CN112420882B - 一种led半导体晶片的多片键合结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED半导体晶片的多片键合结构，包括上下压头、左右正负极贴块和半导体晶片载具；上下压头连着油泵或者气泵，可上下升降，提供压力，对载具内的半导体晶片进行压合，并且上下压头都设置有冷却***和温度感应器，可对载具内的半导体晶片进行冷却处理和时时传输压头温度；正极贴块和负极贴块都包含有冷却***、温度感应器和独立的PID控制***，可单独调节每一层的电流大小，控制每一层载具压块的温度；每一块载具都内置加热板，载具可叠堆成多层，实现多片半导体晶片的同步键合；载具的加热板与正负极贴块接触，接通电源后，载具的加热板会发热，对半导体晶片进行加热。本发明能实现多片键合，缩短键合时间，增大键合产能。
Description
技术领域
本发明涉及多片键合结构技术领域，具体涉及一种LED半导体晶片的多片键合结构。
背景技术
LED半导体键合方式是将LED半导体晶片进行加热、压合的一项工艺制程。
在MEMS工艺中，最常用的是硅-硅直接键合和硅-玻璃静电键合技术，后面又有了多种新的键合技术，例如金属-金属键合技术，然而尽管各种技术不断出现，每一个技术都有其存在的缺陷。
德国SUSS MicroTec公司制造的CB8芯片键合机一定程度上促进了MEMS工艺的发展，然而，在制造过程中却经常发生键合不良或者晶片破碎等问题,经研究发现，现有技术中是将待键合的芯片加热至所需温度时即进行键合并利用中心***(centerpin)固定键合的芯片。目前键合治具只能实现单片键合结构，而且而且键合过程中，升温采用的是压头上下加热方式，这种上下加热键合方式的升温，降温耗时较长，无法直接导热到半导体晶片上，这种上下压头加热的键合结构若改用多片键合，会因为半导体晶片或者键合治具的导热、散热差异，导致LED晶片受热、冷却不均匀，最终导致键合出来的LED晶片出现空洞、曲翘严重和破片等问题。
发明内容
有鉴于此，为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种LED半导体晶片的多片键合结构，能实现多片键合，增大键合产能。
本发明通过以下技术手段解决上述问题：
一种LED半导体晶片的多片键合结构，包括：上下压头、左右正负极贴块和半导体晶片载具；
上下压头包括上压头和下压头，上压头和下压头都连着油泵或者气泵，可上下升降，提供压力，对载具内的半导体晶片进行压合，并且上压头和下压头都设置有冷却***和温度感应器，可对载具内的半导体晶片进行冷却处理和时时传输压头温度；
左右正负极贴块包括正极贴块和负极贴块，正极贴块连接正极电源，负极贴块连接负极电源，正极贴块和负极贴块都包含有冷却***、温度感应器和独立的PID控制***，可对载具进行冷却处理和能时时传递载具侧壁温度，独立的PID控制***可单独调节每一层的电流大小，以此控制每一层载具压块的温度；
半导体晶片载具，内载有半导体晶片，每一块载具都内置加热板，载具可叠堆成多层，实现多片半导体晶片的同步键合；作业过程中，载具的加热板与正负极贴块接触，接通电源后，载具的加热板会发热，对半导体晶片进行加热。
进一步地，所述上压头和下压头采用石墨或304不锈钢的高强度、导热性能好的材料制作。
进一步地，所述半导体晶片载具由中强度、绝缘和导热性能良好的复合型材料制作。
进一步地，所述加热板由钨基板或者其他导电发热基板制作。
进一步地，每一块半导体晶片载具的上面设置有堆叠式固定插销，上面配套设置有堆叠式固定孔，实现多片半导体晶片的同步键合。
进一步地，堆叠式固定孔比堆叠式固定插销的直径大0.1mm。
进一步地，堆叠式固定插销由石墨或304不锈钢制作。
进一步地，载具可叠堆成多层，实现1～10片半导体晶片的同步键合。
进一步地，上压头和下压头提供10KGF～20000KGF的压力。
进一步地，载具的加热板温度可达到20°～800°。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：
本发明能实现多片键合，增大键合产能，每一片半导体晶片有独立的加热***，能够快速并且均匀提升或降低键合过程所设的温度，整个键合结构，实现片片均匀加热和冷却的功能，解决现有的键合结构的受热和冷却不均造成LED晶片出现空洞、曲翘严重和破片等问题。同时减少键合过程中的升温时间和冷却时间，缩短键合时间，提高产能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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是传统单片键合结构的示意图；
图2是本发明LED半导体晶片的多片键合结构的示意图；
图3是本发明电路加热原理图；
图4是本发明半导体晶片载具的结构示意图。
附图标记说明：
1、上压头；2、下压头；3、负极贴块；4、正极贴块；5、半导体晶片载具；51、堆叠式固定插销；52、堆叠式固定孔；53、多层载具内部加热板电阻；6、半导体晶片。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
传统单片键合结构如图1所示，目前传统键合结构采用上下压头加热方式，该方式无法对每一片半导体晶片进去温度的准确控制，而且产能较低，半导体晶片载具为普通载具，无配备加热板。
如图2-3所示，本发明提供一种LED半导体晶片的多片键合结构，包括上下压头、左右正负极贴块和半导体晶片载具5三部分。
第一部分为上下压头：包括上压头1和下压头2，采用石墨、304不锈钢等高强度、导热性能好的材料，上下压头连着油泵或者气泵，可上下升降，提供10KGF～20000KGF的压力，并且上下压头分别设置有冷却***和温度感应器，可以对片源进行冷却和时时传输压头温度。
第二部分为左右正负极贴块：包括正极贴块4和负极贴块3，正极贴块4连接的是正极电源，负极贴块3连接负极电源，正负极贴块都包含有冷却***、温度感应器和独立的PID控制***，可以单独调节每一层的电流大小，以此控制每一层载具压块的温度。
第三部分为半导体晶片载具5：内载有半导体晶片6，载具5是由一种中强度、绝缘、导热性能良好的复合型材料制作，每一块载具5都内置加热板，加热板由钨基板或者其他导电发热基板构成，载具可叠堆成多层，实现1～10片半导体晶片6的同步键合。作业过程中，载具5的加热板与正负极贴块接触，接通电源后，载具5的电热板会发热，温度可以达到20°～800°。
本发明的一种LED半导体的多片键合的结构由上下压头、左右正负极贴块和半导体晶片载具5三部分构成。上下压头提供压力和冷却***，可以对载具5内的半导体晶片6进行压合和冷却处理，并时时传输压头温度。左右正负极贴块配备电源、冷却***和独立的PID控制***，可对载具5进行冷却处理并能时时传递载具侧壁温度。载具内嵌加热板，与正负极贴块接触导电后，会产生热量，对半导体晶片6进行加热。整个键合结构设计可以实现多片键合，增大键合产能，而且每一片晶片有独立的加热***，能够快速并且均匀提升、降低键合过程所需的温度，整个键合结构，实现片片均匀加热和冷却的功能，解决现有的键合结构的受热和冷却不均造成LED晶片出现空洞、曲翘严重和破片等问题。同时减少键合过程中的升温时间和冷却时间，缩短键合时间，提高产能。
如图4所示，每一块半导体晶片载具5的上面设置有堆叠式固定插销51，上面配套设置有堆叠式固定孔52，实现多片半导体晶片6的同步键合。堆叠式固定孔52比堆叠式固定插销51的直径大0.1mm。堆叠式固定插销51由石墨或304不锈钢制作。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种LED半导体晶片的多片键合结构，其特征在于，包括：上下压头、左右正负极贴块和半导体晶片载具；
上下压头包括上压头和下压头，上压头和下压头都连着油泵或者气泵，可上下升降，提供压力，对载具内的半导体晶片进行压合，并且上压头和下压头都设置有冷却***和温度感应器，可对载具内的半导体晶片进行冷却处理和时时传输压头温度；
左右正负极贴块包括正极贴块和负极贴块，正极贴块连接正极电源，负极贴块连接负极电源，正极贴块和负极贴块都包含有冷却***、温度感应器和独立的PID控制***，可对载具进行冷却处理和能时时传递载具侧壁温度，独立的PID控制***可单独调节每一层的电流大小，以此控制每一层载具压块的温度；
半导体晶片载具，内载有半导体晶片，每一块载具都内置加热板，载具可叠堆成多层，实现多片半导体晶片的同步键合；作业过程中，载具的加热板与正负极贴块接触，接通电源后，载具的加热板会发热，对半导体晶片进行加热。
2.根据权利要求1所述的LED半导体晶片的多片键合结构，其特征在于，所述上压头和下压头采用石墨或304不锈钢的高强度、导热性能好的材料制作。
3.根据权利要求1所述的LED半导体晶片的多片键合结构，其特征在于，所述半导体晶片载具由中强度、绝缘和导热性能良好的复合型材料制作。
4.根据权利要求1所述的LED半导体晶片的多片键合结构，其特征在于，所述加热板由钨基板或者其他导电发热基板制作。
5.根据权利要求1所述的LED半导体晶片的多片键合结构，其特征在于，每一块半导体晶片载具的上面设置有堆叠式固定插销，上面配套设置有堆叠式固定孔，实现多片半导体晶片的同步键合。
6.根据权利要求5所述的LED半导体晶片的多片键合结构，其特征在于，堆叠式固定孔比堆叠式固定插销的直径大0.1mm。
7.根据权利要求5所述的LED半导体晶片的多片键合结构，其特征在于，堆叠式固定插销由石墨或304不锈钢制作。
8.根据权利要求1所述的LED半导体晶片的多片键合结构，其特征在于，载具可叠堆成多层，实现1～10片半导体晶片的同步键合。
9.根据权利要求1所述的LED半导体晶片的多片键合结构，其特征在于，上压头和下压头提供10KGF～20000KGF的压力。
10.根据权利要求1所述的LED半导体晶片的多片键合结构，其特征在于，载具的加热板温度可达到20°～800°。
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