至通?？色@得的加壓冷卻流體(例如，工廠壓縮空氣)之上。進(jìn)入壓力的這樣的增加可以被用于克服加熱器中小通道中的壓力下降。主要由通道壁的摩擦導(dǎo)致的通過這樣的通道的壓力下降引起流體速度快速下降，從而導(dǎo)致冷卻效率的損耗。該損耗可以通過使用較高的壓力流體來減緩。通常，在設(shè)施(例如，壓縮空氣)中可獲得的壓力不足夠高以提供最大冷卻。通過提供增壓器，輸入冷卻流體壓力可以被升高至期望的水平(例如，至少50%的壓力增加、至少100%的壓力增加等，其中，具體范例為諸如從0.6MPa至1.2Mpa的100%的增加)。
[0023]現(xiàn)參考附圖，圖1A圖示接合機(jī)器100 (例如，熱壓倒裝芯片接合機(jī)器)的一部分，接合機(jī)器100包括接合臺(tái)120(例如，梭、加熱的梭、加熱塊、鐵砧等)和由接合臺(tái)120支撐的支撐結(jié)構(gòu)104(其中，支撐結(jié)構(gòu)104和接合臺(tái)120可以被集成到單個(gè)元件中)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，支撐結(jié)構(gòu)104可以被稱為應(yīng)用具體部分(有時(shí)在工業(yè)上被稱為P部分)。基板102由支撐結(jié)構(gòu)104支撐，并且被配置為接收通過熱壓接合工藝的至少一個(gè)半導(dǎo)體元件。下導(dǎo)電結(jié)構(gòu)108a、108b(例如，導(dǎo)電跡線、導(dǎo)電墊等)被提供在基板102上。機(jī)器100還包括承載加熱的接合工具112的接合頭組件122，加熱接合工具112承載半導(dǎo)體元件110。上導(dǎo)電結(jié)構(gòu)114a、114b(例如，諸如銅柱的導(dǎo)電柱，示出為包括焊接接觸部分116a、116b)被提供在半導(dǎo)體元件110上。接合工具112被降低，使得上導(dǎo)電結(jié)構(gòu)114a、114b接觸下導(dǎo)電結(jié)構(gòu)108a、108b(例如，參見圖1B)。如圖1B所圖示的，通過熱壓接合工藝，焊接接觸部分116a、116b被軟化，并且然后被再固化為焊接界面118a、118b，從而在上導(dǎo)電結(jié)構(gòu)114a、114b中的一個(gè)與各自的下導(dǎo)電結(jié)構(gòu)108a、108b之間提供永久導(dǎo)電耦合。盡管圖1A-1B僅圖示兩對導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(對114a、108a和對114b、108b)，當(dāng)然，這是為了方便解釋的簡單范例。在實(shí)踐中，可以提供任何數(shù)量的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)對(例如，數(shù)十個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)對、數(shù)百個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)對等)。
[0024]圖2圖示包括熱壓接合機(jī)器240的示范性熱壓接合系統(tǒng)200。機(jī)器240包括接合頭組件220，接合頭組件220包括上結(jié)構(gòu)221 (包括各種部件，未示出)、冷卻結(jié)構(gòu)222以及加熱器224。加熱器224與半導(dǎo)體元件228 (例如，要接合的半導(dǎo)體管芯)相接觸。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，加熱器224可以是被配置為將半導(dǎo)體元件228承載并接合至工件260的加熱的接合工具。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，加熱器224可以被認(rèn)為是加熱的接合工具(類似于圖1A-1B中圖示的工具112)。即，術(shù)語加熱器和接合工具可以互換使用，并且可以被集成到單個(gè)部件中(如圖1A-1B和圖2-7中圖示的示范性實(shí)施例所示)或可以是多個(gè)單獨(dú)的部件。機(jī)器240還包括計(jì)算機(jī)236和用于支撐工件260的接合臺(tái)232。溫度傳感器226測量加熱器224的溫度，并將與該溫度相關(guān)的信息作為溫度信號(hào)234提供回到計(jì)算機(jī)236。
[0025]熱壓接合系統(tǒng)200還包括作為熱壓接合工藝的一部分的、將加壓冷卻流體(例如，壓縮空氣)提供到接合頭220以冷卻加熱器/接合工具224的元件。更具體地，系統(tǒng)200包括用于將加壓冷卻流體提供到增壓泵204的加壓冷卻流體源202 (例如，例如由管道從壓縮空氣罐或壓縮器等輸送的工廠壓縮空氣源)。增壓泵204接收來自源202的加壓冷卻流體，并且增加所接收的加壓冷卻流體的壓力。在本發(fā)明的某些示范性實(shí)施例中，增壓泵204將來自源202的加壓冷卻流體的壓力增加至少50%，至少100%等。在一個(gè)非常具體的范例中，來自源202的加壓冷卻流體被提供為處于大約0.6Mpa的壓力，并且增壓泵204將加壓冷卻流體的壓力增加至大約1.2Mpa(例如，大約100%的壓力增加)。然后，(處于現(xiàn)在增加的壓力的)加壓冷卻流體由加壓流體儲(chǔ)存器206 (例如，壓縮空氣罐)接收。來自儲(chǔ)存器206的加壓流體由流量控制閥208 (例如，模擬控制閥)接收，其中，流量控制閥208被配置為對被提供到接合頭組件220的加壓冷卻流體的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。流量控制閥208的下游是用于對加壓冷卻流體向接合頭組件220的供應(yīng)進(jìn)行控制的控制閥210 (例如，開/關(guān)數(shù)字閥)。流量控制閥208和控制閥210每個(gè)都由計(jì)算機(jī)236控制(如由各自的控制信號(hào)238a、238b所示)。在閥210的下游，加壓冷卻流體在流體路徑212內(nèi)行進(jìn)直到其到達(dá)接合頭組件220的入口 214。流體路徑215被包括在接合頭組件220內(nèi)，并且包括入口流體路徑216 (由上結(jié)構(gòu)221限定)、冷卻路徑222a(由冷卻結(jié)構(gòu)222限定)以及出口流體路徑218 (由上結(jié)構(gòu)221限定)。
[0026]根據(jù)結(jié)合圖2-7圖示并描述的本發(fā)明的示范性實(shí)施例，各個(gè)元件被描述為熱壓接合系統(tǒng)(例如，系統(tǒng)200、300、400、500、600和700)的一部分，但是區(qū)別在于對應(yīng)的熱壓接合機(jī)器(例如，機(jī)器240、340、440、540、640和740)。圖2中的這樣的元件的范例是元件204、206、208和210。根據(jù)本發(fā)明，這樣的元件中的任何或全部可以被包括在對應(yīng)的熱壓接合機(jī)器中。
[0027]圖3-7中的每個(gè)圖示類似于圖2中所示系統(tǒng)200的系統(tǒng)，其中，相似的元件被標(biāo)記為除了不同的初始數(shù)字之外包括相同的附圖標(biāo)記。例如，接合頭組件被標(biāo)記為元件220 (在圖2中)、元件320 (在圖3中)、元件420 (在圖4中)、元件520 (在圖5中)、元件620 (在圖6中)、元件720(在圖7中)。下面指出的沒有區(qū)別，元件(及其功能)與圖2中描述的元件基本類似。
[0028]具體參考圖3，與圖2相比，主要區(qū)別在于流量控制閥308被放置在控制閥310的下游(與在圖2中流量控制閥208被放置在控制閥210上游相反)。圖3圖示示范性熱壓接合系統(tǒng)300，熱壓接合系統(tǒng)300包括熱壓接合機(jī)器340。機(jī)器340包括接合頭組件320，接合頭組件320包括上結(jié)構(gòu)321、冷卻結(jié)構(gòu)322和加熱器324。加熱器324與半導(dǎo)體元件328相接觸。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，加熱器324可以是被配置為將半導(dǎo)體元件328承載并接合至工件360的加熱接合工具。機(jī)器340還包括計(jì)算機(jī)336和用于支撐工件360的接合臺(tái)332。溫度傳感器326測量加熱器324的溫度，并將與該溫度相關(guān)的信息作為溫度信號(hào)334提供回到計(jì)算機(jī)336。
[0029]熱壓接合系統(tǒng)300還包括用于將加壓冷卻流體提供到增壓泵304的加壓冷卻流體源302。增壓泵304接收來自源302的加壓冷卻流體，并使所接收的加壓冷卻流體的壓力增加(例如，至少50%、至少100%等)。然后，(處于現(xiàn)在增加的壓力的)加壓冷卻流體由加壓流體儲(chǔ)存器306接收。來自儲(chǔ)存器306的加壓流體由用于對加壓冷卻流體向接合頭組件320的供應(yīng)進(jìn)行控制的控制閥310 (例如，開/關(guān)數(shù)字閥)接收?？刂崎y310的下游是流量控制閥308 (例如，模擬控制閥)，其中，流量控制閥308被配置為對被提供到接合頭組件320的加壓冷卻流體的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)?？刂崎y310和流量控制閥308每個(gè)都由計(jì)算機(jī)336控制(如由各自的控制信號(hào)338a、338b所示)。在流量控制閥308的下游，加壓冷卻流體在流體路徑312內(nèi)行進(jìn)直到其到達(dá)接合頭組件320的入口 314。流體路徑315被包括在接合頭組件320內(nèi)，并且包括入口流體路徑316 (由上結(jié)構(gòu)321限定)、冷卻路徑322a (由冷卻結(jié)構(gòu)322限定)和出口流體路徑318 (由上結(jié)構(gòu)321限定)。
[0030]具體參考圖4，與圖2-3相比，主要區(qū)別在于流量控制閥408位于與包括控制閥410的流體路徑平行的流體路徑中(與在圖2-3中流量控制閥208/308分別與控制閥210/310成一直線相反)。圖4圖示示范性熱壓接合系統(tǒng)400，熱壓接合系統(tǒng)400包括熱壓接合機(jī)器440。機(jī)器440包括接合頭組件420，接合頭組件421包括上結(jié)構(gòu)422、冷卻結(jié)構(gòu)424和加熱器324。加熱器424與半導(dǎo)體元件428相接觸。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，加熱器424可以是被配置為將半導(dǎo)體元