CN111128771B - 芯片基板大压力倒装键合调平台的自调平及锁定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种芯片基板大压力倒装键合调平台的自调平及锁定方法，解决了如何使上压板治具、下压板治具、已完成预焊的芯片基板三者之间很好地完成找正贴合的问题。在圆柱状调平台基座（201）的顶面上设置有半球形凹槽（202）和半球形浮动调平台（203），正压力压缩空气进气嘴（205）和负压真空吸嘴（206）均与半球形凹槽（202）连通，在半球形浮动调平台（203）的顶端外圆上等间隔120度向外悬挑有初定位悬臂框架（207），在初定位悬臂框架（207）内沿半球形浮动调平台的顶圆的径向设置有配重丝杠（210），在配重丝杠（210）上螺接有配重丝母（211）。保证了自适应调平的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种大压力倒装键合设备，特别涉及一种带有自调平及锁定功能的芯片基板大压力倒装键合调平台。
背景技术
倒装键合技术是把裸芯片通过焊球直接连接到基板上，省去了芯片与基板之间的引线连接，在芯片与基板间形成了最短的连接通路，可获得良好的电气性能和较高的封装速度，封装密度高，封装后的频率特性好，提高了生产效率；随着芯片尺寸规格的不断增大，倒装键合时，需要更大的键合压力，才能实现芯片与基板的可靠连接，传统的倒装键合设备已不能满足较大规格尺寸芯片的健合要求；目前，对大规格尺寸芯片的倒装健合，各生产厂家普遍是采用“小压力倒装对位预焊+大压力键合”分步键合的工艺方案，即：采用常规倒装焊设备进行裸芯片与基板的对位预焊，然后，再采用大压力键合设备完成键合任务。
在大压力键合设备的键合工位上，设置有调平台，在调平台上精确定位放置下压板治具，在下压板治具上精确定位放置已完成预焊的芯片与基板，在预焊在一起的芯片与基板上，设置有精确定位的上压板治具，大压力键合压机操作下压板向下压到上压板治具上，操纵下压板的下压力很大（一般为10吨），将芯片与基板牢固地键合在一起；在键合下压过程中，要求上、下压板治具要与已完成预焊的芯片与基板紧密贴合在一起，这样才能保证大压力下的键合质量；在大压力键合中，下压是分两个阶段进行的，在第一阶段中，大压力键合机操作下压板以较小的压力下压，使上压板治具、下压板治具、芯片与基板三者之间，完成适应、找正及贴合全过程，当判定三者之间已完成找正贴合后，再进行第二阶段的大压力键合，将预焊在一起的芯片与基板牢固地压合在一起；如何使上压板治具、下压板治具、已完成预焊的芯片基板，三者之间很好地完成找正贴合，及找正贴合后压台位置的锁定，以保证高质量的完成大压力键合，成为了现场急需要解决的技术难题。
发明内容
本发明提供了一种带有自调平及锁定功能的芯片基板大压力倒装键合调平台，解决了如何使上压板治具、下压板治具、已完成预焊的芯片基板三者之间很好地完成找正贴合的技术问题。
本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：
本发明的总体构思是：将放置下压板治具的调平台设计成半球状悬浮式，通过在带有半球形凹槽的调平台底座与半球状调平台之间充入正压力的压缩空气，使放置下压板治具的调平台呈悬浮状，然后，操作吸附有上压板治具的大压力键合机下压板以较小的压力下压到下压板治具上，进行自适应调整，达到上压板治具、下压板治具、已完成预焊的芯片基板三者之间很好地完成找正贴合的目的，最后，在调平台底座与调平台之间抽真空，使找正后的调平台底座与调平台的位置被锁定，为大压力的键合作好精准定位的准备。
一种带有自调平及锁定功能的芯片基板大压力倒装键合调平台，包括工作台板，在工作台板上设置有圆柱状调平台基座，在圆柱状调平台基座的顶面上设置有半球形凹槽，在半球形凹槽中活动设置有半球形浮动调平台，在半球形浮动调平台上设置有下压板治具吸附区，在圆柱状调平台基座上分别设置有正压力压缩空气进气嘴和负压真空吸嘴，正压力压缩空气进气嘴和负压真空吸嘴均与半球形凹槽连通在一起，在半球形浮动调平台的顶端外圆上等间隔120度向外悬挑有初定位悬臂框架，在初定位悬臂框架内沿半球形浮动调平台的顶圆的径向设置有配重丝杠，在配重丝杠上螺接有配重丝母，在圆柱状调平台基座外侧的工作台板上设置有半球形浮动调平台的初定位支撑气缸，初定位支撑气缸的向上伸出轴设置在初定位悬臂框架的正下方。
在配重丝杠上螺接的配重丝母为2个。
一种芯片基板大压力倒装键合调平台的自调平及锁定方法，包括以下步骤：
第一步、将半球形浮动调平台放置到在圆柱状调平台基座的顶面上设置的半球形凹槽中，在圆柱状调平台基座上分别设置有正压力压缩空气进气嘴和负压真空吸嘴，正压力压缩空气进气嘴和负压真空吸嘴均与半球形凹槽连通在一起，在半球形浮动调平台的顶端外圆上等间隔120度向外悬挑有初定位悬臂框架，在初定位悬臂框架内沿半球形浮动调平台的顶圆的径向设置有配重丝杠，在配重丝杠上螺接有配重丝母；
第二步、将在圆柱状调平台基座外侧的工作台板上设置的半球形浮动调平台的三个初定位支撑气缸的输出轴向上伸出，使输出轴的顶端与初定位悬臂框架的外侧正下方，分别通过控制三个初定位支撑气缸的输出轴向上伸出量和调整三个在配重丝杠上螺接的配重丝母，将半球形浮动调平台初步调平；
第三步、通过正压力压缩空气进气嘴向半球形凹槽中通入正压力压缩空气，同时控制三个初定位支撑气缸的输出轴向下缩回，使半球形浮动调平台处于悬浮状态，悬浮的高度为12-15微米；
第四步、控制大压力键合机上的压机下压板，以50-80公斤的压力下压到半球形浮动调平台上，使半球形浮动调平台与半球形凹槽之间的悬浮高度降低到8微米；
第五步、控制负压真空气路上的比例调节阀通过负压真空吸嘴对半球形凹槽抽真空，当负压真空气路上的比例调节阀开到最大时，启动正压力压缩空气气路上的比例调节阀，开始逐渐减少通入到半球形凹槽中的压缩空气，并直至关闭；
第六步、完成自适应调平的半球形浮动调平台最后在负压的作用下被定位在半球形凹槽中，完成半球形浮动调平台的自调平及位置锁定。
本发明是大压力键合设备的核心部件，采用气悬浮方式，转动灵活，保证了自适应调平的效果，同时，当完成调平后，结构具备姿态锁定功能，保证加压过程中产品不受侧向压力。
附图说明
图1是本发明的调平台的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
一种带有自调平及锁定功能的芯片基板大压力倒装键合调平台，包括工作台板101，在工作台板101上设置有圆柱状调平台基座201，在圆柱状调平台基座201的顶面上设置有半球形凹槽202，在半球形凹槽202中活动设置有半球形浮动调平台203，在半球形浮动调平台203上设置有下压板治具吸附区204，在圆柱状调平台基座201上分别设置有正压力压缩空气进气嘴205和负压真空吸嘴206，正压力压缩空气进气嘴205和负压真空吸嘴206均与半球形凹槽202连通在一起，在半球形浮动调平台203的顶端外圆上等间隔120度向外悬挑有初定位悬臂框架207，在初定位悬臂框架207内沿半球形浮动调平台的顶圆的径向设置有配重丝杠210，在配重丝杠210上螺接有配重丝母211，在圆柱状调平台基座201外侧的工作台板101上设置有半球形浮动调平台203的初定位支撑气缸208，初定位支撑气缸208的向上伸出轴209设置在初定位悬臂框架207的正下方。
在配重丝杠210上螺接的配重丝母211为2个。
一种芯片基板大压力倒装键合调平台的自调平及锁定方法，包括以下步骤：
第一步、将半球形浮动调平台203放置到在圆柱状调平台基座201的顶面上设置的半球形凹槽202中，在圆柱状调平台基座201上分别设置有正压力压缩空气进气嘴205和负压真空吸嘴206，正压力压缩空气进气嘴205和负压真空吸嘴206均与半球形凹槽202连通在一起，在半球形浮动调平台203的顶端外圆上等间隔120度向外悬挑有初定位悬臂框架207，在初定位悬臂框架207内沿半球形浮动调平台的顶圆的径向设置有配重丝杠210，在配重丝杠210上螺接有配重丝母211；
第二步、将在圆柱状调平台基座201外侧的工作台板101上设置的半球形浮动调平台203的三个初定位支撑气缸208的输出轴向上伸出，使输出轴的顶端与初定位悬臂框架207的外侧正下方，分别通过控制三个初定位支撑气缸208的输出轴向上伸出量和调整三个在配重丝杠210上螺接的配重丝母211，将半球形浮动调平台203初步调平；
第三步、通过正压力压缩空气进气嘴205向半球形凹槽202中通入正压力压缩空气，同时控制三个初定位支撑气缸208的输出轴向下缩回，使半球形浮动调平台203处于悬浮状态，悬浮的高度为12-15微米；
第四步、控制大压力键合机上的压机下压板，以50-80公斤的压力下压到半球形浮动调平台203上，使半球形浮动调平台203与半球形凹槽202之间的悬浮高度降低到8微米；
第五步、控制负压真空气路上的比例调节阀通过负压真空吸嘴206对半球形凹槽202抽真空，当负压真空气路上的比例调节阀开到最大时，启动正压力压缩空气气路上的比例调节阀，开始逐渐减少通入到半球形凹槽202中的压缩空气，并直至关闭；
第六步、完成自适应调平的半球形浮动调平台203最后在负压的作用下被定位在半球形凹槽202中，完成半球形浮动调平台的自调平及位置锁定。
Claims (1)
1.一种芯片基板大压力倒装键合调平台的自调平及锁定方法，包括工作台板（101），在工作台板（101）上设置有圆柱状调平台基座（201），在圆柱状调平台基座（201）的顶面上设置有半球形凹槽（202），在半球形凹槽（202）中活动设置有半球形浮动调平台（203），在半球形浮动调平台（203）上设置有下压板治具吸附区（204），在圆柱状调平台基座（201）上分别设置有正压力压缩空气进气嘴（205）和负压真空吸嘴（206），正压力压缩空气进气嘴（205）和负压真空吸嘴（206）均与半球形凹槽（202）连通在一起，在半球形浮动调平台（203）的顶端外圆上等间隔120度向外悬挑有初定位悬臂框架（207），在初定位悬臂框架（207）内沿半球形浮动调平台的顶圆的径向设置有配重丝杠（210），在配重丝杠（210）上螺接有配重丝母（211），在圆柱状调平台基座（201）外侧的工作台板（101）上设置有半球形浮动调平台（203）的初定位支撑气缸（208），初定位支撑气缸（208）的向上伸出轴（209）设置在初定位悬臂框架（207）的正下方；其特征在于以下步骤：
第一步、将半球形浮动调平台（203）放置到在圆柱状调平台基座（201）的顶面上设置的半球形凹槽（202）中，在圆柱状调平台基座（201）上分别设置有正压力压缩空气进气嘴（205）和负压真空吸嘴（206），正压力压缩空气进气嘴（205）和负压真空吸嘴（206）均与半球形凹槽（202）连通在一起，在半球形浮动调平台（203）的顶端外圆上等间隔120度向外悬挑有初定位悬臂框架（207），在初定位悬臂框架（207）内沿半球形浮动调平台的顶圆的径向设置有配重丝杠（210），在配重丝杠（210）上螺接有配重丝母（211）；
第二步、将在圆柱状调平台基座（201）外侧的工作台板（101）上设置的半球形浮动调平台（203）的三个初定位支撑气缸（208）的输出轴向上伸出，使输出轴的顶端与初定位悬臂框架（207）的外侧正下方，分别通过控制三个初定位支撑气缸（208）的输出轴向上伸出量和调整三个在配重丝杠（210）上螺接的配重丝母（211），将半球形浮动调平台（203）初步调平；
第三步、通过正压力压缩空气进气嘴（205）向半球形凹槽（202）中通入正压力压缩空气，同时控制三个初定位支撑气缸（208）的输出轴向下缩回，使半球形浮动调平台（203）处于悬浮状态，悬浮的高度为12-15微米；
第四步、控制大压力键合机上的压机下压板，以50-80公斤的压力下压到半球形浮动调平台（203）上，使半球形浮动调平台（203）与半球形凹槽（202）之间的悬浮高度降低到8微米；
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