CN113410332B - 芯片粘接加热装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种芯片粘接加热装置及方法。该装置包括加热棒、底座、锁紧件和固定板；其中，加热棒可容置于一微型杜瓦组件的杜瓦冷指所构成的内部空间，且一端部固定于底座上，另一端部与杜瓦冷指相接触；底座，用于支撑固定加热棒的一端部；固定板设置于底座的上层，用于固定微型杜瓦组件，以对微型杜瓦组件进行定位；锁紧件可压住固定板且围绕过渡板和底座的侧部设置，用于锁紧固定板和底座。本发明的加热方式由热辐射改为热传导，大大提升了芯片粘接工艺的生产效率和温度控制精度。

Description

芯片粘接加热装置及其方法
技术领域
本发明涉及红外探测技术领域，尤其涉及一种用于红外探测器的芯片粘接加热装置及其方法。
背景技术
红外探测器组件(以下简称探测器)在光电产品中有着广泛的应用，其是各类整机系统的核心部件。红外探测器组件由探测器芯片、微型杜瓦、制冷机三个部件组成。其中探测器芯片用于接收光电信号，完成光电转换；微型杜瓦为探测器芯片提供低温、真空工作环境；制冷机(器)为探测器芯片提供低温冷源。
红外探测器的芯片粘接工艺是将探测器芯片封装在微型杜瓦中的关键工序，是将探测器芯片与微型杜瓦的陶瓷框架通过粘接剂连接固定的过程。芯片粘接工艺所使用的粘接剂的在固化过程中的会发生流动，使探测器芯片发生偏移。因此，粘接剂的固化过程需要在工具显微镜下进行，以便在粘接剂固化过程中调整探测器芯片的位置。目前红外探测器行业所使用的芯片粘接工艺均采用加热罩加热来实现粘接剂的固化，即在探测器芯片与微型杜瓦半成品组件的粘接面涂好粘接剂，并调整微型杜瓦半成品组件和探测器芯片的位置后，将加热罩扣在杜瓦半成品组件外，再通过电源将加热罩加热到一定温度，保温直至粘接剂固化。这一过程需要保证持续加热数小时，以便使探测器芯片与陶瓷框架之间的粘接剂固化；且加热温度需要严格控制，温度过低会导致粘接剂固化时间过长，降低生产效率，温度过高会导致芯片出现损伤。
现有的芯片粘接工艺主要存在以下几个问题：1)加热罩体积和重量较大，工具显微镜的空间和承重能力有限，每台工具显微镜下只能放置两只微型杜瓦组件，设备利用率较低；2)芯片粘接的固化主要通过辐射传热实现，故加热速度较慢，生产效率较低；3)温度传感器控制的温度为加热罩的温度，而不能精确控制芯片粘接面的温度，可能导致芯片出现损伤。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明实施例提供一种芯片粘接加热装置及其方法。
一方面，本发明实施例提供一种芯片粘接加热装置，包括加热棒、底座、锁紧件和固定板；其中，
所述加热棒可容置于一微型杜瓦组件的杜瓦冷指所构成的内部空间，且一端部固定于所述底座上，另一端部与所述杜瓦冷指相接触；
所述底座，用于支撑固定所述加热棒的一端部；
所述固定板设置于所述底座的上层，用于固定所述微型杜瓦组件，以对所述微型杜瓦组件进行定位；
所述锁紧件可压住所述固定板且围绕所述过渡板和所述底座的侧部设置，用于锁紧所述固定板和所述底座。
可选的，所述芯片粘接加热装置还包括温度控制器，所述加热棒设置有温度探测器；其中，所述温度控制器根据所述温度探测器检测的温度对所述加热棒的加热温度进行控制。
可选的，所述加热棒采用电阻丝加热，且所述电阻丝缠绕所述加热棒设置。
可选的，所述电阻丝采用镍铬电阻丝。
可选的，所述加热棒采用电阻棒加热，且所述电阻棒内置于所述加热棒中。
可选的，所述加热棒采用无氧铜材料制成。
可选的，所述固定板、所述锁紧件以及所述底座采用钛合金材料制成。
另一方面，本发明实施例还提供一种芯片粘接加热方法，包括如下步骤：
将加热棒容置于微型杜瓦组件的杜瓦冷指所构成的内部空间内，且一端部与所述杜瓦冷指相接触，一端固定于底座；
将所述微型杜瓦组件固定在固定板上，并设置于所述底座的上层；
调整所述微型杜瓦组件的角度，并通过锁紧件将所述固定件和所述底座锁紧；
待探测器芯片通过粘接剂粘接到所述微型杜瓦组件的粘接位置后，开启空度控制器进行加热，调整所述探测器芯片的位置，位置不再偏移时，粘接完成。
本发明实施例所提供的芯片粘接加热装置及其方法，采用加热棒的方式对杜瓦组件进行加热，可以减轻工具显微镜的承重，实现芯片粘接工艺的轻量化生产；同时加热方式由热辐射改为热传导，加热时间可缩减20％；温度控制方式由间接控温改为接触式控温，提升了芯片粘接面的温度控制的精度。因此，本发明大大提升了芯片粘接工艺的生产效率和温度控制精度，将设备利用率提升1倍。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有中的方案，下面将对实施例或现有描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为微型杜瓦组件的剖面示意图；
图2为本发明实施例中芯片粘接加热装置的剖面示意图；
图3为一可选实施例中芯片粘接加热装置的使用状态的剖面示意图；
图4为一可选实施例中芯片粘接加热装置的使用状态的剖面示意图。
具体实施方式
以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
如图1所示为微型杜瓦组件的剖面示意图。从图中可以看出，微型杜瓦组件包括杜瓦冷指11和陶瓷框架12。其中杜瓦冷指11为一中空的结构，且杜瓦冷指11外侧设置有壳体13，且杜瓦冷指11的顶部设置有陶瓷框架12，用于粘接探测器芯片。为了探测器芯片与微型杜瓦的陶瓷框架12通过粘接剂连接固定，提出了本发明的芯片粘接加热装置。
如图2所示，本发明实施例提供一种芯片粘接加热装置，包括加热棒21、底座22、锁紧件23和固定板24；其中，
加热棒21可容置于一微型杜瓦组件的杜瓦冷指11所构成的内部空间，且一端部固定于底座22上，另一端部与杜瓦冷指11靠近陶瓷框架12的部分相接触，以对陶瓷框架12进行加热；
底座22，用于支撑固定加热棒21的一端部；
固定板24设置于底座22的上层，用于固定微型杜瓦组件，以对微型杜瓦组件进行定位；锁紧件23可压住固定板24且围绕过渡板和底座22的侧部设置，用于锁紧固定板24和底座22；温度控制器连接加热棒21，用于控制加热棒21的加热温度。
如图3所示，为了实现对加热棒21加热温度的精确控制，芯片粘接加热装置还包括温度控制器25，且加热棒21设置有温度探测器；温度控制器25根据温度探测器26检测的温度对加热棒21的加热温度进行控制。其中，温度控制器25采用外部控制的方式，方便人员的操作。加热棒21中温度探测器26的方式采用的是嵌入式，即在加热棒21的侧壁中设置有内置凹槽，该内置凹槽可容置该温度探测器26。其中，如图3所示，温度探测器26的位置位于加热棒21与杜瓦冷指11相接触的端部，以对杜瓦冷指11端部的陶瓷框架12的粘接面的温度进行检测。于此可知，本发明采用的加热棒21可以更准确的检测到粘接面的温度。通过温度探测器26和温度控制器25严格控制探测器芯片粘接面的加热温度，既保证达到导热胶固化的合适温度，又避免因温度过高造成探测器芯片损伤。
其中，本发明中加热棒21采用金属棒连接加热电阻的形式。金属棒可以采用导热性良好的金属制成，例如无氧铜等。对于加热电阻，其与温度控制器25和外部电源连接。温度控制器25可根据温度探测器26的温度控制加热电阻进行加热。对于加热电阻的设置形式可以有多种，本发明中给出了两种具体的实施方式，但其并非对本发明技术内容的限定。其中一种是加热电阻采用电阻丝的形式，如图3所示，电阻丝27则缠绕在金属棒的外部。电阻丝27的材质可以采用镍铬电阻丝27，当然还可以使用其他材质，本发明中不做具体的限定。而另一种是加热电阻采用电阻棒28的形式，如图4所示。金属棒采用中空结构，电阻棒28则内置于金属棒中。相较于外部缠绕的电阻布置方式，采用内置式的电阻棒28，使得加热棒21可以适用于杜瓦冷指11的内部空间更小的组件中。并且内部空间小的杜瓦冷指11，采用外部电阻丝27可能会与杜瓦冷指11产生干涉，影响加热效果，因此内置电阻棒28的形式相对来说更具有优势。
其中，固定板24、锁紧件23以及底座22采用导热性较差的金属进行加工，例如钛合金材料等。
基于上述的芯片粘接加热装置，本发明实施例还提供了一种芯片粘接加热方法，具体包括如下步骤：
将加热棒21容置于微型杜瓦组件的杜瓦冷指11所构成的内部空间内，且一端部与杜瓦冷指11相接触，一端固定于底座22；
将微型杜瓦组件固定在固定板24上，并设置于底座22的上层；
调整微型杜瓦组件的角度，并通过锁紧件23将固定板24和底座22锁紧；
待探测器芯片通过粘接剂粘接到微型杜瓦组件的粘接位置，即陶瓷框架后，开启温度控制器25进行加热，调整探测器芯片的位置，位置不再偏移时，粘接完成。
基于上述可知，本发明实施例所提供的芯片粘接装置，在杜瓦冷指11中放入导热性良好的金属棒，并在金属棒上连接电阻进行加热。因此，加热棒21方式由外部的热辐射形式采用了内部的热传导方式，因此热传导效率得到提升，加热时间可缩减20％。并且本发明直接对探测器芯片的粘接面的温度进行检测及控制，提高了温度的控制精度。本发明的结构简单，可以减轻工具显微镜的承重，实现芯片粘接工艺的轻量化生产。
虽然通过实施例描述了本申请，本领域的技术人员知道，本申请有许多变型和变化而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种芯片粘接加热装置，其特征在于，包括加热棒、底座、锁紧件和固定板；其中，
所述加热棒容置于一微型杜瓦组件的杜瓦冷指所构成的内部空间，且一端部固定于所述底座上，另一端部与所述杜瓦冷指相接触；
所述底座，用于支撑固定所述加热棒的一端部；
所述固定板设置于所述底座的上层，用于固定所述微型杜瓦组件，以对所述微型杜瓦组件进行定位；
所述锁紧件压住所述固定板且围绕所述固定板和所述底座的侧部设置，用于锁紧所述固定板和所述底座。
2.如权利要求1所述的芯片粘接加热装置，其特征在于，所述芯片粘接加热装置还包括温度控制器，所述加热棒设置有温度探测器；其中，所述温度控制器根据所述温度探测器检测的温度对所述加热棒的加热温度进行控制。
3.如权利要求1所述的芯片粘接加热装置，其特征在于，所述加热棒采用电阻丝加热，且所述电阻丝缠绕所述加热棒设置。
4.如权利要求3所述的芯片粘接加热装置，其特征在于，所述电阻丝采用镍铬电阻丝。
5.如权利要求1所述的芯片粘接加热装置，其特征在于，所述加热棒采用电阻棒加热，且所述电阻棒内置于所述加热棒中。
6.如权利要求1～5中任一项所述的芯片粘接加热装置，其特征在于，所述加热棒采用无氧铜材料制成。
7.如权利要求1所述的芯片粘接加热装置，其特征在于，所述固定板、所述锁紧件以及所述底座采用钛合金材料制成。
8.一种芯片粘接加热方法，其特征在于，包括如下步骤：
将加热棒容置于微型杜瓦组件的杜瓦冷指所构成的内部空间内，且一端部与所述杜瓦冷指相接触，一端固定于底座；
将所述微型杜瓦组件固定在固定板上，并设置于所述底座的上层；
调整所述微型杜瓦组件的角度，并通过锁紧件将所述固定板和所述底座锁紧；
待探测器芯片通过粘接剂粘接到所述微型杜瓦组件的粘接位置后，开启空度控制器进行加热，调整所述探测器芯片的位置，位置不再偏移时，粘接完成。
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