CN210506578U - 一种微导线的电镀连接装置 - Google Patents

Abstract

一种微导线的电镀连接装置，包括芯片定位装置、微导线定位装置、沉积装置和溶液循环装置。其中，芯片固定在芯片定位装置上，微导线通过微导线定位装置的定位元件固定在芯片的导电薄膜上方；芯片定位装置和微导线定位装置设置在定位平台上，定位平台设置在电镀槽上，电镀槽设置在水平移动装置上；沉积装置设置在垂直升降装置上，垂直升降装置通过工作台支撑架设置在水平工作台上。水平移动装置在X和Y向的移动可确定定位在芯片上的微导线和沉积装置上连接压头的相对位置，垂直升降装置的上下移动可带动沉积装置上的连接压头实现对定位在芯片上微导线的松开和压紧。本装置操作简单，定位准确，适用于极微小芯片上导电薄膜和任意材料微导线的连接。

Description

一种微导线的电镀连接装置

技术领域

本实用新型涉及一种微导线的电镀连接装置，特别涉及一种用于连接芯片上导电薄膜与外接微导线的电镀连接装置。

背景技术

在MEMS加工技术中，芯片上导电薄膜和外接导线常采用超声压焊（Bonding）的方法进行连接，但对于某些尺寸过小、导电薄膜或微导线材料熔点过高、硬度过大的导线连接，采用超声压焊并不能获得合适的连接质量。其他常用的导线连接方式也常因其不能获得可靠、有效的连接质量，而不适合在导线连接中使用，如激光焊因光束能量过于集中、而易使芯片上的金属薄膜受热发生起皮、变皱或薄膜破裂的缺陷，钎焊焊接强度低、质量不可靠，电阻压焊焊接成功率低等。显然，对于更为微小的工件和导线，现有的连接工艺很难有效、可靠的实现连接要求。因此，亟需一种新型工艺和装置来实现芯片上导电薄膜和微导线的连接。

电沉积技术是在一定条件下原子在导电基底表面逐渐生长的过程，在两个导电体之间通过电镀沉积金属、使金属填充满导电体之间的缝隙来实现两导体的连接，其是金属原子之间的连接，连接强度可达到金属本体的强度，可靠性高。本实用新型的申请人在专利ZL200710199235.8中提出的“结合电镀技术形成电极电路引出端的后膜结构并实现和外接导线的可靠性连接”表明，电沉积技术可实现导电薄膜和微导线的可靠连接。而对芯片上导电薄膜和微导线的连接而言，如何快捷、可靠地实现微导线在尺寸微小的导电薄膜上紧密贴紧和正确定位是工艺中亟待解决的问题。因此，需要一种操作简单、定位准确、适用于极微小芯片和微导线进行连接的电镀连接装置。

实用新型内容

本实用新型提供了一种电镀连接装置，其利用可升降的连接压头将微导线轻压在芯片的导电薄膜上，在电场作用下，在微导线与导电薄膜之间沉积金属层，从而实现微导线与芯片的电镀连接。

为实现上述工艺，本实用新型提供的电镀连接装置中，采用的技术方案是：一种微导线的电镀连接装置，包括芯片定位装置、微导线定位装置、沉积装置和溶液循环装置。其中，芯片固定在芯片定位装置上，芯片定位装置和微导线定位装置设置在定位平台上，定位平台设置在电镀槽上，电镀槽设置在水平移动装置上；沉积装置设置在垂直升降装置上，垂直升降装置设置在工作台支撑架上，工作台支撑架设置在水平工作台上。

所述的芯片定位装置包括夹紧螺栓、活动块、工件台和固定块，可实现芯片在其上的固定和夹紧。

所述的微导线定位装置包括调节螺栓、滑动定位块、固定螺栓、上顶板、下顶板、弹簧和导轨，其装配在定位平台的导轨上；所述的上顶板2-4和下定板2-5的表面设置一层弹性材料，定位时，微导线装配在上顶板和下顶板之间，通过旋转固定螺栓实现微导线的张紧和固定。

所述的沉积装置包括环状阳极和连接压头；所述的环状阳极设置在连接压头的压头上端部空腔内，和电源正极相连；沉积装置的连接压头为中空的上大下小的漏斗状结构，连接压头的下端设有缺口，X方向的缺口为压头下端部定位口，用来定位和压紧微导线，其缺口形状为V形、半圆形；Y方向的缺口用于电解液流出，其缺口形状为矩形、正方形；所述的沉积装置在垂直升降装置的上下移动时，实现对定位在芯片上的微导线的松开和压紧。

所述的溶液循环装置包括循环管道、泵、过滤网和储液槽，所述的溶液循环装置连接在电镀槽的出液口和沉积装置中连接压头上端的进液口。

所述的水平移动装置设置在水平工作台上，包括动力部件、Y向螺母丝杠、Y向导轨、Y向螺母负载平台、X向螺母丝杠、X向导轨和X向螺母负载，可实现装置在Y向和X向的移动。

所述的垂直升降装置包括锁紧螺母、手动旋钮、Z向螺母丝杠、Z向导轨、Z向螺母滑块平台和L形定位台，可实现装配在L形定位台的沉积装置在Z向的上下移动。

本实用新型所涉及的工作过程是：①芯片定位。将芯片放在芯片定位装置中的固定块和活动块之间的工作台上；通过旋转芯片定位装置的夹紧螺栓使固定块和活动块合拢，将芯片夹紧；②微导线在芯片上的定位。将微导线穿过微导线定位装置的上顶板和下顶板之间的空隙，调整微导线，使其呈张紧的状态，旋转固定螺栓使得上顶板和下顶板将微导线固定，再通过调整微导线定位装置上的调节螺栓使得微导线定位装置水平移动，将微导线的位置调整在芯片上导电薄膜的中间处，再次旋转微导线定位装置上的固定螺栓使微导线下移接触到芯片的导电薄膜表面；③微导线的固定。垂直升降装置带动沉积装置向下移动，移动到芯片上方，通过调整水平移动装置上的Y向螺母负载平台和X向螺母负载平台在Y和X方向的往复移动来调整芯片的导电薄膜和微导线的位置，使其位于沉积装置的连接压头下端部定位口的正下方，再次调整垂直定位装置、使沉积装置下移，使压头下端部定位口将微导线压紧在芯片的导电薄膜上，实现微导线在薄膜上的固定；④电镀连接。以环状阳极为阳极、微导线为阴极，电解液从沉积装置的连接压头上端口流入、经过环状阳极，流经连接压头下端部、微导线和芯片上的导电薄膜，在微导线和芯片上导电薄膜处形成连续电解液池，之后电解液从连接压头下端部缺口中流出，流到电镀槽中，经过溶液循环装置循环过滤后又回到沉积装置中。通过环状阳极的电解液在微导线上发生沉积反应、生长出金属镀层，镀层逐渐增加，直至将微导线和芯片连接在一起。

附图说明

图1~图4是本实用新型的电镀连接装置整体结构示意图和各部件结构示意图。

图1为电镀连接装置。

图2为芯片定位装置。

图3为连接压头结构。

图4为微导线定位装置。

图中的标号分别表示：1. 芯片定位装置，其中：1-1 夹紧螺栓，1-2 活动块，1-3工件台和1-4固定块；2. 微导线定位装置，其中：2-1 调节螺栓，2-2 滑动定位块，2-3 固定螺栓，2-4 上顶板，2-5 下顶板，2-6 弹簧和2-7 导轨；3. 沉积装置，其中：3-1环状阳极和3-2连接压头；3-2-1 压头上端部空腔，3-2-2 压头下端部定位口；4. 溶液循环装置，其中：4-1循环管道，4-2 泵，4-3 过滤网和4-4 储液槽；5. 微导线；6. 芯片，其中：6-1 导电薄膜和6-2 基底；7. 水平移动装置，其中：7-1 动力部件，7-2 Y向螺母丝杠，7-3 Y向导轨，7-4 Y向螺母负载平台，7-5 X向螺母丝杠，7-6 X向导轨和7-7 X向螺母负载平台；8. 垂直升降装置，其中：8-1锁紧螺母，8-2手动旋钮、8-3 Z向螺母丝杠，8-4 Z向导轨，8-5 Z向螺母滑块平台和8-6L形定位台；9. 电解液；10. 定位平台 ；11. 电镀槽 ；12.工作台支撑架；13.水平工作台。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施做进一步的详细说明。

为实现上述工艺，本实用新型提供的电镀连接装置中，采用的技术方案是：一种微导线的电镀连接装置，包括芯片定位装置1、微导线定位装置2、沉积装置3和溶液循环装置4。其中，芯片6固定在芯片定位装置1上，芯片定位装置1和微导线定位装置2设置在定位平台10上，定位平台10设置在电镀槽11上，电镀槽11设置在水平移动装置7上，沉积装置3设置在垂直升降装置8上，垂直升降装置8设置在工作台支撑架12上，工作台支撑架12设置在水平工作台13上。

所述的芯片定位装置1包括夹紧螺栓1-1、活动块1-2、工件台1-3和固定块1-4，可实现芯片6在其上的固定和夹紧。

所述的微导线定位装置2包括调节螺栓2-1、滑动定位块2-2、固定螺栓2-3、上顶板2-4、下顶板2-5、弹簧2-6和导轨2-7，其装配在定位平台10的导轨2-7上；所述的上顶板2-4和下定板2-5的表面设置一层弹性材料，定位时，微导线5装配在上顶板2-4和下顶板2-5之间，定位时，微导线5装配在上顶板2-4和下顶板2-5之间，通过旋转固定螺栓2-3实现微导线5的张紧和固定。

所述的沉积装置3包括环状阳极3-1和连接压头3-2；所述的环状阳极3-1设置在连接压头3-2的压头上端部空腔3-2-1内，和电源正极相连；沉积装置3的连接压头3-2为中空的上大下小的漏斗状结构，连接压头3-2的下端设有缺口，X方向的缺口为压头下端部定位口3-2-2，用来定位和压紧微导线5，其缺口形状为V形、半圆形；Y方向的缺口用于电解液9流出，其缺口形状为矩形、正方形；所述的沉积装置3在垂直升降装置8的上下移动时，实现对定位在芯片6上的微导线5的松开和压紧。

所述的溶液循环装置4包括循环管道4-1、泵4-2、过滤网4-3和储液槽4-4；所述的溶液循环装置4连接在电镀槽11的出液口和沉积装置3中连接压头3-2上端的进液口。

所述的水平移动装置7设置在水平工作台13上，包括动力部件7-1、Y向丝杠7-2、Y向导轨7-3、Y向螺母负载平台7-4、X向螺母丝杠7-5、X向导轨7-6和X向螺母负载平台7-7，可实现装置在Y向和X向的移动。

所述的垂直升降装置8包括锁紧螺母8-1、手动旋钮8-2、Z向螺母丝杠8-3、Z向导轨8-4、Z向螺母滑块平台8-5和L形定位台8-6，可实现装配在L形定位台8-6的沉积装置3在Z向的上下移动。

本实用新型所涉及的工作过程是：①芯片定位，将芯片6放在芯片定位装置1中的活动块1-2和固定块1-4之间的工件台1-3上；通过旋转芯片定位装置1中夹紧螺栓1-1使活动块1-2和固定块1-4合拢，将芯片6夹紧；②微导线在芯片上的定位，将微导线5穿过微导线定位装置2的上顶板2-4和下顶板2-5之间的空隙，调整微导线5，使其呈张紧的状态，旋转固定螺栓2-3使得上顶板2-4和下顶板2-5将微导线5固定，再通过调整调节螺栓2-1使得微导线定位装置1水平移动，将微导线5的位置调整在芯片6上导电薄膜6-1的中间处，再次旋转微导线定位装置2上的固定螺栓2-3使微导线5下移接触到芯片6的导电薄膜6-1表面；③微导线的固定，垂直升降装置8带动沉积装置3向下移动，移动到芯片6上方，通过调节水平移动装置7上的Y螺母负载平台7-5和X向螺母负载平台7-7在Y和X方向往复移动来调整沉积装置3的压头下端部定位口3-2-2，使其位于芯片6的导电薄膜6-1和微导线5的正上方，再次调整垂直定位装置8、使沉积装置3下移，使压头下端部定位口3-2-2将微导线5压紧在芯片6的导电薄膜6-1上；实现微导线5在导电薄膜6-1上的固定；④电镀连接，以环状阳极3-1为阳极、微导线5为阴极，电解液9从沉积装置3的连接压头上端口流入、经过环状阳极3-1，流经连接压头3-2下端部、微导线5和芯片6上的导电薄膜6-1，在微导线5和芯片6上导电薄膜6-1处形成连续电解液池，之后电解液9从连接压头3-2下端部缺口处流出，流到电镀槽11中，经过溶液循环装置4循环过滤后又回到沉积装置3中。通过环状阳极3-1的电解液9在微导线5上发生沉积反应、生长出金属镀层，镀层逐渐增加，直至将微导线5和芯片6连接在一起。

所述的芯片定位装置1设置在电镀槽11里的定位平台10上，动力部件7-1旋转带动Y向螺母丝杠7-2和X向螺母丝杠7-5旋转，带动芯片定位装置1沿Y向导轨7-4和X向导轨7-7做Y和X方向往复移动，用来调节液束和微导线5的相对位置。

所述的芯片定位装置1中，将芯片6置于固定块1-4和活动块1-2之间的工件台1-3上；通过旋转夹紧螺栓1-1使固定块1-4和活动块1-2合拢，将芯片6定位夹紧。

所述的芯片定位装置1和微导线定位装置2设置在定位平台10上，定位平台10设置在电镀槽11上，并通过与之相连水平移动装置7来调整芯片6上定位的微导线5和连接压头3-2的相对位置。

所述的芯片定位装置1中夹紧螺栓1-1的尾部与工件台1-3侧壁的孔洞卡扣式配合，使夹紧螺栓1-1仅能在工件台1-3侧壁的孔洞中旋转。

所述的芯片定位装置1中工件台1-3设置在定位平台10上，外形为燕尾形，用作活动块1-2的导轨。

所述的微导线定位装置2中调节螺栓2-1与滑动定位块2-2螺纹配合，与固定块1-4为卡扣式配合。

所述的微导线定位装置2中固定螺栓2-3与滑动定位块2-2螺纹配合，与上顶板2-4为卡扣式配合。

所述的微导线定位装置2中滑动定位块2-2为U形，其两端设置有开有通孔的矩形块，用于装配固定螺栓2-3、上顶板2-4、下顶板2-5和弹簧2-6的组合。

所述的沉积装置3装配在垂直升降装置8上，可随Z向螺母滑块平台8-5向下运动，使压头下端部定位口3-2-2将微导线5压在芯片6的导电薄膜6-1上。

所述的沉积装置3中连接压头3-2可根据实际情况中微导线5直径要求对压头下端部定位口3-2-2的尺寸进行调整。

所述的沉积装置3中L形定位台8-6设置在垂直升降装置8的Z向螺母滑块平台8-5上，并与连接压头3-2螺纹配合。

所述的沉积装置3中的环状电极3-2作为电沉积工艺的阳极，其上设置有外引导线。

所述的沉积装置3的连接压头3-2在压头下端设有缺口，X方向上的缺口为压头下端部定位口3-2-2，用来定位和压紧微导线5，其缺口形状为V形；Y方向上的缺口用于电解液9流出，其缺口形状矩形。

所述的溶液循环装置4的过滤网4-3装配在电镀槽11的出液口处，用于过滤杂质。

所述的溶液循环装置4中储液槽4-4中液面位置可高于或等齐电镀槽11底部，也可低于电镀槽11，如储液槽4-4中液面位置高于或等齐电镀槽11，须在储液槽4-4的进液口装配水泵，如储液槽4-4中液面位置低于电镀槽11底部，则不需要水泵，本案例中储液槽4-4中液面位置低于电镀槽11底部。

所述的溶液循环装置4可在装置停止工作时可将电解液9储存在储液槽4-4中，防止电解液9污染。

所述的水平移动装置7和工作台支撑架12设置在水平工作台13上。

所述的水平移动装置7的动力部件7-1分为X向和Y向，一般采用的是电机驱动。

所述的垂直升降装置8中设置在工作台支撑架12上，旋转手动旋钮8-2带动Z向螺母丝杠8-3旋转，装配在Z向螺母丝杠8-3上的Z向螺母滑块平台8-5带动沉积装置3在Z向导轨8-4上做上下移动。

所述的垂直升降装置8中Z向导轨8-4的形状可为常用的导轨形状，如矩形、燕尾形，本实用新型采用燕尾形导轨结构。

Claims (6)

1.一种微导线的电镀连接装置，包括芯片定位装置（1）、微导线定位装置（2）、沉积装置（3）和溶液循环装置（4），其中，芯片（6）固定在芯片定位装置（1）上；芯片定位装置（1）和微导线定位装置（2）设置在定位平台（10）上，定位平台（10）设置在电镀槽（11）上，电镀槽（11）设置在水平移动装置（7）上，水平移动装置（7）设置在水平工作台（13）上；沉积装置（3）设置在垂直升降装置（8）上，垂直升降装置（8）设置在工作台支撑架（12）上，工作台支撑架（12）设置在水平工作台（13）上。

2.根据权利要求1所述的一种微导线的电镀连接装置，其特征在于：所述的芯片定位装置（1）包括夹紧螺栓（1-1）、活动块（1-2）、工件台（1-3）和固定块（1-4），可实现芯片（6）在其上的固定和夹紧。

3.根据权利要求1所述的一种微导线的电镀连接装置，其特征在于：所述的微导线定位装置（2）包括调节螺栓（2-1）、滑动定位块（2-2）、固定螺栓（2-3）、上顶板（2-4）、下顶板（2-5）、弹簧（2-6）和导轨（2-7）；定位时，微导线（5）装配在上顶板（2-4）和下顶板（2-5）之间，通过调整微导线定位装置（2）的调节螺栓（2-1）、滑动定位块（2-2）、固定螺栓（2-3）和导轨（2-7），可将微导线（5）张紧、固定在芯片（6）上导电薄膜（6-1）的上方。

4.根据权利要求1所述的一种微导线的电镀连接装置，其特征在于：所述的沉积装置（3）包括环状阳极（3-1）和连接压头（3-2）；所述的环状阳极（3-1）设置在连接压头（3-2）的压头上端部空腔（3-2-1）内，和电源正极相连。

5.根据权利要求4所述的一种微导线的电镀连接装置，其特征是：所述的沉积装置（3）的连接压头（3-2）为中空的上大下小的漏斗状结构，连接压头（3-2）的下端设有缺口，X方向的缺口为压头下端部定位口（3-2-2），用来定位和压紧微导线（5），其缺口形状为V形、半圆形；Y方向的缺口用于电解液（9）流出，其缺口形状为矩形、正方形。

6.根据权利要求4所述的一种微导线的电镀连接装置，其特征是：所述的沉积装置（3）中连接压头（3-2）下端的缺口尺寸可根据实际加工中微导线（5）直径的尺寸进行调整。

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