傳感器的材料有多種，如化合物半導(dǎo)體、硅、陶瓷、鐵電聚合物等。在材料研究方面，目前對MEMS的研究還主要是基于硅材料，人們普遍認(rèn)為制作集成傳感器的最好芯片材料是半導(dǎo)體硅。為了減少電容、提高電路速度和集成度并實現(xiàn)三維集成，通常在硅片上鍵合絕緣材料作為隔離元件用。硅片鍵合主要有靜電鍵合和熱鍵合兩種。其中，半導(dǎo)體硅與玻璃的靜電鍵合是微機(jī)電系統(tǒng)制作的關(guān)鍵技術(shù)之一。在靜電鍵合中，以玻璃作為硅器件的襯底，具有良好的絕緣性能和絕熱性能，器件的分布電容小，熱噪聲小。以玻璃作為器件的封蓋，不但具有透明特征，而且具有良好的氣密性，另外，將硅與玻璃牢固地連接在一起的靜電鍵合的操作溫度遠(yuǎn)低于硅一硅熱鍵合的溫度，因此，它在微電子機(jī)械系統(tǒng)中的用途也日益廣泛。
[0004]然而現(xiàn)有的陽極鍵合技術(shù)在設(shè)備功能方面略顯不足，在許多實際情況下，需要在特定環(huán)境條件下完成鍵合，如真空環(huán)境，特殊氣氛環(huán)境，以及高壓環(huán)境等，以及某些情況下在鍵合操作前需要對樣片進(jìn)行特殊處理和操作，這些要求都需要對鍵合設(shè)備進(jìn)行有針對性的設(shè)計，而且要兼顧操作簡便、可靠性和效率等因素。因此設(shè)計適合要求的陽極鍵合設(shè)備可以有效地拓寬陽極鍵合工藝的應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種陽極自動化鍵合設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)陽極鍵合的各種環(huán)境與條件的要求，操作簡單，產(chǎn)品質(zhì)量高。
[0006]本發(fā)明是通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的:[0007]—種陽極自動化鍵合設(shè)備，包括一個鍵合處理加熱爐，其上部具有一個工件吸取桿，所述工件吸取桿安裝于可在垂直方向移動的升降移動機(jī)構(gòu)上，所述升降移動機(jī)構(gòu)的一側(cè)安裝視覺顯微系統(tǒng)和智能溫度調(diào)節(jié)表；所述鍵合處理加熱爐底部安裝一個位移旋轉(zhuǎn)平臺。
[0008]所述工件吸取桿具有銅吸嘴，所述銅吸嘴上具有電極。
[0009]所述位移旋轉(zhuǎn)平臺由智能位移模塊控制，其將所述位移旋轉(zhuǎn)平臺的移動方向定義成三維方向，分別為水平X軸方向、豎直Y軸方向和前后Y軸方向。
[0010]所述位移旋轉(zhuǎn)平臺通過其底部安裝的旋轉(zhuǎn)滑臺進(jìn)行移動，所述旋轉(zhuǎn)滑臺的安裝槽開設(shè)于陽極自動化鍵合設(shè)備的外殼上；所述位移旋轉(zhuǎn)平臺與旋轉(zhuǎn)滑臺之間具有陶瓷隔熱片。
[0011]所述智能位移模塊能夠控制位移旋轉(zhuǎn)平臺精確的移動至所述視覺顯微系統(tǒng)的正下方和工件吸取桿的正下方。
[0012]所述鍵合處理加熱爐具有一個圓形工作區(qū)，中心位置為工件鍵合區(qū)，圓周位置環(huán)繞工件放置區(qū)。
[0013]所述陽極自動化鍵合設(shè)備還包括一個能夠供給工件吸取桿負(fù)壓的真空泵和一個能夠供給鍵合處理加熱爐高壓的高壓供給設(shè)備。
[0014]本發(fā)明的有益效果為:
[0015]1.本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)各種陽極鍵合的工作環(huán)境，如真空環(huán)境、特殊氣氛環(huán)境或者高壓環(huán)境等。
[0016]2.操作簡便，可靠性高，效率高，可以有效的拓寬陽極鍵合工藝的應(yīng)用范圍，控制精確，移動準(zhǔn)確。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
[0018]圖2是鍵合處理加熱爐工作區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0020]如圖1，是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，是一種陽極自動化鍵合設(shè)備，包括一個鍵合處理加熱爐9，其上部具有一個工件吸取桿7，工件吸取桿7安裝于可在垂直方向移動的升降移動機(jī)構(gòu)6上，升降移動機(jī)構(gòu)6的一側(cè)安裝視覺顯微系統(tǒng)4和智能溫度調(diào)節(jié)表3 ;鍵合處理加熱爐底部安裝一個位移旋轉(zhuǎn)平臺10。位移旋轉(zhuǎn)平臺10通過其底部安裝的旋轉(zhuǎn)滑臺11進(jìn)行移動，旋轉(zhuǎn)滑臺的安裝槽開設(shè)于陽極自動化鍵合設(shè)備的外殼5上；位移旋轉(zhuǎn)平臺與旋轉(zhuǎn)滑臺之間具有陶瓷隔熱片12。如圖2，是鍵合處理加熱爐工作區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖，鍵合處理加熱爐具有一個圓形工作區(qū)，中心位置為工件鍵合區(qū)902，圓周位置環(huán)繞工件放置區(qū)901。其中，位移旋轉(zhuǎn)平臺由智能位移模塊控制，其將位移旋轉(zhuǎn)平臺的移動方向定義成三維方向，分別為水平X軸方向、豎直Y軸方向和前后Y軸方向。本設(shè)備還具有一個開關(guān)1，溫度顯不器2和觸摸屏8。
[0021]以方形硅片與玻璃環(huán)鍵合為例，進(jìn)行說明。其中圖2中具有玻璃環(huán)a和硅片b，工件放置區(qū)901包括玻璃環(huán)放置區(qū)A和硅片放置區(qū)B。在加工生產(chǎn)前，可以通過智能位移模塊調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)滑臺11的Y軸方向，即前后方向，調(diào)節(jié)到合適的位置，再調(diào)節(jié)智能溫度調(diào)節(jié)表3，設(shè)定理論的鍵合溫度。這樣，當(dāng)溫度達(dá)到額定值時，設(shè)備能夠通過位移旋轉(zhuǎn)平臺10中旋轉(zhuǎn)滑臺11的X軸與Y軸方向的移動，將鍵合處理加熱爐9精確運(yùn)送至視覺顯微系統(tǒng)4的正下方，再通過微調(diào)，對準(zhǔn)工件放置區(qū)901上的各個工件。經(jīng)過圖像處理后，位移旋轉(zhuǎn)平臺10會再次通過旋轉(zhuǎn)滑臺11通過X軸，Y軸方向的移動將工件硅片精確放置到工件吸取桿7的銅吸嘴證下放，銅吸嘴上具有電極，能夠保證硅片在鍵合時擁有高壓環(huán)境。
[0022]然后，升降移動機(jī)構(gòu)6下降使得工件吸取桿7吸嘴接觸到硅片，這時真空泵工作，導(dǎo)致工件吸取桿7的吸嘴形成負(fù)壓從而能將硅片吸住，吸住后升降移動機(jī)構(gòu)6上升一段距離，位移旋轉(zhuǎn)平臺10的X，Y軸運(yùn)動，從而將硅片從鍵合處理加熱爐9的工件放置區(qū)901移動到工件加熱區(qū)902的上方，同時位移旋轉(zhuǎn)平臺10的旋轉(zhuǎn)滑臺旋轉(zhuǎn)調(diào)整角度使得方形的硅片的四邊會對應(yīng)到鍵合處理加熱爐9的加熱區(qū)內(nèi)的硅片位置，這樣從而保證了具有特征外形的硅片能被正確的放置到預(yù)定位置，再將升降移動機(jī)構(gòu)6下降，真空泵停止工作，這樣設(shè)備就成功自動搬運(yùn)硅片達(dá)到預(yù)定位置。再同樣經(jīng)過上述移動方式將玻璃環(huán)放入鍵合處理加熱爐9的工件加熱區(qū)內(nèi)的玻璃環(huán)放置區(qū)即硅片的上方。再因工件吸取桿7的吸嘴依靠升降移動機(jī)構(gòu)6的自重，吸嘴會輕輕的壓在工件玻璃環(huán)的表面，這樣就能使得兩種加工工件達(dá)到了鍵合時的要求位置和獲得了鍵合所需的基本外壓力。
[0023]這樣，通過鍵合處理加熱爐9與設(shè)備內(nèi)部的高壓供給設(shè)備所提供的高溫、高壓環(huán)境，一段時間之后，鍵合便完成。再次通過工件吸取桿、真空泵與移動位移平臺的工作，將加工完的工件取出放置在鍵合處理加熱爐9的玻璃環(huán)放置區(qū)，從而整個加工過程完成。
【權(quán)利要求】
1.一種陽極自動化鍵合設(shè)備，其特征在于包括一個鍵合處理加熱爐，其上部具有一個工件吸取桿，所述工件吸取桿安裝于可在垂直方向移動的升降移動機(jī)構(gòu)上，所述升降移動機(jī)構(gòu)的一側(cè)安裝視覺顯微系統(tǒng)和智能溫度調(diào)節(jié)表；所述鍵合處理加熱爐底部安裝一個位移旋轉(zhuǎn)平臺。
2.如權(quán)利要求1所述的一種陽極自動化鍵合設(shè)備，其特征在于所述工件吸取桿具有銅吸嘴，所述銅吸嘴上具有電極。
3.如權(quán)利要求1所述的一種陽極自動化鍵合設(shè)備，其特征在于所述位移旋轉(zhuǎn)平臺由智能位移模塊控制，其將所述位移旋轉(zhuǎn)平臺的移動方向定義成三維方向，分別為水平X軸方向、豎直Y軸方向和前后Y軸方向。
4.如權(quán)利要求1所述的一種陽極自動化鍵合設(shè)備，其特征在于所述位移旋轉(zhuǎn)平臺通過其底部安裝的旋轉(zhuǎn)滑臺進(jìn)行移動，所述旋轉(zhuǎn)滑臺的安裝槽開設(shè)于陽極自動化鍵合設(shè)備的外殼上；所述位移旋轉(zhuǎn)平臺與旋轉(zhuǎn)滑臺之間具有陶瓷隔熱片。
5.如權(quán)利要求2所述的一種陽極自動化鍵合設(shè)備，其特征在于所述智能位移模塊能夠控制位移旋轉(zhuǎn)平臺精確的移動至所述視覺顯微系統(tǒng)的正下方和工件吸取桿的正下方。
6.如權(quán)利要求1所述的一種陽極自動化鍵合設(shè)備，其特征在于所述鍵合處理加熱爐具有一個圓形工作區(qū)，中心位置為工件鍵合區(qū)，圓周位置環(huán)繞工件放置區(qū)。
7.如權(quán)利要求1所述的一種陽極自動化鍵合設(shè)備，其特征在于所述陽極自動化鍵合設(shè)備還包括一個能夠供給工件吸取桿負(fù)壓的真空泵和一個能夠供給鍵合處理加熱爐高壓的高壓供給設(shè)備。
【文檔編號】B81C3/00GK103626121SQ201310151109
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月27日
【發(fā)明者】陳濤, 潘明強(qiáng), 陳立國, 王陽俊, 劉吉柱 申請人:蘇州迪納精密設(shè)備有限公司