阅读说明：本技术 一种粘接加工方法及系统 (Bonding processing method and system ) 是由 赵伟 曾念 曹航 邓天海 于 2019-02-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种粘接加工方法及系统,该方法包括：将无影胶涂布至待加工产品所需粘接的部位,然后将其贴合至载具,采用紫外光光照固化,使得待加工产品与载具粘接。本发明的一种粘接加工方法,采用UV胶粘接新方法取代传统的贴蜡工艺,省去贴蜡及下蜡、清洗工艺环节,大幅度降低工艺能耗,解决原带蜡抛光高温滑片的问题,以及液态蜡回收处理的问题,使得蓝宝石衬底等产品的制造工艺变得绿色环保。(The invention provides a bonding processing method and a system, wherein the method comprises the following steps: and coating the shadowless glue on the part of the product to be processed, which is required to be bonded, adhering the shadowless glue to the carrier, and curing by adopting ultraviolet light illumination to bond the product to be processed and the carrier. According to the bonding processing method, the novel UV adhesive bonding method is adopted to replace the traditional wax pasting process, so that the process links of wax pasting, wax dropping and cleaning are omitted, the process energy consumption is greatly reduced, the problem of polishing high-temperature slip sheets with wax and the problem of liquid wax recovery treatment are solved, and the manufacturing process of sapphire substrates and other products is environment-friendly.)

一种粘接加工方法及系统

技术领域

本发明涉及粘接加工技术领域，特别是涉及一种基于无影胶的粘接加工方法及系统。

背景技术

对衬底等器件进行加工时，通常需要先将其固定至载具上，现有技术中通常是采用液态蜡进行粘接固定，该方法存在诸多缺陷。

例如，在现有的蓝宝石衬底粘接环节，均使用液态蜡作为粘接剂，通过高强度的粘接力，使得蓝宝石衬底片与载具贴合，在后续加工中，对衬底片进行进一步加工，使其达到相关水准。传统贴蜡工艺的缺点比较突出，主要包括：载具和蜡在贴合前和贴合中都需要在高温烘烤下进行，能耗消耗巨大，需要使用多个加热台进行不同工步的加热。在贴片完成之后，由于载具的高温及蜡的固化，又需要使用冰水来进行隔离冷却，对载具的抗冷热冲击性要求极高。由于存在多个工步及加热台，产品作业的效率无法得到跨越式的提高，并且，工步越多，对设备的稳定性要求越高。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种粘接加工方法及系统，用于解决现有技术中贴蜡工艺需要高温烘烤、能耗消耗巨大、蜡清洗对载具的性能要求高、产品加工效率低等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种粘接加工方法，包括：将无影胶涂布至待加工产品所需粘接的部位，然后将其贴合至载具，采用紫外光光照固化，使得待加工产品与载具粘接。

可选地，所述待加工产品能透过紫外光，该紫外光的波长为100-400nm。

可选地，所述待加工产品包括但不限于化工学衬底，这类衬底对于紫外光具有良好的透光性，在紫外光照射下，衬底与载具紧密粘接，便于后续的加工，不会出现滑片的现象，后续加工包括对化工学衬底的表面进行加工等，具体包括抛光等工序，表面处理结束之后，取片，然后进行清洗、检验、装盒等。

可选地，所述化工学衬底包括但不限于蓝宝石、半导体。

可选地，所述半导体包括硅、碳化硅、GaAS、AlN、ZnO。

可选地，使用承载盘真空吸附待加工产品，然后高速旋转待加工产品，将无影胶涂布至待加工产品所需粘接的部位。

可选地，所述待加工产品的转速为500-2200rpm。

可选地，所述无影胶选自紫外线固化粘剂KS-8200A、KS-3326B、KS-3325中的至少一种，上述列举的三种无影胶产自深圳康泰盛电子材料有限公司，当然，此处仅仅是部分列举，根据待粘接产品的需求，可以选择其适用的其他无影胶。

可选地，使用0.05-0.1MPa的高压将无影胶喷至待加工产品所需粘接的部位。该压力不恒定，可以针对不同的情况自行设定，主要是使用这个气压将胶水喷出。

可选地，将涂布有无影胶的待加工产品贴合至载具后，通过空气按压将待加工产品压合至载具。

所述空气按压是指采用充气的气囊按压待加工产品，气囊的材质为布料，不会对待加工产品的表面造成损坏。

可选地，采用UV光固化机进行光照固化，UV光即指紫外光。

可选地，UV光固化时，UV光固化机的功率为0.3-2kw，具体可以为0.3kw、0.5kw、0.8kw、1kw、1.5kw、2kw等。

可选地，所述载具包括但不限于碳化硅陶瓷盘、氧化铝陶瓷盘、氮化硅陶瓷盘等。

以蓝宝石衬底为例，通常，待加工的蓝宝石衬底为片状结构，需要将其中一表面粘接至载具的载物台上，便于后续对另一表面进行加工处理，例如，进行抛光、清洗、刷洗、测量等。

本发明还提供一种粘接加工系统，包括旋转布胶系统，用于将无影胶涂布至高速旋转的产品表面；

空气按压系统，用于在常温下将产品贴合至载具；

UV灯固化系统，用于光照固化所述无影胶，使得所述产品与所述载具紧密贴合。

上述粘接加工系统可以是辰轩自动贴片机(苏州辰轩光电科技有限公司生产)、科佩达自动贴片机(佩达(北京)科技有限公司生产)中的至少一种，当然，不限于上述列举，也可以采用其他具有类似功能的贴片机。

如上所述，本发明的一种粘接加工方法及系统，采用UV胶粘接新方法取代传统的贴蜡工艺，省去贴蜡及下蜡、清洗工艺环节，大幅度降低工艺能耗，解决原带蜡抛光高温滑片的问题，以及液态蜡回收处理的问题，使得蓝宝石衬底等产品的制造工艺变得绿色环保。

附图说明

图1显示为本发明实施例1的工艺流程图。

图2显示为本发明实施例1的真空离心旋转布胶图。

图3显示为本发明实施例1的空气按压衬底图。

图4显示为本发明实施例1的UV灯固化图。

图5显示为本发明实施例1中从载具上卸下的晶片图。

图6显示为本发明对照例1中从载具上卸下的晶片图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

液态蜡是液态的蜡与各种有机溶剂的混合物，主要成分含有松香、虫胶、1-丙醇等，属易燃液体，有刺激性，人体摄入有害，工业上常常使用液体蜡混合其他助剂来进行工件的粘贴。

在使用蜡进行衬底粘接的过程中，由于工业级的蜡为混合物，为应对大规模工业使用，且需要面对运输生产等一系列错综复杂的情况，通常蜡中都含有醇、粘度助剂、化学助剂、散热助剂等一系列物质，上述物质用以调配蜡的性能，使其能够保持一种稳定状态。待作业时，使用特定工艺将其粘接机制激发出来，这就需要使用特定的贴蜡工艺。

贴蜡工艺的主要流程如下：载具准备→载具预热→衬底、蜡准备→衬底布蜡→衬底蜡层烘烤→高温贴合→空气按压→衬底冷却→出库，共计9个工步。

首先使用载具加热，加热温度一般在80℃至120℃，待载具预热完成之后(100℃左右)，等待衬底、蜡进行贴合，这是先期的准备工步。然后使用真空离心旋转技术，对衬底片进行高强度的旋转，在衬底的旋转过程中，使用高压将蜡喷出，结合衬底的高转速，将蜡均匀地散布在衬底的表面，蜡层厚度均匀，差异不超过1μm。如前所述，蜡中含有不同的醇，化学助剂、散热助剂等物质，在本工步，需要对衬底片上的蜡进行烘烤，通常是使用200℃左右的辐射热，对其进行时间为10-30s的烘烤，通过高温蒸发的方式，去除混合物中蜡以外的物质，激发蜡原有的粘性，然后与载具进行贴合。在与载具贴合的过程中，使用空气按压技术对衬底进行按压，均匀压合衬底，使工件与载具间贴合紧密。最后使用5℃左右的冷却水对其进行隔离冷却，使其粘接紧密，整个贴蜡工艺结束。

传统贴蜡工艺的缺点比较突出，主要包括：载具和蜡在贴合前和贴合过程中都需要在高温烘烤下进行，能耗消耗巨大，需要使用多个加热台进行不同工步的加热。在贴片完成之后，由于载具的高温及蜡的固化，又需要使用冰水来进行隔离冷却，对载具的抗冷热冲击性要求极高。由于存在多个工步及加热台，产品作业的效率无法得到跨越式的提高，并且，工步越多，对设备的稳定性要求越高。

无影胶(UV胶)又称光敏胶、紫外光固化胶，无影胶是一种必须通过紫外线光照射才能固化的一类胶粘剂，它可以作为粘接剂使用，也可作为油漆、涂料、油墨等的胶料使用。UV是英文Ultraviolet Rays的缩写，即紫外光线。紫外线(UV)是肉眼看不见的，是可见光以外的一段电磁辐射，波长在10～400nm的范围。无影胶固化原理是UV固化材料中的光引发剂(或光敏剂)在紫外线的照射下吸收紫外光后产生活性自由基或阳离子，引发单体聚合、交联化学反应，使粘合剂在数秒钟内由液态转化为固态。研究发现，如果在蓝宝石衬底等产品的加工工艺中引入无影胶替代液态蜡进行粘接，可以有效解决上述传统贴蜡工艺所存在的缺陷。

以下实施例、对照例是以蓝宝石衬底作为产品进行实验，该蓝宝石衬底为圆片，直径4inch，厚度690μm，需要说明的是，本发明也适用于类似的产品加工工艺的粘接，包括能够是紫外光穿过的产品，通常为透明产品，具体可以是用于制备LED芯片衬底的半导体等产品。

实施例1

本实施例的UV胶购自深圳康泰盛电子材料有限公司，型号KS-8200A。

本实施例的蓝宝石衬底型号为4inch，即直径100mm左右，厚度为690μm。

本实施例采用的设备为辰轩自动贴片机，型号为CZTL-01，购自苏州辰轩光电科技有限公司，在该设备的出库端加设UV固化灯以及固化工作台，即可进行UV固化工序。

图1所示为本实施例的蓝宝石衬底UV胶粘接工艺流程图。

具体工艺流程如下：载具准备→衬底、UV胶准备→工件布胶→衬底贴合→空气按压→衬底UV光照固化→出库，共计7个工步。

载具准备过程中，将载具使用干净测试纸，辅以无水乙醇进行擦拭，确保干净，准备待用；准备UV胶及衬底，确保干净等待作业。使用真空离心旋转技术，对衬底进行高速旋转，转速为500-2200rpm，阶梯式提升转速，在衬底的旋转过程中，使用高压将UV胶喷出，采用0.1MPa的布胶压力，滴胶2-3s，结合衬底的高转速，将UV胶均匀地散布在衬底的表面，胶层厚度均匀，差异不超过1μm。在与载具贴合的过程中，使用空气按压技术对衬底进行按压，控制辰轩自动贴片机的贴片位置的气缸、气囊压力按压，气缸压力从100-500kg阶梯上升按压，气囊压力从100-300kg阶梯上涨按压，时间合计12s，均匀压合衬底，使衬底与载具间贴合紧密。最后使用1kw的UV光对衬底进行照射，照射时间为20-25s，使其固化，整个粘接工艺结束，得到粘接有蓝宝石衬底的载具，完成粘接之后进行铜抛工序，铜抛环节，使用底盘为树脂铜或者是无氧铜，辅以钻石液，采用压力+旋转的方式进行铜抛，达到所需尺寸之后，进行下片，下片时采用80℃热水浸泡2-3min，晶片自动触摸即可滑落，胶层溶解，晶片冲洗甩干即可。

本实施例的蓝宝石衬底粘接工艺(UV胶)，累计完成2000余片4inch(英寸)衬底片的粘接作业，并且在后续铜抛过程中无异常情况出现。

图2显示为本实施例的真空离心旋转布胶图。

图3显示为本实施例的空气按压衬底图。

图4显示为本实施例的UV灯固化图。

本实施例未出现带蜡抛光高温滑片的现象，也不会面临液态蜡回收处理的问题，不产生有害气体，有益于工作人员的人体健康，绿色环保。

对照例1

本实施例采用的设备为辰轩自动贴片机，型号为CZTL-01，购自苏州辰轩光电科技有限公司。

本对照例采用的蜡为日化精工液态蜡，购自日化精工株式会社，型号为ABR-4016V。

首先进行先期的准备工作，使用载具对蓝宝石衬底进行热传导加热，使得蓝宝石衬底的温度达到100℃，预热300-420s，待载具预热完成之后，使用真空离心旋转技术(采用的设备为辰轩自动贴片机，型号为CZTL-01，购自苏州辰轩光电科技有限公司)，对衬底片进行高强度的旋转，转速为2200rpm，旋转12s，在衬底的旋转过程中，使用高压将蜡喷出，喷蜡压力0.05-0.06MPa，滴蜡时间为1.2-2s，将蜡均匀地散布在衬底的表面，由于结合了衬底的高转速，蜡层厚度均匀，差异不超过1μm。如前所述，由于蜡中含有不同的醇、化学助剂、散热助剂等物质，在本工步，需要对衬底片上的蜡进行烘烤，具体是使用200℃左右的辐射热，对其进行时间为10-30s的烘烤，通过高温蒸发的方式，去除混合物中蜡以外的物质，激发蜡原有的粘性，然后与载具进行贴合。在与载具贴合的过程中，使用空气按压技术对衬底进行按压，控制辰轩自动贴片机的贴片位置的气缸、气囊压力按压，气缸压力从100-500kg阶梯上升按压，气囊压力从100-300阶梯上涨按压，时间合计12s，均匀压合衬底，使工件与载具贴合紧密。最后使用5℃左右的冷却水对其进行隔离冷却，使用上下冷却板，中间为载具及衬底，冷却板为密闭式，体内带有冰水管道，上下贴合冷却，时间300s，使其粘接紧密，整个贴蜡工艺结束。

然后进入铜抛工序，铜抛过程与UV胶作业一致，取片时使用加热台烘烤载具，温度上升至100℃，使用人为拾取的方式将衬底与载具剥落，然后使用清洗剂(如无水乙醇)对衬底及载具进行清洁，甩干。

图5显示为实施例1中，使用纯水冲洗除去晶片上的UV胶之后，从载具上卸下的晶片产品图，图6显示为对照例1中，通过高温处理之后，从载具上卸下的晶片产品图，对比图5和图6，我们可以直观地看到，液态蜡粘接工艺所得的晶片表面存在残留蜡，需进行进一步清洗，而本发明的UV胶粘接工艺所得的晶片表面无残留物，满足后续工艺要求，无需进一步清洗，可直接进入后续工艺处理环节。

进一步对上述实施例1、对照例1的贴片时间、耗能进行统计，统计结果如下：

1)贴片时间统计

表1贴片时间统计表

组别	工艺类型	片数(4inch)	贴片时间(min)	单片耗时(min)
					实施例1	UV胶粘接	2000	1428.5	0.71
对照例1	传统液态蜡粘接	3000	6265	2.08

从表1可以发现，本发明的单片耗时由2.08min/片降低至0.71min/片，效率提升1.65倍，显著缩短贴片时间，提升贴片效率。

2)耗能统计

表2耗能统计表

从表2可以发现，耗能(电能，单位：度，即kW·h)由0.59度/片降低至0.1度/片，降幅达到83％，显著降低能耗。

上述蓝宝石衬底UV胶粘接工艺与使用蜡粘接衬底的传统工艺相比，至少具有以下优点：

1、工步缩减，由9个工步缩减至7个工步，省去了载具开始时的长时间预热环节，废除了衬底的烘烤环节。

2、效率提升，由于摒弃掉2个工步，且此两个工步在整个工艺中的耗时占比较长，所以在贴合衬底的效率上有显著提高。

3、节能，不再使用加热台对载具进行预热，不再使用烘烤盘对衬底进行烘烤，节能达到70％以上。

4、载具寿命提升，使用UV光固化衬底取代冰水管路冷却工步，使得载具及工件的贴合变得容易，在常温下即可完成，不再使用高低温交错的模式，对载具的寿命提升巨大。

5、安全环保，改善传统贴蜡工艺后的下蜡清洗工步，无需再使用清洗剂等有机溶剂来清洁衬底下片后残余的蜡，环保安全。

6、带胶CMP(抛光)，由于UV胶的高粘性，耐高温，可以解决传统蓝宝石衬底等行业内面临的高温带蜡抛光易滑片的问题。

7、UV胶对比液态蜡，无VOC挥发物(挥发性有机化合物，volatile organiccompounds)，对环境空气无污染，胶粘剂成分在环保法规中的限制比较少，可燃性低。而液态蜡的熔点低，易燃，排放后较难分解，回收较为困难。

8、纵向提升设备产能(横向提升产能是指通过直接增加设备数量的方式提升产能，纵向提升产能是指通过调整设备构架、创新工艺的方式提升产能)通过创新贴片工艺，显著释放贴片设备产能，使用UV胶贴片，摒弃预热载具、烘烤、高温贴合环节，可以对设备的空间进一步释放，设备体积变小，显著降低能耗，使得固定功率的厂区内可以容纳更多设备，纵向释放产能，解决衬底贴片的产能瓶颈等问题。

综上所述，本发明的UV胶粘接新方法取代传统的贴蜡工艺，省去贴蜡及下蜡、清洗环节，大幅度降低该工序能耗，解决原带蜡抛光高温滑片的问题，以及液态蜡回收处理的问题，使得蓝宝石衬底等产品的制造工艺变得绿色环保。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。