CN112652568B - 一种微电子器件封装的自动化量产型夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微电子器件封装的自动化量产型夹具，包括从下到上依次放置的载板层、盖板层、导向板层和压板层，所述载板层的上表面设置有多个产品定位槽和第一定位结构，所述盖板层覆盖产品定位槽，所述盖板层对应产品定位槽的位置开设窗口，所述导向板层设置有与第一定位结构配合的第二定位结构，所述导向板层的上表面设置有盖子定位槽，所述盖子定位槽的中心与产品定位槽的中心重合，所述压板层设置有与第二定位结构配合的第三定位结构，所述压板层的下表面对应盖子定位槽的位置设置凸出部件。使得在封装过程中不需要更换夹具，并且产品固定牢固，大大提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动化量产型载具，具体地涉及一种微电子器件封装的自动化量产型夹具。
背景技术
微电子器件的封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用，而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。
现有微电子器件封装的量产都是芯片贴片工序用一套夹具，键合打线工序用一套夹具，环氧封盖工艺又是一套夹具；这样产品在不同工序间流转时都需要通过人工手动（或者机器人）从上一个工序的夹具里取出来再摆放到下一个工序的夹具中，这样就不可避免的导致许多人为因素造成的不良，而且也浪费时间，同时夹具种类繁多不便于管理且费用极高。
由于三道工序所使用的生产设备对治具尺寸及外形都有不同的要求，想要统一起来比较困难，且夹具需要足够的长宽尺寸和尽量薄的厚度，因为长宽尺寸决定了一条夹具可以同时承载多少产品，而厚度则决定了夹具上机台运行时的流畅度；在上述条件下，夹具还需要经过220℃/2小时的重复工作温度考验，不能有任何形变。
发明内容
针对上述生产过程中频繁更换夹具导致的不良和生产效率低下的技术问题，本发明目的在于提供一种微电子器件封装的自动化量产型夹具，使得在封装过程中不需要更换夹具，并且产品固定牢固，大大提高了生产效率。
为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：
一种微电子器件封装的自动化量产型夹具，包括从下到上依次放置的载板层、盖板层、导向板层和压板层，所述载板层的上表面设置有多个产品定位槽和第一定位结构，所述盖板层覆盖产品定位槽，所述盖板层对应产品定位槽的位置开设窗口，所述导向板层设置有与第一定位结构配合的第二定位结构，所述导向板层的上表面设置有盖子定位槽，所述盖子定位槽的中心与产品定位槽的中心重合，所述压板层设置有与第二定位结构配合的第三定位结构，所述压板层的下表面对应盖子定位槽的位置设置凸出部件。
优选的技术方案中，所述载板层的上表面设置有盖板层容腔，所述产品定位槽设置于盖板层容腔内。
优选的技术方案中，所述载板层设置有耐高温磁铁，所述盖板层由耐高温弹簧钢制成。
优选的技术方案中，所述载板层的下表面设置有镶嵌孔，所述耐高温磁铁设置于镶嵌孔内，并用环氧胶粘接。
优选的技术方案中，所述载板层的产品定位槽外的空间设置有空气导流槽，所述空气导流槽延伸至产品定位槽和载板层端部。
优选的技术方案中，所述产品定位槽内设置有通孔和凹槽。
优选的技术方案中，所述盖子定位槽的边角设置有倒角。
优选的技术方案中，所述导向板层的下表面在盖子定位槽的周边设置有避让台阶。
优选的技术方案中，所述凸出部件包括T型顶针和耐高温弹簧，所述T型顶针和耐高温弹簧设置于压板层的通孔内。
优选的技术方案中，所述压板层的厚度大于载板层的厚度大于导向板层的厚度大于盖板层的厚度。
相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：
1、本发明的自动化量产型夹具，载板层摆上对应的产品后加上盖板层这样的组合就可以在机台上传输作业，产品被牢牢的固定住不会掉落出来；在芯片贴片或键合打线作业完成后，在上述组合上再依次加上导向板层、待作业产品的盖子，最后盖上顶板层就可以进烤箱进行封盖固化了。在封装过程中不需要更换夹具，产品固定牢固，大大提高了生产效率。
2、载板层的每个产品定位槽中心位置钻一个圆形空气通孔，再以通孔中心点为基准向下铣一个深0.2mm的X形凹槽，可以以加大真空吸附强度防止产品发生偏移旋转；再通过热处理工艺去除加工出来载具的内应力，保证其在今后使用过程中不受温度影响而变形。
3、该至少自动化量产型夹具可以提高>30%的生产效率，同时降低30%以上的夹具配套费用。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明微电子器件封装的自动化量产型夹具的爆炸图；
图2为本发明较佳实施例的载板层的俯视结构示意图；
图3为本发明较佳实施例的载板层的背面结构示意图；
图4为本发明较佳实施例的载板层的产品定位槽的结构示意图；
图5为本发明较佳实施例的盖板层的结构示意图；
图6为本发明较佳实施例的导向板层的结构示意图；
图7为本发明较佳实施例的导向板层的盖子定位槽的结构示意图；
图8为本发明较佳实施例的导向板层的下表面结构示意图；
图9为本发明较佳实施例的压板层的剖视图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例：
如图1所示，一种微电子器件封装的自动化量产型夹具，包括从下到上依次放置的载板层10、盖板层20、导向板层30和压板层40，在载板层10上摆上对应的产品，然后加上盖板层20，这样的组合就可以在机台上传输作业，产品被牢牢的固定住不会掉落出来；在芯片贴片或键合打线作业完成后，在上述组合上再依次加上导向板层30，然后放置待作业产品的盖子，最后盖上压板层40，然后就可以进烤箱进行封盖固化了。
较佳的，压板层40的厚度大于载板层10的厚度大于导向板层30的厚度大于盖板层20的厚度。
如图2所示，载板层10的上表面11设置有多个产品定位槽12和第一定位结构13，多个产品定位槽12呈均匀阵列分布。产品定位槽12的结构可以根据产品的形状进行适当调整，这里不做限定。
一较佳的实施例中，载板层10使用7075铝合金材料制作，通过机加工方式做一块5mm厚度，长度200mm，宽度70mm的板状。第一定位结构13可以为定位销，用于与导向板层30的定位结构配合，导向板层30的定位结构为定位孔31，定位销的长度最好小于定位孔31的深度。
一较佳的实施例中，为了使得盖板层20稳定性好，载板层10的上表面11设置有盖板层容腔14，产品定位槽12设置于盖板层容腔14内，盖板层容腔14的深度至少等于盖板层20厚度。
如图3所示，一较佳的实施例中，为了进一步提高盖板层20稳定性，载板层10设置有耐高温磁铁，盖板层20由耐高温弹簧钢制成。载板层10的下表面15设置有镶嵌孔16，扁圆形耐高温磁铁颗粒设置于镶嵌孔16内，并用耐高温（≥300℃）环氧胶粘接牢固。
载板层10的产品定位槽12外的空间设置有空气导流槽17，空气导流槽17延伸至产品定位槽12和载板层10端部。
如图4所示，产品定位槽12内设置有通孔18和凹槽19，较佳的凹槽19的形状为X型。
该产品定位槽12具体的加工方法为：每个产品定位槽1中心位置钻一个圆形空气通孔18，再以通孔18中心点为基准向下铣一个深0.2mm的X形凹槽19，以加大真空吸附强度防止产品发生偏移旋转；再通过热处理工艺去除加工出来载具的内应力，保证其在今后使用过程中不受温度影响而变形。
如图5所示，盖板层20的大小以能覆盖产品定位槽12为准，盖板层20对应产品定位槽12的位置开设窗口21，窗口21的宽度最好大于产品定位槽12的宽度，长度大于一列产品定位槽12的总的长度。盖板层20使用0.2mm厚的耐高温弹簧钢制作，通过线切割的方式加工窗口21。并对其表面做防锈镀层处理，要求耐高温（≥300℃）、耐磨和绝缘不导电。
如图6所示，导向板层30设置有与第一定位结构13（定位销）配合的第二定位结构（定位孔）31，导向板层30的上表面32设置有盖子定位槽33，盖子定位槽33的中心与产品定位槽12的中心重合。
一较佳的实施例中，如图7所示，盖子定位槽33为方形，其四周的边角设置有倒角34，较佳的倒角34的深度0.3mm、角度50°。
如图8所示，导向板层30的下表面35在盖子定位槽33的周边设置有避让台阶36，避让台阶36略大于盖子定位槽33，以避免封盖加温时环氧胶水融合粘连到导向板上。
具体的加工方法为：
导向板层30使用7075铝合金材料制作，厚度1.0mm,长200mm，宽70mm。在导向板层四个对角处钻定位孔，正面按照产品盖子尺寸开出盖子定位槽33，盖子定位槽33的中心对应载板层10上产品定位槽12的中心点，要求上下两块板每个产品的中心对齐，公差精度控制在≤0.05mm；顶部盖子定位槽33四周铣出深度0.3mm、角度50°的倒角34，底部盖子定位槽33四周铣出一个大一些的避让台阶36。
如图9所示，压板层40设置有与第二定位结构（定位孔）31配合的第三定位结构（定位柱）41，压板层40的下表面42对应盖子定位槽33的位置设置凸出部件。
一较佳的实施例中，凸出部件包括T型顶针43和耐高温弹簧44，T型顶针43和耐高温弹簧44设置于压板层40的通孔45内。
具体的加工方法为：
压板层40使用7075铝合金材料制作，厚度12mm,长200mm，宽70mm。在对应导向板层30的盖子定位槽33的位置开直径圆形通孔45，通孔45直通压板D顶部，通孔45内安装T型顶针43和耐高温弹簧44，通孔45顶部开设螺纹，用顶丝46固定住下方的T型顶针43和耐高温弹簧44，同时在板四周各做一个定位柱41，用来与下方导向板层30上的定位孔做匹配定位。
下面以Ni200封装为例进行详细说明如下：
（1）先将Ni200封装摆放到底部载板层10上，再将盖板层20盖住载板，载板层10上嵌入的高温磁铁会吸附住盖板，起到固定放置脱落的作用，这样载板层上的产品就不会随意跑动或掉落。这样就可以上自动机台传送走料进行点胶贴片和金线键合作业了。
（2）金线键合完成后，再将导向板层30通过定位孔和载板层的定位销配合安装在一起。
（3）然后再按照导向板层30上盖子定位槽摆放好盖子。
（4）摆放好盖子后再通过导向板层30定位孔和压板层40的定位柱配合，盖上压板层40，通过压板层40的顶针顶住下方的盖子，这样就可以进烤箱进行固化作业了。
在封装过程中不需要更换夹具，产品固定牢固，大大提高了生产效率。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (9)
1.一种微电子器件封装的自动化量产型夹具，其特征在于，包括从下到上依次放置的载板层、盖板层、导向板层和压板层，所述载板层的上表面设置有多个产品定位槽和第一定位结构，所述盖板层覆盖产品定位槽，所述盖板层对应产品定位槽的位置开设窗口，所述导向板层设置有与第一定位结构配合的第二定位结构，所述导向板层的上表面设置有盖子定位槽，所述盖子定位槽的中心与产品定位槽的中心重合，所述压板层设置有与第二定位结构配合的第三定位结构，所述压板层的下表面对应盖子定位槽的位置设置凸出部件；所述载板层的上表面设置有盖板层容腔，所述产品定位槽设置于盖板层容腔内。
2.根据权利要求1所述的微电子器件封装的自动化量产型夹具，其特征在于，所述载板层设置有耐高温磁铁，所述盖板层由耐高温弹簧钢制成。
3.根据权利要求2所述的微电子器件封装的自动化量产型夹具，其特征在于，所述载板层的下表面设置有镶嵌孔，所述耐高温磁铁设置于镶嵌孔内，并用环氧胶粘接。
4.根据权利要求2所述的微电子器件封装的自动化量产型夹具，其特征在于，所述载板层的产品定位槽外的空间设置有空气导流槽，所述空气导流槽延伸至产品定位槽和载板层端部。
5.根据权利要求1所述的微电子器件封装的自动化量产型夹具，其特征在于，所述产品定位槽内设置有通孔和凹槽。
6.根据权利要求1所述的微电子器件封装的自动化量产型夹具，其特征在于，所述盖子定位槽的边角设置有倒角。
7.根据权利要求1所述的微电子器件封装的自动化量产型夹具，其特征在于，所述导向板层的下表面在盖子定位槽的周边设置有避让台阶。
8.根据权利要求1所述的微电子器件封装的自动化量产型夹具，其特征在于，所述凸出部件包括T型顶针和耐高温弹簧，所述T型顶针和耐高温弹簧设置于压板层的通孔内。
9.根据权利要求1所述的微电子器件封装的自动化量产型夹具，其特征在于，所述压板层的厚度大于载板层的厚度大于导向板层的厚度大于盖板层的厚度。
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| GR01 | Patent grant | ||
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