CN114512423A - 一种用于半导体封装的热压键合设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于半导体封装的热压键合设备，包括底板，所述底板的上表面固定安装有底框，所述底框的后侧固定安装有固定支架，所述固定支架的顶部固定安装有用于半导体封装的热压键合机构，所述热压键合机构包括固定安装在固定支架上的安装框，所述安装框的内壁滑动安装有活动板，所述活动板的底部固定连接有压杆，所述压杆的底端延伸至底框内部并设置有热压组件，所述安装框上还设置有用于改变压杆热压力大小的多级调节机构。本发明可对半导体本体进行不同压力的热压，便于对热压值的大小进行精确调节。

Description

一种用于半导体封装的热压键合设备

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，具体为一种用于半导体封装的热压键合设备。

背景技术

热压键合装置是指从晶圆分离出单独的半导体芯片，用键合拾取器以芯片底部(凸块形成面)朝下的方式拾取芯片的状态下，将芯片键合于对象基板上的装置。大功率半导体器件功率密度高、发热量大，其自身对散热要求非常高。大功率半导体器件封装用焊接材料的导热性对器件的散热能力影响很大，所以超高导热焊接材料成为研发和开发的重要方向。纳米银膏焊料是近几年业内开发的重点。现有的半导体封装的热压键合设备，由于纳米银膏则是要求用加热、加压方式焊接，在需要同时加热及加压的半导体封装焊接时，而现有的热压键合设备在加压调节过程中，精度不高，且稳定性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于半导体封装的热压键合设备，可对半导体本体进行不同压力的热压，便于对热压值的大小进行精确调节，解决了背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于半导体封装的热压键合设备，包括底板，所述底板的上表面固定安装有底框，所述底框的后侧固定安装有固定支架，所述固定支架的顶部固定安装有用于半导体封装的热压键合机构；

所述热压键合机构包括固定安装在固定支架上的安装框，所述安装框的内壁滑动安装有活动板，所述活动板的底部固定连接有压杆，所述压杆的底端延伸至底框内部并设置有热压组件，所述安装框上还设置有用于改变压杆热压力大小的多级调节机构。

优选的，所述多级调节机构包括主动齿和安装板，所述安装板固定安装在安装框上，所述安装板的内侧限位滑动安装有活动块，所述活动块通过销轴转动安装第二从动齿，所述第二从动齿所在的销轴上套设有第三连接杆，所述第三连接杆远离活动块一端的背面转动安装有第一从动齿，所述第一从动齿与第二从动齿相啮合，第一从动齿所在第三连接杆的正面通过销轴转动安装有第四连接杆，所述主动齿转动安装在安装框的靠近顶部的正面，所述主动齿与第一从动齿相啮合，所述第四连接杆远离第三连接杆的一端通过销轴与主动齿转动安装，所述活动板上开设有第二滑槽，所述第二滑槽内部滑动安装有第二滑块，所述第二从动齿的背面固定安装有摆杆，所述摆杆与第二滑块之间通过销轴转动连接，所述安装框的顶部固定安装有用于驱动主动齿转动的电机。

优选的，所述安装板的顶部通过通孔转动安装有螺杆，所述螺杆与活动块之间通过螺纹连接，所述螺杆的顶部固定安装用于手握的手柄。

优选的，所述热压组件包括安装件，所述安装件固定安装在压杆的底端，所述安装件的底部安装有上加热板，所述安装件内部设置有用于感应上加热板承受压力大小的压力传感器。

优选的，所述底框内部设置有用于放置半导体本体的升降台，所述升降台滑动安装在底框的内部，所述升降台的上表面设置有下加热板，所述底框的顶部设置有用于防止热量散失的两个保温罩，所述底框上还设置有用于两个保温罩和升降台运动的连杆机构。

优选的，所述连杆机构包括两个弧形板，两个所述弧形板通过销轴转动安装在底框的外壁上，两个所述弧形板上设置有相互啮合的齿牙，两个所述弧形板的背面分别固定安装有第一连接杆，两个所述第一连接杆远离弧形板的一端分别转动安装有第二连接杆，两个所述弧形板的正面分别固定连接有第二铰接杆，两个所述第二铰接杆远离弧形板的一端分别通过销轴与保温罩转动安装，所述底框的外壁开设有两个第一滑槽，两个所述第一滑槽内部滑动安装有第一滑块，两个所述第二连接杆分别通过销轴与两个第一滑块转动安装，所述底框的外壁还转动安装有两个第一铰接杆，两个所述第一铰接杆的顶端通过销轴与保温罩转动连接。

优选的，所述底框的内壁设置有使其中一个所述弧形板摆动的啮合机构，所述啮合机构包括齿轮，所述齿轮通过销轴转动安装在底框的内壁上，所述齿轮所在的销轴与弧形板固定连接，所述底框的内壁还固定安装有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的输出端固定连接有齿条，所述齿条与齿轮啮合传动。

优选的，所述第一滑块上还设置有用于对第一滑槽进行密封的第一密封条。

优选的，两个所述保温罩的内壁还固定连接有安装条，所述安装条为L形设置，所述安装条所在的横向段固定安装有第二温度传感器，所述安装条所在的竖向段固定安装有固定条，所述固定条的端部设置有第一温度传感器。

优选的，所述底框的两侧开设有用于安装条穿过的通槽，所述安装条的侧壁固定连接有横条，所述横条远离安装条的端部固定安装有第二密封条，所述第二密封条用于对通槽进行密封。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过设置的热压键合机构，使得压杆及其底部设置的热压组件，即可对半导体本体进行不同压力的热压，便于对热压值的大小进行精确调节。

2、本发明通过半导体本体移入底框内部，配合保温罩的罩体结构，可有效防止热量散失，有效保证了半导体热压键合过程受热的均匀，提高了封装质量。

3、本发明通过安装条与固定条端部对半导体本体进行限位，可有效避免压杆热压时半导体本体偏移带来的不利影响，同时通过第二温度传感器与第一温度传感器贴合在半导体本体的不同位置，便于对半导体本体热压过程不同位置的温度进行监测，便于及时作出判断和分析，进一步提高封装质量。

4、本发明通过结构的进一步设置，当两个保温罩相互分离并打开时，可使得升降台在底框内部向上运动，此时方便人工取出半导体本体，可进一步提高工作效率。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的正视立体结构示意图；

图3为本发明的侧视结构示意图；

图4为本发明的A-A剖面结构示意图；

图5为本发明的C-C剖面结构示意图；

图6为本发明的右视立体结构示意图；

图7为本发明的左视立体结构示意图。

图中：1、底板；2、底框；3、弧形板；4、齿牙；5、第一连接杆；6、第二连接杆；7、第一滑块；8、第一滑槽；9、第一密封条；10、第一铰接杆；11、第二铰接杆；12、保温罩；13、固定支架；14、安装框；15、第一从动齿；16、第三连接杆；17、第四连接杆；18、主动齿；19、活动块；20、安装板；21、第二从动齿；22、螺杆；23、活动板；24、摆杆；25、第二滑块；26、手柄；27、压杆；28、第二滑槽；29、上加热板；30、压力传感器；31、安装件；32、安装条；33、固定条；34、第一温度传感器；35、半导体本体；36、第二温度传感器；37、下加热板；38、升降台；39、电机；40、齿轮；41、齿条；42、电动伸缩杆；43、横条；44、第二密封条。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图7，本发明提供一种技术方案：一种用于半导体封装的热压键合设备，包括底板1，底板1的上表面固定安装有底框2，底框2的后侧固定安装有固定支架13，固定支架13的顶部固定安装有用于半导体封装的热压键合机构；

热压键合机构包括固定安装在固定支架13上的安装框14，安装框14的内壁滑动安装有活动板23，活动板23的底部固定连接有压杆27，压杆27的底端延伸至底框2内部并设置有热压组件，安装框14上还设置有用于改变压杆27热压力大小的多级调节机构。

通过设置的热压键合机构，使得压杆27及其底部设置的热压组件，即可对半导体本体35进行不同压力的热压，便于对热压值的大小进行精确调节。

进一步地，多级调节机构包括主动齿18和安装板20，安装板20固定安装在安装框14上，安装板20的内侧限位滑动安装有活动块19，活动块19通过销轴转动安装第二从动齿21，第二从动齿21所在的销轴上套设有第三连接杆16，第三连接杆16远离活动块19一端的背面转动安装有第一从动齿15，第一从动齿15与第二从动齿21相啮合，第一从动齿15所在第三连接杆16的正面通过销轴转动安装有第四连接杆17，主动齿18转动安装在安装框14的靠近顶部的正面，主动齿18与第一从动齿15相啮合，第四连接杆17远离第三连接杆16的一端通过销轴与主动齿18转动安装，活动板23上开设有第二滑槽28，第二滑槽28内部滑动安装有第二滑块25，第二从动齿21的背面固定安装有摆杆24，摆杆24与第二滑块25之间通过销轴转动连接，安装框14的顶部固定安装有用于驱动主动齿18转动的电机39。

可根据半导体本体35所需要的热压大小，当调节第二密封条44的起始值后，通过驱动电机39工作，电机39可进一步带动主动齿18转动，由于主动齿18、第一从动齿15和第二从动齿21的啮合作用，可进一步带动第二从动齿21发生转动，从而带动摆杆24发生摆动，配合第二滑块25可在第二滑槽28内部滑动，可进一步带动活动板23在安装框14发生二次运动，从而使得压杆27及其底部设置的热压组件，即可对半导体本体35进行不同压力的热压。

进一步地，安装板20的顶部通过通孔转动安装有螺杆22，螺杆22与活动块19之间通过螺纹连接，螺杆22的顶部固定安装用于手握的手柄26。

手动转动手柄26，可进一步带动螺杆22发生转动，由于螺杆22与活动块19的螺纹连接，以及活动块19可在安装板20内部上下滑动，当螺杆22发生转动时，可使得活动块19的位置发生变化，通过活动块19的位置变化，可进一步使得活动板23在安装框14内部位置发生改变，即可改变第二密封条44的起始值大小。

进一步地，热压组件包括安装件31，安装件31固定安装在压杆27的底端，安装件31的底部安装有上加热板29，安装件31内部设置有用于感应上加热板29承受压力大小的压力传感器30。

通过设置的热压组件，即可对半导体本体35进行热压键合过程，并通过设置的压力传感器30，即可对施加压力进行监测。

进一步地，底框2内部设置有用于放置半导体本体35的升降台38，升降台38滑动安装在底框2的内部，升降台38的上表面设置有下加热板37，底框2的顶部设置有用于防止热量散失的两个保温罩12，底框2上还设置有用于两个保温罩12和升降台38运动的连杆机构。

通过半导体本体35移入底框2内部，配合保温罩12的罩体结构，可有效防止热量散失，有效保证了半导体热压键合过程受热的均匀，提高了封装质量。

进一步地，连杆机构包括两个弧形板3，两个弧形板3通过销轴转动安装在底框2的外壁上，两个弧形板3上设置有相互啮合的齿牙4，两个弧形板3的背面分别固定安装有第一连接杆5，两个第一连接杆5远离弧形板3的一端分别转动安装有第二连接杆6，两个弧形板3的正面分别固定连接有第二铰接杆11，两个第二铰接杆11远离弧形板3的一端分别通过销轴与保温罩12转动安装，底框2的外壁开设有两个第一滑槽8，两个第一滑槽8内部滑动安装有第一滑块7，两个第二连接杆6分别通过销轴与两个第一滑块7转动安装，底框2的外壁还转动安装有两个第一铰接杆10，两个第一铰接杆10的顶端通过销轴与保温罩12转动连接。

通过设置的啮合机构和连杆机构，当弧形板3向下摆动时，由于第二铰接杆11与第一铰接杆10的连接作用，当弧形板3带动第一连接杆5和第二铰接杆11摆动时，可使得两个保温罩12相互靠近并实现底框2顶部的封闭，同时，由于第一连接杆5、第二连接杆6的连接关系，配合第一滑块7可在第一滑槽8内部上下滑动，当两个保温罩12相互靠近并实现底框2顶部封闭时，此时可使得升降台38在底框2内部向下运动，此时的升降台38带动半导体本体35进入底框2的内部。

进一步地，底框2的内壁设置有使其中一个弧形板3摆动的啮合机构，啮合机构包括齿轮40，齿轮40通过销轴转动安装在底框2的内壁上，齿轮40所在的销轴与弧形板3固定连接，底框2的内壁还固定安装有电动伸缩杆42，电动伸缩杆42的输出端固定连接有齿条41，齿条41与齿轮40啮合传动。

通过驱动电动伸缩杆42工作，可带动齿条41来回移动，由于齿条41与齿轮40的啮合作用，即可带动弧形板3来回摆动。

进一步地，第一滑块7上还设置有用于对第一滑槽8进行密封的第一密封条9。

此时的第一滑块7运动至第一滑槽8的底部，并通过设置的第一密封条9，可对第一滑槽8进行密封。

进一步地，两个保温罩12的内壁还固定连接有安装条32，安装条32为L形设置，安装条32所在的横向段固定安装有第二温度传感器36，安装条32所在的竖向段固定安装有固定条33，固定条33的端部设置有第一温度传感器34。

通过设置的安装条32与固定条33的配合，当两个保温罩12发生运动，可进一步带动其上的安装条32与固定条33发生移动，当两个保温罩12完成闭合的同时，此时安装条32与固定条33端部所在的第二温度传感器36与第一温度传感器34分别和半导体本体35外壁接触，通过时安装条32与固定条33端部对半导体本体35进行限位，可有效避免压杆27热压时半导体本体35偏移带来的不利影响，同时通过第二温度传感器36与第一温度传感器34贴合在半导体本体35的不同位置，便于对半导体本体35热压过程不同位置的温度进行监测，便于及时作出判断和分析，进一步提高封装质量。

进一步地，底框2的两侧开设有用于安装条32穿过的通槽，安装条32的侧壁固定连接有横条43，横条43远离安装条32的端部固定安装有第二密封条44，第二密封条44用于对通槽进行密封。

通过设置的通槽，便于两个保温罩12打开时，安装条32可移出底框2内部，同时，当两个保温罩12闭合时，横条43可带动第二密封条44运动并实现对通槽进行密封，从而有效保证了底框2的密封性。

工作原理：该用于半导体封装的热压键合设备，使用时，通过设置的啮合机构和连杆机构，当两个保温罩12处于打开状态时，将待热压的半导体本体35放置在下加热板37上，之后驱动电动伸缩杆42工作，可带动齿条41来回移动，由于齿条41与齿轮40的啮合作用，即可带动弧形板3来回摆动，当弧形板3向下摆动时，由于第二铰接杆11与第一铰接杆10的连接作用，当弧形板3带动第一连接杆5和第二铰接杆11摆动时，可使得两个保温罩12相互靠近并实现底框2顶部的封闭，同时，由于第一连接杆5、第二连接杆6的连接关系，配合第一滑块7可在第一滑槽8内部上下滑动，当两个保温罩12相互靠近并实现底框2顶部封闭时，此时可使得升降台38在底框2内部向下运动，此时的升降台38带动半导体本体35进入底框2的内部，当两个保温罩12完成闭合后，此时的第一滑块7运动至第一滑槽8的底部，并通过设置的第一密封条9，可对第一滑槽8进行密封，通过半导体本体35移入底框2内部，配合保温罩12的罩体结构，可有效防止热量散失；

通过设置的安装条32与固定条33的配合，当两个保温罩12发生运动，可进一步带动其上的安装条32与固定条33发生移动，当两个保温罩12完成闭合的同时，此时安装条32与固定条33端部所在的第二温度传感器36与第一温度传感器34分别和半导体本体35外壁接触，通过时安装条32与固定条33端部对半导体本体35进行限位，可有效避免压杆27热压时半导体本体35偏移带来的不利影响，同时通过第二温度传感器36与第一温度传感器34贴合在半导体本体35的不同位置，便于对半导体本体35热压过程不同位置的温度进行监测；

当热压键合过程结束后，再次驱动电动伸缩杆42，使得弧形板3向上摆动，可使得两个保温罩12相互分离并实现底框2顶部的打开，同时，由于第一连接杆5、第二连接杆6的连接关系，配合第一滑块7可在第一滑槽8内部上下滑动，当两个保温罩12相互分离并打开时，可使得升降台38在底框2内部向上运动，此时方便人工取出半导体本体35。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于半导体封装的热压键合设备，包括底板（1），其特征在于：所述底板（1）的上表面固定安装有底框（2），所述底框（2）的后侧固定安装有固定支架（13），所述固定支架（13）的顶部固定安装有用于半导体封装的热压键合机构；

所述热压键合机构包括固定安装在固定支架（13）上的安装框（14），所述安装框（14）的内壁滑动安装有活动板（23），所述活动板（23）的底部固定连接有压杆（27），所述压杆（27）的底端延伸至底框（2）内部并设置有热压组件，所述安装框（14）上还设置有用于改变压杆（27）热压力大小的多级调节机构。

2.根据权利要求1所述的用于半导体封装的热压键合设备，其特征在于：所述多级调节机构包括主动齿（18）和安装板（20），所述安装板（20）固定安装在安装框（14）上，所述安装板（20）的内侧限位滑动安装有活动块（19），所述活动块（19）通过销轴转动安装第二从动齿（21），所述第二从动齿（21）所在的销轴上套设有第三连接杆（16），所述第三连接杆（16）远离活动块（19）一端的背面转动安装有第一从动齿（15），所述第一从动齿（15）与第二从动齿（21）相啮合，第一从动齿（15）所在第三连接杆（16）的正面通过销轴转动安装有第四连接杆（17），所述主动齿（18）转动安装在安装框（14）的靠近顶部的正面，所述主动齿（18）与第一从动齿（15）相啮合，所述第四连接杆（17）远离第三连接杆（16）的一端通过销轴与主动齿（18）转动安装，所述活动板（23）上开设有第二滑槽（28），所述第二滑槽（28）内部滑动安装有第二滑块（25），所述第二从动齿（21）的背面固定安装有摆杆（24），所述摆杆（24）与第二滑块（25）之间通过销轴转动连接，所述安装框（14）的顶部固定安装有用于驱动主动齿（18）转动的电机（39）。

3.根据权利要求2所述的用于半导体封装的热压键合设备，其特征在于：所述安装板（20）的顶部通过通孔转动安装有螺杆（22），所述螺杆（22）与活动块（19）之间通过螺纹连接，所述螺杆（22）的顶部固定安装用于手握的手柄（26）。

4.根据权利要求1所述的用于半导体封装的热压键合设备，其特征在于：所述热压组件包括安装件（31），所述安装件（31）固定安装在压杆（27）的底端，所述安装件（31）的底部安装有上加热板（29），所述安装件（31）内部设置有用于感应上加热板（29）承受压力大小的压力传感器（30）。

5.根据权利要求1所述的用于半导体封装的热压键合设备，其特征在于：所述底框（2）内部设置有用于放置半导体本体（35）的升降台（38），所述升降台（38）滑动安装在底框（2）的内部，所述升降台（38）的上表面设置有下加热板（37），所述底框（2）的顶部设置有用于防止热量散失的两个保温罩（12），所述底框（2）上还设置有用于两个保温罩（12）和升降台（38）运动的连杆机构。

6.根据权利要求5所述的用于半导体封装的热压键合设备，其特征在于：所述连杆机构包括两个弧形板（3），两个所述弧形板（3）通过销轴转动安装在底框（2）的外壁上，两个所述弧形板（3）上设置有相互啮合的齿牙（4），两个所述弧形板（3）的背面分别固定安装有第一连接杆（5），两个所述第一连接杆（5）远离弧形板（3）的一端分别转动安装有第二连接杆（6），两个所述弧形板（3）的正面分别固定连接有第二铰接杆（11），两个所述第二铰接杆（11）远离弧形板（3）的一端分别通过销轴与保温罩（12）转动安装，所述底框（2）的外壁开设有两个第一滑槽（8），两个所述第一滑槽（8）内部滑动安装有第一滑块（7），两个所述第二连接杆（6）分别通过销轴与两个第一滑块（7）转动安装，所述底框（2）的外壁还转动安装有两个第一铰接杆（10），两个所述第一铰接杆（10）的顶端通过销轴与保温罩（12）转动连接。

7.根据权利要求6所述的用于半导体封装的热压键合设备，其特征在于：所述底框（2）的内壁设置有使其中一个所述弧形板（3）摆动的啮合机构，所述啮合机构包括齿轮（40），所述齿轮（40）通过销轴转动安装在底框（2）的内壁上，所述齿轮（40）所在的销轴与弧形板（3）固定连接，所述底框（2）的内壁还固定安装有电动伸缩杆（42），所述电动伸缩杆（42）的输出端固定连接有齿条（41），所述齿条（41）与齿轮（40）啮合传动。

8.根据权利要求6所述的用于半导体封装的热压键合设备，其特征在于：所述第一滑块（7）上还设置有用于对第一滑槽（8）进行密封的第一密封条（9）。

9.根据权利要求6所述的用于半导体封装的热压键合设备，其特征在于：两个所述保温罩（12）的内壁还固定连接有安装条（32），所述安装条（32）为L形设置，所述安装条（32）所在的横向段固定安装有第二温度传感器（36），所述安装条（32）所在的竖向段固定安装有固定条（33），所述固定条（33）的端部设置有第一温度传感器（34）。

10.根据权利要求9所述的用于半导体封装的热压键合设备，其特征在于：所述底框（2）的两侧开设有用于安装条（32）穿过的通槽，所述安装条（32）的侧壁固定连接有横条（43），所述横条（43）远离安装条（32）的端部固定安装有第二密封条（44），所述第二密封条（44）用于对通槽进行密封。

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