CN116313872B - 一种用于芯片烧结时表面压力测量装置及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于芯片烧结时表面压力测量装置及测量方法，涉及压力测量领域，旨在解决芯片烧结时的压力测量，其技术方案要点是：至少有上加热板和下加热板，位于上加热板和下加热板四周的限位板，由限位板和上加热板以及下加热板形成用于放置具有芯片的基板的腔室，基板位于下加热板上，在基板与上加热板之间安置有装有液态金属的塑胶袋，所述塑胶袋密封连接溢流管，溢流管依次连接有止回阀、冷却装置、液体流量计、回收泵、止回管，止回管的另一端连接至塑胶袋使其形成回路；上加热板连接有驱动装置下压塑胶袋。本发明的一种用于芯片烧结时表面压力测量装置及测量方法能够准确测量芯片烧结时其表面压力并且能够反复使用。
Description
技术领域
本发明涉及芯片烧结加工领域，更具体地说，它涉及一种用于芯片烧结时表面压力测量装置及测量方法。
背景技术
在芯片烧结过程中，通常需要对其表面进行压力测量。
普通的压力测量方法一般是通过压力传感器，而压力传感器的局限性较大，无法在高温场景下长时间使用。
目前为了能够测量芯片在烧结时其表面压力值，常规的方法是在传感器与热源之间增加隔热层/散热层，但是间接测量所测得的压力与被测对象实际受到的压力之间会存在一定的偏差，测量精准性受到影响。
因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于芯片烧结时表面压力测量装置，其能够准确检测芯片烧结时的表面压力值，并且能够重复使用。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于芯片烧结时表面压力测量装置，其特征在于，至少包括有上加热板和下加热板，以及位于上加热板和下加热板四周的限位板，由限位板和上加热板以及下加热板形成用于放置具有芯片的基板的腔室，所述基板位于下加热板上，在基板与上加热板之间安置有装有液态金属的塑胶袋，所述塑胶袋密封连接有溢流管，所述溢流管依次连接有止回阀、冷却装置、液体流量计、回收泵、止回管，所述止回管的另一端连接至塑胶袋使其形成回路；所述上加热板连接有驱动装置用于驱动上加热板下压塑胶袋。
对现有技术存在的不足，本发明同时在于提供一种用于芯片烧结时表面压力测量的方法，其能够准确检测芯片烧结时的表面压力值，并且能够重复使用。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于芯片烧结时表面压力测量的方法，包括以下步骤：
S1)将贴装好芯片的基板放置于下加热板上并调整好限位；
S2)将液态金属注入耐高温塑胶袋，随后放入腔室内；
S3)通过驱动装置下压上加热板进行压合动作，同时开启加热；
S4)上加热板持续下压，塑胶袋受力发生形变，液态金属外溢，经溢流管至降温结构，降温结构将液态金属降温，但仍保持其液态性，随后流经流量计；
S5)流量计测得的数据进行显示；
S6)液态金属经过流量计后循环回到塑胶袋内；
S7)实验结束后管道内残留的液态金属由泵抽出。
本发明进一步设置为：所述液态金属为镓或镓合金。
本发明进一步设置为：所述S2步骤中的耐高温的塑胶袋包含了位于塑胶袋上下两侧的堵头。
本发明进一步设置为：所述S3步骤中的驱动装置包含了上下运动的滑轨以及内嵌热电偶的上、下加热板。
本发明进一步设置为：所述S4步骤中包含了溢流管、止回阀以及与溢流管相连的回收泵结构。
本发明进一步设置为：所述S4步骤中还包含了在液态金属经降温后溢流管外包的保温层。
本发明进一步设置为：所述S6步骤中液态金属循环回到塑胶袋的过程中经过有止回管。
本发明进一步设置为：止回管为具有特斯拉阀结构。
综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明以芯片在烧结过程中芯片表面的受力测量为实例，该方法利用液态金属(如镓或镓合金)良好的导热性以及熔点低、流动性高等特性，将其内置于耐高温的塑胶袋中，通过上加热板下压，使塑胶袋发生形变，因液体内部各点的压力的均匀性，上加热板下压产生的压力以及热量均匀传递到下方的芯片表面。随着加热板持续下压，液态金属受挤压产生外溢，通过管道连接液体流量计。流量计测得管道内液体的流速/流量等参数后输出至显示模块，根据已知的芯片受力面积、管道截面等参数可计算出芯片表面承受的压力大小。测量结束后，管道内残留的液态金属可经过与管道相连的泵抽出回收，留待下次使用。该方法较之使用压力传感器增加隔热层/散热层具有更高的测量精确性以及操作便利性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1、上加热板；2、下加热板；3、基板；4、限位板；5、塑胶袋；6、溢流管；7、止回阀；8、冷却装置；9、保温层；10、液体流量计；11、显示屏；12、回收泵；13、止回管；14、底座；15、驱动装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供的一种用于芯片烧结时表面压力测量装置，如附图1所示，包括：
内嵌热电偶的上加热板1、下加热板2及底板14；
驱动加热板上下运动的驱动装置15；
由两块限位板4组成的腔体；
内部装有液态金属的耐高温的塑胶袋5；
与溢流管6相接的止回阀7以及回收泵12；
降温结构8；
保温层9；
液体流量计10；
显示电路11；
止回管13。
其中驱动装置15包含了驱动电机以及滑轨，用于控制上加热板2的运动；
所述上加热板1、下加热板2包含了内嵌的热电偶以及位于下压板2下方的底座14，上加热板1下压过程中将压力和热量通过塑胶袋传递到位于下方基板14的芯片上；
所述限位板4包含了位于下加热板2上的可调滑轨，由此调整限位板4的位置，形成合适的腔室空间；
其中耐高温的塑胶袋5包含了设于其上、下两侧的堵头，溢流管6及止回管13穿过限位板4插入堵头并锁紧；
所述溢流管6的材质为金属加耐高温塑料软管，因液态金属(如液态镓)特性，经降温后仍保持其液态属性；
所述液态金属，在上加热板1逐步下压过程中，塑胶袋5受力发生形变，液态金属外溢，经溢流管6-止回阀7-冷却装置8-液体流量计10，最后返回塑胶袋5内，由此产生循环；
所述止回管13内部为特斯拉阀设计，防止塑胶袋5在受力期间，液态金属外溢后产生回流现象；
其中冷却装置8，将液态金属降温至流量计能承受的温度，同时，为了防止降温后的液态金属经溢流管6循环回塑胶袋5内的期间损失热量，导致凝固，冷却装置8后的溢流管6外层包覆保温层9；
回收泵12，在实验结束后将溢流管6内残留的液态金属回收；
所述液体流量计10，将管道内的流量、流速等参数输出至显示屏11。
同时提供一种用于芯片烧结时表面压力测量的方法，具体包括如下步骤：
S1)将贴装好芯片的基板放置于下加热板上并调整好限位；
S2)将液态金属注入耐高温的塑胶袋，随后放入腔体内；
S3)通过驱动装置加压进行压合动作，同时开启加热；
S4)上加热板持续下压，塑胶袋受力发生形变，液态金属外溢，经溢流管至冷却装置，降温结构将液态金属降温，但仍保持其液态性，随后流经流量计；
S5)流量计将管道内的流量、流速等参数输出至显示屏；
S6)液态金属经过流量计后循环回到耐高温塑胶袋内；
S7)实验结束后管道内残留的液态金属由泵抽出。
所述S3步骤中温度为220-280℃，实验时间15—40min；
所述S4步骤中降温至50-100℃，控制降温速率，防止液态金属温度骤降。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种用于芯片烧结时表面压力测量装置，其特征在于，至少包括有上加热板和下加热板，以及位于上加热板和下加热板四周的限位板，由限位板和上加热板以及下加热板形成用于放置具有芯片的基板的腔室，所述基板位于下加热板上，在基板与上加热板之间安置有装有液态金属的塑胶袋，所述塑胶袋密封连接有溢流管，所述溢流管依次连接有止回阀、冷却装置、液体流量计、回收泵、止回管，所述止回管的另一端连接至塑胶袋使其形成回路；所述上加热板连接有驱动装置用于驱动上加热板下压塑胶袋。
2.一种用于芯片烧结时表面压力测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1)将贴装好芯片的基板放置于下加热板上并调整好限位；
S2)将液态金属注入耐高温塑胶袋，随后放入腔室内；
S3)通过驱动装置下压上加热板进行压合动作，同时开启加热；
S4)上加热板持续下压，塑胶袋受力发生形变，液态金属外溢，经溢流管至降温结构，降温结构将液态金属降温，但仍保持其液态性，随后流经流量计；
S5)流量计测得的数据进行显示；
S6)液态金属经过流量计后循环回到塑胶袋内；
S7)实验结束后管道内残留的液态金属由泵抽出。
3.根据权利要求2所述的一种用于芯片烧结时表面压力测量的方法，其特征在于，所述液态金属为镓或镓合金。
4.根据权利要求2所述的一种用于芯片烧结时表面压力测量的方法，其特征在于，所述S2步骤中的耐高温的塑胶袋包含了位于塑胶袋上下两侧的堵头。
5.根据权利要求2所述的一种用于芯片烧结时表面压力测量的方法，其特征在于，所述S3步骤中的驱动装置包含了上下运动的滑轨以及内嵌热电偶的上、下加热板。
6.根据权利要求2所述的一种用于芯片烧结时表面压力测量的方法，其特征在于，所述S4步骤中包含了溢流管、止回阀以及与溢流管相连的回收泵结构。
7.根据权利要求2所述的一种用于芯片烧结时表面压力测量的方法，其特征在于，所述S4步骤中还包含了在液态金属经降温后溢流管外包的保温层。
8.根据权利要求2所述的一种用于芯片烧结时表面压力测量的方法，其特征在于，所述S6步骤中液态金属循环回到塑胶袋的过程中经过有止回管。
9.根据权利要求8所述的一种用于芯片烧结时表面压力测量的方法，其特征在于，止回管为具有特斯拉阀结构。
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