一种附带限位效果的自动键合设备的制作方法

专利2025-04-12  5


本发明属于微波封装相关,更具体地说,特别涉及一种附带限位效果的自动键合设备。


背景技术:

1、引线键合是一种使用细金属线,利用热、压力、超声波能量使金属引线与基板焊盘紧密焊合,实现芯片与基板间的电气互连和芯片间的信息互通。随着集成电路的发展,引线键合在半导体封装内部芯片和基板及芯片之间的连接起着确立芯片和外部的电气连接、确保芯片和外界之间的输入/输出畅通的重要作用,是整个后道封装过程中的关键。主要有球形键合与楔形键合两种基本形式。

2、其中,楔形键合是用楔形劈刀将热、压力、超声传给金属线在一定时间形成焊接,焊接过程中不出现焊球。楔形键合工艺中,金属线穿过劈刀背面的通孔,与水平的被键合表面成30°~60°角度。在劈刀的压力和超声波能量的作用下,金属线和焊盘金属的纯净表面接触并最终形成连接。楔形键合主要适用于精细间距底线弧形状,可控制引线长度,工艺温度低。由于楔形键合形成的焊点小于球形键合,特别适用于微波器件,尤其是大功率器件的封装。主要用于微波器件的射频信号的传输。

3、其中,自动键合是目前以及未来几年微组装主流键合方式,目前国内常用的自动楔形键合设备为德国hesse&kn i pps的bj系列自动楔焊机,例如bj820、bj855等。该系列设备使用过程中发现一些问题,如图3、图4、图8、图10和图15所示,后线夹闭合时,后线夹与劈刀形成夹力,将金丝锁紧固定,由于后线夹前端为梯形结构,且后线夹与金丝接触面的夹角为锐角,这种锐角结构在对后夹线闭合时对金丝有压痕,后夹线的位置位于劈刀孔约1/3的位置,用公式表示为b=2/3a,这种会使键合芯片与基板或芯片与芯片存在较大高低差,当后加线在打开后会有损坏芯片的风险。

4、对于上述所述的问题,在使用的过程中会出现金丝折痕及后线夹损伤芯片的情况,对于微波器件封装,通常采用的都是裸芯片集成的多芯片组件,金丝折痕可能会影响金丝的强度及信号传输,后线夹损伤芯片造成芯片报废,造成成本浪费。

5、本发明提供一种附带限位效果的自动键合设备,可以有效解决金丝折痕及后线夹损坏芯片的风险。


技术实现思路

1、本发明提供一种附带限位效果的自动键合设备,用于克服现有技术中的上述缺陷。

2、本发明一种附带限位效果的自动键合设备的目的与功效,由以下具体技术手段所达成:

3、一种附带限位效果的自动键合设备,包括:

4、优选的,所述线轴的外侧凹部卷设有金丝,所述线轴安装在送丝机盒的内部,所述送丝机盒的内部固定连接有换向轴,所述送丝机盒的内部设置有静电空气导向器,所述送丝机盒的内部固定连接有真空张紧装置,所述送丝机盒的内部设置有后线夹,所述送丝机盒的内部设置有劈刀。

5、优选的,所述金丝通过线轴的转动进行输出,其中线轴采用高速度响应的步进电机驱动,满足频繁启停的要求,所述金丝穿过换向轴进入所述静电空气导向器内部,其中换向轴用于改变送线方向,满足张力输出,所述金丝穿过换向轴进入所述静电空气导向器,其中静电空气导向器用于对金丝进行导向与测量,所述金丝穿过静电空气导向器进入所述真空张紧装置,其中真空张紧装置用于形成金丝从下向上张紧的力,所述线轴穿过后线夹和劈刀之间,其中后线夹用于金丝和劈刀之间的夹紧固定。

6、优选的,所述后线夹位于劈刀的后部,所述后线夹与金丝的接触面的锐角加工成一个倒角,所述倒角控制在0.05—0.1mm之间,所述倒角处光滑。

7、优选的,所述后线夹位置在劈刀穿线孔的上方0.5-1mm之间,所述后线夹与劈刀之间的位置计算为b1=a+(0.5-1mm)。

8、优选的,所述静电空气导向器包括下夹板,所述下夹板的上方表面固定连接有上夹板,所述下夹板与上夹板之间形成空隙,其中空隙内部通过气浮原理。

9、优选的,所述下夹板的一侧表面对称开设有吹气孔,所述吹气孔的出气端固定连接有蜂窝网,所述蜂窝网出气端表面光滑。

10、优选的,所述下夹板的内部表面胶粘有第一纳米静电膜,所述上夹板的内部表面胶粘有第二纳米静电膜,所述第一纳米静电膜和下夹板之间完全贴合,所述第二纳米静电膜和上夹板之间完全贴合。

11、优选的,所述上夹板的内部嵌入有第一光纤,所述上夹板的内部嵌入有第二光纤,所述第一光纤和第二光纤的一端分别深入于空隙内部,所述上夹板的内部表面对称开设有气流导向口。

12、与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:

13、本发明的一种附带限位效果的自动键合设备通过首先采用高速度响应的步进电机驱动线轴,可以满足频繁启停线轴的要求,然后线轴将金丝输出进入到换向轴中,此时换向轴可以转换金线的方向,同时产生一定的张力,然后换向轴再将金线传输到静电空气导向器,此时静电空气导向器利用气浮原理,形成的气旋将金线吹高,形成辅助线弧,预存储一定量的金线,同时,由于金线处于空气气旋内,与前端路径产生的摩擦力得到消除,然后静电空气导向器再将金丝传输至真空张紧装置中,此时真空张紧装置内部形成腔体负压,把腔体内通过的金线拉直,从而确保金线从后线夹到劈刀均处于张紧状态,因为腔体直径只有几十微米,且要求腔体表面光洁度达到0.2um以下,设计真空张紧装置时主要采用陶瓷精密铸造技术,然后真空张紧装置最后将金线传输至后线夹和劈刀实现键合,通过以上零件可实现金丝在输送的过程中流畅,且使得金线避免了缠绕和损伤;

14、本发明的一种附带限位效果的自动键合设备通过将后线夹与金丝的接触面的锐角加工成一个倒角,然后将这个倒角控制在0.05-0.1mm之间,并且倒角处打磨光滑,再将后线夹提高在劈刀穿线孔上0.5-1mm之间,其位置计算为b1=a+0.5-1mm,这样可以解决在使用的过程中会出现后线夹闭合时,后线夹与劈刀形成夹力,将金丝锁紧固定,由于后线夹前端为梯形结构,且后线夹与金丝接触面的夹角为锐角,这种锐角结构在对后夹线闭合时对金丝有压痕,后夹线的位置位于劈刀孔约1/3的位置,用公式表示为b=2/3a,这种会使键合芯片与基板或芯片与芯片存在较大高低差,当后加线在打开后会有损坏芯片的风险,金丝折痕及后线夹损伤芯片的情况,对于微波器件封装,通常采用的都是裸芯片集成的多芯片组件,金丝折痕可能会影响金丝的强度及信号传输,后线夹损伤芯片造成芯片报废,造成成本浪费的问题,提高了芯片的利用率,增强了使用体验;

15、本发明的一种附带限位效果的自动键合设备通过下夹板与下夹板之间形成的空隙,使金丝可以轻易的穿过,第一光纤和第二光纤可以检测到金线的位置,并且判断是否送线,然后吹气孔始终处于通气状态,此时气体会通过蜂窝网排入到下夹板与下夹板之间形成的空隙中,其蜂窝网是许多小孔组成的类似蜂巢的排列,当气体从吹气孔进入到蜂窝网排出时,蜂窝网可以让气流更加均匀,减少空隙中气流产生的涡流和湍流,也可以减少了空隙中气体流动中的紊流,提供更平滑的气流,然后空隙中应用到气浮原理使金丝漂浮,气流导向口可以让气体进入时更加的均匀,下夹板表面完全贴合有第一纳米静电膜,上夹板完全贴合有第二纳米静电膜,第一纳米静电膜与第二纳米静电膜的表面都光滑,对第一纳米静电膜与第二纳米静电膜基于不同的电流,可以对金丝距离下夹板与上夹板之间的距离进行微调,当金丝向下夹板偏离时,系统控制增大第二纳米静电膜中的电流,根据f=q it可知,此时金丝与上夹板的电场力增大,将金丝向下夹板微偏,同理,当金丝向上夹板偏离时,系统控制增大第一纳米静电膜电流,此时金丝与下夹板的电场力增大,将金丝向上夹板微偏,将金丝始终处于下夹板与上夹板中部,不接触下夹板与上夹板,解决了金丝在上夹板与下夹板之间的空隙中,因为注入的气体流速过小而导致内部受力不平衡,使金丝产生颤动而碰撞上夹板与下夹板,导致金丝在出丝时不稳定的问题,增强气体的初始流速,使得内部的气流更加的稳定,且使得金丝在产生微震时可以更好地对微震进行约束。


技术特征:

1.一种附带限位效果的自动键合设备,包括线轴(1)和送丝机盒(8),其特征在于:所述线轴(1)的外侧凹部卷设有金丝(2),所述线轴(1)安装在送丝机盒(8)的内部,所述送丝机盒(8)的内部固定连接有换向轴(3),所述送丝机盒(8)的内部设置有静电空气导向器(4),所述送丝机盒(8)的内部固定连接有真空张紧装置(5),所述送丝机盒(8)的内部设置有后线夹(6),所述送丝机盒(8)的内部设置有劈刀(7)。

2.根据权利要求1所述的一种附带限位效果的自动键合设备,其特征在于:所述金丝(2)通过线轴(1)的转动进行输出,其中线轴(1)采用高速度响应的步进电机驱动,满足频繁启停的要求,所述金丝(2)穿过换向轴(3)进入所述静电空气导向器(4)内部,其中换向轴(3)用于改变送线方向,满足张力输出,所述金丝(2)穿过换向轴(3)进入所述静电空气导向器(4),其中静电空气导向器(4)用于对金丝(2)进行导向与测量,所述金丝(2)穿过静电空气导向器(4)进入所述真空张紧装置(5),其中真空张紧装置(5)用于形成金丝(2)从下向上张紧的力,所述线轴(1)穿过后线夹(6)和劈刀(7)之间,其中后线夹(6)用于金丝(2)和劈刀(7)之间的夹紧固定。

3.根据权利要求1所述的一种附带限位效果的自动键合设备,其特征在于:所述后线夹(6)位于劈刀(7)的后部,所述后线夹(6)与金丝(2)的接触面的锐角加工成一个倒角(61),所述倒角(61)控制在0.05—0.1mm之间,所述倒角(61)处光滑。

4.根据权利要求3所述的一种附带限位效果的自动键合设备,其特征在于:所述后线夹(6)位置在劈刀(7)穿线孔的上方0.5-1mm之间,所述后线夹(6)与劈刀(7)之间的位置计算为b1=a+(0.5-1mm)。

5.根据权利要求1所述的一种附带限位效果的自动键合设备,其特征在于:所述静电空气导向器(4)包括下夹板(41),所述下夹板(41)的上方表面固定连接有上夹板(42),所述下夹板(41)与上夹板(42)之间形成空隙(47),其中空隙(47)内部通过气浮原理。

6.根据权利要求5所述的一种附带限位效果的自动键合设备,其特征在于:所述下夹板(41)的一侧表面对称开设有吹气孔(45),所述吹气孔(45)的出气端固定连接有蜂窝网(46),所述蜂窝网(46)出气端表面光滑。

7.根据权利要求5所述的一种附带限位效果的自动键合设备,其特征在于:所述下夹板(41)的内部表面胶粘有第一纳米静电膜(48),所述上夹板(42)的内部表面胶粘有第二纳米静电膜(49),所述第一纳米静电膜(48)和下夹板(41)之间完全贴合,所述第二纳米静电膜(49)和上夹板(42)之间完全贴合。

8.根据权利要求5所述的一种附带限位效果的自动键合设备,其特征在于:所述上夹板(42)的内部嵌入有第一光纤(43),所述上夹板(42)的内部嵌入有第二光纤(44),所述第一光纤(43)和第二光纤(44)的一端分别深入于空隙(47)内部,所述上夹板(42)的内部表面对称开设有气流导向口(410)。


技术总结
本发明涉及微波封装相关技术领域,公开了一种附带限位效果的自动键合设备,包括所述线轴的外侧凹部卷设有金丝,所述线轴安装在送丝机盒的内部,所述送丝机盒的内部固定连接有换向轴,所述送丝机盒的内部设置有静电空气导向器,能够增加金丝出丝的稳定性,使金丝出丝顺畅,且采用蜂窝网能够增大初始气流,所述送丝机盒的内部固定连接有真空张紧装置,所述送丝机盒的内部设置有后线夹,所述送丝机盒的内部设置有劈刀,劈刀与金丝的接触面为0.05—0.1mm范围的倒角,后线夹提高在劈刀穿线孔上0.5—1mm的范围,使用的过程中不会出现金丝折痕及后线夹损伤芯片的情况。

技术研发人员:杜小辉,周井磊,王绍庆,丁永
受保护的技术使用者:苏州立臻微波技术有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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