CN114643773B - 印刷治具、印刷设备及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种印刷治具、印刷设备及其工作方法，其中印刷治具包括：底座，所述底座上具有若干支撑块，所述支撑块用于承载待印刷的封装结构；与所述底座对应的固定盖板，所述固定盖板内具有若干限位槽，所述限位槽与所述支撑块一一对应设置；位于所述限位槽内且有贯穿所述固定盖板的开口，所述开口用于固定所述待印刷的封装结构；该印刷治具大大的提升了印刷的速率，具有较广泛的使用范围。

Description

印刷治具、印刷设备及其工作方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种印刷治具、印刷设备及其工作方法。

背景技术

随着电子、信息、通信工业的飞速发展，电子产品在向短、小、轻、薄发展的同时，电子产品在高功能、高传输速率下工作，各元器件(如CPU等)的工作温度相对大幅升高，电子元器件与整机的发热功率也越来越大。通常，传统电子元器件发热功率较小时，其散热方式主要依靠加装散热片或风扇来提高散热效率。这时，对于接触热阻、扩散热阻等重要因素通常被忽略。然而，随着整机功能及功率的提升，热管理技术的要求相对也越来越苛刻。在电子产品各个元器件由内向外散热途径中，除了要求发热元件本身应具备低热阻特性及充分使用高效率的散热元件之外，还与元件间互联密度、界面接触材料的热传导性能有很大关系。因此，在电子产品元件散热途径中，热界面材料(Thermal Interface Materials：TIM)是决定散热功率高低的关键材料。

热界面材料是在上世纪80年代开始发展，因为其具备良好的散热性与工艺性，从90年代开始迅速发展为一种重要的热界面材料。相变型导热界面材料融合了导热胶粘剂与导热脂的优点，在达到相变化温度前，其特性与导热胶粘剂类似，具有较高的粘性而且不会像导热脂在扣压时有溢出等问题，可直接粘贴在散热片或晶片上方。当晶片工作温度超过相变温度时，部分界面材料由固体变成液态，特性上与导热脂类似，具有较强的流动性，更容易填补界面间的孔隙，使得面结合紧密性变好，降低热阻。

但是热界面材料因粘性大特性，在印刷过程中容易出现产品质量不合格的现象，使得产产品的良率较低、返修率高。

所以如何提高一种印刷治具及印刷设备，保证印刷的热界面材料的形成质量，确保印刷质量的稳定性，这是目前急需解决的技术问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种印刷治具、印刷设备及其工作方法，确保印刷过程的稳定性，提升印刷的质量且实现同时对多个待印刷芯片进行印刷，具有较广泛的适用范围。

为解决上述问题，本发明的技术方案中提供一种印刷治具，包括：底座，所述底座上具有若干支撑块，所述支撑块用于承载待印刷的封装结构；与所述底座对应的固定盖板，所述固定盖板内具有若干限位槽，所述限位槽与所述支撑块一一对应设置；位于所述限位槽内且有贯穿所述固定盖板的开口，所述开口用于固定所述待印刷的封装结构。

可选的，所述支撑块为弹性支撑块或者非弹性支撑块。

可选的，当所述支撑块为弹性支撑块时，所述弹性支撑块包括弹性件和位于所述弹性件上的支撑件。

可选的，所述弹性件的一端与所述底座固定，所述弹性件的另一端与所述支撑件固定连接。

可选的，所述开口的边沿还设有缺口，在所述缺口处设有缓冲件。

可选的，所述待印刷的封装结构包括基板和倒装于所述基板上的芯片。

可选的，所述开口的下方设有倒角，所述倒角与所述开口的边沿共同定义出所述基板的收容区。

可选的，所述开口的尺寸小于所述基板的尺寸且大于所述芯片的尺寸，当所述基板上升至所述开口处时，所述基板恰好卡固在所述收容区。

相应的，本发明还提供一种印刷设备，包括上述的印刷治具。

相应的，本发明还提供一种印刷设备的工作方法，包括：

提供上述的印刷治具安装在印刷设备上；

用载具将待印刷的封装结构运送到所述印刷治具底座的上方；

抬升所述底座至印刷的高度，至少部分的所述待印刷的封装结构穿过所述固定盖板限位槽的开口且表面突出于所述开口的表面，所述待印刷的封装结构的待印刷面与钢网贴合，刮刀对所述待印刷面进行印刷。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明技术方案的印刷治具中，底座上具有若干支撑块，所述支撑块用于承载待印刷的封装结构，固定盖板内具有若干限位槽，所述限位槽与所述支撑块一一对应设置，限位槽内具有贯穿所述固定盖板的开口，所述开口用于固定待印刷的封装结构，一方面在印刷的过程中所述支撑块能给所述待印刷的封装结构起到提供支撑的作用，保证印刷过程的顺利进行且简化了印刷的难度，保证了印刷的质量；另外一方面限位槽与支撑块一一对应设置，限位槽内具有贯穿固定盖板的开口，开口将待印刷的封装结构进行固定实现同时对多个待印刷的封装结构进行印刷，大大的提升了印刷的速率，具有较广泛的使用范围。

附图说明

图1为本发明一实施例中一种倒装芯片封装结构的截面图；

图2为本发明一实施例中底座的俯视图；

图3为图2在剖线A-A的截面图；

图4为本发明一实施例中固定盖板的俯视图；

图5为图4中虚线的放大图；

图6为图5在剖线B-B的截面图。

具体实施方式

正如背景技术所述，现有技术中在芯片上印刷热界面材料仍存在诸多问题。以下将进行具体说明。

目前市场在对芯片上进行热界面材料的印刷时，热界面材料与芯片的表面之间缺少有效地压和，从而导致热界面材料与芯片表面之间存在较多的空洞，降低了印刷后产品的品质与良率，对于终端客户的体验感非常不好，且由于热界面材料覆盖过多，导致材料浪费。

在此基础上，本发明提供一种印刷治具，在热界面材料的印刷过程中，利用印刷治具来改善印刷质量。本发明中的印刷治具包括底座和固定盖板，所述底座与固定盖板相互配合，以改善热界面材料的印刷质量。底座上具有若干支撑块，所述支撑块用于承载待印刷的封装结构，固定盖板具有若干限位槽，所述限位槽与所述支撑块一一对应设置，限位槽内具有贯穿所述固定盖板的开口，本发明中的印刷治具一方面在印刷的过程中所述支撑块能给所述待印刷的封装结构起到提供支撑的作用，保证印刷过程的顺利进行且简化了印刷的难度，保证了印刷的质量；另外一方面限位槽与支撑块一一对应设置，限位槽内具有贯穿固定盖板的开口，固定盖板将待印刷的封装结构进行固定，利用本发明中的印刷治具可以同时对多个待印刷的封装结构进行印刷，大大的提升了印刷的速率，具有较广泛的使用范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细地说明。

图1为本发明一实施例中一种倒装芯片封装结构的截面图；图2为本发明一实施例中底座的俯视图；图3为图2在剖线A-A的截面图；图4为本发明一实施例中固定盖板的俯视图；图5为图4中虚线的放大图；图6为图5在剖线B-B的截面图。

为便于对本发明的印刷治具进行理解，如图1所示，其示例性地给出了一种倒装芯片的封装结构，包括基板a、设置在基板a上的芯片c及散热盖b，芯片c通过其下方的金属或焊球倒装在基板a上，散热盖b通过胶黏剂d粘接在基板a上，芯片c与散热盖b之间设置有热界面材料e，热界面材料e的上下两侧各自独立地与散热盖b、芯片c连接，有利于快速散热。本发明的印刷治具正是应用于在芯片c倒装在基板a上后，再在芯片c上印刷热界面材料e的工序。

在本实施例中，待印刷的封装结构包括基板a和倒装于所述基板a上的芯片c。

请结合参考图2和图4，一种印刷治具，包括底座101和固定盖板102，在印刷热界面材料e的过程中，所述底座101和固定盖板102相互配合以固定上述倒装有芯片c的基板a，以使得在芯片c上印刷热界面材料e时，基板a不易跑偏，保证热界面材料e的印刷质量。

结合图2和图3所示，所述底座101上具有支撑块103，所述支撑块103立于所述底座101上。

在本实施例中，所述支撑块103用于支撑倒装有芯片c的基板a，在印刷过程中，当所述芯片c受到刮片的作用力时，所述支撑块103能够提供一个支撑和抵消该作用力的反作用力，从而保证所述芯片c时不会因受刮刀挤压的压力而脱离或偏离印刷钢网，保证了热界面材料e的印刷品质和成型质量。

在本实施例中，所述底座101上设有多个所述支撑块103，每个支撑块103上均可放置倒装有芯片c的基板a，这样在印刷的过程中能够同时对多个芯片c进行印刷，大大的提高了印刷的效率，具有较广泛地使用范围。

在本实施例中，所述支撑块103采用的是弹性支撑块，选择弹性支撑块的优点在于，由于所述弹性支撑块具有弹性，在印刷过程中当刮刀对所述芯片c施加作用力时，所述基板a与所述支撑块103之间的接触面变成不易变形面与易变形面之间的接触，这样利用所述支撑块103的变形，能够在所述芯片c受到挤压的过程中，给所述基板a足够的支撑力使得所述基板a能够稳稳的在精确的位置上而不发生偏移。

在本实施例中，当所述支撑块103为弹性支撑块时，所述支撑块103包括弹性件(图中未标号)和位于所述弹性件上的支撑件(图中未标号)。

在本实施例中，所述弹性件的一端固定在所述底座101上，所述弹性件的另一端与所述支撑件固定连接。

在本实施例中，所述弹性件为弹簧，所述支撑件为铝合金或者具有一定硬度的复合材料。

在本实施例中，所述支撑块103的弹力应控制在15N至25N的范围内。当所述支撑块103的弹力小于15N时，当所述芯片c受到刮刀的作用时，所述支撑块103能够提供给所述基板a的支撑力偏小，导致在印刷过程中所述基板a易从所述底座101上脱落下来或者发生偏移；当所述支撑块103的弹力大于25N时，由于在印刷过程中，所述支撑块103能够提供给所述基板a的力太大，同样易造成所述基板a的偏移，降低了印刷的质量。

在其他实施例中，所述支撑块103还可为非弹性支撑块。

继续参图4、图5及图6，固定盖板102，固定盖板102与所述底座101对应，所述固定盖板102上设有限位槽(图中未标记)，所述限位槽内具有贯穿所述固定盖板102的开口104，所述限位槽及开口104与所述支撑块103一一对应。在所述限位槽的开口104的下方设有倒角105，该倒角105与所述开口104的边沿共同定义出基板的收容区。所述限位槽开口104的开口尺寸小于基板a的尺寸且大于所述芯片c的尺寸，以使得当基板a上升至开口104处时，基板a恰好可以卡固在收容区。这样在印刷时倒角105和收容区可在竖直方向和径向上对所述基板a进行限位，同时使得所述芯片c露出，保证所述待印刷芯片c的位置准确性和稳定性，降低了印刷过程中热界面材料的偏位的风险，确保印刷质量稳定、高效、质量有保证、消除了所述待印刷芯片的磨损等生产隐患。所述倒角105及收容区在所述基板a被顶起的过程中起导向作用同时也可以避免由于所述开口104的边沿上有毛刺而造成对所述基板a的损伤。

具体的，在印刷的过程中，所述底座101上的所述支撑块103支撑所述基板a，工作台将所述底座101抬升至印刷高度，所述芯片c穿过所述开口104后且表面突出于所述开口104的表面，基板a恰好卡固在收容区，凸出于所述开口104的所述芯片c表面用于后续进行热界面材料e的印刷。

在本实施例中，所述固定盖板102上具有若干所述限位槽。

在其他实施例中，所述固定盖板102上还可只有一个所述限位槽。

在本实施例中，一个所述限位槽内具有一个所述开口104。

在其他实施例中，所述开口104的形状还可为圆形等，根据所述基板a的形状进行选择即可。

在本实施例中，当所述底座101与所述固定盖板102相互配合时，所述限位槽的位置与所述支撑块103的位置一一对应，这样就能保证一个所述支撑块103上放置一个所述待印刷的封装结构时就有对应的一个所述限位槽的开口将所述待印刷封装结构的基板进行限位和固定，这样能够保证同时对多个所述待印刷封装结构进行印刷，大大的缩短了印刷的周期，具有较广泛的适用范围。

优选地，所述开口104的边沿还具有缺口106，所述缺口106的数量为两个，分布位于所述开口104的相对的侧边。在其他实施例中，所述缺口106的数量还可以为一个、三个或者其他的数量。

在所述缺口106处还设有缓冲件107，所述缓冲件107的一端通过螺钉固定在所述固定盖板102的本体上，所述缓冲件107位于所述限位槽的所述开口104所在平面的下方，如此设置以使得所述基板a在上升的过程中，优先触碰到所述缓冲件107，再触碰到所述限位槽的所述开口104的边沿，最终卡固在所述收容区，缓冲件107的设置使得所述基板a与所述开口104的边沿不会出现硬碰撞，在印刷的过程中，所述支撑块103能够给在所述基板a的底部给一个支撑力，所述缓冲件107能够在所述基板a的上面起到一个缓冲的作用，这样双重的作用下保证所述产品基板a在印刷过程中对基板a的保护及印刷位置的准确性。

进一步地，缓冲件107为弹片。

在其他实施例中，所述缺口106和所述缓冲件107设置的数量可根据实际情况设定，在此不再赘述。

在本实施例中，印刷治具的材料选用铝材，其表面需做阳极氧化处理、做ESD防护涂层、ESD表面静电压小于100V。

相应的，本发明还提供一种印刷设备，包括：上述印刷治具、工作单元(图中未示出)及位于工作单元两侧的轨道(图中未示出)及位于轨道上的传输带(图中未示出)。所述工作单元，用于固定且驱动所述底座101的升降运动。所述工作单元包括工作台(图中未示出)和与所述工作台连接的升降装置(图中未示出)，所述升降装置用于升降所述工作台，所述底座101通过其自身左、右两侧的卡扣108(请参考图2)固定在所述工作台上，从而使得底座101可以随着所述工作台的升降而升降。所述固定盖板102固定在所述印刷设备的轨道上，所述固定盖板102的左右两侧设有螺丝孔，通过打螺钉的方式将所述固定盖板102与所述印刷设备的轨道固定。

相应的，本发明还提供一种印刷设备的工作方法：

提供上述印刷治具安装在印刷设备上，所述印刷设备(图未示出)用于在所述芯片c的背面印刷热界面材料的工序，印刷设备包括：工作单元、和安装在工作单元上的印刷治具，位于工作单元两侧的轨道及位于轨道上的传输带。具体地，工作单元包括工作台和与所述工作台连接的升降装置，所述升降装置用于升降所述工作台，所述底座101通过卡扣108(参见图2)固定在所述工作台上，固定盖板102通过螺丝锁紧在轨道上，所述底座101与所述固定盖板102对应设置，即底座101上的支撑块103与所述固定盖板102上的所述开口104一一对应。

用载具(图中未示出)将待印刷的封装结构运送到所述印刷治具底座的上方。载具承载待印刷的封装结构，载具具有若干镂空区域，镂空区域的开口内径小于封装结构中基板的外径使得载具能够承载待印刷的封装结构，若干待印刷的封装结构由载具通过传输带送入轨道内，所述传输带带动所述载具沿着所述轨道进行传输运动，将待印刷的封装结构传送至所述底座的上方，以使得每个待印刷的封装结构与所述支撑块103的位置一一对应。所述载具上镂空区域的内径大于或等于支撑块103的外径，使得在印刷时，支撑块能够传过载具的镂空局域将待印刷的封装结构顶起。

在本实施例中，印刷设备还包括限位气缸(图中未示出)，当所述待印刷的封装结构与所述支撑块的位置一一对应后，所述限位气缸对所述载具进行限位。

抬升工作台使得所述底座101升至印刷高度，至少部分的所述待印刷的封装结构穿过所述固定盖板的开口且表面突出于所述开口的表面，所述待印刷的封装结构的待印刷面与钢网贴合，刮刀对所述待印刷面进行印刷。具体的，当基板a上升至固定盖板的所述开口104处时，基板a恰好卡固在收容区。使得所述芯片c露出，芯片c的印刷面与钢网贴合，刮刀对芯片c的背面印刷热界面材料。

印刷完毕后，升降装置驱动工作台下降，使得印刷了热界面材料的封装结构回到载具上，传输带带动所述载具沿着所述轨道进入下一道工序。

在本发明中，由于在印刷设备中引入了印刷治具，使得在芯片背面印刷热界面材料的的过程中，所述支撑块能给所述待印刷的封装结构起到提供支撑的作用，保证印刷过程的顺利进行且简化了印刷的难度，保证了印刷的质量；另外一方面固定盖板上的限位槽与底座上的支撑块一一对应设置，限位槽内具有贯穿固定盖板的开口，开口将待印刷封装结构中的基板进行固定实现同时对多个待印刷芯片进行印刷，大大的提升了印刷的速率，具有较广泛的使用范围。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (8)

1.一种印刷治具，其特征在于，包括：

底座，所述底座上具有若干支撑块，所述支撑块用于承载待印刷的封装结构，所述待印刷的封装结构包括基板和倒装于所述基板上的芯片；

与所述底座对应的固定盖板，所述固定盖板内具有若干限位槽，所述限位槽与所述支撑块一一对应设置；

位于所述限位槽内且有贯穿所述固定盖板的开口，所述开口用于固定所述待印刷的封装结构，所述开口的边沿还设有缺口，在所述缺口处设有缓冲件，所述开口的下方设有倒角，所述开口的尺寸小于所述基板的尺寸且大于所述芯片的尺寸，所述缓冲件位于所述开口所在平面的下方，在所述基板上升的过程中优先触碰到所述缓冲件，再触碰到所述开口的边沿。

2.如权利要求1所述的印刷治具，其特征在于，所述支撑块为弹性支撑块或者非弹性支撑块。

3.如权利要求2所述的印刷治具，其特征在于，当所述支撑块为弹性支撑块时，所述弹性支撑块包括弹性件和位于所述弹性件上的支撑件。

4.如权利要求3所述的印刷治具，其特征在于，所述弹性件的一端与所述底座固定，所述弹性件的另一端与所述支撑件固定连接。

5.如权利要求1所述的印刷治具，其特征在于，所述倒角与所述开口的边沿共同定义出所述基板的收容区。

6.如权利要求5所述的印刷治具，其特征在于，当所述基板上升至所述开口处时，所述基板恰好卡固在所述收容区。

7.一种印刷设备，其特征在于，包括：如权利要求1至权利要求6任一项所述的印刷治具。

8.一种印刷设备的工作方法，其特征在于，包括：

提供如权利要求1至权利要求6任一项所述的印刷治具安装在印刷设备上；

用载具将待印刷的封装结构运送到所述印刷治具底座的上方；

抬升所述底座至印刷的高度，至少部分的所述待印刷的封装结构穿过所述固定盖板限位槽的开口且表面突出于所述开口的表面，所述待印刷的封装结构的待印刷面与钢网贴合，刮刀对所述待印刷面进行印刷。