本發(fā)明涉及一種陶瓷封裝用的共晶焊裝片工裝治具系統(tǒng)，尤其是一種為芯片進(jìn)行共晶焊貼裝到雙列直插陶瓷外殼上的自動(dòng)化生產(chǎn)所需的工裝治具系統(tǒng)，屬于半導(dǎo)體封裝制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在半導(dǎo)體封裝過程中，隨著器件的尺寸越來越小、功率越來越大，對(duì)芯片的散熱要求越來越高，傳統(tǒng)的導(dǎo)電膠的導(dǎo)熱率較低，取而代之的是金屬共晶焊料，熱導(dǎo)率高、粘接可靠性好，但共晶焊工藝實(shí)施起來較膠粘接工藝復(fù)雜，批量生產(chǎn)的速率慢、效率低。

半導(dǎo)體設(shè)備的發(fā)展為大批量、自動(dòng)化共晶焊生產(chǎn)成為可能。目前自動(dòng)化共晶焊接設(shè)備越來越多，主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)基板的加熱、焊料片的自動(dòng)拾取、芯片的摩擦焊接，保證了共晶焊產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、低孔隙率、高可靠性的焊接。而對(duì)于半導(dǎo)體封裝的陶瓷外殼，其不同外殼的封裝形式、結(jié)構(gòu)和尺寸對(duì)設(shè)備以及工裝制具的要求都不同，如普通的球形陣列陶瓷外殼（CBGA）、四邊扁平陶瓷外殼（CQFP）、四周有引線陶瓷外殼（CLCC）的陶瓷基面能夠與共晶焊設(shè)備的加熱基板充分接觸，加熱板可以對(duì)外殼進(jìn)行加熱和冷卻，實(shí)現(xiàn)共晶焊工藝的焊接過程；而對(duì)于J形引線小尺寸陶瓷外殼（CSOJ）、雙列直插陶瓷外殼（CDIP）的地面陶瓷基板不能夠與加熱板充分接觸，在進(jìn)行共晶焊過程中，加熱板的熱不能夠與陶瓷基板進(jìn)行有效的傳導(dǎo)，導(dǎo)致不能夠進(jìn)行共晶焊接。必須定制特殊的工裝治具系統(tǒng)，借助于其他的熱傳導(dǎo)介質(zhì)實(shí)現(xiàn)陶瓷基板和加熱板進(jìn)行高效的熱傳導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)類似這些陶瓷外殼結(jié)構(gòu)的共晶焊接。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種陶瓷封裝用的共晶焊裝片工裝治具系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，能夠?qū)崿F(xiàn)大批量、自動(dòng)化共晶焊裝片生產(chǎn)。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種陶瓷封裝用的共晶焊裝片工裝治具系統(tǒng)，其特征是：包括共晶焊氣氛保護(hù)裝置和氣氛保護(hù)蓋子，共晶焊氣氛保護(hù)裝置固定在脈沖加熱臺(tái)面上，氣氛保護(hù)蓋子安裝在共晶焊氣氛保護(hù)裝置正上方，氣氛保護(hù)蓋子和共晶焊氣氛保護(hù)裝置通過旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)密封配合；在所述共晶焊氣氛保護(hù)裝置上預(yù)留了多個(gè)保護(hù)氣氛通入口和真空孔，真空孔與脈沖加熱板上預(yù)留的真空孔相對(duì)應(yīng)，在該真空孔的位置通過真空吸附熱傳導(dǎo)基板，熱傳導(dǎo)基板上放置陶瓷外殼。

進(jìn)一步的，在所述熱傳導(dǎo)基板的兩側(cè)設(shè)置固定夾具，固定夾具夾持住放置在熱傳導(dǎo)基板上的陶瓷外殼。

進(jìn)一步的，所述固定夾具通過至少兩個(gè)固定螺釘進(jìn)行固定。

進(jìn)一步的，所述固定夾具包括固定端和用于夾持陶瓷外殼的夾持端，固定端通過固定螺釘固定在共晶焊氣氛保護(hù)裝置上。

進(jìn)一步的，在所述共晶焊氣氛保護(hù)裝置上表面設(shè)置定位銷釘，當(dāng)氣氛保護(hù)蓋子旋轉(zhuǎn)至與共晶焊氣氛保護(hù)裝置密封配合時(shí)，定位銷釘阻擋住氣氛保護(hù)蓋子。

進(jìn)一步的，所述保護(hù)氣氛通入口包括第一保護(hù)氣氛通入口、第二保護(hù)氣氛通入口、第三保護(hù)氣氛通入口、第四保護(hù)氣氛通入口、第五保護(hù)氣氛通入口、第六保護(hù)氣氛通入口、第七保護(hù)氣氛通入口和第八保護(hù)氣氛通入口，第一保護(hù)氣氛通入口、第二保護(hù)氣氛通入口、第三保護(hù)氣氛通入口、第四保護(hù)氣氛通入口、第五保護(hù)氣氛通入口、第六保護(hù)氣氛通入口、第七保護(hù)氣氛通入口和第八保護(hù)氣氛通入口與氣源連接。

進(jìn)一步的，所述第一保護(hù)氣氛通入口和第二保護(hù)氣氛通入口位于共晶焊氣氛保護(hù)裝置的左側(cè)，第三保護(hù)氣氛通入口和第四保護(hù)氣氛通入口位于共晶焊氣氛保護(hù)裝置的上側(cè)，第五保護(hù)氣氛通入口和第六保護(hù)氣氛通入口位于共晶焊氣氛保護(hù)裝置的右側(cè)，第七保護(hù)氣氛通入口和第八保護(hù)氣氛通入口位于共晶焊氣氛保護(hù)裝置的下側(cè)。

進(jìn)一步的，在所述熱傳導(dǎo)基板上設(shè)有凹槽，該凹槽與真空孔接觸。

進(jìn)一步的，所述熱傳導(dǎo)基板采用陶瓷材料，表面經(jīng)拋光打磨處理。

進(jìn)一步的，所述固定夾具采用不銹鋼金屬材料。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明解決了部分封裝形式的陶瓷外殼在自動(dòng)化共晶焊過程中，陶瓷基板不能直接在加熱板上受熱的問題，通過該工裝制具系統(tǒng)，借助于熱傳導(dǎo)基板進(jìn)行熱傳導(dǎo)，熱傳導(dǎo)基板通過加熱基板上的真空進(jìn)行吸住固定，陶瓷外殼放置于加熱傳導(dǎo)基板上，然后利用雙邊夾持制具固定，最后在氣氛保護(hù)裝置內(nèi)導(dǎo)入惰性氣體或者還原性氣體氣氛，加熱升高到一定溫度進(jìn)行共晶焊接，便于自動(dòng)化、大批量和高可靠共晶焊裝片。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述共晶焊裝片工裝治具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為所述共晶焊氣氛保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為所述氣氛保護(hù)蓋子的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為所述加熱傳導(dǎo)基板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5-1為所述固定夾具的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5-2為圖5-1的俯視圖。

附圖標(biāo)記說明：1-共晶焊氣氛保護(hù)裝置、2-氣氛保護(hù)蓋子、3-熱傳導(dǎo)基板、4-固定夾具、11-第一保護(hù)氣氛通入口、12-第二保護(hù)氣氛通入口、21-第三保護(hù)氣氛通入口、22-第四保護(hù)氣氛通入口、31-第五保護(hù)氣氛通入口、32-第六保護(hù)氣氛通入口、41-第七保護(hù)氣氛通入口、42-第八保護(hù)氣氛通入口、20-定位銷釘、27-真空孔、33-凹槽。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明所述陶瓷封裝用的共晶焊裝片工裝治具系統(tǒng)包括共晶焊氣氛保護(hù)裝置1和氣氛保護(hù)蓋子2，共晶焊氣氛保護(hù)裝置1固定在脈沖加熱臺(tái)面上，氣氛保護(hù)蓋子2安裝在共晶焊氣氛保護(hù)裝置1正上方，氣氛保護(hù)蓋子1和共晶焊氣氛保護(hù)裝置1通過旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)密封配合；在所述共晶焊氣氛保護(hù)裝置1上預(yù)留了第一保護(hù)氣氛通入口11、第二保護(hù)氣氛通入口12、第三保護(hù)氣氛通入口21、第四保護(hù)氣氛通入口22、第五保護(hù)氣氛通入口31、第六保護(hù)氣氛通入口32、第七保護(hù)氣氛通入口41和第八保護(hù)氣氛通入口42，第一保護(hù)氣氛通入口11、第二保護(hù)氣氛通入口12、第三保護(hù)氣氛通入口21、第四保護(hù)氣氛通入口22、第五保護(hù)氣氛通入口31、第六保護(hù)氣氛通入口32、第七保護(hù)氣氛通入口41和第八保護(hù)氣氛通入口42與氣源連接，以通入保護(hù)氣氛。在所述共晶焊氣氛保護(hù)裝置1上設(shè)置有真空孔27，該真空孔27與脈沖加熱板上預(yù)留的真空孔相對(duì)應(yīng)，在該真空孔27的位置通過真空吸附熱傳導(dǎo)基板3，熱傳導(dǎo)基板3上用于放置陶瓷外殼，通過熱傳導(dǎo)基板3，脈沖加熱板上的溫度可以傳導(dǎo)到陶瓷外殼上。

在所述熱傳導(dǎo)基板3的兩側(cè)設(shè)置固定夾具4，固定夾具4用于固定放置在熱傳導(dǎo)基板3上的陶瓷外殼，保證陶瓷外殼在進(jìn)行共晶焊時(shí)不移位。所述固定夾具4通過至少兩個(gè)固定螺釘進(jìn)行固定，兩邊的固定夾具4的位置可由實(shí)際進(jìn)行共晶焊接的陶瓷外殼尺寸來決定，以夾持穩(wěn)固為目標(biāo)。如圖5-1、圖5-2所示，所述固定夾具4包括固定端43和用于夾持陶瓷外殼的夾持端44，固定端43通過固定螺釘固定在共晶焊氣氛保護(hù)裝置1上。

在所述共晶焊氣氛保護(hù)裝置1上表面設(shè)置定位銷釘20，當(dāng)氣氛保護(hù)蓋子2旋轉(zhuǎn)至與共晶焊氣氛保護(hù)裝置1密封配合時(shí)，定位銷釘20阻擋住氣氛保護(hù)蓋子2，防止氣氛保護(hù)蓋子2旋轉(zhuǎn)超出共晶焊氣氛保護(hù)裝置1的正上方，保證在焊接時(shí)的氣氛保護(hù)。

所述第一保護(hù)氣氛通入口11和第二保護(hù)氣氛通入口12位于共晶焊氣氛保護(hù)裝置1的左側(cè)，第三保護(hù)氣氛通入口21和第四保護(hù)氣氛通入口22位于共晶焊氣氛保護(hù)裝置1的上側(cè)，第五保護(hù)氣氛通入口31和第六保護(hù)氣氛通入口32位于共晶焊氣氛保護(hù)裝置1的右側(cè)，第七保護(hù)氣氛通入口41和第八保護(hù)氣氛通入口42位于共晶焊氣氛保護(hù)裝置1的下側(cè)。

如圖1、圖4所示，在所述熱傳導(dǎo)基板3上設(shè)有凹槽33，該凹槽33與真空孔27接觸，可以增大真空吸附的接觸面積，保證熱傳導(dǎo)基板3的固定不位移。

所述熱傳導(dǎo)基板3采用陶瓷材料，表面經(jīng)拋光打磨處理。所述固定夾具4采用不銹鋼金屬材料。

本發(fā)明的工作過程：將陶瓷外殼放置在熱傳導(dǎo)基板3的中心位置，通過已經(jīng)安裝好的兩邊的固定夾具4將陶瓷外殼固定穩(wěn)固，打開氣氛保護(hù)開關(guān)，關(guān)閉氣氛保護(hù)蓋子2，打開脈沖加熱臺(tái)的加熱程序，便可進(jìn)行共晶焊接操作了，以上操作可由共晶焊設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制，可編入到程序控制中，整個(gè)過程為全自動(dòng)操作。所述保護(hù)氣氛一般采用氮?dú)狻?/p>

目前可覆蓋CDIP8、14、16、20及以上的多種引線數(shù)的外殼，根據(jù)不同的尺寸，只需要更換不同尺寸的圖3所示的熱傳導(dǎo)基板，調(diào)整圖4所示的雙邊夾持制具的安裝位置便可。因此這種調(diào)整不同的熱傳導(dǎo)基板的尺寸的修改、附加和替代也應(yīng)當(dāng)別理解為本發(fā)明范圍以內(nèi)。

本發(fā)明所述陶瓷封裝用的共晶焊裝片工裝治具系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以進(jìn)行氣氛保護(hù)，防治焊接過程中焊料在高溫條件下被氧化；解決了雙列直插陶瓷外殼無法與加熱基板進(jìn)行充分接觸而無法進(jìn)行自動(dòng)共晶焊接的問題；全過程可進(jìn)行自動(dòng)化操作，提高自動(dòng)化生產(chǎn)率和共晶焊裝片的生產(chǎn)效率。

本發(fā)明能夠根據(jù)特殊的外殼結(jié)構(gòu)，如雙列直插陶瓷封裝（CDIP）外殼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用現(xiàn)有的共晶焊設(shè)備，實(shí)現(xiàn)大批量、自動(dòng)化共晶焊裝片生產(chǎn)。本發(fā)明能夠適應(yīng)不同引腳高度和不同寬度的陶瓷外殼進(jìn)行共晶焊裝片，系統(tǒng)能夠?qū)附游恢眠M(jìn)行氮?dú)獗Ｗo(hù)，避免焊接過程中的氧化，通過熱傳導(dǎo)基板能夠?qū)μ沾赏鈿みM(jìn)行加熱熱，保證焊接所需的溫度；通過雙邊夾持夾具的控制，能夠?qū)μ沾赏鈿みM(jìn)行固定，在共晶焊摩擦過程中外殼不會(huì)發(fā)生位移。該裝置在自動(dòng)共晶焊設(shè)備的基礎(chǔ)上可以進(jìn)行使用，簡(jiǎn)單實(shí)用，適用于自動(dòng)化、大批量生產(chǎn)。