CN114121695B - 一种芯片封装多层叠装结构及叠装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种芯片封装多层叠装结构，包括支架和封装台，所述支架安装固定在封装台上，所述支架顶壁固定连接有电机，所述电机的输出端同轴固定连接有第一杆，所述第一杆贯穿支架顶壁后固定连接有顶板，所述顶板内壁开设有滑槽，所述滑槽内壁通过导电弹簧a弹性连接有滑块，所述滑块底壁转动连接有连杆，所述支架下部内壁滑动连接有底板，所述底板顶壁开设有圆槽，所述圆槽内壁转动连接有圆柱，所述圆柱顶壁固定连接有连接架。本发明通过设置圆槽、压电片和环形气囊等结构，环形气囊对空腔内的助焊剂及时补充，无需人工干涉，压电片产生压电效应使喷涂管的管口和芯片的引脚对应，使助焊剂从喷涂管喷出覆盖芯片的引脚，方便后续焊接。

Description

一种芯片封装多层叠装结构及叠装方法

技术领域

本发明涉及芯片封装技术领域，尤其涉及一种芯片封装多层叠装结构及叠装方法。

背景技术

芯片封装是安装半导体集成电路芯片用的外壳，起着安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁——芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接。因此，封装对CPU和其他LSI集成电路都起着重要的作用。

在芯片封装过程中，往往需要对元器件内芯片进行堆叠，堆叠的层数可以从2层到8层，目前的封装结构功能单一，往往只能够完成对芯片引脚的焊接工作，并且焊接头长期工作中易产生高温，现有的封装结构对于芯片引脚喷涂助焊剂还需要借助机械手等结构进行，且无法对芯片在叠装焊接过程中产生的热量进行冷却。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的一种芯片封装多层叠装结构及叠装方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种芯片封装多层叠装结构，包括支架和封装台，所述支架安装固定在封装台上，所述支架顶壁固定连接有电机，所述电机的输出端同轴固定连接有第一杆，所述第一杆贯穿支架顶壁后固定连接有顶板，所述顶板内壁开设有滑槽，所述滑槽内壁通过导电弹簧a弹性连接有滑块，所述滑块底壁转动连接有连杆，所述支架下部内壁滑动连接有底板，所述底板顶壁开设有圆槽，所述圆槽内壁转动连接有圆柱，所述圆柱顶壁固定连接有连接架，所述连接架和连杆转动连接，所述圆槽内壁开设有弧形槽，所述弧形槽内壁固定连接有环形气囊和压电片，所述圆柱侧壁固定连接有撞击块，所述底板底壁固定连接有框架，所述框架底壁安装有多个焊接头，所述框架侧壁开设有多个限位槽，每个所述限位槽内均通过导电弹簧b弹性连接有限位块，所述限位块底壁转动连接有喷涂管，所述喷涂管通过第一弹簧和限位块弹性连接，所述喷涂管侧壁连接有柱状气囊，所述柱状气囊的另一端和限位块连接，所述柱状气囊内部填充有电流变液。

进一步，所述底板内壁开设有多个空腔，所述空腔内壁贯穿转动连接有第二杆，所述第二杆底部侧壁固定连接有多个搅拌叶，所述第二杆中部侧壁嵌设有磁体，所述第二杆顶部侧壁固定连接有从动齿轮，所述圆柱侧壁固定连接有圆形齿条，所述圆形齿条和从动齿轮啮合连接。

进一步，所述底板内壁开设有多个矩形腔，所述矩形腔内壁通过第二弹簧弹性连接有磁块，所述磁块密封滑动连接在矩形腔内部，所述矩形腔一端内壁通过第二管体和空腔内壁固定连通，所述第二管体内设有第一电子阀，所述矩形腔靠近第二管体的内壁通过第三管体和喷涂管固定连通，所述第三管体内设有第二电子阀。

进一步，所述第一电子阀和第二电子阀均通过控制器和压电片电性连接，所述导电弹簧b和压电片电性连接，所述电流变液和压电片电性连接。

进一步，所述滑槽远离导电弹簧a的一端固定连接有伸缩气囊，所述伸缩气囊的另一端和滑块固定连接，所述伸缩气囊内壁贯穿固定连接有进气管和出气管，所述进气管和出气管内均设有单向阀。

进一步，所述框架内壁固定连接有缓冲气囊，所述缓冲气囊底壁固定连接有多个喷气头，所述缓冲气囊由弹性材料制成，所述缓冲气囊通过第四管体和对应的矩形腔远离第二管体一端的内壁固定连通，所述矩形腔内壁开设有进气孔，所述进气孔和第四管体内均设有单向阀。

进一步，所述框架底壁固定连接有多个降温喷头，所述伸缩气囊的出气管和降温喷头固定连接。

进一步，所述支架呈非对称的倒凸字形结构，所述导电弹簧a通过变阻器和电机电性连接，所述环形气囊通过第一管体和外界的助焊剂箱体固定连通，所述环形气囊通过第五管体和矩形腔固定连通，所述第一管体和第五管体内均设有单向阀，所述环形气囊由弹性材料制成，所述第一杆和顶板偏心固定，所述底板和顶板中心共线。

一种芯片封装多层叠装方法，包括以下步骤：

S1、将一个芯片放置到封装台上，通过变阻器对导电弹簧a通入较大的电流，使导电弹簧a带动滑块在滑槽内滑动一段距离；

S2、打开电机，电机的输出端开始转动，并通过第一杆带动顶板偏心转动，顶板内部的滑块一方面通过连杆带动圆柱转动，喷涂助焊剂，一方面通过圆柱带动焊接头向下运动一段距离，对芯片的引脚进行焊接，并打开喷气头和降温喷头，完成冷却降温等操作；

S3、完成一个芯片封装后，将另一个芯片叠放到该芯片上部，重复上述过程进行叠装。

本发明具有以下优点：

1、通过设置圆槽、压电片和环形气囊等结构，环形气囊对空腔内的助焊剂进行及时补充，无需人工干涉，压电片产生压电效应使喷涂管的管口和芯片的引脚对应，并且可使助焊剂从喷涂管喷出覆盖芯片的引脚，方便后续的焊接封装过程；

2、通过设置降温喷头、喷气头和焊接头等结构，使焊接头在随框架同步向下运动的过程中，对芯片的引脚进行焊接封装，同时降温喷头将伸缩气囊内的气体喷出，对芯片的引脚和焊接头进行降温，提高焊接的质量，而喷气头处喷出气体对芯片周围热量进行吹散降温，避免因高温焊接封装导致芯片的温度异常；

3、通过外部的机械手部件将其余的芯片依次进行叠装，通过设置导电弹簧a、滑块和连杆等结构，使底板上下运动的行程位置发生改变，进而在芯片不断进行叠装的过程中，焊接头、喷涂管和降温喷头等结构的行程最低点也不断的进行上移，从而更好的对芯片封装进行叠装；

4、通过设置圆形齿条、从动齿轮和圆柱等结构，对空腔内的助焊剂进行搅动，提高助焊剂质量，避免助焊剂产生分层。

附图说明

图1为本发明提出的一种芯片封装多层叠装结构的结构示意图；

图2为图1中A部分结构的放大示意图；

图3为图1中B部分结构的放大示意图；

图4为图1中C部分结构的放大示意图。

图中：1支架、2电机、3第一杆、4顶板、5滑槽、6导电弹簧a、7降温喷头、8伸缩气囊、9滑块、10连杆、11封装台、12喷气头、13底板、14圆柱、15圆槽、16连接架、17框架、18弧形槽、19环形气囊、20压电片、21撞击块、22柱状气囊、23喷涂管、24第一弹簧、25限位槽、26限位块、27导电弹簧b、28圆形齿条、29第二杆、30从动齿轮、31磁体、32矩形腔、33第二弹簧、34磁块、35第二管体、36第一电子阀、37搅拌叶、38缓冲气囊、39空腔、40焊接头。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

参照图1-4，一种芯片封装多层叠装结构，包括支架1和封装台11，支架1安装固定在封装台11上，支架1顶壁固定连接有电机2，电机2的输出端同轴固定连接有第一杆3，第一杆3贯穿支架1顶壁后固定连接有顶板4，顶板4内壁开设有滑槽5，滑槽5内壁通过导电弹簧a6弹性连接有滑块9，滑块9底壁转动连接有连杆10，支架1下部内壁滑动连接有底板13，底板13顶壁开设有圆槽15，圆槽15内壁转动连接有圆柱14，圆柱14顶壁固定连接有连接架16，连接架16和连杆10转动连接，圆槽15内壁开设有弧形槽18，弧形槽18内壁固定连接有环形气囊19和压电片20，圆柱14侧壁固定连接有撞击块21，底板13底壁固定连接有框架17，框架17底壁安装有多个焊接头40，框架17侧壁开设有多个限位槽25，每个限位槽25内均通过导电弹簧b27弹性连接有限位块26，限位块26底壁转动连接有喷涂管23，喷涂管23通过第一弹簧24和限位块26弹性连接，喷涂管23侧壁转动连接有柱状气囊22，柱状气囊22的另一端和限位块26转动连接，柱状气囊22内部填充有电流变液，通过外部的机械手部件将芯片进行竖直方向的叠装，通过变阻器多次改变对导电弹簧a6的电流大小，使得导电弹簧a6的伸缩量对应改变，使得滑块9每次向左运动一段距离，使顶板4转动的过程中，连杆10带动底板13上下运动的行程位置发生改变，进而在芯片不断进行叠装的过程中，焊接头40、喷涂管23和降温喷头7等结构的行程最低点也不断的进行上移，从而更好的对芯片封装进行叠装。

底板13内壁开设有多个空腔39，空腔39内壁贯穿转动连接有第二杆29，第二杆29底部侧壁固定连接有多个搅拌叶37，第二杆29中部侧壁嵌设有磁体31，第二杆29顶部侧壁固定连接有从动齿轮30，圆柱14侧壁固定连接有圆形齿条28，圆形齿条28和从动齿轮30啮合连接，圆柱14在圆槽15内既可以转动，又可以带动底板13上下运动，圆柱14转动后，通过圆形齿条28带动从动齿轮30和搅拌叶37转动，进而搅拌叶37对空腔39内的助焊剂进行搅动，提高助焊剂质量，避免助焊剂产生分层。

底板13内壁开设有多个矩形腔32，矩形腔32内壁通过第二弹簧33弹性连接有磁块34，磁块34密封滑动连接在矩形腔32内部，矩形腔32一端内壁通过第二管体35和空腔39内壁固定连通，第二管体35内设有第一电子阀36，矩形腔32靠近第二管体35的内壁通过第三管体和喷涂管23固定连通，第三管体内设有第二电子阀，磁体31和磁块34极性相同互为磁斥力，在磁斥力作用下，磁块34周期性向右密封滑动一段距离。

第一电子阀和第二电子阀均通过控制器和压电片20电性连接，压电片20对第一电子阀36和第二电子阀供电时，第一电子阀36由开启状态变换为关闭状态，而第二电子阀从关闭状态变为开启状态，导电弹簧b27和压电片20电性连接，电流变液和压电片20电性连接。

滑槽5远离导电弹簧a6的一端固定连接有伸缩气囊8，伸缩气囊8的另一端和滑块9固定连接，伸缩气囊8内壁贯穿固定连接有进气管和出气管，进气管和出气管内均设有单向阀，进气管内的单向阀只允许外界的气体吸入到伸缩气囊8内部，而出气管内的单向阀只允许伸缩气囊8内的气体挤压到降温喷头7处喷出。

框架17内壁固定连接有缓冲气囊38，缓冲气囊38底壁固定连接有多个喷气头12，缓冲气囊38由弹性材料制成，缓冲气囊38通过第四管体和对应的矩形腔32远离第二管体35一端的内壁固定连通，矩形腔32内壁开设有进气孔，进气孔和第四管体内均设有单向阀，进气孔内的单向阀只允许外界的气体进入到矩形腔32内部，而第四管体内的单向阀只允许矩形腔32内的气体进入到缓冲气囊38内部。

框架17底壁固定连接有多个降温喷头7，伸缩气囊8的出气管和降温喷头7固定连接，气体从降温喷头7处喷出，进而对连续工作的焊接头40进行降温。

支架1呈非对称的倒凸字形结构，导电弹簧a6通过变阻器和电机2电性连接，环形气囊19通过第一管体和外界的助焊剂箱体固定连通，环形气囊19通过第五管体和空腔39固定连通，第一管体和第五管体内均设有单向阀，环形气囊19由弹性材料制成，第一杆3和顶板4偏心固定，底板13和顶板4中心共线，电机2也设置在支架1顶壁的非中心位置，第一管体内的单向阀只允许助焊剂箱体内的助焊剂进入到环形气囊19内，而第五管体内的单向阀只允许环形气囊19内的助焊剂挤压进入到空腔39内进行补充。

一种芯片封装多层叠装方法，包括以下步骤：

S1、将一个芯片放置到封装台11上，通过变阻器对导电弹簧a6通入较大的电流，使导电弹簧a6带动滑块9在滑槽5内滑动一段距离；

S2、打开电机2，电机2的输出端开始转动，并通过第一杆3带动顶板4偏心转动，顶板4内部的滑块9一方面通过连杆10带动圆柱14转动，喷涂助焊剂，一方面通过圆柱14带动焊接头40向下运动一段距离，对芯片的引脚进行焊接，并打开喷气头12和降温喷头7，完成冷却降温等操作；

S3、完成一个芯片封装后，将另一个芯片叠放到该芯片上部，重复上述过程进行叠装。

本发明中，首先将最底部的一个芯片放置到封装台11上，通过变阻器对导电弹簧a6通入较大的电流，进而导电弹簧a6的收缩量较大，带动滑块9向右滑动一段距离。

电机2的输出端带动第一杆3转动，第一杆3带动顶板4偏心转动，顶板4转动的过程中，一方面通过滑块9、连杆10和连接架16带动圆柱14转动，另一方面，又因第一杆3和顶板4偏心固定，底板13和顶板4在图1中正对的侧壁中点共线，那么连杆10通过连接架16和圆柱14带动底板13上下运动一段距离，当圆柱14转动时，通过圆形齿条28带动从动齿轮30和搅拌叶37转动，进而搅拌叶37对空腔39内的助焊剂进行搅动，提高助焊剂质量，避免助焊剂产生分层。

在圆柱14带动底板13向下运动的过程中，因圆柱14也呈转动状态，那么圆柱14侧壁的撞击块21将首先和压电片20机械挤压产生压电效应，随后撞击块21将挤压环形气囊19，环形气囊19受到挤压后产生收缩，并且将环形气囊19内部的助焊剂挤压到空腔39内进行补充。

同时，第二杆29也将带动磁体31转动，磁体31和磁块34极性相同，互为磁斥力，在磁斥力作用下，磁块34在周期性向右密封滑动一段距离，一方面，将空腔39内的助焊剂抽入到矩形腔32的左部，另一方面，将外界的气体抽入到空腔39的右部，并且挤压到缓冲气囊38内，使缓冲气囊38逐渐由缩憋状态变为膨胀状态，对芯片的引脚焊接后打开喷气头12，气流从喷气头12处喷出对芯片周围热量进行中和降温，避免因高温焊接导致芯片的温度异常，若压电片20未被挤压时，助焊剂在空腔39和矩形腔32内来回流通，直至底板13向下运动时，圆柱14对压电片20机械挤压，压电片20对导电弹簧b27通电，导电弹簧b27收缩带动限位块26向下运动一段距离，并且电流变液通电后由液态变为凝固态，体积增大使柱状气囊22产生伸长，进而推动喷涂管23转动一定角度，喷涂管23的管口正对芯片的引脚部分，且压电片20对第一电子阀36和第二电子阀供电时，第一电子阀36由开启状态变换为关闭状态，而第二电子阀从关闭状态变为开启状态，那么矩形腔32内的助焊剂将会从喷涂管23的管口处喷出，进而对芯片的引脚部分进行覆盖，方便后续对芯片的引脚部分进行焊接封装。

随后，底板13和框架17带动焊接头40对芯片的引脚进行焊接封装，完成对该芯片的封装，打开降温喷头7，降温喷头7将伸缩气囊8内的气体喷出，对芯片的引脚和焊接头40进行降温，提高焊接封装的质量。

完成一个芯片的封装后，通过外部的机械手部件将其余的芯片依次进行叠装，此时通过变阻器多次改变对导电弹簧a6的电流大小，使得导电弹簧a6的伸缩量多次改变，进而使得滑块9多次向左运动一段距离，使后续电机2在每一次通过第一杆3带动顶板4转动的过程中，连杆10带动底板13上下运动的行程位置发生改变，进而在芯片不断进行叠装的过程中，焊接头40、喷涂管23和降温喷头7等结构的行程最低点也不断的进行上移，从而更好的对芯片封装进行叠装。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种芯片封装多层叠装结构，包括支架（1）和封装台（11），所述支架（1）安装固定在封装台（11）上，其特征在于，所述支架（1）顶壁固定连接有电机（2），所述电机（2）的输出端同轴固定连接有第一杆（3），所述第一杆（3）贯穿支架（1）顶壁后固定连接有顶板（4），所述顶板（4）内壁开设有滑槽（5），所述滑槽（5）内壁通过导电弹簧a（6）弹性连接有滑块（9），所述滑块（9）底壁转动连接有连杆（10），所述支架（1）下部内壁滑动连接有底板（13），所述底板（13）顶壁开设有圆槽（15），所述圆槽（15）内壁转动连接有圆柱（14），所述圆柱（14）顶壁固定连接有连接架（16），所述连接架（16）和连杆（10）转动连接，所述圆槽（15）内壁开设有弧形槽（18），所述弧形槽（18）内壁固定连接有环形气囊（19）和压电片（20），所述圆柱（14）侧壁固定连接有撞击块（21），所述底板（13）底壁固定连接有框架（17），所述框架（17）底壁安装有多个焊接头（40），所述框架（17）侧壁开设有多个限位槽（25），每个所述限位槽（25）内均通过导电弹簧b（27）弹性连接有限位块（26），所述限位块（26）底壁转动连接有喷涂管（23），所述喷涂管（23）通过第一弹簧（24）和限位块（26）弹性连接，所述喷涂管（23）侧壁连接有柱状气囊（22），所述柱状气囊（22）的另一端和限位块（26）连接，所述柱状气囊（22）内部填充有电流变液。

2.根据权利要求1所述的一种芯片封装多层叠装结构，其特征在于，所述底板（13）内壁开设有多个空腔（39），所述空腔（39）内壁贯穿转动连接有第二杆（29），所述第二杆（29）底部侧壁固定连接有多个搅拌叶（37），所述第二杆（29）中部侧壁嵌设有磁体（31），所述第二杆（29）顶部侧壁固定连接有从动齿轮（30），所述圆柱（14）侧壁固定连接有圆形齿条（28），所述圆形齿条（28）和从动齿轮（30）啮合连接。

3.根据权利要求2所述的一种芯片封装多层叠装结构，其特征在于，所述底板（13）内壁开设有多个矩形腔（32），所述矩形腔（32）内壁通过第二弹簧（33）弹性连接有磁块（34），所述磁块（34）密封滑动连接在矩形腔（32）内部，磁体（31）和磁块（34）极性相同互为磁斥力，在磁斥力作用下，磁块（34）周期性向右密封滑动一段距离，所述矩形腔（32）一端内壁通过第二管体（35）和空腔（39）内壁固定连通，所述第二管体（35）内设有第一电子阀（36），所述矩形腔（32）靠近第二管体（35）的内壁通过第三管体和喷涂管（23）固定连通，所述第三管体内设有第二电子阀。

4.根据权利要求3所述的一种芯片封装多层叠装结构，其特征在于，所述第一电子阀和第二电子阀均通过控制器和压电片（20）电性连接，所述导电弹簧b（27）和压电片（20）电性连接，所述电流变液和压电片（20）电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种芯片封装多层叠装结构，其特征在于，所述滑块（9）远离导电弹簧a（6）的一端固定连接有伸缩气囊（8），所述伸缩气囊（8）远离滑块（9）的一端与滑槽（5）内壁固定连接，所述伸缩气囊（8）内壁贯穿固定连接有进气管和出气管，所述进气管和出气管内均设有单向阀。

6.根据权利要求5所述的一种芯片封装多层叠装结构，其特征在于，所述框架（17）内壁固定连接有缓冲气囊（38），所述缓冲气囊（38）底壁固定连接有多个喷气头（12），所述缓冲气囊（38）由弹性材料制成，所述缓冲气囊（38）通过第四管体和对应的矩形腔（32）远离第二管体（35）一端的内壁固定连通，所述矩形腔（32）内壁开设有进气孔，所述进气孔和第四管体内均设有单向阀。

7.根据权利要求6所述的一种芯片封装多层叠装结构，其特征在于，所述框架（17）底壁固定连接有多个降温喷头（7），所述伸缩气囊（8）的出气管和降温喷头（7）固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种芯片封装多层叠装结构，其特征在于，所述支架（1）呈非对称的倒凸字形结构，所述导电弹簧a（6）通过变阻器和电机（2）电性连接，所述环形气囊（19）通过第一管体和外界的助焊剂箱体固定连通，所述环形气囊（19）通过第五管体和空腔（39）固定连通，所述第一管体和第五管体内均设有单向阀，所述环形气囊（19）由弹性材料制成，所述第一杆（3）和顶板（4）偏心固定，所述底板（13）和顶板（4）中心共线。

9.一种如权利要求1至8任意一项所述芯片封装多层叠装结构的叠装方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将一个芯片放置到封装台（11）上，通过变阻器对导电弹簧a（6）通入较大的电流，使导电弹簧a（6）带动滑块（9）在滑槽（5）内滑动一段距离；

S2、打开电机（2），电机（2）的输出端开始转动，并通过第一杆（3）带动顶板（4）偏心转动，顶板（4）内部的滑块（9）一方面通过连杆（10）带动圆柱（14）转动，喷涂助焊剂，一方面通过圆柱（14）带动焊接头（40）向下运动一段距离，对芯片的引脚进行焊接，并打开喷气头（12）和降温喷头（7），完成冷却降温操作；

S3、完成一个芯片封装后，将另一个芯片叠放到该芯片上部，重复S1和S2的过程进行叠装。

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