CN113793894B - 一种squid芯片压焊装置与压焊方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种SQUID芯片压焊装置与压焊方法，压焊装置包括PCB固定装置及其面接触式的压力传感器(7)，与其位置对应，设置有由驱动装置(5)驱动可作直线滑动的推进杆(6)，推进杆(6)包括位于其顶部的芯片推头(8)，芯片推头(8)的顶端设置有芯片容纳槽(9)；压焊方法包括将芯片(1)的电引出端与PCB板(2)的电接入端设置为数量相同的对应的焊接盘(3)；选用各项异性的导电胶(18)加热至100至200度，将芯片(1)压焊至PCB板(2)的对应位置，使对应焊接盘(3)之间的导电胶(18)达到设定的压缩程度而电连通；本发明使用导电胶压焊的方式，消除了现有技术焊盘留有引线的问题，提高了作业效率。
Description
技术领域：
本发明涉及一种超导量子干涉器件(Superconducting Quantum InterferenceDevice，简称SQUID)芯片压焊装置与压焊方法。
背景技术：
磁显微镜，也叫扫描SQUID显微镜。在目前的磁检测仪器中，磁显微镜因其具有较高的空间分辨率和磁场分辨率，是最灵敏的；对其SQUID芯片的焊接方式与磁显微镜探头的设计精度均有着非常高的要求。SQUID芯片包括衬底层、绝缘层与夹在衬底层、绝缘层之间作为SQUID芯片核心磁通感应区的约瑟夫森结区层，磁显微镜的敏感源是作为SQUID芯片核心磁通感应区的约瑟夫森结区层。检测时，SQUID芯片约瑟夫森结区层至待测样品之间的距离磁显微镜空间分辨率和磁场分辨率具有显著的影响，可以说，磁显微镜空间分辨率和磁场分辨率在很大程度上取决于SQUID芯片约瑟夫森结区层至待测样品之间的距离，二者距离越近，磁显微镜空间分辨率和磁场分辨率越高。
现有SQUID芯片的约瑟夫森结区层从绝缘层打孔引出导电连接线，因此焊接盘设置在芯片绝缘层上面。现有SQUID芯片通常的焊接方式是使用bonding机通过超声波震动或热压的方式，将导电连接线(铝线或金线)键合到SQUID芯片焊接盘上。导电连接线从SQUID芯片焊接盘引出用于对外连接。这种方式应用于扫描SQUID显微镜芯片有以下不足：主要，1)从芯片焊接盘引出的导电连接线(铝线或金线)会形成几十um的弯曲高度，这将影响后续扫描SQUID显微镜空间分辨率；其详细原因可参见申请人与本申请同日申请的名为“一种SQUID芯片与磁显微镜探头及其封装方法”的专利申请说明书的背景技术部分。其次，2)导电连接线非常细，操作难度大，在硬性材料Bonding时，易堵出线口；3)手动操作bonding机进行bonding作业，对于操作者的熟练度要求较高；4)bonding机一次操作只能完成一个焊接盘的键合。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是提供一种SQUID芯片压焊装置与压焊方法，尤其是一种用作磁显微镜探头的SQUID芯片的压焊装置与压焊方法。
为了解决上述技术问题，本发明SQUID芯片压焊装置的技术方案为：
用于将SQUID芯片焊接在对象件上，并使SQUID芯片的至少2个焊接盘与对象件的数量相同的对应导电元件电连通；其特征在于，所述SQUID芯片压焊装置包括用于固定对象件的对象固定装置，所述对象固定装置固定安装在固定支架上，与所述对象固定装置的位置相对应，设置有由驱动装置驱动可作直线滑动的推进杆，所述推进杆包括位于其顶部的芯片推头，芯片推头的顶端设置有与所述SQUID芯片相应的芯片容纳槽；所述对象固定装置设置有面接触式的压力传感器，或者，所述芯片容纳槽表面贴合有薄膜压力传感器。
以下为本发明一种SQUID芯片压焊装置进一步的方案：
所述的SQUID芯片压焊装置，用于将SQUID芯片焊接在PCB板上，并使SQUID芯片上所设置的至少2个焊接盘与PCB板的数量相同的对应焊接盘电连通；所述SQUID芯片压焊装置包括用于固定PCB板的PCB固定装置，所述PCB固定装置固定安装在固定支架上，与所述PCB固定装置的位置相对应，设置有所述推进杆，所述推进杆包括位于其顶部的芯片推头；所述PCB固定装置设置有面接触式的压力传感器。
所述PCB固定装置包括分两侧对称地安装在固定支架上的PCB限位卡座，每侧PCB限位卡座设置有相向伸出的伸出部；所述压力传感器为PVDF薄膜压力传感器，直接用强力胶粘贴在两侧PCB限位卡座之间的固定支架上；或者，所述PVDF薄膜压力传感器包括承载片与粘贴在承载片上的PVDF压力感应薄膜，用强力胶将所述PVDF薄膜压力传感器粘贴在两侧PCB限位卡座之间的固定支架上；两侧PCB限位卡座及所述压力传感器之间形成用于装载PCB板的空间。
所述PCB固定装置为固定安装在所述固定支架上的一体式PCB固定装置，包括基架，基架两端开设通孔，经螺栓固定安装在所述固定支架上；基架上分两侧对称地设置有凸起条，基架上分两侧对称地固定安装有PCB限位卡座，每侧PCB限位卡座设置有相向伸出的伸出部，PCB限位卡座包括滑块，基架上开设有供所述滑块嵌入滑动的滑槽，PCB限位卡座与凸起条之间设置受压弹簧；所述压力传感器为薄膜压力传感器，包括承载片与粘贴在承载片上的压力感应薄膜，用强力胶粘贴在基架中间；所述两侧PCB限位卡座及所述压力传感器之间形成用于装载PCB板的空间。
所述凸起条与PCB限位卡座分别设置一截伸出杆，所述受压弹簧的两端分别套装在凸起条与PCB限位卡座的伸出杆上。
所述推进杆顶部设置有可拆卸的芯片推头，芯片推头的顶端设置有与所述SQUID芯片相应的芯片容纳槽；所述芯片推头设置外螺纹，所述推进杆顶端开设相应的螺纹孔。
以上任一种SQUID芯片压焊装置，从所述驱动装置至压力传感器之间设置有控制电路，所述控制电路依次设置有驱动装置驱动模块、主控模块、压力传感器读出模块。
为了解决上述技术问题，本发明SQUID芯片的压焊方法的技术方案为：
一种SQUID芯片压焊方法，用于将SQUID芯片焊接在对象件上，并使SQUID芯片的至少2个焊接盘与对象件的数量相同的对应导电元件电连通；其特征在于，选用各向异性的导电胶加热至100至200度后保温备用，在对象件上对应导电元件所在区域贴上所述经加热的导电胶，使用上述的SQUID芯片压焊装置，将贴合有导电胶的对象件固定在对象固定装置上，将SQUID芯片安放在推进杆推头的芯片容纳槽中；将对象件紧贴所述对象固定装置所设置的面接触式的压力传感器，或者，将SQUID芯片紧贴所述芯片容纳槽表面所贴合的薄膜压力传感器；由驱动装置驱动推进杆将SQUID芯片压焊至对象件的对应位置，使SQUID芯片的焊接盘与对象件的对应导电元件之间的导电胶达到设定的压力和压焊时间，使SQUID芯片的焊接盘与对象件的对应导电元件电连通。
以下为本发明一种SQUID芯片压焊方法进一步的方案：
所述的SQUID芯片压焊方法，用于将SQUID芯片焊接在PCB板上，并使SQUID芯片的至少2个焊接盘与PCB板的数量相同的对应焊接盘电连通；其特征在于，在PCB板的焊接盘所在区域贴上所述经加热的导电胶，将贴合有导电胶的PCB板固定在PCB固定装置上，并紧贴压力传感器，由驱动装置驱动推进杆将SQUID芯片压焊至PCB板的对应位置，使SQUID芯片的焊接盘与PCB板的焊接盘之间的导电胶达到设定的压力和压焊时间，使SQUID芯片的焊接盘与PCB板的焊接盘电连通。
压焊过程包括以下动作步骤：启动驱动装置，推进杆推动SQUID芯片行进，对象固定装置所设置的面接触式的压力传感器或所述芯片容纳槽表面所贴合的薄膜压力传感器感应到来自推进杆的压力，当压力达到限定压力值X时驱动装置停止运行，等待设定时间Y，使导电胶凝固；等待时间结束，驱动装置自动反向动运行，回复原位；打开对象固定装置，取下压焊完成后的对象件。
所述SQUID芯片的焊接盘不大于PCB板的焊接盘，二者贴合后，SQUID芯片的焊接盘被PCB板的焊接盘完全覆盖。
所述导电胶加热至175至200度后保温备用；所述限定压力值X为30牛顿至40牛顿；所述设定时间Y为25秒至35秒。
本发明提供一种SQUID芯片压焊装置与压焊方法，尤其是一种用作磁显微镜探头的SQUID芯片的压焊装置与压焊方法。与现有的使用bonding机通过超声波震动或热压将导电连接线键合到SQUID芯片焊接盘上,导电连接线从SQUID芯片焊接盘引出用于对外连接方式相比，彻底消除了引线弯曲部分到SQUID芯片敏感源的距离，缩短了磁显微镜探头从SQUID芯片到杜瓦蓝宝石玻璃窗的距离。缩短的距离大概在几十um左右，相对于SQUID芯片到样品之间的距离(几百um)来说，可缩短约10％左右距离。这样，就能较大幅度提升磁显微镜的空间分辨率和磁场分辨率，从而能较大幅度提升磁显微镜的检测灵敏度。这对于空间分辨率来说，提升率也约为10％。
此外，本发明提供一种SQUID芯片压焊装置与压焊方法，一次性可压焊多个焊接盘，提高了焊接效率，降低了焊接成本。在将导电胶加热到近200度后进行压焊，并在设定薄膜压力传感器压力阈值为35牛顿且压焊时间设定为30秒时，芯片与PCB有很好的导电性。本装置配有不同规格限位槽,以适用不同规格SQUID芯片压焊。本发明是一种在芯片检测技术领域值得推广的技术。另外，本发明提供一种SQUID芯片压焊装置与压焊方法，可广泛应用于基于SQUID的磁探测系统，包含但不限于心磁，脑磁，肺磁，肌肉磁，地球物理，低场核磁共振和无损检测系统，尤其适用于检测半导体芯片电流磁异常的扫描SQUID显微镜系统。
附图说明
图1为本发明SQUID芯片压焊装置示意图；
图2为SQUID芯片与PCB板俯视示意图；
图3为本发明SQUID芯片压焊装置压焊过程示意图；
图4为一体式PCB固定装置示意图；
图5为一体式PCB固定装置隐藏右侧受压弹簧状态示意图；
图6为推进杆的可拆卸芯片推头示意图；
图7为压焊时导电胶在SQUID芯片、PCB板之间受压变形状态示意图；
图8为压焊过程动作流程示意图；
图9为现有SQUID芯片剖面示意图；
图10为本发明所涉及SQUID芯片剖面示意图；
图11为实施例二作为压焊对象件的冷指示意图；
图12为方形铜引脚示意图；
图13为冷指非贯穿槽嵌入方形铜引脚状态示意图；
图14为在冷指顶端贴上导电胶状态示意图；
图15为实施例二压焊完成后SQUID芯片压焊在冷指顶端状态立体示意图；
图16为实施例二压焊完成后SQUID芯片压焊在冷指顶端状态俯视示意图；
图17为实施例二压焊完成后SQUID芯片压焊在冷指顶端状态侧视示意图。
以上各附图均是示意性的，并不与实际比例相对应。
各图中标号所指示的部分为：1、SQUID芯片；2、PCB板；3、焊接盘；4、固定支架；5、驱动装置；6、推进杆；7、压力传感器；8、芯片推头；9、芯片容纳槽；10、PCB限位卡座；11、伸出部；12、基架；13、凸起条；14.滑块；15、滑块；16.受压弹簧；17、伸出杆；18、导电胶；19、强力胶；20、外螺纹；21、通孔；22、衬底层；23、绝缘层；24、约瑟夫森结区层；25、导电连接线；26、冷指；27、非贯穿槽；28、方形铜引脚；29、导电面；30、绝缘面；31、导电颗粒。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细描述。
现有的SQUID芯片通常如图9所示，包括衬底层22、绝缘层23与夹在衬底层22、绝缘层23之间作为SQUID芯片核心磁通感应区的约瑟夫森结区层24，绝缘层23外表面设置焊接盘3，绝缘层23打孔，从约瑟夫森结区层24引出导电连接线25经绝缘层23的孔与焊接盘3电连接。
本发明所涉及的SQUID芯片1通常如图10所示，包括衬底层22、绝缘层23与夹在衬底层22、绝缘层23之间作为SQUID芯片1核心磁通感应区的约瑟夫森结区层24，衬底层22外表面设置焊接盘3，衬底层22打孔，从约瑟夫森结区层24引出导电连接线25经衬底层22的孔与焊接盘3电连接。
本发明SQUID芯片压焊装置，用于将SQUID芯片1焊接在对象件上，并使SQUID芯片1的至少2个焊接盘3与对象件的数量相同的对应导电元件电连通；SQUID芯片压焊装置包括用于固定对象件的对象固定装置，对象固定装置固定安装在固定支架4上，与对象固定装置的位置相对应，设置有由驱动装置5驱动可作直线滑动的推进杆6，推进杆6包括位于其顶部的芯片推头8，芯片推头8的顶端设置有与SQUID芯片1相应的芯片容纳槽9；对象固定装置设置有面接触式的压力传感器7，或者，芯片容纳槽9表面贴合有薄膜压力传感器。
压焊时，选用各向异性的导电胶18加热至100至200度后保温备用，在对象件上对应导电元件所在区域贴上经加热的导电胶18，使用上述SQUID芯片压焊装置，将贴合有导电胶18的对象件固定在对象固定装置上，将SQUID芯片1安放在推进杆6推头的芯片容纳槽9中；将对象件紧贴对象固定装置所设置的面接触式的压力传感器7，或者，将SQUID芯片1紧贴芯片容纳槽9表面所贴合的薄膜压力传感器；由驱动装置5驱动推进杆6将SQUID芯片1压焊至对象件的对应位置，使SQUID芯片1的焊接盘3与对象件的对应导电元件之间的导电胶18达到设定的压力和压焊时间，使SQUID芯片1的焊接盘3与对象件的对应导电元件电连通。
实施例一
本发明实施例一SQUID芯片压焊装置如图1所示，用于将如图2所示的SQUID芯片1焊接在PCB板2上，并使SQUID芯片1的焊接盘3与对应PCB板2的焊接盘3电连通。如图1所示，SQUID芯片压焊装置包括用于固定PCB板2的PCB固定装置，PCB固定装置固定安装在固定支架4上，与PCB固定装置的位置对应，设置有由驱动装置5驱动可作直线滑动的推进杆6，PCB固定装置设置有面接触式的压力传感器7，推进杆6包括位于其顶部的芯片推头8，芯片推头8的顶端设置有与SQUID芯片1相应的芯片容纳槽9。驱动装置5一般包括电机及由其驱动的滑动件；也可以是油缸或气缸。
如图1所示，为一种结构较为简单的PCB固定装置，此PCB固定装置包括分两侧对称地安装在固定支架4上的PCB限位卡座10，每侧PCB限位卡座10设置有相向伸出的伸出部11；压力传感器7为PVDF薄膜压力传感器，直接用强力胶19粘贴在两侧PCB限位卡座10之间的固定支架4上；或者，PVDF薄膜压力传感器包括承载片与粘贴在承载片上的PVDF压力感应薄膜，用强力胶19将PVDF薄膜压力传感器粘贴在两侧PCB限位卡座10之间的固定支架4上；两侧PCB限位卡座10及压力传感器7之间形成用于装载PCB板2的空间。
如图4、图5所示，为一种效果较好的PCB固定装置，这种PCB固定装置为固定安装在固定支架4上的一体式PCB固定装置，包括基架12，基架12两端开设通孔21，经螺栓固定安装在固定支架4上；基架12上分两侧对称地设置有凸起条13，基架12上分两侧对称地固定安装有PCB限位卡座10，每侧PCB限位卡座10设置有相向伸出的伸出部11，PCB限位卡座10包括滑块14，基架12上开设有供滑块14嵌入滑动的滑槽15，PCB限位卡座10与凸起条13之间设置受压弹簧16；压力传感器7为PVDF薄膜压力传感器，包括承载片与粘贴在承载片上的PVDF压力感应薄膜，用强力胶19粘贴在基架12中间；两侧PCB限位卡座10及压力传感器7之间形成用于装载PCB板2的空间。凸起条13与PCB限位卡座10分别设置一截伸出杆17，受压弹簧16的两端分别套装在凸起条13与PCB限位卡座10的伸出杆17上。如图4、图5所示，根据PCB板2尺寸，PCB限位卡座10、滑槽15及受压弹簧16可设置为并列布置的多个，由于受压弹簧16的作用，可使PCB板2受到合适的夹持力的作用，也可适应更多不同规格尺寸的PCB板2。
如图6所示，推进杆6顶部设置有可拆卸的芯片推头8，芯片推头8的顶端设置有与SQUID芯片1相应的芯片容纳槽9；芯片推头8设置外螺纹20，推进杆6顶端开设相应的螺纹孔。
以上任一种SQUID芯片压焊装置，从驱动装置5至压力传感器7之间设置有控制电路，控制电路依次设置有驱动装置驱动模块、主控模块、压力传感器读出模块。
本发明实施例一SQUID芯片压焊方法，用于将如图2所示的SQUID芯片1焊接在PCB板2上，并使SQUID芯片1的焊接盘3与对应PCB板2的焊接盘3电连通。将SQUID芯片1的电引出端设置为1个以上的焊接盘3，对应的，将PCB板2的电接入端设置也为数量相同的对应的焊接盘3。如图2所示，SQUID芯片1电引出端设置与PCB板2的电接入端均设置为对称分布的4个焊接盘3。选用各向异性的导电胶18加热至100至200度后保温备用，将PCB板2的焊接盘3所在区域贴上经加热的导电胶18，使用上述SQUID芯片压焊装置，将贴合有导电胶18的PCB板2固定在PCB固定装置上并紧贴压力传感器7，将SQUID芯片1安放在推进杆6推头的芯片容纳槽9中，由驱动装置5驱动推进杆6将SQUID芯片1压焊至PCB板2的对应位置，使SQUID芯片1的焊接盘3与PCB板2的焊接盘3之间的导电胶18达到设定的压缩程度，使SQUID芯片1的焊接盘3与PCB板2的焊接盘3电连通。
作为本发明压焊装置专用压焊耗材的各向异性导电胶18，可从市场采购得到。这种各向异性导电胶内部含有离散状态导电颗粒31，未经压缩并不具有导电性；只有经过一定程度的加热压缩，使离散状态导电颗粒31在受压处聚集，导电颗粒31在压缩方向相互接触，才具有导电性。此导电胶的导电原理：通过压力将加热的导电胶进行压缩，可以提升导电颗粒31的接触性，从而形成导电通路。各向异性导电胶则是只会在一个方向导电，如Z方向导电,而在X和Y方向只是不导电的胶黏剂。
压焊过程包括以下动作步骤：如图3所示，SQUID芯片压焊装置初始状态如图3-1所示，不管是如图1所示结构较为简单的PCB固定装置，还是如图4、图5所示的效果较好的PCB固定装置。贴上经加热的导电胶18的PCB板2被固定在两侧PCB限位卡座10及压力传感器7之间形成空间中；SQUID芯片1安放在推进杆6推头的芯片容纳槽9中。启动驱动装置5，推进杆6推动SQUID芯片1上升，如图3-2所示。当SQUID芯片1将要触碰到PCB板2时，如图3-3所示，导电胶18受到SQUID芯片1SQUID芯片1的挤压变形，完成压焊过程后，如图7所示，仍滞留在SQUID芯片1的焊接盘3与PCB板2的焊接盘3之间的导电胶18达到设定的压缩程度，可以将上下两个焊接盘完成电气连接。而非位于SQUID芯片1的焊接盘3与PCB板2的焊接盘3之间的导电胶18压缩程度不足，不导电。这时，紧贴在PCB板2后面的薄膜压力传感器感应到来自推进杆6的压力，当压力达到限定压力值X时驱动装置5停止运行，等待设定时间Y，使导电胶18凝固；等待时间结束，驱动装置5自动反转，回复原位；打开PCB限位装置，取下压焊完成后的PCB板2。
SQUID芯片1的焊接盘3不大于PCB板2的焊接盘3，二者贴合后，SQUID芯片1的焊接盘3被PCB板2的焊接盘3完全覆盖。以下方式或相关参数是比较合适的：1、如图2所示，PCB板2的焊接盘3略大于SQUID芯片1的焊接盘3。2、导电胶18加热至175至200度后保温备用，最佳值为200度。3、限定压力值X为30牛顿至40牛顿，最佳值为35牛顿；设定时间Y为25秒至35秒，最佳值为30秒。
如选择电机及由其驱动的滑动件作为驱动装置5，图1所示的驱动装置5就包括电机及由其驱动的滑动件；压焊过程包括以下操作步骤：
1)将PCB焊接盘贴上加热至200度(该温度下压焊，具有较好的粘性和导电性)的各向异性导电胶。
2)将上胶PCB板固定在限位装置上并紧贴薄膜压力传感器。
3)将SQUID芯片安放在推进杆推头卡槽上。
4)启动电机，推进杆推动SQUID芯片上升。
5)PCB后方薄膜压力传感器感应到推进杆压力。
6)当压力达到限定要求35牛顿时关闭电机，电机停止转动。
7)等待30秒，导电胶凝固。
8)等待时间结束，电机自动反转，回复原位。
9)打开PCB限位装置开关，取下压焊完成后的PCB板2。
SQUID芯片压焊装置从驱动装置5至压力传感器7之间的控制电路中依次设置有驱动装置驱动模块、主控模块、压力传感器读出模块可按如图8所示功能目标要求而设置：如图8所示，压焊开始，电机正转，同时不断检测压力传感器的所受到的压力，判断压力是否大于设定值，如否，电机继续正转，如是，电机停止转动，等待30秒，电机反转，同时不断检测推进杆6是否到达原点，如否，电机继续反转，如是，电机停止转动，程序结束。
将SQUID芯片1焊接在PCB板2上后，由于SQUID芯片1的焊接盘3与对应PCB板2的焊接盘3电连通。
压焊完成后如图7所示，仍滞留在SQUID芯片1的焊接盘3与PCB板2的焊接盘3之间的导电胶18达到设定的压缩程度，离散状态导电颗粒31在受压处聚集，导电颗粒31在压缩方向相互接触而具有导电性，使将上下两个焊接盘3完成电连接。而非位于SQUID芯片1的焊接盘3与PCB板2的焊接盘3之间的导电胶18压缩程度不足，不导电。压焊完成后的SQUID芯片1的焊接盘3上面不再有从焊接盘3引出的用于对外连接导电连接线。自然就削除了因从芯片焊接盘引出的导电连接线形成几十um的弯曲高度而影响磁显微镜的空间分辨率和磁场分辨率，能大幅度提升磁显微镜的空间分辨率和磁场分辨率。
实施例二
如图11至图17所示，本实施例二与实施例一的主要区别是对象件直接是磁显微镜探头的重要组成件冷指26。
如图11所示，冷指26顶部呈四方形，冷指26顶端均从其4个侧面的近左侧处向内开设非贯穿槽27，或者，冷指26顶端均从其4个侧面的近右侧处向内开设非贯穿槽27。各非贯穿槽27互不相通，每个非贯穿槽27配置1根横截面呈矩形的方形铜引脚28。如图12所示，方形铜引脚28长度方向4个面的其中1个面为导电面29，其它3个面均为绝缘面30，3个绝缘面30均涂有绝缘胶。如图13所示，铜引脚28以其导电面29朝上方式分别嵌入非贯穿槽27中，每个铜引脚28大部分嵌入在冷指26顶端的非贯穿槽27中，小部分露出在外。铜引脚28的外端设置导电连接线25用于连接磁显微镜探头的排插引脚。SQUID芯片1以其焊接盘3朝下的方式放置在冷指26顶端，SQUID芯片1的每个焊接盘3分别对应其中1个铜引脚28的导电面。
事先选用各向异性的导电胶18加热至100至200度后保温备用，如图14所示，在冷指26顶端贴上经加热压焊使之具有导电性的各向异性的导电胶18。将SQUID芯片1以其焊接盘3朝向冷指26顶端，使SQUID芯片1的每个焊接盘3分别对应其中1个铜引脚28的导电面的方式，将SQUID芯片1压焊在冷指26顶端的对应位置，使SQUID芯片1的焊接盘与铜引脚28导电面之间的导电胶18达到设定的压力和压焊时间，使SQUID芯片1的焊接盘与铜引脚28电连通。其它均可沿用实施例一。
本实施例二压焊完成后如图15、图16、图17所示。完成压焊过程后，如图17所示，仍滞留在SQUID芯片1的焊接盘3与铜引脚28的导电面之间的导电胶18达到设定的压缩程度，离散状态导电颗粒31在受压处聚集，导电颗粒31在压缩方向相互接触而具有导电性，使将上下两个焊接盘完成电连接。而非位于SQUID芯片1的焊接盘3与铜引脚28的导电面之间的导电胶18压缩程度不足，不导电。
压焊完成后的SQUID芯片1以其焊接盘3朝下的方式放置在冷指26顶端，SQUID芯片1的焊接盘3上面也不再有从焊接盘3引出的用于对外连接的导电连接线25。自然就削除了因从芯片焊接盘引出的导电连接线形成几十um的弯曲高度而影响磁显微镜的空间分辨率和磁场分辨率，所以能较大幅度提升磁显微镜的空间分辨率和磁场分辨率,进而能较大幅度提升磁显微镜的检测灵敏度。更详细原因可参见申请人与本申请同日申请的名为“一种SQUID芯片与磁显微镜探头及其封装方法”的专利申请说明书。
Claims (10)
1.一种SQUID芯片压焊装置，用于将SQUID芯片(1)焊接在对象件上，并使SQUID芯片(1)的至少2个焊接盘(3)与对象件的数量相同的对应导电元件电连通；所述SQUID芯片用作磁显微镜探头的核心器件，以其核心磁通感应区约瑟夫森结区层为磁显微镜的敏感源；其特征在于，所述SQUID芯片压焊装置包括用于固定对象件的对象固定装置，所述对象固定装置固定安装在固定支架(4)上，与所述对象固定装置的位置相对应，设置有由驱动装置(5)驱动可作直线滑动的推进杆(6)，所述推进杆(6)包括位于其顶部的芯片推头(8)，芯片推头(8)的顶端设置有与所述SQUID芯片(1)相应的芯片容纳槽(9)；所述对象固定装置设置有面接触式的压力传感器(7)，或者，所述芯片容纳槽(9)表面贴合有薄膜压力传感器；并且，使用上述压焊装置压焊SQUID芯片(1)时，选用各向异性的导电胶(18)加热至100至200度后保温备用，在对象件上对应导电元件所在区域贴上经加热的导电胶(18)，将贴合有导电胶(18)的对象件固定在对象固定装置上，将SQUID芯片(1)安放在推进杆(6)推头的芯片容纳槽(9)中；将对象件紧贴对象固定装置所设置的面接触式的压力传感器(7)，或者，将SQUID芯片(1)紧贴芯片容纳槽(9)表面所贴合的薄膜压力传感器；由驱动装置(5)驱动推进杆(6)将SQUID芯片(1)压焊至对象件的对应位置，使SQUID芯片(1)的焊接盘(3)与对象件的对应导电元件之间的导电胶(18)达到设定的压力和压焊时间，使SQUID芯片(1)的焊接盘(3)与对象件的对应导电元件电连通，使得SQUID芯片(1)的焊接盘(3)上面不再需要有从焊接盘(3)引出的用于对外连接的导电连接线(25)。
2.如权利要求1所述的SQUID芯片压焊装置，用于将SQUID芯片(1)焊接在PCB板(2)上，并使SQUID芯片(1)上所设置的至少2个焊接盘(3)与PCB板(2)的数量相同的对应焊接盘(3)电连通；其特征在于，所述SQUID芯片压焊装置包括用于固定PCB板(2)的PCB固定装置，所述PCB固定装置固定安装在固定支架(4)上，与所述PCB固定装置的位置相对应，设置有所述推进杆(6)，所述推进杆(6)包括位于其顶部的芯片推头(8)；所述PCB固定装置设置有面接触式的压力传感器(7)。
3.如权利要求2所述的SQUID芯片压焊装置，其特征在于，所述PCB固定装置包括分两侧对称地安装在固定支架(4)上的PCB限位卡座(10)，每侧PCB限位卡座(10)设置有相向伸出的伸出部(11)；所述压力传感器(7)为PVDF薄膜压力传感器，直接用强力胶(19)粘贴在两侧PCB限位卡座(10)之间的固定支架(4)上；或者，所述PVDF薄膜压力传感器包括承载片与粘贴在承载片上的PVDF压力感应薄膜，用强力胶(19)将所述PVDF薄膜压力传感器粘贴在两侧PCB限位卡座(10)之间的固定支架(4)上；两侧PCB限位卡座(10)及所述压力传感器(7)之间形成用于装载PCB板(2)的空间。
4.如权利要求2所述的SQUID芯片压焊装置，其特征在于，所述PCB固定装置为固定安装在所述固定支架(4)上的一体式PCB固定装置，包括基架(12)，基架(12)两端开设通孔(21)，经螺栓固定安装在所述固定支架(4)上；基架(12)上分两侧对称地设置有凸起条(13)，基架(12)上分两侧对称地固定安装有PCB限位卡座(10)，每侧PCB限位卡座(10)设置有相向伸出的伸出部(11)，PCB限位卡座(10)包括滑块(14)，基架(12)上开设有供所述滑块(14)嵌入滑动的滑槽(15)，PCB限位卡座(10)与凸起条(13)之间设置受压弹簧(16)；所述压力传感器(7)为薄膜压力传感器，包括承载片与粘贴在承载片上的压力感应薄膜，用强力胶(19)粘贴在基架(12)中间；所述两侧PCB限位卡座(10)及所述压力传感器(7)之间形成用于装载PCB板(2)的空间。
5.如权利要求4所述的SQUID芯片压焊装置，其特征在于，所述凸起条(13)与PCB限位卡座(10)分别设置一截伸出杆(17)，所述受压弹簧(16)的两端分别套装在凸起条(13)与PCB限位卡座(10)的伸出杆(17)上。
6.如权利要求1所述的SQUID芯片压焊装置，其特征在于，所述推进杆(6)顶部设置有可拆卸的芯片推头(8)，芯片推头(8)的顶端设置有与所述SQUID芯片(1)相应的芯片容纳槽(9)；所述芯片推头(8)设置外螺纹(20)，所述推进杆(6)顶端开设相应的螺纹孔。
7.一种SQUID芯片压焊方法，用于将SQUID芯片(1)焊接在对象件上，并使SQUID芯片(1)的至少2个焊接盘(3)与对象件的数量相同的对应导电元件电连通；其特征在于，选用各向异性的导电胶(18)加热至100至200度后保温备用，在对象件上对应导电元件所在区域贴上所述经加热的导电胶(18)，使用如权利要求1至6任一项所述的SQUID芯片压焊装置，将贴合有导电胶(18)的对象件固定在对象固定装置上，将SQUID芯片(1)安放在推进杆(6)推头的芯片容纳槽(9)中；将对象件紧贴所述对象固定装置所设置的面接触式的压力传感器(7)，或者，将SQUID芯片(1)紧贴所述芯片容纳槽(9)表面所贴合的薄膜压力传感器；由驱动装置(5)驱动推进杆(6)将SQUID芯片(1)压焊至对象件的对应位置，使SQUID芯片(1)的焊接盘(3)与对象件的对应导电元件之间的导电胶(18)达到设定的压力和压焊时间，使SQUID芯片(1)的焊接盘(3)与对象件的对应导电元件电连通。
8.如权利要求7所述的SQUID芯片压焊方法，用于将SQUID芯片(1)焊接在PCB板(2)上，并使SQUID芯片(1)的至少2个焊接盘(3)与PCB板(2)的数量相同的对应焊接盘(3)电连通；其特征在于，在PCB板(2)的焊接盘(3)所在区域贴上所述经加热的导电胶(18)，将贴合有导电胶(18)的PCB板(2)固定在PCB固定装置上，并紧贴压力传感器(7)，由驱动装置(5)驱动推进杆(6)将SQUID芯片(1)压焊至PCB板(2)的对应位置，使SQUID芯片(1)的焊接盘(3)与PCB板(2)的焊接盘(3)之间的导电胶(18)达到设定的压力和压焊时间，使SQUID芯片(1)的焊接盘(3)与PCB板(2)的焊接盘(3)电连通。
9.如权利要求7所述的SQUID芯片压焊方法，其特征在于，压焊过程包括以下动作步骤：启动驱动装置(5)，推进杆(6)推动SQUID芯片(1)行进，对象固定装置所设置的面接触式的压力传感器(7)或所述芯片容纳槽(9)表面所贴合的薄膜压力传感器感应到来自推进杆(6)的压力，当压力达到限定压力值X时驱动装置(5)停止运行，等待设定时间Y，使导电胶(18)凝固；等待时间结束，驱动装置(5)自动反向动运行，回复原位；打开对象固定装置，取下压焊完成后的对象件。
10.如权利要求8所述的SQUID芯片压焊方法，其特征在于，所述SQUID芯片(1)的焊接盘(3)不大于PCB板(2)的焊接盘(3)，二者贴合后，SQUID芯片(1)的焊接盘(3)被PCB板(2)的焊接盘(3)完全覆盖。
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