CN115172231A - 一种带有气氛保护的快速升降温共晶加热台 - Google Patents

一种带有气氛保护的快速升降温共晶加热台 Download PDF

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Abstract

本发明涉及微组装贴片设备领域，具体为一种带有气氛保护的快速升降温共晶加热台，包括位于最下方的底板，底板上固定有隔热转接板，隔热转接板上配置有两个气路接头，两个气路接头用于通入和排出隔热冷却气体，隔热冷却气体在隔热转接板内部的循环通道内通过时，可带走热量，起到主动降温效果。在隔热转接板上方安装有陶瓷隔热板，陶瓷隔热板采用氧化锆陶瓷，具有很小的热传导率，起到被动隔热效果。陶瓷隔热板上方安装有热台安装板，热台安装板上固定加热台，热台安装板上固定将固定加热台包围的气氛保护罩。本发明能实现快速加热，使设备共晶贴片效率显著提升，对不同规格芯片贴装具有较强兼容性并改善了气氛保护能力。

Description

一种带有气氛保护的快速升降温共晶加热台
技术领域
本发明涉及微组装贴片设备领域，具体为一种带有气氛保护的快速升降温共晶加热台，用于实现高精度共晶贴片设备中气氛保护下的快速加热。
背景技术
在微组装工艺领域中，共晶贴片工艺为关键工序之一，随着微封装工艺技术的发展，贴片精度和贴片效率的提高成为了不断追求的目标。在共晶贴片工艺过程中加热是重要环节，加热的效率在很大程度上决定着共晶贴片的效率。传统的加热台，主要存在以下问题：（1）加热速度慢，制约了设备共晶贴片效率的提升；（2）加热过程使结构位置偏移量大，影响贴片精度；（3）针对不同规格芯片需更换加热部件，设备兼容性差；（4）加热区域缺乏有效的气氛保护，共晶过程易使产品产生氧化等缺陷。
发明内容
为了解决传统加热台存在的对贴片效率、贴片精度的不利影响，并提高设备对不同规格芯片贴装的兼容性，改善气氛保护能力，本发明提出一种用于高精度共晶贴片设备的带有气氛保护的快速升降温共晶加热台。
本发明通过以下技术方案解决上述问题：一种带有气氛保护的快速升降温共晶加热台，包括底座，底座上固定加热台；加热台的最上方为陶瓷工装，陶瓷工装上设置有负压吸附孔，陶瓷工装上还设置有与负压吸附孔连通的通孔，陶瓷工装固定在框型的氧化锆工装固定座上，在陶瓷工装的下方，配置有陶瓷加热板，陶瓷加热板被正下方的热板压紧块顶压在陶瓷工装下方，陶瓷加热板上也设置有通孔，陶瓷加热板上的通孔与陶瓷工装上的通孔连通，热板压紧块上配置有两个冷却气体接头和一个抽气接头，热板压紧块内部有冷却通道和抽气通道，冷却气体接头和冷却通道连通，抽气接头和抽气通道连通，热板压紧块的抽气通道和陶瓷加热板上的通孔连通，最终由陶瓷工装上的负压吸附孔、通孔、陶瓷加热板上通孔、热板压紧块的抽气通道、抽气接头形成一个抽气管路，抽气管路内形成负压固定待加工的产品，工装固定座固定在加热台底座上，热板压紧块的底端支撑在加热台底座上，热板压紧块的上部穿过工装固定座后，顶部顶压陶瓷加热板。待加工的产品在陶瓷工装上被吸附固定，陶瓷加热板接电源后可进行加热，陶瓷加热板具有结构小巧、升降温快等优点，使设备共晶贴片效率显著提升；加热后，压缩空气通过两个冷却气体接头、冷却通道可直接作用于陶瓷加热板实现快速降温。
上述的一种带有气氛保护的快速升降温共晶加热台，底座上固定有将加热台罩住的气氛保护罩，气氛保护罩包括保护罩框架、内腔盖板、外腔盖板、内腔气路接头及外腔气路接头；保护罩框架顶部设置有呈阶梯状的上开口和下开口，内腔气路接头和外腔气路接头都设置在保护罩框架上，外腔盖板固定在保护罩框架顶部上开口处形成外部保护腔体，氮气通过外腔气路接头接入外部保护腔体，形成第一层氮气气氛保护，内腔盖板固定在保护罩框架顶部的下开口处形成内部保护腔体，氮气通过内腔气路接头接入内部保护腔体，形成第二层氮气气氛保护，内腔盖板、外腔盖板的中部都设置有开口，气氛保护罩将加热台罩住后，陶瓷工装此时是处于内部保护腔体位置处，从内腔盖板、外腔盖板开口处向陶瓷工装上放置待加工的产品，通过气氛保护罩双重气氛保护，保证加热区域的氮气浓度，避免待加工产品发生氧化。
上述的一种带有气氛保护的快速升降温共晶加热台，加热台底座为因瓦合金材质，该材料膨胀系数极小，有效降低因温度引起的位置变化。
上述的一种带有气氛保护的快速升降温共晶加热台，陶瓷工装材质为氮化铝陶瓷，氮化铝陶瓷具有传热快等特点。
上述的一种带有气氛保护的快速升降温共晶加热台，工装固定座顶端开口位置设置有定位槽，定位槽的前后位置设置有加热板固定件，陶瓷加热板放置在定位槽后同时由前后位置加热板固定件实现快速定位。
上述的一种带有气氛保护的快速升降温共晶加热台，在加热台底座与热板压紧块的底端之间配置有压缩弹簧，为热板压紧块提供压紧力。
上述的一种带有气氛保护的快速升降温共晶加热台，底座包括位于最下方的底板，底板上固定有隔热转接板，在隔热转接板上方安装有陶瓷隔热板，陶瓷隔热板上方安装有热台安装板，热台安装板上固定加热台。
上述的一种带有气氛保护的快速升降温共晶加热台，隔热转接板上配置有两个气路接头，两个气路接头用于通入和排出隔热冷却气体，隔热冷却气体在隔热转接板内部的循环通道内通过时，可带走热量，起到主动降温效果。
上述的一种带有气氛保护的快速升降温共晶加热台，陶瓷隔热板采用氧化锆陶瓷，具有很小的热传导率，起到被动隔热效果。
本发明提出的带有气氛保护的快速升降温共晶加热台用于高精度共晶贴片设备。其有益效果主要体现在：（1）由于采用了可快速升温的陶瓷加热片与薄片加热工装的组合，最大加热速度可达150℃/s，实现加热速度快，使设备共晶贴片效率显著提升；（2）本发明在设计过程中充分考虑材料的热变形，多处使用隔热效果好、热变形小等特点的材料，最大限度地减小加热过程中结构位置偏移，降低对贴片精度的影响；（3）针对不同规格芯片，本发明只需更换陶瓷工装即可，无需更换加热部件，设备兼容性好；（4）通过气氛保护罩使加热区域具备有效的气氛保护，避免共晶过程产品产生氧化等缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明整体机构示意图。
图2为气氛保护罩结构示意图。
图3为气氛保护罩结构的剖视图。
图4为加热台结构示意图。
图中：1-底板，2-隔热转接板，3-气路接头，4-陶瓷隔热板，5-热台安装板，6-加热台，7-气氛保护罩，8-外腔气路接头，9-保护罩框架，10-内腔气路接头，11-外腔盖板，12-内腔盖板，13-外部保护腔体，14-内部保护腔体，15-陶瓷工装，16-陶瓷加热板，17-加热板固定件，18-工装固定座，19-热板压紧块，20-冷却气体接头，21-压缩弹簧，22-加热台底座。
具体实施方式
一种带有气氛保护的快速升降温共晶加热台，包括位于最下方的底板1，底板上固定有隔热转接板2，隔热转接板2上配置有两个气路接头3，两个气路接头3用于通入和排出隔热冷却气体，隔热冷却气体在隔热转接板2内部的循环通道内通过时，可带走热量，起到主动降温效果。在隔热转接板2上方安装有陶瓷隔热板4，陶瓷隔热板4采用氧化锆陶瓷，具有很小的热传导率，起到被动隔热效果。陶瓷隔热板4上方安装有热台安装板5，热台安装板5上固定加热台6，热台安装板5上固定将固定加热台6包围的气氛保护罩7。
加热台6的最上方为薄片状氮化铝陶瓷工装15，氮化铝陶瓷具有传热快等特点，陶瓷工装15上设置有负压吸附孔，陶瓷工装15上还设置有与负压吸附孔连通的通孔，用来吸附固定待加工的产品，在针对不同产品时可更换不同的陶瓷工装15。陶瓷工装15固定在框型的氧化锆工装固定座18上，在薄片状氮化铝陶瓷工装15的下方，配置有陶瓷加热板16，陶瓷加热板16接电源后可进行加热，陶瓷加热板16具有结构小巧、升降温快等优点，陶瓷加热板16被正下方的热板压紧块19顶压在陶瓷工装15下方，工装固定座18顶端开口位置设置有定位槽，定位槽的前后位置设置有加热板固定件17，陶瓷加热板16放入到定位槽后同时由前后两个加热板固定件17固定实现陶瓷加热板16的定位，陶瓷加热板16上也设置有通孔，陶瓷加热板16上的通孔与陶瓷工装15上的通孔连通。热板压紧块19上配置有两个冷却气体接头20和一个抽气接头，热板压紧块19内部有冷却通道和抽气通道，压缩空气通过两个冷却气体接头20、冷却通道可直接作用于陶瓷加热板16实现快速降温，热板压紧块19的抽气通道和陶瓷加热板16上的通孔连通，最终由陶瓷工装15上的负压吸附孔、通孔、陶瓷加热板16上通孔、热板压紧块19的抽气通道、抽气接头形成一个抽气管路，抽气管路内形成负压固定待加工的产品。工装固定座18固定在加热台底座22上，加热台底座22为因瓦合金材质，该材料膨胀系数极小，有效降低温度引起的位置变化。在加热台底座22与热板压紧块19的底端之间配置有压缩弹簧21，为热板压紧块19提供压紧力，热板压紧块19的上部穿过工装固定座18后，顶部顶压陶瓷加热板16。
气氛保护罩7由保护罩框架9、内腔盖板12、外腔盖板11、4个内腔气路接头10及2个外腔气路接头8组成。保护罩框架9顶部设置有呈阶梯状的上开口和下开口，外腔盖板11固定在保护罩框架9顶部上开口处形成外部保护腔体13，氮气通过外腔气路接头8接入外部保护腔体13，形成第一层氮气气氛保护。内腔盖板12固定在保护罩框架9顶部的下开口处形成内部保护腔体14，氮气通过内腔气路接头10接入内部保护腔体14，形成第二层氮气气氛保护。内腔盖板12、外腔盖板11的中部都设置有开口，气氛保护罩7将固定加热台6罩住后，陶瓷工装15此时是处于内部保护腔体14位置处，从内腔盖板12、外腔盖板11开口处向陶瓷工装15上放置待加工的产品，通过保护罩双重气氛保护，保证焊接区域的氮气浓度，避免器件发生氧化。

Claims (9)

1.一种带有气氛保护的快速升降温共晶加热台，其特征在于：包括底座，底座上固定加热台（6），加热台（6）的最上方为陶瓷工装（15），陶瓷工装（15）上设置有负压吸附孔，陶瓷工装（15）上还设置有与负压吸附孔连通的通孔，陶瓷工装（15）固定在框型的工装固定座（18）上，在陶瓷工装（15）的下方配置有陶瓷加热板（16），陶瓷加热板（16）被正下方的热板压紧块（19）顶压在陶瓷工装（15）下方，陶瓷加热板（16）上也设置有通孔，陶瓷加热板（16）上的通孔与陶瓷工装（15）上的通孔连通，热板压紧块（19）上配置有两个冷却气体接头（20）和一个抽气接头，热板压紧块（19）内部有冷却通道和抽气通道，冷却气体接头（20）和冷却通道连通，抽气接头和抽气通道连通，热板压紧块（19）的抽气通道和陶瓷加热板（16）上的通孔连通，最终由陶瓷工装（15）上的负压吸附孔、通孔、陶瓷加热板（16）上的通孔、热板压紧块（19）的抽气通道、抽气接头形成一个抽气管路，工装固定座（18）固定在加热台底座（22）上，热板压紧块（19）的底端支撑在加热台底座（22）上，热板压紧块（19）的上部穿过工装固定座（18）后，顶部顶压陶瓷加热板（16）。
2.根据权利要求1所述的一种带有气氛保护的快速升降温共晶加热台，其特征在于：底座上固定有将加热台（6）罩住的气氛保护罩（7），气氛保护罩（7）包括保护罩框架（9）、内腔盖板（12）、外腔盖板（11）、内腔气路接头（10）及外腔气路接头（8）；保护罩框架（9）顶部设置有呈阶梯状的上开口和下开口，内腔气路接头（10）和外腔气路接头（8）都设置在保护罩框架（9）上，外腔盖板（11）固定在保护罩框架（9）顶部的上开口处形成外部保护腔体（13），氮气通过外腔气路接头（8）接入外部保护腔体（13），形成第一层氮气气氛保护，内腔盖板（12）固定在保护罩框架（9）顶部的下开口处形成内部保护腔体（14），氮气通过内腔气路接头（10）接入内部保护腔体（14），形成第二层氮气气氛保护，内腔盖板（12）、外腔盖板（11）的中部都设置有开口，气氛保护罩（7）将加热台（6）罩住后，陶瓷工装（15）此时是处于内部保护腔体（14）位置处。
3.根据权利要求1或2所述的一种带有气氛保护的快速升降温共晶加热台，其特征在于：加热台底座（22）为因瓦合金材质。
4.根据权利要求1或2所述的一种带有气氛保护的快速升降温共晶加热台，其特征在于：陶瓷工装（15）材质为氮化铝陶瓷。
5.根据权利要求1或2所述的一种带有气氛保护的快速升降温共晶加热台，其特征在于：工装固定座（18）顶端开口位置设置有定位槽，定位槽的前后位置设置有加热板固定件（17）。
6.根据权利要求1或2所述的一种带有气氛保护的快速升降温共晶加热台，其特征在于：在加热台底座（22）与热板压紧块（19）的底端之间配置有压缩弹簧（21）。
7.根据权利要求2所述的一种带有气氛保护的快速升降温共晶加热台，其特征在于：底座包括位于最下方的底板（1），底板（1）上固定有隔热转接板（2），在隔热转接板（2）上方安装有陶瓷隔热板（4），陶瓷隔热板（4）上方安装有热台安装板（5），热台安装板（5）上固定加热台（6）。
8.根据权利要求7所述的一种带有气氛保护的快速升降温共晶加热台，其特征在于：隔热转接板（2）上配置有两个气路接头（3），两个气路接头（3）用于通入和排出隔热冷却气体。
9.根据权利要求8所述的一种带有气氛保护的快速升降温共晶加热台，其特征在于：陶瓷隔热板（4）采用氧化锆陶瓷，具有很小的热传导率，起到被动隔热效果。
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井文丽等: "真空/可控气氛共晶炉加热系统的优化设计", 《太阳能》 *
赵雷，曹悦，张旭峰，侯一雪，王元仕: "《共晶贴片机工艺流程的优化》", 《电子工艺技术》 *

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