CN115206816A - 一种采用加热板加热焊接芯片的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于芯片焊接技术领域，具体涉及一种采用加热板加热焊接芯片的方法，包括以下步骤：A、芯片上料；B、将载体玻璃移动至加热平台上方的压合板上；C、准备基板，并将备好的基板移动至加热平台上；D、芯片与基板上的焊盘对位；E、完成对位后，移动压合板或/和基板，将载体玻璃、基板压合在一起，使芯片与基板上的对应焊盘相接触；F、加热平台加热，将焊盘加热至锡的熔点温度，将芯片焊接在焊盘上；G、完成焊接，下料。因此，同现有同类技术相比，本发明的方法具有工序少、设备少、占地面积小、效率及良率高、适应范围广泛的技术效果；通过压合焊接工艺同时焊接多颗芯片，可以保证印刷电路板产品表面的平整性、一致性。

Description

一种采用加热板加热焊接芯片的方法
技术领域
本发明涉及芯片焊接技术领域，具体是指一种通过加热板加热方式将巨量芯片焊接在基板焊盘上的工艺。
背景技术
目前，将大量芯片焊接在基板上，主要采用回流焊、激光焊接工艺，基板是指带有若干焊盘的印刷电路板等；现有LED芯片固晶方案需先采用摆臂上的吸嘴将芯片逐个放置在涂有锡膏的印制板焊盘上，再通过回流焊等多个步骤来实现固晶，工序繁杂需数台设备完成，效率低，且回流焊在融锡的过程中，锡的流动会带动芯片移动，使芯片的角度及位置发生变化。与此同时，激光焊接设备制造成本高，局部加热融锡均匀性差。
发明内容
为了克服现有技术的不足之处，本发明目的在于提供一种采用加热板加热焊接芯片的方法，旨在解决现有技术焊接芯片时存在的效率低、良率低的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种采用加热板加热焊接芯片的方法，包括以下步骤：
A、芯片上料，将若干颗芯片附着于一块载体玻璃上，且每颗芯片底面与载体玻璃可分离连接，若干芯片的排布方式与基板上焊接这些芯片的若干焊盘的排布方式一致；
B、将载体玻璃移动至加热平台上方的压合板上；
C、准备基板，并将备好的基板移动至加热平台上；
D、芯片与基板上的焊盘对位，通过CCD相机采集图像判断若干芯片中的n颗芯片分别到与焊接该n颗芯片的n个焊盘对应的中心点的距离，沿X、Y方向移动基板，使n个焊盘对应的中心点分别到达n颗芯片处，此时基板上的n个焊盘分别与n颗芯片相对应；n为大于等于4的整数；
E、完成对位后，移动压合板或/和基板，将载体玻璃、基板压合在一起，使芯片与基板上的对应焊盘相接触；
F、加热平台加热，将焊盘加热至锡的熔点温度，将芯片焊接在焊盘上；
G、完成焊接，下料。
优选地，所述步骤A包括以下具体步骤：
a、载体玻璃上料，将其固定在治具或夹具上，在载体玻璃表面上设置转具有粘性的转移膜；
b、将若干颗芯片平铺于芯片盘的蓝膜上；
c、通过CCD相机对每颗芯片进行辨识，采集芯片外观图像及摆放角度的图片传输至计算机系统，分别与计算机系统内存储的标准的芯片图像及摆放角度图片进行对比，判断芯片的外观及角度是否满足要求，芯片摆放的角度与焊盘相对应；
d、设置于芯片盘下方的顶针机构启动，顶针机构的顶针将步骤c中计算机系统判断为合格的若干芯片逐一顶升至转移膜处，使这些芯片附着于转移膜上，且这些芯片的排布方式与基板上焊接这些芯片的焊盘排布方式一致。
有益技术效果：采用本发明的方法将芯片焊接到基板上，在焊接工艺中采用的CCD相机、顶针机构、加热平台、压合板等装置可集中在同一设备上，也就是芯片转移与焊接在同一台设备上即可完成；在芯片上料过程中，采用顶针针刺的方式进行芯片的转移，可以兼容0204mil以下的芯片转移，从而适应范围更广，可转移不同规格的芯片；因此，同现有同类技术相比，本发明的方法具有工序少、设备少、占地面积小、效率及良率高、适应范围广泛的技术效果；通过压合焊接工艺同时焊接多颗芯片，可以保证印刷电路板产品表面的平整性、一致性。
附图说明
图1为本发明实施例的方法中完成芯片上料及载体玻璃上料后的示意图；
图2为本发明实施例的方法中顶针将芯片顶升至移载膜处的示意图；
图3为本发明实施例的方法中的芯片固定在移载膜上的示意图；
图4为本发明实施例的方法中完成载体玻璃转移及准备基板后的示意图；
图5为本发明实施例的方法中若干芯片与焊盘完成对位后的示意图；
图6为本发明实施例的方法中若干芯片焊接过程示意图；
图7为本发明实施例的方法中若干芯片完成焊接后的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1-3所示，本发明实施例提供一种采用加热板加热焊接芯片的方法，包括以下步骤：
A、芯片上料，将若干颗芯片1附着于一块载体玻璃2上，且芯片底面与载体玻璃2可分离连接；具体地，在本实施例，本步骤包括以下具体步骤：
a、载体玻璃2上料，将其固定在治具或夹具上，在载体玻璃2表面上设置转具有粘性的转移膜3；所述转移膜表面具有粘性，用于粘附芯片1，从而实现芯片1与载体玻璃2的可分离连接；
b、将若干颗芯片1平铺在芯片盘的蓝膜4上，所述芯片盘置于一个蓝膜旋转平台上；
c、通过CCD相机对每颗芯片1进行辨识，采集芯片外观图像及摆放角度的图片传输至计算机系统，分别与计算机系统内存储的标准的芯片图像及摆放角度图片进行对比，判断芯片的外观及角度是否满足要求；
d、设置于芯片盘下方的顶针机构5启动，顶针机构的顶针501将步骤c中计算机系统判断为合格的若干芯片逐一顶升至转移膜3处，使这些芯片附着于转移膜3上，且这些芯片的排布方式与基板上焊接这些芯片的焊盘排布方式一致。
此处采用的蓝膜具有伸缩性，在顶针上升的过程中，蓝膜发生形变，即无需刺破蓝膜，所述蓝膜呈圆形，其边缘具有固定其的扩晶环(刚性圆圈)，也就是由刚性的扩晶环将蓝膜张紧并支撑蓝膜，蓝膜与扩晶环形成的组件即为芯片盘。
对于摆放角度不合格的芯片，则需要通过旋转蓝膜旋转平台带动芯片盘旋转，对芯片的摆放角度进行校正，使芯片的摆放角度满足要求；而外观有瑕疵的芯片，也就是外观不合格的芯片不会转移到转移膜3上；此处，芯片盘借助现有的芯片载体模组、平台载体模组等装置，即可实现X、Y方向移动及转动；芯片盘移动时，其上的芯片依次到达顶针机构5的上方，如果到达顶针机构5上方的芯片判断为合格芯片，则该芯片为需要顶升的芯片，此时芯片盘停止，如果位于顶针机构上方的芯片不合格，则芯片盘继续移动，直至顶针机构上方的芯片为合格芯片为止。
本发明的方法是将大量芯片批量焊接在基板的若干焊盘上，芯片数量一般在3000～5000颗，因此，芯片的数量根据焊接这些芯片的基板上的电路设计而确定；为了实现批量焊接，若干芯片在转移膜上的排布方式必然与基板上的焊盘排布方式一致；基板上的焊盘排布方式根据电路设计确定，转移膜上的若干芯片的排布方式是靠承载芯片盘且通过直线电机精准驱动的XY平台以及承载载体玻璃且通过直线电机精准驱动的XY平台分别带动芯片盘及载体玻璃在X、Y方向移动而实现的，也就是，在排布若干芯片时，芯片盘、载体玻璃均可能根据需要在X、Y方向移动；通过直线电机精准驱动的XY平台为标准件或可通过现有技术组装而成。
B、将载体玻璃2移动至加热平台上方的压合板上；此处的压合板固定在设备上，其用于承载载体玻璃2；此处的设备可参考已公开的授权号为CN216680610U，一种芯片批量转移及焊接装置；
C、准备基板6，并将备好的基板移动至加热平台上；在本实施例，所述基板6为印刷电路板(PCB等)，其上设有若干焊盘601，如图4所示；此处的基板采用真空吸附的方式固定在加热平台上，同样可参考已公开的授权号为CN216680610U，一种芯片批量转移及焊接装置中的印制板固定方式；
在步骤B、C中，载体玻璃2、基板6的移动，可以采用自动机械手，也可以通过XYZ移动平台等装置；所述自动机械手为标准件，XYZ移动平台为标准件或可采用现有技术制作；
D、芯片1与基板6上的焊盘601对位，通过CCD相机采集图像判断若干芯片中的n颗芯片分别到与焊接该n颗芯片的n个焊盘对应的中心点的距离，沿X、Y方向移动基板6，使n个焊盘对应的中心点分别到达n颗芯片处，此时基板6上的n个焊盘601分别与n颗芯片相对应；n为大于等于4的整数；此处的中心点是指对位时，与选取的用于对位的焊盘对应的点，该中心点为虚拟的，其位于用于对位的焊盘正上方，此处的n个焊盘即为选取用于对位的焊盘，n颗芯片为选取用于与n个焊盘对位的芯片；此处，中心点到达芯片处是指，所述中心点到达对应芯片的中心下方或者中心点与该芯片中心重合，完成对位后的状态，如图5所示；比如，若干芯片1排布成一个四边形区域，该四边形区域包括四个顶点，每个顶点处具有一颗芯片，对应地，在基板6上的若干焊盘601也排布成一个相同形状的四边形区域，对位时，四个顶点位置的芯片应该与基板上四个顶点位置的焊盘对应(四角对位)，因此，在该步骤，完成所述四颗芯片分别与四个焊盘之间的对位，则完成了所有芯片相对所有焊盘的对位，此时，n＝4；此处，为了便于描述，将选取的用于对位的芯片定义为目标芯片，对位的焊盘定义为目标焊盘，具体地，在该步骤，对位的方法为：通过CCD相机判断四颗目标芯片分别到四个中心点的距离，并将该信号传输至计算机系统，由计算机系统控制承载基板6的平台在X、Y方向移动，基板6实际移动的距离(其上的焊盘同步移动，故基板6的移动距离，也为焊盘的移动距离)，在X方向的距离为Lx，在Y方向的距离为Ly；CCD相机采集图像中，中心点到目标芯片处的位移量，在X方向为Sx，在Y方向为Sy；CCD相机的图像解析度为1/m，m为正整数；所述Lx＝Sx*1/m，Ly＝Sy*1/m；也就是说，计算机系统发出指令是焊盘在X、Y方向位移量为Sx、Sy，转化成平台在X、Y方向的移动量为Lx、Ly；假设解析度为1/1000,则Lx＝Sx*1/1000，Ly＝Sy*1/1000；需要说明的是，通过CCD相机采集信息，然后将该信息传输至计算机系统，由计算机系统控制平台移动的技术常用于现有的自动化设备中，此处不再详细描述；很显然，在本步骤，目标芯片的数量同样不确定，因为若干芯片排布在转移膜3上时已经与若干焊盘排布方式一致，比如，选取其中五颗芯片作为目标芯片，同样可达到与焊盘对位的目的；很显然，虽然通过选取更多的芯片(大于四颗)与更多焊盘对位同样可以达到目的，但明显会增加计算机系统的计算量，进而降低对位效率，因此，一般情况下，选取四颗芯片(n＝4)作为目标芯片进行对位是最优的方案，既可准确对位，又可减少计算机系统的计算时间；虽然本实施例以移动基板与芯片对位为例进行描述，但很显然，移动载体玻璃2，也就是通过移动芯片与基板6上的焊盘对位，也能达到同样的效果；
E、完成对位后，移动压合板或/和基板6，将载体玻璃2、基板6压合在一起，使芯片与基板上的对应焊盘相接触；此处，很显然，压合板和承载基板6的结构均可以上下移动，因此，既可以是二者同时上下移动，也可以是其中一个(比如基板)上下移动，使压合板与基板6接近，芯片与基板上的对应焊盘相接触；
F、加热平台加热，将焊盘加热至锡的熔点温度，将芯片焊接在焊盘上，如图6所示；
G、完成焊接，下料。完成焊接后，取下焊接若干芯片后的基板，压合板与载体玻璃2回到原位，如图7所示。
上述步骤中，所采用的治具或夹具、CCD相机、自动机械手等部件、机构均属于市购标准件或可以采用现有技术制作而成；基板6、芯片1均属于市购标准件；本发明的方法可用于LED芯片的焊接。
具体地，所述步骤C中，当基板6选用金电极基板时，还进一步包括在焊盘601上喷涂锡膏的步骤。本实施例选用化锡基板，无需在焊盘上喷涂锡膏。本发明的工艺可以兼容化锡板及金电极基板。现在传统基板为金板，该工艺可以兼容化锡板，就可省略刷锡膏流程，可优化工艺流程、节约设备成本、场地使用成本、提升生产效率及良率。
综上所述，采用本发明的方法，在焊接工艺中采用的CCD相机、顶针机构5、加热平台、压合板、机械手等装置可集中在同一设备上，也就是芯片转移与焊接在同一台设备上即可完成；在芯片上料过程中，采用顶针针刺的方式进行芯片的转移，可以兼容0204mil以下的芯片转移，从而适应范围更广，可转移不同规格的芯片；因此，同现有同类技术相比，本发明的方法具有工序少、设备少、占地面积小、效率及良率高、适应范围广泛的技术效果；通过压合焊接工艺同时焊接多颗芯片，可以保证印刷电路板产品表面的平整性、一致性。
在以上描述中，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”等相应术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，亦可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个部件内部的连通。
显然，以上所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本发明的较佳实施例，但并不限制本发明的专利范围。本发明可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

Claims (2)

1.一种采用加热板加热焊接芯片的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、芯片上料，将若干颗芯片附着于一块载体玻璃上，且每颗芯片底面与载体玻璃可分离连接，若干芯片的排布方式与基板上焊接这些芯片的若干焊盘的排布方式一致；
B、将载体玻璃移动至加热平台上方的压合板上；
C、准备基板，并将备好的基板移动至加热平台上；
D、芯片与基板上的焊盘对位，通过CCD相机采集图像判断若干芯片中的n颗芯片分别到与焊接该n颗芯片的n个焊盘对应的中心点的距离，沿X、Y方向移动基板，使n个焊盘对应的中心点分别到达n颗芯片处，此时基板上的n个焊盘分别与n颗芯片相对应；n为大于等于4的整数；
E、完成对位后，移动压合板或/和基板，将载体玻璃、基板压合在一起，使芯片与基板上的对应焊盘相接触；
F、加热平台加热，将焊盘加热至锡的熔点温度，将芯片焊接在焊盘上；
G、完成焊接，下料。
2.如权利要求1所述的一种采用加热板加热焊接芯片的方法，其特征在于，所述步骤A包括以下具体步骤：
a、载体玻璃上料，将其固定在治具或夹具上，在载体玻璃表面上设置具有粘性的转移膜；
b、将若干颗芯片平铺于芯片盘的蓝膜上；
c、通过CCD相机对每颗芯片进行辨识，采集芯片外观图像及摆放角度的图片传输至计算机系统，分别与计算机系统内存储的标准的芯片图像及摆放角度图片进行对比，判断芯片的外观及角度是否满足要求，芯片摆放的角度与焊盘相对应；
d、设置于芯片盘下方的顶针机构启动，顶针机构的顶针将步骤c中计算机系统判断为合格的若干芯片逐一顶升至转移膜处，使这些芯片附着于转移膜上，且这些芯片的排布方式与基板上焊接这些芯片的焊盘排布方式一致。
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