一种芯片倒装工艺中自动测量金球凸点压缩量的机构的制作方法

1.本实用新型涉及芯片倒装领域技术，尤其是指一种芯片倒装工艺中自动测量金球凸点压缩量的机构。


背景技术：

2.芯片倒装工艺(flip
‑
chip bonding)，区别于传统的引线键合工艺技术，具有优良的电热性能，能使产品达到更薄的厚度、很高的i/o数、更好的信赖性等优势。该工艺先在芯片上进行金球凸点移植技术，然后将芯片倒装焊接于基板上实现电路连接。为了保证工艺的质量，焊接时金球凸点高度是重要的管控项目，金球凸点高度对镜头与芯片的焦距起到重要影响，可以通过查看金球凸点高度确认参数是否匹配、是否存在倾向性。目前，在倒装芯片焊接行业中，是采用焊接完成后产品进行研磨切片(x
‑
section)后使用sem查看金球高度，然后根据实际的金球凸点高度值进行分析，优化参数及调整机台。此过程耗时过长(2天)，并且对研磨技术人员有一定要求。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种芯片倒装工艺中自动测量金球凸点压缩量的机构，其可有效解决目前倒装芯片焊接工艺过程中无法确认金球凸点压缩量的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型采用如下之技术方案：
5.一种芯片倒装工艺中自动测量金球凸点压缩量的机构，包括有机架、计算机、管控系统、下压杆、驱动机构、焊接组件、音圈马达以及安装台；该管控系统连接计算机；该下压杆可上下活动地设置于机架上，机架上设置有位置传感器，该位置传感器连接计算机；该驱动机构设置于机架上并带动下压杆上下活动，驱动机构连接计算机；该焊接组件设置于下压杆的底部并与计算机连接，焊接组件具有安装头和固定铁片；该音圈马达设置于焊接组件和下压杆之间并与计算机连接，下压杆上设置有与固定铁片配合正对的距离传感器，距离传感器连接计算机；该安装台位于安装头的正下方。
6.优选的，所述下压杆上设置有固定环和电磁阀，该固定环上设置有支撑座，该支撑座上设置有主轴，该电磁阀与下压杆安装连接，且电磁阀与计算机导通连接。
7.优选的，所述驱动机构为马达。
8.优选的，所述焊接组件包括有加热块、变幅杆、换能器和超声波发生器；该安装头设置于加热块的底部，加热块与计算机导通连接，该变幅杆与加热块安装连接，该换能器与变幅杆安装连接并与计算机导通连接，该超声波发生器与换能器连接，且超声波发生器与计算机导通连接。
9.优选的，所述安装台的侧旁设置有ccd摄像头，该ccd摄像头与计算机导通连接。
10.优选的，所述管控系统包括有显示器和键盘，该显示器和键盘均连接计算机。
11.本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术
方案可知：
12.通过配合设置位置传感器和距离传感器，使得本实用新型可以实现全自动生产化，保证产品的质量，在生产中就可以算出金球凸点高度值，并对焊接时金球凸点压缩量设定上下限管控值，当出现异常时及时处理，防止批量不良的发生。
附图说明
13.图1是本实用新型之较佳实施例的流程示意图；
14.图2是本实用新型之较佳实施例的主视图；
15.图3是本实用新型之较佳实施例的侧视图；
16.图4是本实用新型之较佳实施例的俯视图；
17.图5是本实用新型之较佳实施例的焊接示意图。
18.附图标识说明：
19.11、机架
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12、计算机
20.13、管控系统
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131、显示器
21.132、键盘
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14、下压杆
22.15、驱动机构
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16、音圈马达
23.17、安装台
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18、距离传感器
24.19、ccd摄像头
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20、焊接组件
25.21、安装头
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22、固定铁片
26.23、加热块
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24、变幅杆
27.25、换能器
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26、超声波发生器
28.31、位置传感器
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32、固定环
29.33、电磁阀
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34、支撑座
30.35、主轴
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41、芯片
31.42、基板
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43、焊盘
32.44、金球凸点
具体实施方式
33.请参照图1至图5所示，其显示出了本实用新型之较佳实施例的具体结构，包括有机架11、计算机12、管控系统13、下压杆14、驱动机构15、焊接组件20、音圈马达16以及安装台17。
34.该管控系统13连接计算机12；所述管控系统13包括有显示器131和键盘132，该显示器131和键盘132均连接计算机12。
35.该下压杆14可上下活动地设置于机架11上，机架11上设置有位置传感器31，该位置传感器31连接计算机12；所述下压杆14上设置有固定环32和电磁阀33，该固定环32上设置有支撑座34，该支撑座34上设置有主轴35，该电磁阀33与下压杆14安装连接，且电磁阀33与计算机12导通连接。
36.该驱动机构15设置于机架11上并带动下压杆14上下活动，驱动机构15连接计算机12；在本实施例中，所述驱动机构15为马达。
37.该焊接组件20设置于下压杆14的底部并与计算机12连接，焊接组件20具有安装头21和固定铁片22，具体而言，所述焊接组件20包括有加热块23、变幅杆24、换能器25和超声波发生器26；该安装头21设置于加热块23的底部，加热块23与计算机12导通连接，该变幅杆24与加热块23安装连接，该换能器25与变幅杆24安装连接并与计算机12导通连接，该超声波发生器26与换能器25连接，且超声波发生器26与计算机12导通连接。
38.该音圈马达16设置于焊接组件20和下压杆14之间并与计算机12连接，下压杆14上设置有与固定铁片22配合正对的距离传感器18，距离传感器18连接计算机12。
39.该安装台17位于安装头21的正下方，并且，所述安装台17的侧旁设置有ccd摄像头19，该ccd摄像头19与计算机12导通连接。
40.详述本实施例的工作原理如下：
41.在倒装芯片焊接过程中，吸取芯片41的实装头21下降到接触基板42的焊盘43的高度时，按工艺参数步骤，芯片41的金球凸点44在力、温度、超声波振动作用下与基板42的焊盘43高频摩擦产生高于金球凸点44熔点的温度(1063℃)，使金球凸点44向下挤压的同时与基板42的焊盘43形成新的金属间化合物。
42.通过记录各步骤实装头21的下降高度和距离传感器18检测的数据，运用公式计算出金球凸点44压缩量。焊接时产生金球凸点44压缩量如图5所示。管控系统13则需要在运行前设定金球凸点44压缩量的上限值和下限值，当发生异常时设备停机报警。
43.具体实现步骤如下所示：
44.1.设定参数及管控值：
45.1)设定实装头21搜寻力10n，速度2.5mm/s，压缩量管控值20
‑
50μm。
46.2)设定四步焊接参数，包括力、温度、超声波振幅、焊接时间。
47.3)金球凸点44与焊盘43接触时实装头21下降的高度设为z0，第一步焊接时间结束下降高度为z1，第二步为z2，第三步为z3，第四步为z4。
48.4)距离传感器18检测的是焊接时音圈马达16被压缩量，以测音圈马达16与固定铁片22的间距实现。金球凸点44与焊盘43接触时距离传感器18检测的数据为g0，第一步焊接时间结束数据为g1，第二步为g2，第三步为g3，第四步为g4。
49.2.设定实装头21待机位置(零点)。实装头21待机位置通过下压杆14和位置传感器31的位置确定，安装位置传感器31可以感应到下压杆14顶端信号，通过设定补偿数值防止实装头21碰撞到ccd摄像头19，ccd摄像头19用于搜索基板42及芯片41坐标。将实装头21待机位置，设为下降零点。
50.3.记录实装头21下压高度。
51.1)实装头21吸取芯片41，基板42固定于实装台17，焊接开始。
52.2)ccd摄像头19搜索基板42及芯片41坐标，位置确定。电磁阀33打开，音圈马达16作用产生搜寻力10n，实装头21以2.5mm/s速度下降。
53.3)直到芯片41的金球凸点44接触到焊盘43，这时力的数据产生变化，此时实装头21下降高度记为z0，焊接开始，第一步焊接时间完成后实装头21下降高度记为z1，以此类推得到第二步z2，第三步z3，第四步z4。
54.4)z0，z1，z2，z3，z4数据输出至计算机12中。
55.4.记录距离传感器18检测数据。
56.1)当电磁阀33打开，音圈马达16开始作用并产生力，在实装头21下压的同时，音圈马达16会压缩，此时要记录音圈马达16被压缩的量。
57.2)当记录实装头21下降高度z0数据时，同时记录此时距离传感器18的数据g0，第一步焊接时间结束时，记录数据g1，以此类推记录第二步g2，第三步g3，第四步g4。
58.3)音圈马达16压缩量g0，g1，g2，g3，g4数据输出至计算机12中。
59.5.计算金球凸点44压缩量及金球凸点44高度值。
60.计算公式如下：
61.1)金球凸点44的压缩量=[(z1
‑
z0）
‑
(g1
‑
g0)] [(z2
‑
z1)
‑
(g2
‑
g1)] [(z3
‑
z2)
‑
(g3
‑
g2)] [(z4
‑
z3）
‑
(g4
‑
g3)]。
[0062]
2)金球凸点44高度值=压缩前金球凸点44高度(约60μm)
‑
金球凸点44压缩量。
[0063]
例如图5所示焊接示意图：
[0064][0065]
6.管控系统。在计算机12计算出金球凸点44的压缩量后，将数据发送到管控系统13，若金球凸点44压缩量结果在设定管控值内(20
‑
50μm)，则设备继续运行；若超出规格，说明数据异常，设备停机并报警，工程人员现场进行检查。
[0066]
7.所有数据储存于设备计算机12中，按时间目录分类。
[0067]
本实用新型的设计重点是：通过配合设置位置传感器和距离传感器，使得本实用新型可以实现全自动生产化，保证产品的质量，在生产中就可以算出金球凸点高度值，并对焊接时金球凸点压缩量设定上下限管控值，当出现异常时及时处理，防止批量不良的发生。
[0068]
以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。