CN106180954A - 一种多芯片共晶焊施压装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多芯片共晶焊施压装置,包括石墨夹具、不锈钢定位夹片与压力板,不锈钢定位夹片上设有一组与待焊芯片相适应的焊槽,压力板的底面设有一组压力块,各个压力块与所述焊槽形成对应配合,每个压力块的高度分别与各自对应配合的待焊芯片高度相适应,也即令每一组相配合的压力块与待焊芯片高度之和均相同,从而保证压力板保持在水平位置,使得每个压力块均能够与各自配合的待焊芯片完全接触;另外,由于每一组相配合的压力块与待焊芯片高度之和均相同,从而保证在施压时,所有的待焊芯片均同时受力,也即通过不同高度的压力块对芯片的不同高度进行补偿,实现共压,保证共晶焊的效果。
Description
技术领域
本发明涉及电子产品制造领域,具体是一种多芯片共晶焊施压装置。
背景技术
多芯片,通常指两个以上型号不同或大小或厚度不同的半导体裸芯片。为达到散热或控制电路内部气氛,混合电路多芯片多采用共晶焊技术,通过芯片、基板与其中间焊片的金属共熔,达到常规芯片共晶焊接,在一块厚膜基板上共晶焊大小、高低不同、数量多的半导体裸芯片是难点。
芯片共晶焊主要分为擦动共晶焊和加压共晶焊两种方式,加压共晶焊,是借助于真空/气氛炉,通过预热、真空、进气、加温、焊接、降温、排气等过程,设置相应的温度、气氛控制曲线从而实现芯片共晶全过程,工艺过程不使用任何助焊剂,与擦动共晶焊相比,焊料熔化后靠一定的压力而不是摩擦力实现金属间金属共熔,由于芯片的大小厚度各不相同,所以此过程中如何进行施压是关键点和难点。
目前,加压共晶焊中采用弹簧针顶压方法较多,此方法一般是在压力模板上与每个芯片对应位置定位固定弹簧针,加压时,压力板通过弹簧针加压到芯片表面,弹簧针的内部弹簧的收缩不同补偿了芯片的高低差异,使所用芯片都能接触到针头,并被施加到压力,压力产生大小与弹簧的收缩程度有关,即与芯片高低有关,而不与芯片的面积有关,高芯片弹簧收缩大,受到的压力大,同理,低芯片受到的压力则小。然而实际上芯片的面积越大,则需要共晶焊压力越大,弹簧针顶压加压方式,常出现厚度大、面积小芯片过压压伤,而厚度小、面积大芯片欠压焊接情况,并且弹簧针金属端头高温下也特别容易压伤芯片。
如果每个芯片采用分立单压块施压,即分压法,压块采用石墨块或铜块等,为达到一定加压重量则需要较大体积,不适宜多芯片高密度集成,且重量块硬度大,高温下易损伤芯片表面。《混合电路基板与外壳共晶焊技术——电子与封装》第7卷第8期提出了一种衬底共晶焊夹具装置,该装置在上模板上开有圆孔,可以插入导柱压块,导柱压块透过上模板施加焊接压力到器件上,此装置中导柱压块与上模板不是一体的,焊接压力靠一个或多个导柱压块的自身重力加压到焊接元件上,如果用于多芯片共晶焊,同样因压块体积大,不适宜高密度集成,且压块放置后,易滑动带来芯片表面损伤。另外如果对多芯片采用温度梯度法焊接,即先采用温度高的焊料共晶,再对温度低的焊料共晶,电路多次进炉,会造成芯片多次受热,影响可靠性,且此种焊接,焊料使用多、过程复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多芯片共晶焊施压装置,该装置能够对各个芯片施加同样的压力,保证共晶焊的效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种多芯片共晶焊施压装置,包括石墨夹具、不锈钢定位夹片与压力板,不锈钢定位夹片上设有一组与待焊芯片相适应的焊槽,其特征在于,所述压力板的底面设有一组压力块,各个压力块与所述焊槽形成对应配合,每个压力块的高度分别与各自对应配合的待焊芯片高度相适应。
本发明的有益效果是,在压力板底部设置能够与焊槽形成对应配合的压力块,使压力块和待焊芯片一一对应,并且压力块的高度分别与各自对应配合的待焊芯片高度相适应,也即令每一组相配合的压力块与待焊芯片高度之和均相同,
从而保证压力板保持在水平位置,使得每个压力块均能够与各自配合的待焊芯片完全接触;另外,由于每一组相配合的压力块与待焊芯片高度之和均相同,从而保证在施压时,所有的待焊芯片均同时受力,也即通过不同高度的压力块对芯片的不同高度进行补偿,实现共压。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:
图1是本发明实施例的爆炸结构示意图;
图2是图1中压力板的仰视立体图;
图3是本发明中压力块与待焊芯片的放大配合示意图。
具体实施方式
如图1所示,本发明提供的一种多芯片共晶焊施压装置,包括石墨夹具1、不锈钢定位夹片2与压力板3,不锈钢定位夹片2上设有与石墨夹具1的定位柱1a相配合的第一定位孔2a,压力板3上设有与定位柱1a相配合的第二定位孔3a;不锈钢定位夹片2上还设有一组与多个待焊芯片相适应的焊槽2b。
结合图2所示,压力板3的底面设有一组呈长方体的压力块7,各个压力块与所述焊槽形成对应配合,每个压力块的高度分别与各自对应配合的待焊芯片高度相适应;压力块7也可以设置成圆柱体、棱柱等多种形式,不拘泥与长方体。
使用时,将混合电路基板4置于石墨夹具1内,再将不锈钢定位夹片2固定安装于混合电路基板4的上方,并通过石墨夹具1的定位柱1a定位,再将多个待焊芯片5与焊料片6分别置于相适应的焊槽2b内;然后再安装压力板1,由第二定位孔3a与定位柱1a的配合实现定位;此时,每个压力块的底面均与各自对应的待焊芯片完全接触。
结合图3所示,以其中两个压力块为例具体说明压力块与待焊芯片的配合,第一压力块7a下方依次为第一待焊芯片5a与第一焊料片6a,第二压力块7b下方依次为第二待焊芯片5b与第二焊料片6b,由于第一待焊芯片5a的高度大于第二待焊芯片5b的高度,所以为了使第一压力块7a与第二压力块7b能够同时与各自对应的待焊芯片形成配合,那么在设计时使第一压力块7a的高度小于第二压力块7b的高度,并且第一压力块7a及第一待焊芯片5a的高度之和等于第二压力块7b及第二待焊芯片5b的高度之和,其它的压力块与待焊芯片以此类推,从而使压力块的高度分别与各自对应配合的待焊芯片高度相适应,也即令每一组相配合的压力块与待焊芯片高度之和均相同,从而保证压力板1保持在水平位置,使得每个压力块均能够与各自配合的待焊芯片完全接触;根据多芯片面积总和,选择适合重量的砝码,将其放到压力板1上,最后,将组合件放入真空/气氛炉,设置温度曲线完成共晶焊。
由于每一组相配合的压力块与待焊芯片高度之和均相同,从而保证在施压时,所有的待焊芯片均同时受力,也即通过不同高度的压力块对芯片的不同高度进行补偿,实现共压。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制;任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (1)
1.一种多芯片共晶焊施压装置,包括石墨夹具、不锈钢定位夹片与压力板,不锈钢定位夹片上设有一组与待焊芯片相适应的焊槽,其特征在于,所述压力板的底面设有一组压力块,各个压力块与所述焊槽形成对应配合,每个压力块的高度分别与各自对应配合的待焊芯片高度相适应。
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