CN207690766U - 芯片固晶真空贴装头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种芯片贴装头，涉及芯片封装设备技术领域，包括加热体，加热体内部带有相互独立的吸嘴真空吸附通道和芯片真空吸附通道，加热体底部通过所述吸嘴真空吸附通道吸附有吸嘴，所述吸嘴上设置有用于吸附芯片的吸嘴开口，所述吸嘴开口的位置与所述芯片真空吸附通道位置对应，这种芯片固晶真空贴装头利用真空吸附、具有良好导热性、结构简明且便于根据芯片规格进行调整。
Description
技术领域
本实用新型涉及芯片封装技术领域，特别涉及芯片固晶真空贴装头。
背景技术
芯片固晶或者芯片封装，是指对芯片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。
目前，采用热熔贴装工艺是个比较先进且高效的方式，通过贴装头将待封装的芯片吸起并运转到封装基板上，封装基板上对应芯片安装位置的管脚插口中预制有焊锡球，贴装头具有加热功能，芯片就位时通过贴装头的加热焊锡球融化将芯片管脚与封装基板上管脚插口焊合完成封装，芯片本身不宜经受震动和过大的夹持力，而且具有加热功能的贴装头需要良好的导热能力和多种规格的芯片适应能力，并且芯片在运输和保藏过程中为了避免管脚生锈等问题，会在芯片表层涂覆一层抗氧化剂，因此在贴装头对其进行吸附的时候，就会出现抗氧化剂被吸入真空吸头而导致系统中如真空传感器等器件的损坏，因此使用中需要不时的用去离子水等对吸头的真空管路进行清理，但清理后始终会有一些水残留，这些残留也会随着真空管路进入真空传感器而导致损坏。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种利用真空吸附、具有良好导热性、结构简明且便于根据芯片规格进行调整的芯片固晶真空贴装头。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种芯片贴装头，其特征在于：包括加热体，加热体内部带有相互独立的吸嘴真空吸附通道和芯片真空吸附通道，加热体底部通过所述吸嘴真空吸附通道吸附有吸嘴，所述吸嘴上设置有用于吸附芯片的吸嘴开口，所述吸嘴开口的位置与所述芯片真空吸附通道开口位置对应。
所述芯片真空吸附通道上连接有真空传感器。
所述真空传感器通过安装座安装在吸嘴真空吸附通道和芯片真空吸附通道的真空管路上，所述安装座中设置有方向朝上的采样通道，所述真空传感器通过该采样通道对吸嘴真空吸附通道和芯片真空吸附通道进行检测。
所述加热体内部的吸嘴真空吸附通道和芯片真空吸附通道均呈L型。
所述吸嘴真空吸附通道和芯片真空吸附通道在加热体中镜像对称设置。
所述加热体包括上半部的加热片壳体和下半部的加热片。
所述上半部的加热片壳体和下半部的加热片之间通过螺栓链接。
所述加热片壳体和下半部的加热片之间通过四颗螺栓链接，所述螺栓均带有垫片，且至少有一颗螺栓的垫片为金属垫片，另外的螺栓的垫片为云母垫片。
所述加热片壳体的厚度大于加热片。
所述加热片壳体是由具有<10-6/K热膨胀系数的陶瓷铸造而成。
所述加热片壳体顶部装配有冷却装置。
所述冷却装置为气体冷却装置，在芯片固晶真空贴装头工作时气体冷却装置向加热片壳体顶部通气体冷却。
所述加热片的加热速度>130℃/s,平整度<0.2微米。
所述吸嘴的表面平整，吸嘴用于吸附芯片的底面上设置有一个芯片吸附凸台。
所述芯片吸附凸台比对应要吸附的芯片的尺寸在每个方向都小至少100微米。
本实用新型提供的芯片固晶真空贴装头，吸嘴由吸嘴真空吸附通道吸附在加热体下，吸嘴再利用芯片真空吸附通道传递的真空吸附力来吸取芯片实现芯片的抓取，这样在对应不同规格的芯片时仅需要更换不同的吸嘴即可，适用性很广，此外，采用加热体、吸嘴的热传导，可以在芯片放到位时融化芯片管脚上的焊锡实现转运和焊接一体化的功能，属于相当先进的热熔贴装工艺设备解决方案，真空吸附的方式也适合热熔工艺，不会因为温度的变化使吸附力产生明显波动进而影响焊接的精确度。
本实用新型提供的芯片固晶真空贴装头，真空传感器用于检测真空吸附通道中的真空度，安装座中的采样通道方向朝上，避免了真空通道中清洗用的去离子水残留进入真空传感器中造成传感器的损坏；加热片加热速度>130℃/s的加热能力，能满足大规模生产中生产效率的要求，平整度<0.2微米平整度能够使芯片和基板实现充分的平行焊接，避免因为不平行造成的虚焊，短路等问题；加热片壳体采用的陶瓷热膨胀系数<10-6/K避免了因热胀冷缩，贴装头长度的变化造成芯片到基板距离的不稳定问题，并且陶瓷导热良好；加热片和加热片壳体之间固定的螺栓一部分采用云母垫片，另一部分采用金属垫片是为了让在生产过程中产生的静电有序地沿设计的路径释放。
附图说明
图1是本实用新型一种方案的贴装头的结构示意图；
图2是本实用新型一种方案具体应用的贴装头系统的结构示意图；
图中：
1、吸嘴真空吸附通道；2、芯片真空吸附通道；3、吸嘴；4、真空传感器；5、加热片壳体；6、加热片；7、芯片；8、安装座；9、采样通道；10、真空发生器；11、冷却装置。
具体实施方式
以下通过几个具体实施例来进一步说明实现本实用新型目的的技术方案，需要说明的是，本实用新型的技术方案包含但不限于以下实施例。
实施例1
如图1，芯片固晶真空贴装头，包括加热体，加热体内部带有相互独立的吸嘴真空吸附通道1和芯片真空吸附通道2，加热体底部通过所述吸嘴真空吸附通道1吸附有吸嘴3，所述吸嘴3上设置有用于吸附芯片7的吸嘴开口，所述吸嘴开口的位置与所述芯片真空吸附通道2开口位置对应。
吸嘴由吸嘴真空吸附通道吸附在加热体下，吸嘴再利用芯片真空吸附通道传递的真空吸附力来吸取芯片实现芯片的抓取，这样在对应不同规格的芯片时仅需要更换不同的吸嘴即可，适用性很广，此外，采用加热体、吸嘴的热传导，可以在芯片放到位时融化芯片管脚上的焊锡实现转运和焊接一体化的功能，属于相当先进的热熔贴装工艺设备解决方案，真空吸附的方式也适合热熔工艺，不会因为温度的变化使吸附力产生明显波动进而影响焊接的精确度。
实施例2
如图1和2，芯片固晶真空贴装头，包括加热体，加热体内部带有相互独立的吸嘴真空吸附通道1和芯片真空吸附通道2，加热体底部通过所述吸嘴真空吸附通道1吸附有吸嘴3，所述吸嘴3上设置有用于吸附芯片7的吸嘴开口，所述吸嘴开口的位置与所述芯片真空吸附通道2开口位置对应；所述加热体包括上半部的加热片壳体5和下半部的加热片6；所述加热片壳体5是由具有<10-6/K热膨胀系数的陶瓷铸造而成；所述加热片壳体5顶部装配有冷却装置11。
这是本实用新型一种优选的实施方案。吸嘴由吸嘴真空吸附通道吸附在加热体下，吸嘴再利用芯片真空吸附通道传递的真空吸附力来吸取芯片实现芯片的抓取，这样在对应不同规格的芯片时仅需要更换不同的吸嘴即可，适用性很广，此外，采用加热体、吸嘴的热传导，可以在芯片放到位时融化芯片管脚上的焊锡实现转运和焊接一体化的功能，属于相当先进的热熔贴装工艺设备解决方案，真空吸附的方式也适合热熔工艺，不会因为温度的变化使吸附力产生明显波动进而影响焊接的精确度；贴装头吸附起芯片后转移至芯片焊接位置，芯片的管脚对齐安装位的管孔，此时通过加热片壳体和加热片的热传递将管脚上的焊锡融化完成对芯片的焊接，冷却装置则及时排走多余的热量，实现吸附、抓取、移动、放置和焊接一体的热熔贴合工艺，加热片壳体采用的陶瓷热膨胀系数<10-6/K避免了因热胀冷缩，贴装头长度的变化造成芯片到基板距离的不稳定问题，并且陶瓷导热良好。
实施例3
如图1和2，芯片固晶真空贴装头，包括加热体，加热体内部带有相互独立的吸嘴真空吸附通道1和芯片真空吸附通道2，加热体底部通过所述吸嘴真空吸附通道1吸附有吸嘴3，所述吸嘴3上设置有用于吸附芯片7的吸嘴开口，所述吸嘴开口的位置与所述芯片真空吸附通道2开口位置对应；所述加热体包括上半部的加热片壳体5和下半部的加热片6；所述加热片壳体(5)是由具有<10-6/K热膨胀系数的陶瓷铸造而成；所述加热片6的加热速度>130℃/s,平整度<0.2微米。
这是本实用新型又一种优选的实施方案。吸嘴由吸嘴真空吸附通道吸附在加热体下，吸嘴再利用芯片真空吸附通道传递的真空吸附力来吸取芯片实现芯片的抓取，这样在对应不同规格的芯片时仅需要更换不同的吸嘴即可，适用性很广，此外，采用加热体、吸嘴的热传导，可以在芯片放到位时融化芯片管脚上的焊锡实现转运和焊接一体化的功能，属于相当先进的热熔贴装工艺设备解决方案，真空吸附的方式也适合热熔工艺，不会因为温度的变化使吸附力产生明显波动进而影响焊接的精确度；贴装头吸附起芯片后转移至芯片焊接位置，芯片的管脚对齐安装位的管孔，此时通过加热片壳体和加热片的热传递将管脚上的焊锡融化完成对芯片的焊接，实现吸附、抓取、移动、放置和焊接一体的热熔贴合工艺，加热片壳体采用的陶瓷热膨胀系数<10-6/K避免了因热胀冷缩，贴装头长度的变化造成芯片到基板距离的不稳定问题，并且陶瓷导热良好；加热片加热速度>130℃/s的加热能力，能满足大规模生产中生产效率的要求，平整度<0.2微米平整度能够使芯片和基板实现充分的平行焊接，避免因为不平行造成的虚焊，短路等问题。
实施例4
如图1和2，芯片固晶真空贴装头，包括加热体，加热体内部带有相互独立的吸嘴真空吸附通道1和芯片真空吸附通道2，加热体底部通过所述吸嘴真空吸附通道1吸附有吸嘴3，所述吸嘴3上设置有用于吸附芯片7的吸嘴开口，所述吸嘴开口的位置与所述芯片真空吸附通道2开口位置对应；所述芯片真空吸附通道2上连接有真空传感器4；所述真空传感器4通过安装座8安装在吸嘴真空吸附通道1和芯片真空吸附通道2的真空管路上，所述安装座8中设置有方向朝上的采样通道9，所述真空传感器4通过该采样通道9对吸嘴真空吸附通道1和芯片真空吸附通道2进行检测；所述加热体内部的吸嘴真空吸附通道1和芯片真空吸附通道2均为L型；所述吸嘴真空吸附通道1和芯片真空吸附通道2在加热体中镜像对称设置；所述加热体包括上半部的加热片壳体5和下半部的加热片6；所述加热片壳体5和加热片6之间通过螺栓链接；所述加热片壳体5和加热片6之间通过四颗螺栓链接，所述螺栓均带有垫片，且至少有一颗螺栓的垫片为金属垫片，另外的螺栓的垫片为云母垫片；所述加热片壳体5的厚度大于加热片6；所述加热片壳体5是由具有<10-6/K热膨胀系数的陶瓷铸造而成；所述加热片壳体5顶部装配有冷却装置11；所述冷却装置11为气体冷却装置，在芯片固晶真空贴装头工作时气体冷却装置11向加热片壳体5顶部通气体冷却；所述加热片6的加热速度>130℃/s,平整度<0.2微米；所述吸嘴3的表面平整，吸嘴3用于吸附芯片7的面上设置有一个芯片吸附凸台；所述芯片吸附凸台比对应要吸附的芯片7的尺寸在每个方向都小至少100微米。
这是本实用新型一种最佳的实施方案。吸嘴由吸嘴真空吸附通道吸附在加热体下，吸嘴再利用芯片真空吸附通道传递的真空吸附力来吸取芯片实现芯片的抓取，这样在对应不同规格的芯片时仅需要更换不同的吸嘴即可，适用性很广，此外，采用加热体、吸嘴的热传导，可以在芯片放到位时融化芯片管脚上的焊锡实现转运和焊接一体化的功能，属于相当先进的热熔贴装工艺设备解决方案，真空吸附的方式也适合热熔工艺，不会因为温度的变化使吸附力产生明显波动进而影响焊接的精确度；真空传感器用于检测真空吸附通道中的真空度，安装座中的采样通道方向朝上，避免了真空通道中清洗用的去离子水残留进入真空传感器中造成传感器的损坏；加热片加热速度>130℃/s的加热能力，能满足大规模生产中生产效率的要求，平整度<0.2微米平整度能够使芯片和基板实现充分的平行焊接，避免因为不平行造成的虚焊，短路等问题；加热片壳体采用的陶瓷热膨胀系数<10-6/K避免了因热胀冷缩，贴装头长度的变化造成芯片到基板距离的不稳定问题，并且陶瓷导热良好；加热片和加热片壳体之间固定的螺栓一部分采用云母垫片，另一部分采用金属垫片是为了让在生产过程中产生的静电有序地沿设计的路径释放。
实施例5
如图1，本实用新型的芯片固晶真空贴装头，芯片7通过吸嘴3吸附在加热片6上，而吸嘴3则由吸嘴真空吸附通道1吸附在加热体底部，而吸嘴3上的开口与加热体中的芯片真空吸附通道2对齐用于利用真空吸附芯片7；如图2所示，加热体又分为上方加热片壳体5和加热片6，这样在贴装头吸附起芯片7后转移至芯片焊接位置，芯片7的管脚对齐安装位的管孔，此时通过加热片壳体5和加热片6的热传递将管脚上的焊锡融化完成对芯片的焊接，实现吸附、抓取、移动、放置和焊接一体的热熔贴合工艺，如果加热片6采用加热速度>130℃/s,平整度<0.2微米的规格还可以达到更好的导热效果，高平整度也有利于完全贴合同时尽可能避免因工作面不平整造成的芯片贴装误差；并且本实用新型的技术方案，在加热片壳体5上还提供了冷却装置11，如图2所示，如果优选的采用气体冷却的技术，在贴装头工作时，冷却空气从左至右的穿过冷却装置11，既可以带走加热片壳体5上的温度实现降温，而为了达到更好的降温效果，可以将热膨胀系数<10-6/K的陶瓷作为铸造加热片壳体5的材料，充分利用其高效导热、质量轻、密度高密封性好的特点；加热片和加热片壳体可以采用4颗M3的螺栓链接，并用3kgf/cm的力矩锁紧，4颗螺栓中有3颗采用云母垫片，另外一颗使用金属垫片，目的是让静电消散避免影响芯片7；如图2的上半部份所示，本实用新型的真空传感器4则是通过一个带有采样管路9的安装座设置在吸嘴真空吸附通道1和/或芯片真空吸附通道2的真空管路上的，并且采样管路9的朝向朝上，利用重力因素与真空吸附力抵消，避免了在清理贴装头时遗留的去离子水进入真空传感器4使传感器发生损坏，优选的，安装座可以通过螺接等方式安装在机架上；另外，吸嘴用于吸附芯片的底面上设置的芯片吸附凸台，比对应要吸附的芯片的尺寸在每个方向都小至少100微米，在实际使用中是为了更好的对应芯片7上的限位槽或凸起粒，也能避免在吸附起芯片7的过程中由于存放位置的局限到账吸附位置不准确的问题。
Claims (15)
1.一种芯片固晶真空贴装头，其特征在于：包括加热体，加热体内部带有相互独立的吸嘴真空吸附通道(1)和芯片真空吸附通道(2)，加热体底部通过所述吸嘴真空吸附通道(1)吸附有吸嘴(3)，所述吸嘴(3)上设置有用于吸附芯片(7)的吸嘴开口，所述吸嘴开口的位置与所述芯片真空吸附通道(2)开口位置对应。
2.如权利要求1所述的芯片固晶真空贴装头，其特征在于：所述芯片真空吸附通道(2)上连接有真空传感器(4)。
3.如权利要求2所述的芯片固晶真空贴装头，其特征在于：所述真空传感器(4)通过安装座(8)安装在吸嘴真空吸附通道(1)和芯片真空吸附通道(2)的真空管路上，所述安装座(8)中设置有方向朝上的采样通道(9)，所述真空传感器(4)通过该采样通道(9)对吸嘴真空吸附通道(1)和/或芯片真空吸附通道(2)进行检测。
4.如权利要求1所述的芯片固晶真空贴装头，其特征在于：所述加热体内部的吸嘴真空吸附通道(1)和芯片真空吸附通道(2)均呈L型。
5.如权利要求1或4所述的芯片固晶真空贴装头，其特征在于：所述吸嘴真空吸附通道(1)和芯片真空吸附通道(2)在加热体中镜像对称设置。
6.如权利要求1所述的芯片固晶真空贴装头，其特征在于：所述加热体包括上半部的加热片壳体(5)和下半部的加热片(6)。
7.如权利要求6所述的芯片固晶真空贴装头，其特征在于：所述上半部的加热片壳体(5)和下半部的加热片(6)之间通过螺栓链接。
8.如权利要求7所述的芯片固晶真空贴装头，其特征在于：所述加热片壳体(5)和下半部的加热片(6)之间通过四颗螺栓链接，所述螺栓均带有垫片，且至少有一颗螺栓的垫片为金属垫片，另外的螺栓的垫片为云母垫片。
9.如权利要求6所述的芯片固晶真空贴装头，其特征在于：所述加热片壳体(5)的厚度大于加热片(6)。
10.如权利要求6、7、8、9中任意一项所述的芯片固晶真空贴装头，其特征在于：所述加热片壳体(5)是由具有<10-6/K热膨胀系数的陶瓷铸造而成。
11.如权利要求6、7、8、9中任意一项所述的芯片固晶真空贴装头，其特征在于：所述加热片壳体(5)顶部装配有冷却装置(11)。
12.如权利要求11所述的芯片固晶真空贴装头，其特征在于：所述冷却装置(11)为气体冷却装置，在芯片固晶真空贴装头工作时气体冷却装置(11)向加热片壳体(5)顶部通气体冷却。
13.如权利要求6、7、8、9中任意一项所述的芯片固晶真空贴装头，其特征在于：所述加热片(6)的加热速度>130℃/s,平整度<0.2微米。
14.如权利要求1所述的芯片固晶真空贴装头，其特征在于：所述吸嘴(3)的表面平整，吸嘴(3)用于吸附芯片(7)的底面上设置有一个芯片吸附凸台。
15.如权利要求14所述的芯片固晶真空贴装头，其特征在于：所述芯片吸附凸台比对应要吸附的芯片(7)的尺寸在每个方向都小至少100微米。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109901280A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-06-18 | 无锡盈芯半导体科技有限公司 | 一种具有真空吸附与加热功能的载物台 |
| CN112018017A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-12-01 | 四川旭茂微科技有限公司 | 一种跳线框架上的芯片放置装置及方法 |
| WO2023189887A1 (ja) * | 2022-03-29 | 2023-10-05 | 東レエンジニアリング株式会社 | 突き上げヘッド及び突き上げ装置 |
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2017
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