半密闭共晶贴片装置及共晶贴片方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种半密闭共晶贴片装置及共晶贴片方法，通过吸附孔的开口沿着吸附端到吸头杆的方向逐渐收缩的吸头结构设计，后续在共晶贴合时，能抬升吸头使得吸头的吸附端与芯片无紧密接触且吸附孔的下端面不脱离芯片的上表面，进而能带动芯片进行水平横向摩擦，且在水平横向摩擦过程中，芯片仅受到极小的平推力，表面及整体不受力，共晶贴片时贴装压力可控且一致，降低了共晶贴片时贴装压力的波动性；贴装压力为较小的横向推力，对应的焊料流散程度主要由横向推力的摩擦运动幅度决定，焊料的流散程度可控，贴片后焊料的流散分布较为均匀、边缘整齐、表面明亮；贴装压力较小，使得芯片贴装时受到的摩擦力较小，减少了芯片的表面损伤及边缘崩边。

【技术实现步骤摘要】
半密闭共晶贴片装置及共晶贴片方法
本专利技术涉及半导体封装
，尤其是涉及一种半密闭共晶贴片装置及共晶贴片方法。
技术介绍
单芯片封装工艺过程主要包括将芯片贴装在管壳底座、引线键合、气密性封帽等过程。其中，在高可靠性封装领域，将芯片贴装在管壳底座主要采用共晶烧结贴片的方法，贴片后芯片剪切强度、芯片底部X射线空洞率、焊料表面状态及其流散程度，是军用电子元器件检测的重要要求。目前，业内主要的共晶贴片方法包括：1)手工烧结贴片，但因手工操作的波动性，在烧结过程中很难完全控制贴片压力的一致性和焊料在芯片边缘的流散程度，不可避免地存在X射线空洞不可控、焊料流散程度不可控、贴装精度不可控等问题，尤其对于大管壳、大芯片、芯片底面四周有接地的产品，影响程度则更甚，因焊料流散形状不可控(多为波浪形或半圆形)、贴片精度一致性不良，导致后续键合工序一次性识别通过率低，须逐只调整引线和接地位置，严重影响了键合生产效率；2)半自动烧结贴片，其主要方式为将“芯片/焊料/管壳”依次叠加，然后在芯片表面叠加保护硅片，最后使用重锤或夹子对整体进行夹持后实施回流，该工艺方法亦存在贴装压力的波动性，不可避免地存在X射线空洞不可控、焊料流散程度不可控、贴装精度不可控等问题，且存在一定程度的芯片表面损伤和焊料飞溅。因此，目前亟需一种能解决贴装压力不一致、焊料流散程度不可控等问题的共晶贴片工艺。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种共晶贴片技术方案，用于解决上述技术问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种半密闭共晶贴片装置，包括：半密闭腔体；加热台，设置在所述半密闭腔体中；真空吸取设备，至少包括吸头杆和吸头，所述吸头设置在所述吸头杆上，所述吸头远离所述吸头杆的一端为吸附端，所述吸附端上设有吸附孔，且至少在所述吸附端的边缘位置处，所述吸附孔的开口沿着所述吸附端到所述吸头杆的方向逐渐收缩。可选地，所述半密闭腔体的顶部设有开口，所述半密闭腔体的底部设有与外界连通的第一管道。可选地，所述吸头杆内部设有第二管道，所述第二管道与所述吸附孔连通；所述吸头杆包括刚性吸头杆，所述吸头包括刚性吸头。可选地，所述吸头杆的运动控制部分在所述吸附端到所述吸头杆的方向上具有±5μm的精细运动控制能力。可选地，所述吸头至少包括：喇叭型吸头。此外，为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种共晶贴片方法，包括步骤：提供半密闭共晶贴片装置，所述半密闭共晶贴片装置包括半密闭腔体、加热台及真空吸取设备，所述加热台设置在所述半密闭腔体中，所述真空吸取设备至少包括吸头杆和吸头，所述吸头设置在所述吸头杆上，所述吸头远离所述吸头杆的一端为吸附端，所述吸头的吸附端上设有吸附孔，且至少在所述吸附端的边缘位置处，所述吸附孔的开口沿着所述吸附端到所述吸头杆的方向逐渐收缩；拾取管壳并将其放置于所述加热台上，拾取焊料并将其放置于所述管壳上；利用所述吸头拾取芯片并将其放置于所述焊料上，而后，抬升所述吸头使得所述吸头的吸附端与所述芯片无紧密接触且所述吸附孔的下端面不脱离所述芯片的上表面；对所述加热台进行加热，利用所述吸附孔推动所述芯片进行水平横向摩擦。可选地，所述共晶贴片方法还包括步骤：在共晶贴片过程中，持续通入氮气，所述氮气的流速≥25L/min。可选地，利用所述吸头拾取所述芯片并将其放置于所述焊料上的步骤包括：利用所述吸头真空吸取所述芯片；移动所述吸头，携带所述芯片进入所述半密闭腔体并向所述焊料下降靠近；通过所述吸头进行接触检测，当所述焊料对所述吸头的作用力达到2N时停止所述吸头的下降移动，其中，N为所述芯片的重力。可选地，在利用所述吸头拾取所述芯片并将其放置于所述焊料上之后，抬升所述吸头的步骤包括：对所述吸头释放真空；将所述吸头竖直向上抬升20μm-40μm，使得所述吸头的吸附端与所述芯片无紧密接触且所述吸附孔的下端面不脱离所述芯片的上表面。可选地，利用所述吸附孔推动所述芯片进行水平横向摩擦时，摩擦运动的轨迹为矩形，摩擦运动的幅度为0.1mm-0.5mm，摩擦1圈至2圈后再回到贴片中心位置，其中，摩擦运动的幅度可根据所述焊料的流散程度需求进行调节控制。如上所述，本专利技术的半密闭共晶贴片装置及共晶贴片方法至少具有以下有益效果：通过至少在吸附端的边缘位置处吸附孔的开口沿着吸附端到吸头杆的方向逐渐收缩的吸头结构设计，后续在焊料加热融化时，能抬升吸头使得吸头的吸附端与芯片无紧密接触且吸附孔的下端面不脱离芯片的上表面，进而能带动芯片进行水平横向摩擦，且在水平横向摩擦过程中，芯片仅沿边缘受到极小的平推力，表面及整体不受力，即共晶贴片时芯片及焊料几乎不受向下的挤压力，只受横向的贴装推力，贴装压力可控且一致，降低了共晶贴片时贴装压力的波动性；同时，贴装压力为较小的横向推力，对应的焊料流散程度主要由横向推力的摩擦运动幅度决定，焊料的流散程度可控，贴片后焊料的流散分布较为均匀、边缘整齐、表面明亮；此外，贴装压力较小，使得芯片贴装时受到的摩擦力较小，减少了芯片的表面损伤及边缘崩边。附图说明图1显示为本专利技术实施例中半密闭共晶贴片装置的结构示意图。图2-图6显示为本专利技术实施例中共晶贴片方法的工艺流程图。附图标号说明1—半密闭腔体，2—加热台，3—真空吸取设备，31—吸头杆，32—吸头，4—第一管道，5—管壳，6—焊料，7—芯片，A—吸附孔。具体实施方式专利技术人研究发现：目前，采用手工或者半自动的工艺进行共晶贴片时，贴装压力包括纵向和横向的挤压力，而多次贴片时的挤压力特别是纵向的挤压力无法保证一致，存在较大的波动性，且纵向和横向的挤压力施加在芯片上时会引起较大的横向摩擦力，造成芯片表面损伤、焊料流散不均匀不可控。基于此，本专利技术提出一种全自动的共晶贴片工艺：共晶贴片焊料融化时仅施加较小的横向推力，以保证多次贴片时的贴装压力一致，且焊料流散均匀可控。以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，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专利技术的其他优点与功效。本专利技术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，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1至图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半密闭共晶贴片装置，其特征在于，包括：/n半密闭腔体；/n加热台，设置在所述半密闭腔体中；/n真空吸取设备，至少包括吸头杆和吸头，所述吸头设置在所述吸头杆上，所述吸头远离所述吸头杆的一端为吸附端，所述吸附端上设有吸附孔，且至少在所述吸附端的边缘位置处，所述吸附孔的开口沿着所述吸附端到所述吸头杆的方向逐渐收缩。/n

【技术特征摘要】
1.一种半密闭共晶贴片装置，其特征在于，包括：
半密闭腔体；
加热台，设置在所述半密闭腔体中；
真空吸取设备，至少包括吸头杆和吸头，所述吸头设置在所述吸头杆上，所述吸头远离所述吸头杆的一端为吸附端，所述吸附端上设有吸附孔，且至少在所述吸附端的边缘位置处，所述吸附孔的开口沿着所述吸附端到所述吸头杆的方向逐渐收缩。


2.根据权利要求1所述的半密闭共晶贴片装置，其特征在于，所述半密闭腔体的顶部设有开口，所述半密闭腔体的底部设有与外界连通的第一管道。


3.根据权利要求1或2所述的半密闭共晶贴片装置，其特征在于，所述吸头杆内部设有第二管道，所述第二管道与所述吸附孔连通；所述吸头杆包括刚性吸头杆，所述吸头包括刚性吸头。


4.根据权利要求1所述的半密闭共晶贴片装置，其特征在于，所述吸头杆的运动控制部分在所述吸附端到所述吸头杆的方向上具有±5μm的精细运动控制能力。


5.根据权利要求1所述的半密闭共晶贴片装置，其特征在于，所述吸头至少包括：喇叭型吸头。


6.一种共晶贴片方法，其特征在于，包括步骤：
提供半密闭共晶贴片装置，所述半密闭共晶贴片装置包括半密闭腔体、加热台及真空吸取设备，所述加热台设置在所述半密闭腔体中，所述真空吸取设备至少包括吸头杆和吸头，所述吸头设置在所述吸头杆上，所述吸头远离所述吸头杆的一端为吸附端，所述吸头的吸附端上设有吸附孔，且至少在所述吸附端的边缘位置处，所述吸附孔的开口沿着所述吸附端到所述吸头杆的方向逐渐收缩；
拾取管壳并将其放置于所述加...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊化兵，李金龙，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十四研究所，
类型：发明
国别省市：重庆;50