[實用新型]一種用于銀焊膏連接的表面貼裝裝置

有效

• 申請號: 201721309264.0
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN207911246U
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 李欣;李潔;梅云輝;陸國權
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H05K13/04
• 分類號: H05K13/04;H05K3/34
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

本實用新型涉及一種用于銀焊膏連接的表面貼裝裝置，包括光學調整機架及固定在機架上的視覺對中系統；所述視覺對中系統下方的底盤上設置有精密移動平臺；所述精密移動平臺在水平面沿X、Y軸方向上分別設置有高精度微分頭；所述精密移動平臺上設置試樣臺；所述試樣臺正上方設置真空吸嘴，真空吸嘴上方通過密封管路可與真空泵相連，真空吸嘴和位移調節旋鈕都固定在光學調整機架上；光學調整機架固定在底盤上。本實用新型裝置通過多軸協調工作，結合視覺對中系統，可實現高精度地將芯片貼裝于基板上印刷焊膏的位置；且真空吸嘴可實現高真空。所以適于各種大小、形狀的芯片。結構合理，操作簡單。

技術領域

本實用新型涉及一種用于銀焊膏連接的表面貼裝裝置，具體涉及一種為利用銀焊膏實現芯片與基板互連過程中，降低銀焊膏連接層空洞率，進而提高銀焊膏連接可靠性的表面貼裝裝置及方法。

背景技術

芯片互連材料在電子元器件工作中通常起電/熱導通、物理保護及機械支撐等作用，是大功率集成電路的重要組成部分。而隨著第三代半導體材料的發展，傳統的低熔點釬料合金已不能滿足大功率電子元器件的高溫應用。低溫燒結銀焊膏，作為一種新型焊料替代合金，具有較高的連接強度，以及優于無鉛焊料和導電膠3-5倍的電、熱導率。此外，具有多孔微觀結構的燒結銀表現出相對低的彈性模量(約9GPa)，可用于減輕由于熱膨脹系數不匹配產生的熱-機械應力。同時較高的熔點使得燒結銀接頭表現出優秀的耐高溫蠕變能力。這些使得銀焊膏成為電子封裝領域的研究熱點。

釬料通常是在高于其熔點的工藝溫度下，熔化潤濕基板實現冶金粘接。而銀焊膏是納/微米級銀顆粒與有機物組成的混合物，借助于低尺寸效應，在遠低于塊狀銀熔點下，通過原子間擴散實現固相燒結。燒結初期，顆粒間的頸聯可導致顆粒間距離減小，顆粒間的氣孔連通。隨著致密化過程的進行，晶粒長大，氣孔相互獨立，但燒結層實為致密度要小于塊狀銀的多孔結構。

當銀焊膏應用于芯片互連時，在絲網印刷和貼裝芯片的過程中，空氣不可避免地殘留在焊膏層中，通過在貼裝芯片的過程中施加一定的壓力可排除部分空氣。但由于銀焊膏在擠壓過程中不易變形，致使一定量的空氣困在焊膏層中，形成氣泡或空洞，同時增大了顆粒間的孔隙。并且這些空洞或孔隙會隨著半導體模塊的工作時長而不斷增大，而空氣的熱導率不足焊料的千分之一，不僅將嚴重影響功率模塊的散熱性能，同時由于空洞處容易引起應力集中產生微裂紋，降低剪切強度，最終加速模塊的失效。為此需要對芯片貼裝過程進行優化，減小焊膏連接層的空洞率，提高接頭的連接質量。

目前常見的表面貼裝裝置只能實現芯片與基板間的準確安裝，及在Z軸方向上對連接層擠壓的功能，不能明顯降低焊膏層的空洞率。

發明內容

本實用新型的目的是需要實用新型新的表面貼裝裝置和方法，優化貼裝工藝，通過提高焊膏層的變形程度和流動性，盡可能排除困在焊膏層中的空氣，減小空洞率，從而實現功率芯片和基板的可靠連接。

本實用新型的技術方案如下:

一種用于銀焊膏連接的表面貼裝裝置，包括光學調整機架(1)及固定在機架(1)上的視覺對中系統(2)；所述視覺對中系統(2)下方的底盤(3)上設置有精密移動平臺(4)；所述精密移動平臺(4)在水平面沿X、Y軸方向上分別設置有高精度微分頭(5)；所述精密移動平臺(4)上設置試樣臺(6)；所述試樣臺(6)正上方設置真空吸嘴(7)，真空吸嘴(7)上方通過密封管路(8)可與真空泵相連，真空吸嘴(7)和位移調節旋鈕(9)都固定在光學調整機架(1)上；光學調整機架(1)固定在底盤(3)上。

所述光學調整機架(1)上裝有視覺對中系統(2)，可觀察X、Y和Z軸的移動過程，對芯片和基板進行精確定位。

所述精密移動平臺(4)在水平面沿X、Y軸方向上分別設有高精度微分頭(5)，移動量為0-50mm，移動精量為0.01mm，采用硬質合金測量面，非旋轉心軸快速進給，可實現精細調整和定位；通過旋轉微調鈕，可實現基板在水平面的精密移動，重復定位精度高，進一步探索芯片與基板間最佳的相對位移量。