CN111730161B - 一种铜粒双面预焊装置及焊接方法 - Google Patents

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Abstract

一种铜粒双面预焊装置及焊接方法，涉及半导体封装制造领域，铜粒双面预焊装置包括预焊模具和定位板，预焊模具上设置定位销柱，定位板上设置定位销孔。焊接方法包括以下步骤：先将下铜粒放入第二容腔，再将下焊片、中铜粒和上焊片依次放入第一容腔，将定位板和预焊模具通过定位销孔和定位销柱连接，此时正方形定位凸块与正方形定位凹槽对接，然后将上铜粒通过倒圆台段放入圆柱段中，此时上铜粒的底部与上焊片接触，最后将预焊模具和定位板组成的整体放入焊接炉中焊接。本发明能够解决焊接完成时上铜粒、上焊片、中铜粒、下焊片和下铜粒不在同一条竖直线上以及购买的凸铜粒价格昂贵且规格单一以至于在某些芯片上无法应用的问题。

Description

一种铜粒双面预焊装置及焊接方法
技术领域
本发明涉及半导体封装制造领域，尤其是一种铜粒双面预焊装置及焊接方法。
背景技术
芯片叠焊的时候，为了保护玻璃钝化芯片不受损需要在芯片与芯片之间加入一层与芯片同大的圆柱形的中铜粒33，中铜粒的上下两端各需要通过上焊片32和下焊片33焊接一个直径较小的圆柱形的上铜粒31和圆柱形的下铜粒35，继而保证不被中铜粒及焊锡短路。其中，上铜粒、上焊片、中铜粒、下焊片和下铜粒均为圆柱结构，上焊片、中铜粒和下焊片的直径相等，上铜粒和下铜粒的直径相等且均小于中铜粒的直径。目前，在将上铜粒和下铜粒焊接到中铜粒上时，由于无法对上铜粒、上焊片、中铜粒、下焊片和下铜粒进行定位，导致焊接完成时上铜粒、上焊片、中铜粒、下焊片和下铜粒不在同一条竖直线上，出现错位。
有的半导体生产企业采用购买凸铜粒的方法解决此问题，购买的凸铜粒是通过压力机将中铜粒的上下两端分别冲压出上铜粒和下铜粒，然而购买的凸铜粒价格昂贵并且规格单一，在某些芯片上无法应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种铜粒双面预焊装置及焊接方法，解决焊接完成时上铜粒、上焊片、中铜粒、下焊片和下铜粒不在同一条竖直线上以及购买的凸铜粒价格昂贵且规格单一以至于在某些芯片上无法应用的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种铜粒双面预焊装置，包括用于定位上焊片、中铜粒、下焊片和下铜粒的预焊模具和用于定位上铜粒的定位板，所述预焊模具上设置定位销柱，所述定位板上设置与定位销柱匹配的定位销孔，所述预焊模具上设置阵列排布的预焊模腔，所述预焊模腔在竖直方向贯穿预焊模具，预焊模腔包括由上至下依次设置且相互连通的正方形定位凹槽、用于定位上焊片、中铜粒和下焊片的第一容腔以及用于定位下铜粒的第二容腔，第二容腔下方设置第一通孔，所述第一容腔为圆柱形且其直径与中铜粒的直径相等，所述第二容腔为圆柱形且其直径与下铜粒的直径相等，所述正方形定位凹槽的边长大于第一容腔的直径，所述定位板上设置阵列排布的与预焊模腔匹配的上铜粒放置孔，所述上铜粒放置孔包括相互连接的倒圆台段和圆柱段，所述倒圆台段的下底面直径与圆柱段的直径均等于上铜粒的直径，定位板的下表面在与正方形定位凹槽对应位置设置与正方形定位凹槽匹配的正方形定位凸块，所述上铜粒放置孔在竖直方向贯穿定位板和正方形定位凸块。
进一步地，所述预焊模具上表面的左右两端各设置两个定位销柱，所述定位板在与定位销柱对应位置设置与定位销柱匹配的定位销孔。
进一步地，所述预焊模腔为10行20列且数量为200个。
进一步地，所述上焊片和下焊片的材质为铅。
本发明还提供了一种铜粒双面预焊装置的焊接方法，包括以下步骤：先将下铜粒放入第二容腔，再将下焊片、中铜粒和上焊片依次放入第一容腔，将定位板和预焊模具通过定位销孔和定位销柱连接，此时正方形定位凸块与正方形定位凹槽对接，然后将上铜粒通过倒圆台段放入圆柱段中，此时上铜粒的底部与上焊片接触，最后将预焊模具和定位板组成的整体放入焊接炉中焊接。
本发明具有如下有益效果：
本发明的铜粒双面预焊装置和焊接方法能够对上铜粒、上焊片、中铜粒、下焊片和下铜粒进行定位，使其相互接触且中心位于同一条竖直线上，这样焊接完成后不会出现错位。由于能够生产不同规格的由上铜粒、上焊片、中铜粒、下焊片和下铜粒焊接而成的焊接体，所以能够与所有规格的芯片适配。同时，由于不需要购买凸铜粒，节省了生产成本。
附图说明
图1为预焊模具俯视图；
图2为预焊模具正视图；
图3为图2中A处放大图；
图4为定位板俯视图；
图5为定位板正视图；
图6为图5中B处放大图；
图7为定位板与预焊模具组装后连接示意图；
图8为图7中C处填充上铜粒、上焊片、中铜粒、下焊片和下铜粒后放大图；
图9为焊接前上铜粒、上焊片、中铜粒、下焊片和下铜粒相对位置示意图。
具体实施方式
如图1-9所示，一种铜粒双面预焊装置，包括用于定位上焊片32、中铜粒33、下焊片34和下铜粒35的预焊模具1和用于定位上铜粒31的定位板2，所述预焊模具1上设置定位销柱12，所述定位板2上设置与定位销柱12匹配的定位销孔22，所述预焊模具1上设置阵列排布的预焊模腔11，所述预焊模腔11在竖直方向贯穿预焊模具1，预焊模腔11包括由上至下依次设置且相互连通的正方形定位凹槽111、用于定位上焊片32、中铜粒33和下焊片34的第一容腔112以及用于定位下铜粒35的第二容腔113，第二容腔113下方设置第一通孔114，所述第一容腔112为圆柱形且其直径与中铜粒的直径相等，所述第二容腔113为圆柱形且其直径与下铜粒35的直径相等，所述正方形定位凹槽111的边长大于第一容腔112的直径，所述定位板2上设置阵列排布的与预焊模腔11匹配的上铜粒放置孔21，所述上铜粒放置孔21包括相互连接的倒圆台段211和圆柱段212，所述倒圆台段211的下底面直径与圆柱段212的直径均等于上铜粒31的直径，定位板2的下表面在与正方形定位凹槽111对应位置设置与正方形定位凹槽111匹配的正方形定位凸块23，所述上铜粒放置孔21在竖直方向贯穿定位板2和正方形定位凸块23。
定位销柱12和定位销孔22用于保证定位板与预焊模具组装后在竖直方向上对应匹配。正方形定位凸块23与正方形定位凹槽111用于辅助定位定位板与预焊模具。上焊片用于将上铜粒和中铜粒焊接在一起，下焊片用于将中铜粒和下铜粒焊接在一起。第一通孔用于在焊接过程中导热。倒圆台段用于对上铜粒进入圆柱段进行过渡，防止上铜粒无法进入圆柱段的情况发生。
本发明的铜粒双面预焊装置和焊接方法能够对上铜粒、上焊片、中铜粒、下焊片和下铜粒进行定位，使其相互接触且中心位于同一条竖直线上，这样焊接完成后不会出现错位。由于能够生产不同规格的由上铜粒、上焊片、中铜粒、下焊片和下铜粒焊接而成的焊接体，所以能够与所有规格的芯片适配。同时，由于不需要购买凸铜粒，节省了生产成本。
所述预焊模具1上表面的左右两端各设置两个定位销柱12，所述定位板2在与定位销柱12对应位置设置与定位销柱12匹配的定位销孔22。
所述预焊模腔11为10行20列且数量为200个。
预焊装置一次能够对200组上铜粒、上焊片、中铜粒、下焊片和下铜粒进行焊接。
所述上焊片32和下焊片34的材质为铅。
一种铜粒双面预焊装置的焊接方法，包括以下步骤：先将下铜粒35放入第二容腔113，再将下焊片34、中铜粒33和上焊片32依次放入第一容腔112，将定位板2和预焊模具1通过定位销孔22和定位销柱21连接，此时正方形定位凸块23与正方形定位凹槽111对接，然后将上铜粒31通过倒圆台段211放入圆柱段212中，此时上铜粒31的底部与上焊片32接触，最后将预焊模具1和定位板2组成的整体放入焊接炉中焊接。
焊接炉将上焊片和下焊片融化，使得上铜粒和下铜粒与中铜粒紧密的焊接为一个整体。
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，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种铜粒双面预焊装置，其特征在于，包括用于定位上焊片(32)、中铜粒(33)、下焊片(34)和下铜粒(35)的预焊模具(1)和用于定位上铜粒(31)的定位板(2)，所述预焊模具(1)上设置定位销柱(12)，所述定位板(2)上设置与定位销柱(12)匹配的定位销孔(22)，所述预焊模具(1)上设置阵列排布的预焊模腔(11)，所述预焊模腔(11)在竖直方向贯穿预焊模具(1)，预焊模腔(11)包括由上至下依次设置且相互连通的正方形定位凹槽(111)、用于定位上焊片(32)、中铜粒(33)和下焊片(34)的第一容腔(112)以及用于定位下铜粒(35)的第二容腔(113)，第二容腔(113)下方设置第一通孔(114)，所述第一容腔(112)为圆柱形且其直径与中铜粒的直径相等，所述第二容腔(113)为圆柱形且其直径与下铜粒(35)的直径相等，所述正方形定位凹槽(111)的边长大于第一容腔(112)的直径，所述定位板(2)上设置阵列排布的与预焊模腔(11)匹配的上铜粒放置孔(21)，所述上铜粒放置孔(21)包括相互连接的倒圆台段(211)和圆柱段(212)，所述倒圆台段(211)的下底面直径与圆柱段(212)的直径均等于上铜粒(31)的直径，定位板(2)的下表面在与正方形定位凹槽(111)对应位置设置与正方形定位凹槽(111)匹配的正方形定位凸块(23)，所述上铜粒放置孔(21)在竖直方向贯穿定位板(2)和正方形定位凸块(23)；
所述定位销柱(12)和定位销孔(22)用于保证定位板(2)与预焊模具(1)组装后在竖直方向上对应匹配；所述正方形定位凸块(23)与正方形定位凹槽(111)用于辅助定位定位板(2)与预焊模具(1)；
所述倒圆台段(211)用于对上铜粒进入圆柱段(212)进行过渡，防止上铜粒无法进入；
其中，一种铜粒双面预焊装置的焊接方法，包括以下步骤：先将下铜粒(35)放入第二容腔(113)，再将下焊片(34)、中铜粒(33)和上焊片(32)依次放入第一容腔(112)，将定位板(2)和预焊模具(1)通过定位销孔(22)和定位销柱(21)连接，此时正方形定位凸块(23)与正方形定位凹槽(111)对接，然后将上铜粒(31)通过倒圆台段(211)放入圆柱段(212)中，此时上铜粒(31)的底部与上焊片(32)接触，最后将预焊模具(1)和定位板(2)组成的整体放入焊接炉中焊接；
所述预焊模具(1)上表面的左右两端各设置两个定位销柱(12)，所述定位板(2)在与定位销柱(12)对应位置设置与定位销柱(12)匹配的定位销孔(22)；
所述预焊模腔(11)为10行20列且数量为200个；
所述上焊片(32)和下焊片(34)的材质为铅。
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