CN116246993A - 一种铜夹片邦头生产用吸料装置及贴料方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了芯片封装技术领域的一种铜夹片邦头生产用吸料装置，旨在解决现有技术中clip铜片固定不牢容易导致滑移和位置偏移的问题。其包括基体，所述基体上设有若干柱腔，每个所述柱腔的两端分别为活动端和作用端，所述基体上安装有用于作用在所有活动端的负压控制装置，每个所述柱腔的作用端均连接有铜片固定管，每个所述铜片固定管的均与对应柱腔相连通；每个所述铜片固定管的内部且位于远离对应柱腔的一端均填充设置有锡棒，每个所述铜片固定管上均安装有用于对锡棒进行热熔的加热器。本发明用于铜夹片邦头封装前对铜片进行固定，可以有效提高铜片在转移过程中的稳定性，并可有效防止因固定不牢而导致铜片在贴合过程中产生滑移的现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种铜夹片邦头生产用吸料装置及贴料方法，属于芯片封装工艺设备技术领域。
背景技术
与传统的键合式封装工艺相比，铜夹片封装由于可以获得独特的封装电阻值、更高的电流量、以及更好的导热性能从而获得广泛的应用。
铜夹片封装工艺过程中，上层铜片需由特定的转移设备将其准确贴合在芯片的上方，此时铜片的固定方式往往采用吸嘴、以利用负压吸附作用的方式实现铜片的转移的临时固定，而在实际生产作业中，为了保障锡焊质量，需对铜片的焊接面进行清理和预热，由于锡膏具备一定粘性和流动性，所以也需要在贴料的过程中防止铜片在芯片表面漂移，而由于铜片整体体积较小，采用负压式吸嘴吸附的方式其定位能力尚有不足，不利于在生产时对铜片的表面进行清理，同样也难以有效防止在贴合过程中产生的滑移现象。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种铜夹片邦头生产用吸料装置、贴料装置及贴料方法，用于芯片封装前对铜片进行固定，可以有效提高铜片在转移过程中的稳定性，并可有效防止因固定不牢而导致铜片在贴合过程中产生滑移的现象。
为实现上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
一方面，包括基体，所述基体上设有若干柱腔，每个所述柱腔的两端分别为活动端和作用端，所述基体上安装有用于作用在所有活动端的负压控制装置，每个所述柱腔的作用端均连接有铜片固定管，每个所述铜片固定管的均与对应柱腔相连通；
每个所述铜片固定管的内部且位于远离对应柱腔的一端均填充设置有锡棒，每个所述铜片固定管上均安装有用于对锡棒进行加热热熔的加热器，所述负压控制装置用于控制锡棒的熔融液在铜片固定管内活动。
具体的，所述基体包括主体和可拆接在主体上的分离体，每个所述柱腔均开设于分离体的一侧，所述主体上开设有活塞腔，每个所述柱腔均与活塞腔相连通；
所述负压控制装置包括安装于主体上的气缸，所述气缸的作用端安装有用于在活塞腔内部滑动的活塞头。
具体的，所述柱腔的剖面呈“T”字型结构，每个所述柱腔的内部且位于“T”字型的上端部分均滑动设置有活塞片，每个所述柱腔上还设置有用于对活塞片进行限位的定位件。
具体的，每个所柱腔的“T”字型上端位置均开设有内螺纹，所述定位件为旋接在对应内螺纹上的空心环。
具体的，每个所述铜片固定管靠近管头的一侧均设置有包状凸起，每个所述加热器均设置在对应包状凸起和管头之间。
具体的，每个所述铜片固定管的底端均设置有多个波纹口。
具体的，还包括控制器，每个所述加热器上均设置有接线端子，所述负压控制装置与每个所述接线端子均与控制器电性连接。
另一方面，本发明提供的一种贴料装置，所述贴料装置在铜夹片贴片过程中采用上述中任意一项所述的吸料装置用于吸附铜片。
最后一方面，本发明提供的一种铜夹片邦头生产用贴料方法，所述方法包括：
对铜片固定管内的锡棒进行预处理，制备成用于满足自动化过程的可熔锡柱；
移动基体直至每个铜片固定管均与相应的铜片相对应；
加热锡柱状态为熔融、利用负压控制装置对锡柱位置进行归零；
下降基体直至铜片固定管的管头即将或刚好与铜片的外表面相接处；
利用负压控制装置将锡柱推送至管头并与铜片表面相接处，然后停止加热并进行冷却；
带冷却固化后，移动基体直至铜片固定管上的铜片与芯片相对应；
待芯片上端预处理工作完成后，移动基体直至每个铜片和芯片上的粘结剂相黏；
待粘结剂固化后，再次加热锡柱为熔融状态，启动负压控制装置对锡柱进行回位，回位完成后，最后驱动基体使铜片固定管从铜片上分离。
具体的，所述预处理的方法包括如下步骤：
将若干一定大小的锡棒分别从管口嵌入每个铜片固定管内；
对加热器通电，直至将每个锡棒熔融成锡溶液；
启动负压控制装置对锡溶液进行抽吸，使每个铜片固定管内的锡液柱均移动至标定位置，此标定位置用于保证锡溶液在固化后可以被加热器加热全熔；
对铜片固定管内的锡溶液进行模拟运行推注，挤出多余的锡溶液。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
1、本发明通过在铜片固定管的内部设置可熔融的锡柱，利用负压控制装置对锡柱位置进行调整，并利用加热器的加热效果改变锡柱自身的状态，可在芯片封装工艺过程中利用固态的锡点实现对铜片的固定，相较于负压式吸嘴吸附，其固定稳定性较好，可以一定程度降低因清理或装配而产生铜片滑移的现象；
2、本发明通过在分离体上设置可调节极限位置的活塞片，通过限制活塞片的运动距离，可以确保每个铜片固定管内的锡柱均可以作用在准确位置，可有效提升单次填充锡柱的重复使用次数，且可有效防止因推锡过多而导致的难以回收的现象；
3、本发明通过设置包状凸起用于防止锡柱在受到负压时移动距离过长的现象，无需设置过长的加热距离即可保障锡棒在两端均可完全融化。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种吸料装置的整体结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种吸料装置的侧视图；
图3是本发明图2实施例提供的一种吸料装置的A-A方向剖视图；
图4是本发明图2实施例提供的一种吸料装置的B-B方向剖视图；
图5是本发明图4实施例提供的一种吸料装置的C处结构放大图；
图6是本发明图4实施例提供的一种吸料装置的D处结构放大图；
附图标记：1、基体；101、分离体；2、柱腔；3、铜片固定管；4、锡棒；5、加热器；7、活塞腔；8、气缸；9、活塞头；10、气动腔；11、活塞片；12、空心环；13、内螺纹；14、包状凸起；15、波纹口；17、接线端子。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一：
本发明实施例提供的一种铜夹片邦头生产用吸料装置，用于芯片封装前对铜片进行固定，可以有效提高铜片在转移过程中的稳定性，并可有效防止因固定不牢而导致铜片在贴合过程中产生滑移的现象，为实现装置的上述功能，这里在基体1上设有若干柱腔2，并定义每个柱腔2的两端分别为活动端和作用端，在基体1上安装有用于作用在所有活动端的负压控制装置，利用负压控制装置的动作用于控制每个柱腔2内负压的变化，具体的连接设置方式这里不做限定，由于控制装置选择不唯一，这里不做过多限制，参照图4所示，在每个柱腔2的作用端均连接有铜片固定管3，并设置每个铜片固定管3的均与对应柱腔2相连通，此时在每个铜片固定管3的内部且位于远离对应柱腔2的一端均填充设置有锡棒4，并在每个铜片固定管3上均安装有用于对锡棒4进行加热热熔的加热器5，此时装置同时通过负压控制装置和加热器5对锡棒4的形态和位置进行改变(由于锡棒4形态变化为液态后不宜以棒状相称，后文以锡柱进行统一称呼)，在需要对铜片进行固定时，将熔融的锡柱推送至铜片固定管3的管端，随后冷却(自然或外部冷却均可)使锡柱固化在铜片表面，并以此实现芯片封装时对铜片良好的固定效果，此时加热器5的形状、高度和设置位置这里不做限定，但为保障固化的锡柱脱离铜表面，加热器5不应距离管口过远，以确保固化的锡柱能够再次完全融化，此时的负压控制装置则用于控制锡棒4的熔融液在铜片固定管3内移动，保障锡柱的制动距离。
本发明实施例提供的一种铜夹片邦头生产用吸料装置，考虑到设备的生产装配问题和单个负压控制装置的全体负压控制问题，这里设置基体1包括主体和可拆接在主体上的分离体101(如图1所示)，次结构用于生产装配，同时可有利于设备后期的维检，为了实现负压控制装置的负压控制，这里将每个柱腔2均开设于分离体101的一侧，并在主体上开设有活塞腔7，设置每个柱腔2均与活塞腔7相连通(连通方式可参照图3和图4所示)，此时设置负压控制装置包括安装于主体上的气缸8，并参照图5所示在气缸8的作用端安装有用于在活塞腔7内部滑动的活塞头9，此时当活塞头9移动时，活塞腔7内的负压发生变化，同时每个柱腔2内的负压均跟随活塞腔7负压的变动而变动，作用在熔融的锡柱上并最终体现为锡柱位置的改变，为了防止分离体101与主体之间的装配间隙导致漏气，可以在分离体101的周侧设置密封条以防止漏气。
本发明实施例提供的一种铜夹片邦头生产用吸料装置，若仅采用活塞腔7与柱腔2相连通的方式实现一对多的负压控制，由于液态锡柱的滑动阻力基本相同，因此无法很好保障每个锡柱均可以移动至指定位置，为此，这里设置柱腔2的剖面呈“T”字型结构，如图6所示，在每个柱腔2的内部且位于“T”字型的上端部分均滑动设置有活塞片11，并在每个柱腔2上还设置有用于对活塞片11进行限位的定位件，这里的定位件用于限制活塞片11的极限运动位置，活塞片11在柱腔2内可移动空间的容积即为锡柱可以在铜片固定管3底端移动的空间容积，若个别锡柱出现损耗或定位不准，可以通过调节定位件的位置来改变对应锡柱所能活动的范围，调节件实际活动在气动腔10所提供的范围内，气动腔10位置可参照图6所示。
本发明实施例提供的一种铜夹片邦头生产用吸料装置，具体提供了一种定位件的结构用于调节活塞片11的活动范围，具体的，这里在每个所柱腔2的“T”字型上端位置均开设有内螺纹13，设置定位件为旋接在对应内螺纹13上的空心环12，如图5所示，空心环12的空心部分用于保障通气，其端部可以用于抵触活塞片11防止其继续移动。
本发明实施例提供的一种铜夹片邦头生产用吸料装置，由于锡柱和铜片固定管3的大小不宜过大，因此在采用负压控制时锡柱位置容易产生较大偏移，此时需要加热器5两头兼顾，则其设置位置和个数的考虑均会比较复杂，为此，这里可在每个铜片固定管3靠近管头的一侧均设置有包状凸起14，利用包状凸起14增大的容储空间使锡柱上升的极限位置位于包状凸起14的内部即可，此时设置的每个加热器5均在对应包状凸起14和管头之间，可以同时兼顾包状凸起14和管头两端的加热。
本发明实施例提供的一种铜夹片邦头生产用吸料装置，为了确保铜片的固定工作，铜片固定管3底端需要确保气口以保障锡柱向下流动并进行扩散固化，当气口过小时容易造成多余锡液渗出过远而难以回收，为此，这里可在每个铜片固定管3的底端均设置有多个波纹口15，波纹口15呈半圆形，直径优选在2.5-4mm之间。
本发明实施例提供的一种铜夹片邦头生产用吸料装置，为了便于单独控制每个加热器5，这里设置装置还包括控制器6，在每个加热器5上均设置有接线端子17，设置负压控制装置与每个接线端子17均与控制器6电性连接，考虑到铜片固定管3的内径大小和锡柱的熔融状态，可优选加热器5整体呈空心圆柱状用于装配。
基于上述吸料装置，为了保障铜夹片贴片过程，这里提供的贴料装置或方案所需要采用的贴料装置，可以采用上述任意一项所述的吸料装置用于吸附铜片。
实施例二：
本发明实施例提供的一种铜夹片邦头生产用贴料方法，用于为实施例一中提供的装置提供可靠有效的运行手段，该方法包括如下步骤：
对铜片固定管3内的锡棒4进行预处理，制备成用于满足自动化过程的可熔锡柱，此处用于满足自动化过程的可熔锡柱，其具体运行指标有二，其一是定量，防止锡含量过多而导致局部不熔造成的阻塞，其二是所有定量的锡柱其标准位置应当满足作用要求，避免在实际应用过程中过渡偏移致使锡柱脱离控制，为没有满足上述基准，直至调整至满足再执行以下步骤：
移动基体1直至每个铜片固定管3均与相应的铜片相对应；
加热锡柱状态为熔融、利用负压控制装置对锡柱位置进行归零；
下降基体1直至铜片固定管3的管头即将或刚好与铜片的外表面相接处；
利用负压控制装置将锡柱推送至管头并与铜片表面相接处，然后停止加热并进行冷却；
带冷却固化后，移动基体1直至铜片固定管3上的铜片与芯片相对应，若需要对铜片表面进行清理，正常进行清理即可；
待芯片上端预处理工作完成后，移动基体1直至每个铜片和芯片上的粘结剂相黏；
待粘结剂固化后，再次加热锡柱为熔融状态，此时熔融态的锡柱由于负压作用仍保持其基准位置，再次启动负压控制装置对锡柱进行回位，回位完成后，最后驱动基体1使铜片固定管3从铜片上分离即可。
本发明实施例提供的一种铜夹片邦头生产用贴料方法，为了保障每个铜片固定管3内的锡柱均能满足可用标准，这里设置预处理的方法包括如下步骤：
将若干一定大小的锡棒4分别从管口嵌入每个铜片固定管3内；
对加热器5通电，直至将每个锡棒4熔融成锡溶液；
启动负压控制装置对锡溶液进行抽吸，使每个铜片固定管3内的锡液柱均移动至标定位置，此标定位置用于保证锡溶液在固化后可以被加热器5加热全熔；
对铜片固定管3内的锡溶液进行模拟运行推注，挤出多余的锡溶液。
上述步骤在挤出多余的锡溶液后，装置再次动作即可直接将锡溶液挤至端部固定的位置，通过控制锡柱渗出铜片固定管3底面的量用来实现渗出量的控制，并以此确保生产过程中对铜片有效的固定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种铜夹片邦头生产用吸料装置，其特征在于，包括基体(1)，所述基体(1)上设有若干柱腔(2)，每个所述柱腔(2)的两端分别为活动端和作用端，所述基体(1)上安装有用于作用在所有活动端的负压控制装置，每个所述柱腔(2)的作用端均连接有铜片固定管(3)，每个所述铜片固定管(3)的均与对应柱腔(2)相连通；
每个所述铜片固定管(3)的内部且位于远离对应柱腔(2)的一端均填充设置有锡棒(4)，每个所述铜片固定管(3)上均安装有用于对锡棒(4)进行加热热熔的加热器(5)，所述负压控制装置用于控制锡棒(4)的熔融液在铜片固定管(3)内移动。
2.根据权利要求1所述的一种铜夹片邦头生产用吸料装置，其特征在于，所述基体(1)包括主体和可拆接在主体上的分离体(101)，每个所述柱腔(2)均开设于分离体(101)的一侧，所述主体上开设有活塞腔(7)，每个所述柱腔(2)均与活塞腔(7)相连通；
所述负压控制装置包括安装于主体上的气缸(8)，所述气缸(8)的作用端安装有用于在活塞腔(7)内部滑动的活塞头(9)。
3.根据权利要求2所述的一种铜夹片邦头生产用吸料装置，其特征在于，所述柱腔(2)的剖面呈“T”字型结构，每个所述柱腔(2)的内部且位于“T”字型的上端部分均滑动设置有活塞片(11)，每个所述柱腔(2)上还设置有用于对活塞片(11)进行限位的定位件。
4.根据权利要求3所述的一种铜夹片邦头生产用吸料装置，其特征在于，每个所柱腔(2)的“T”字型上端位置均开设有内螺纹(13)，所述定位件为旋接在对应内螺纹(13)上的空心环(12)。
5.根据权利要求1所述的一种铜夹片邦头生产用吸料装置，其特征在于，每个所述铜片固定管(3)靠近管头的一侧均设置有包状凸起(14)，每个所述加热器(5)均设置在对应包状凸起(14)和管头之间。
6.根据权利要求1所述的一种铜夹片邦头生产用吸料装置，其特征在于，每个所述铜片固定管(3)的底端均设置有多个波纹口(15)。
7.根据权利要求1所述的一种铜夹片邦头生产用吸料装置，其特征在于，还包括控制器，每个所述加热器(5)上均设置有接线端子(17)，所述负压控制装置与每个所述接线端子(17)均与控制器电性连接。
8.一种铜夹片邦头生产用贴料装置，其特征在于，所述贴料装置在铜夹片贴片过程中采用如权利要求1-7中任意一项所述的吸料装置用于吸附铜片。
9.一种基于权利要求1-7中任意一项所述装置的贴料方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
对铜片固定管(3)内的锡棒(4)进行预处理，制备成用于满足自动化过程的可熔锡柱；
移动基体(1)直至每个铜片固定管(3)均与相应的铜片相对应；
加热锡柱状态为熔融、利用负压控制装置对锡柱位置进行归零；
下降基体(1)直至铜片固定管(3)的管头即将或刚好与铜片的外表面相接处；
利用负压控制装置将锡柱推送至管头并与铜片表面相接处，然后停止加热并进行冷却；
带冷却固化后，移动基体(1)直至铜片固定管(3)上的铜片与芯片相对应；
待芯片上端预处理工作完成后，移动基体(1)直至每个铜片和芯片上的粘结剂相黏；
待粘结剂固化后，再次加热锡柱为熔融状态，启动负压控制装置对锡柱进行回位，回位完成后，最后驱动基体(1)使铜片固定管(3)从铜片上分离。
10.根据权利要求9所述的一种铜夹片邦头生产用贴料方法，求特征在于，所述预处理的方法包括如下步骤：
将若干一定大小的锡棒(4)分别从管口嵌入每个铜片固定管(3)内；
对加热器(5)通电，直至将每个锡棒(4)熔融成锡溶液；
启动负压控制装置对锡溶液进行抽吸，使每个铜片固定管(3)内的锡液柱均移动至标定位置，此标定位置用于保证锡溶液在固化后可以被加热器(5)加热全熔；
对铜片固定管(3)内的锡溶液进行模拟运行推注，挤出多余的锡溶液。
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