CN116798933A - 一种基于半导体芯片封装用夹具及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于半导体芯片封装用夹具及方法，涉及半导体芯片封装技术领域，用于夹持半导体芯片，包括导套，所述导套内部的其中一侧设有数量调节装置，可滑动在导套上锁止，用于调节半导体芯片的放置数量，所述导套内部的其中另一侧设有弹性夹持装置，可回弹作用于导套上，半导体芯片放置于数量调节装置与弹性夹持装置之间形成夹持力。该基于半导体芯片封装用夹具及方法，特制封装夹具，结构简单巧妙，方便组装及维护，利用机械限位，对齐半导体芯片，完成不同数量的半导体芯片装夹，对应调节夹持力度，可以大批量生产该夹具，同时，该夹具调试方便，操作简单，大大提高半导体芯片封装的生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体芯片封装技术领域，具体为一种基于半导体芯片封装用夹具及方法。
背景技术
现有的半导体芯片封装技术，人工手动对齐半导体芯片，每次只能对一个半导体芯片进行封装，且在空气中完成封装（空气中氧元素会氧化焊剂，封装后使半导体芯片使用寿命变短）最终导致：生产效率低下，封装质量不稳定，封装一致性差。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于半导体芯片封装用夹具及方法，解决了现有的半导体芯片封装技术，人工手动对齐半导体芯片，每次只能对一个半导体芯片进行封装，空气中完成封装质量不稳定的问题。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于半导体芯片封装用夹具，用于夹持半导体芯片，包括导套，所述导套内部的其中一侧设有数量调节装置，可滑动在导套上锁止，用于调节半导体芯片的放置数量，所述导套内部的其中另一侧设有弹性夹持装置，可回弹作用于导套上，半导体芯片放置于数量调节装置与弹性夹持装置之间形成夹持力，所述导套上设有弹性计算装置，弹性计算装置抵制弹性夹持装置，用于控制作用半导体芯片侧边的夹持力。
进一步，所述数量调节装置包括滑块，位于滑块上方的压片，滑块在导套的内壁上滑动，所述压片和滑块之间螺纹设有第一螺栓，旋拧时，压片挤压导套顶部，滑块锁止于导套上。
进一步，所述弹性夹持装置包括移动块，与移动块顶部固设的滑板，滑板在导套的顶部滑动，所述移动块远离滑块的侧壁上固设有至少一处第一弹簧，第一弹簧的端部固设在导套的内壁上。
进一步，所述滑块和移动块互相远离的一侧均固设有至少一处导柱，导柱贯穿导套，并与导套的内壁滑动，其中，第一弹簧套设在导柱外部。
进一步，所述弹性计算装置包括滑动设在导套底部之间的十字架板，所述导套顶部前后两侧均贯穿开设有阶梯槽，阶梯槽上、下分为宽、窄部，十字架板上螺纹设有第二螺栓，第二螺栓的头部位于阶梯槽宽部内，旋拧时，十字架板挤压导套底部，十字架板锁止于导套上，所述十字架板位于移动块一侧向外侧延伸形成凸起，所述移动块远离滑块的底部均开设有与十字架板相适配的通槽，凸起用于对移动块进行限位固定。
进一步，所述滑块和移动块的相对侧均固设有定位片，半导体芯片位于两个定位片之间，且定位片的底部与十字架板的顶部平齐。
进一步，所述移动块的内部设有缓冲定位装置，所述导套的内壁前后两侧均固设有若干个卡块，缓冲定位装置可切换作用卡块，形成锁定状态或减缓移动状态。
更进一步，所述缓冲定位装置包括贯通开设在移动块前后两侧的方槽，方槽内滑动设有外置座，外置座的底部至少固设有一处第二弹簧，第二弹簧的底端与方槽内壁的底部固设，所述滑板和移动块之间开设有下压孔，下压孔内滑动设有下压螺栓，下压螺栓的底端可作用外置座的顶部，驱动外置座下移，所述外置座的两侧设有切换组件，切换组件可进入方槽内部。
再进一步，所述切换组件包括上梯形块、中方块和下梯形块，上梯形块、中方块和下梯形块从上之下一体固设成型，上梯形块和下梯形块的斜面反向设计，分别往返作用卡块上，所述上梯形块靠近方槽的一侧固设有衔接块，所述外置座的两侧开设有衔接槽，衔接块位于衔接槽内滑动，所述衔接块的端部固设有第三弹簧，第三弹簧的端部与衔接槽的内壁固设。
本发明还公开了一种基于半导体芯片封装用方法，具体包括以下步骤：
S1、将半导体芯片放置在该夹具的中心，根据封装半导体芯片的数量不同，可采用该夹具的数量调节装置进行灵活调节，增加半导体芯片封装使用范围，并在弹性计算装置的作用下，控制半导体芯片侧边的夹持力；
S2、采用真空炉，利用真空泵抽走炉内空气，加入适量氮气做保护气体，通入甲酸做还原气体，通过电阻丝控制炉温变化，防止半导体芯片的焊料在封装时氧化；
S3、将夹具放入真空炉中，根据封装需求及经验数据摸索真空炉的气体浓度、加热温度、加热时长等参数，调试对应的工艺参数；
S4、调试好真空炉的工艺参数，程序点击开始后会自动运行，待封装结束后，真空炉程序自动停止，取出封装好的半导体芯片，人工进行检测，判定是否封装合格，确认封装质量没有问题后，锁定该调试好的工艺参数，可实现大批量的半导体芯片封装。
（三）有益效果
本发明提供了一种基于半导体芯片封装用夹具及方法。与现有技术相比，具备以下有益效果：
（1）、该基于半导体芯片封装用夹具及方法，特制封装夹具，结构简单巧妙，方便组装及维护，利用机械限位，对齐半导体芯片，完成不同数量的半导体芯片装夹，对应调节夹持力度，可以大批量生产该夹具，同时，该夹具调试方便，操作简单，大大提高半导体芯片封装的生产效率。
（2）、该基于半导体芯片封装用夹具及方法，使用特制真空炉，避免在封装时焊料与氧气接触，提升了封装质量的稳定性，特制的真空炉可灵活调整工艺参数，来达到不同的半导体芯片封装需求，根据封装需求调试真空炉参数，可现大批量的半导体芯片封装，提高封装的一致性。
附图说明
图1为本发明的外部结构立体图；
图2为本发明的外部结构俯视图；
图3为本发明的外部结构主视图；
图4为本发明的外部结构左视图；
图5为本发明数量调节装置的立体结构拆分图；
图6为本发明弹性夹持装置的立体结构拆分图；
图7为本发明弹性计算装置的第一立体结构示意图；
图8为本发明弹性计算装置的第二立体结构示意图；
图9为本发明移动块的内部结构立体图；
图10为本发明移动块的立体结构剖视图；
图11为本发明切换组件的立体结构剖视图。
图中，1-导套、2-滑块、201-压片、202-第一螺栓、3-移动块、301-滑板、302-第一弹簧、4-导柱、5-十字架板、501-阶梯槽、502-第二螺栓、503-凸起、504-通槽、6-卡块、7-方槽、701-外置座、702-第二弹簧、703-下压孔、704-下压螺栓、8-上梯形块、801-中方块、802-下梯形块、803-衔接块、804-衔接槽、805-第三弹簧、9-定位片。
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-图11，一种基于半导体芯片封装用夹具，用于夹持半导体芯片，包括导套1，导套1内部的其中一侧设有数量调节装置，可滑动在导套1上锁止，用于调节半导体芯片的放置数量，导套1内部的其中另一侧设有弹性夹持装置，可回弹作用于导套1上，半导体芯片放置于数量调节装置与弹性夹持装置之间形成夹持力，导套1上设有弹性计算装置，弹性计算装置抵制弹性夹持装置，用于控制作用半导体芯片侧边的夹持力。
其中，对于数量调节装置的设计方案，数量调节装置包括滑块2，位于滑块2上方的压片201，滑块2与压片201之间并不直接相连，滑块2在导套1的内壁上滑动，压片201和滑块2之间螺纹设有第一螺栓202，第一螺栓202将，滑块2与压片201连接，旋拧时，压片201挤压导套1顶部，滑块2锁止于导套1上，由于第一螺栓202的旋拧过程，使得压片201与滑块2之间的距离减小，直至滑块2无法移动。
使用时，通过螺丝刀旋拧第一螺栓202，利用第一螺栓202接触压片201挤压导套1顶部的力度，然后用螺丝刀推动滑块2滑动，设定好距离后，再螺丝刀反转第一螺栓202，使得滑块2固定在导套1上，此时半导体芯片即可堆积数量横向放置。
其中，对于弹性夹持装置的设计方案，弹性夹持装置包括移动块3，与移动块3顶部固设的滑板301，移动块3的两侧均一体焊接有凸起板，导套1内壁两侧均开设有凹陷槽，凸起板沿着凹陷槽滑动，稳定性强，其中，移动块3与滑板301之间一体焊接，滑板301在导套1的顶部滑动，滑板301的底部与导套1的顶部接触，或者采用滑板301的底部固设凸块，与开设在导套1顶部的凹槽滑动，移动块3远离滑块2的侧壁上固设有至少一处第一弹簧302，优选采用2或4个，两边对称设计，稳定性强，第一弹簧302的端部固设在导套1的内壁上。
使用时，用螺丝刀拨动移动块3，利用移动块3向一侧移动，将半导体芯片放置好后，此时松开螺丝刀即可在第一弹簧302的作用下，将半导体芯片夹持在滑块2和移动块3之间。
更进一步的方案，在滑块2和移动块3互相远离的一侧均固设有至少一处导柱4，优选为两处，在滑块2和移动块3表面两处对称设计，导柱4贯穿导套1，并与导套1的内壁滑动，其中，第一弹簧302套设在导柱4外部，导柱4的设计可以增强滑块2和移动块3移动过程中的稳定性。
其中，弹性计算装置的设计方案，弹性计算装置包括滑动设在导套1底部之间的十字架板5，导套1顶部前后两侧均贯穿开设有阶梯槽501，阶梯槽501上、下分为宽、窄部，十字架板5上螺纹设有第二螺栓502，第二螺栓502的头部位于阶梯槽501宽部内，螺纹部分位于窄部和十字架板5内，旋拧时，第二螺栓502可以减少十字架板5与导套1底部的间隙，直至十字架板5挤压导套1底部，十字架板5锁止于导套1上，十字架板5位于移动块3一侧向外侧延伸形成凸起503，移动块3远离滑块2的底部均开设有与十字架板5相适配的通槽504，凸起503用于对移动块3进行限位固定。
使用时，利用螺丝刀旋拧第二螺栓502，利用第二螺栓502转动使得十字架板5与导套1底部不挤压，此时即可移动十字架板5，调节十字架板5的位置后，再用第二螺栓502反向旋拧，这时，调节十字架板5固定在导套1的底部，并且凸起503的位置同步移动，此时凸起503对移动块3起到阻挡作用，因此，可以调节第一弹簧302的弹力，根据半导体芯片力度夹持范围的需求进行合理的调节。
更进一步的方案，在滑块2和移动块3的相对侧均固设有定位片9，定位片9的厚度与半导体芯片的厚度相同，夹持时更加直观，两侧也无遮挡，半导体芯片位于两个定位片9之间，且定位片9的底部与十字架板5的顶部平齐。
更进一步的方案，移动块3的内部设有缓冲定位装置，导套1的内壁前后两侧均固设有若干个卡块6，卡块6可以等距设计，也可非等距设计，缓冲定位装置可切换作用卡块6，形成锁定状态或减缓移动状态，两种状态具体分别为缓冲定位装置在卡块6的作用下固定无法移动和缓冲定位装置在卡块6的作用下减缓第一弹簧302的弹力，避免直接冲击芯片。
其中，对于缓冲定位装置的设计方案，缓冲定位装置包括贯通开设在移动块3前后两侧的方槽7，方槽7内滑动设有外置座701，外置座701的两侧均一体焊接有凸板，方槽7的内壁对应开设有凹槽，凸板在凹槽内移动，以增强外置座701上下移动的稳定性，外置座701的底部至少固设有一处第二弹簧702，优选为2-4处，在外置座701底部两侧对称设计，稳定性强，第二弹簧702的底端与方槽7内壁的底部固设，滑板301和移动块3之间开设有下压孔703，下压孔703内滑动设有下压螺栓704，下压螺栓704和下压孔703无螺纹连接关系，只为方便螺丝刀的按压操作，用一个螺丝刀可进行全部操作，更加便捷，下压螺栓704的底端可作用外置座701的顶部，驱动外置座701下移，外置座701的两侧设有切换组件，切换组件可进入方槽7内部。优选方案，切换组件包括上梯形块8、中方块801和下梯形块802，上梯形块、中方块和下梯形块802从上之下一体固设成型，上梯形块8和下梯形块802的斜面反向设计，斜面分别往返作用卡块6上，上梯形块8靠近方槽7的一侧固设有衔接块803，外置座701的两侧开设有衔接槽804，衔接块803位于衔接槽804内滑动，衔接块803的端部固设有第三弹簧805，第三弹簧805的端部与衔接槽804的内壁固设。
使用时，在放置好半导体芯片后，此时手持螺丝刀按压下压螺栓704，利用下压螺栓704下压外置座701，外置座701向下移动使得上梯形块8、中方块801和下梯形块802均向下移动，并使得第三弹簧805压缩，然后上梯形块8的位置对应斜面作用卡块6，此时在斜面的作用下，卡块6不会阻挡上梯形块8向一侧移动，卡块6向一侧推动衔接块803在衔接槽804内移动，并往复挤压第三弹簧805，直至移动块3对半导体芯片进行夹持，减缓了第一弹簧302的弹力，移动块3不会直接冲击半导体芯片，起到了保护作用，然后需要取出时，由于第三弹簧805在螺丝刀松开后，下梯形块802对应斜面作用卡块6，直接向外侧推动移动块3可自行锁定，也方便半导体芯片的取出过程。
本发明还公开了一种基于半导体芯片封装用方法，具体包括以下步骤：
S1、将半导体芯片放置在该夹具的中心，根据封装半导体芯片的数量不同，可采用该夹具的数量调节装置进行灵活调节，增加半导体芯片封装使用范围，并在弹性计算装置的作用下，控制半导体芯片侧边的夹持力；
S2、研发了一款特制的真空炉，利用真空泵抽走炉内空气，加入适量氮气做保护气体根据封装需求及实验效果调气体浓度，加入适当的甲酸做还原气体根据封装需求及实验效果调气体浓度，通过电阻丝控制炉温变化根据实验效果调温度参数，防止半导体芯片的焊料在封装时氧化；
S3、装夹好特制封装夹具放入特制的真空炉中，根据封装需求及经验数据摸索真空炉的气体浓度、加热温度、加热时长等参数，调试对应的工艺参数。焊料材质、规格、大小、数量多少等变量，对应工艺参数是不同的本调试工序变量较多，需控制变量，一个一个参数调节；
S4、调试好特制的真空炉的工艺参数，程序点击开始后会自动运行，待封装结束后，真空炉程序自动停止，取出封装好的半导体芯片，人工进行检测，判定是否封装合格，合格标准是和人工封装做对比得来的，包括了外观、功能、寿命、一致性等对比，小批量试产，确认封装质量没有问题后，锁定该调试好的工艺参数，可实现大批量的半导体芯片封装。
半导体芯片封装技术，利用特制封装夹具可实现半自动对齐半导体芯片，每夹具每次可以实现多个半导体芯片同时封装，且配合特制的真空使用炉，在真空环境下完成封装，提高了生产效率、提升了封装质量的稳定性、提高了半导体芯片封装的一致性。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
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)
1.一种基于半导体芯片封装用夹具，用于夹持半导体芯片，其特征在于：包括导套，所述导套内部的其中一侧设有数量调节装置，可滑动在导套上锁止，用于调节半导体芯片的放置数量，所述导套内部的其中另一侧设有弹性夹持装置，可回弹作用于导套上，半导体芯片放置于数量调节装置与弹性夹持装置之间形成夹持力，所述导套上设有弹性计算装置，弹性计算装置抵制弹性夹持装置，用于控制作用半导体芯片侧边的夹持力。
2.根据权利要求1所述的一种基于半导体芯片封装用夹具，其特征在于：所述数量调节装置包括滑块，位于滑块上方的压片，滑块在导套的内壁上滑动，所述压片和滑块之间螺纹设有第一螺栓，旋拧时，压片挤压导套顶部，滑块锁止于导套上。
3.根据权利要求2所述的一种基于半导体芯片封装用夹具，其特征在于：所述弹性夹持装置包括移动块，与移动块顶部固设的滑板，滑板在导套的顶部滑动，所述移动块远离滑块的侧壁上固设有至少一处第一弹簧，第一弹簧的端部固设在导套的内壁上。
4.根据权利要求3所述的一种基于半导体芯片封装用夹具，其特征在于：所述滑块和移动块互相远离的一侧均固设有至少一处导柱，导柱贯穿导套，并与导套的内壁滑动，其中，第一弹簧套设在导柱外部。
5.根据权利要求3所述的一种基于半导体芯片封装用夹具，其特征在于：所述弹性计算装置包括滑动设在导套底部之间的十字架板，所述导套顶部前后两侧均贯穿开设有阶梯槽，阶梯槽上、下分为宽、窄部，十字架板上螺纹设有第二螺栓，第二螺栓的头部位于阶梯槽宽部内，旋拧时，十字架板挤压导套底部，十字架板锁止于导套上，所述十字架板位于移动块一侧向外侧延伸形成凸起，所述移动块远离滑块的底部均开设有与十字架板相适配的通槽，凸起用于对移动块进行限位固定。
6.根据权利要求5所述的一种基于半导体芯片封装用夹具，其特征在于：所述滑块和移动块的相对侧均固设有定位片，半导体芯片位于两个定位片之间，且定位片的底部与十字架板的顶部平齐。
7.根据权利要求3所述的一种基于半导体芯片封装用夹具，其特征在于：所述移动块的内部设有缓冲定位装置，所述导套的内壁前后两侧均固设有若干个卡块，缓冲定位装置可切换作用卡块，形成锁定状态或减缓移动状态。
8.根据权利要求7所述的一种基于半导体芯片封装用夹具，其特征在于：所述缓冲定位装置包括贯通开设在移动块前后两侧的方槽，方槽内滑动设有外置座，外置座的底部至少固设有一处第二弹簧，第二弹簧的底端与方槽内壁的底部固设，所述滑板和移动块之间开设有下压孔，下压孔内滑动设有下压螺栓，下压螺栓的底端可作用外置座的顶部，驱动外置座下移，所述外置座的两侧设有切换组件，切换组件可进入方槽内部。
9.根据权利要求8所述的一种基于半导体芯片封装用夹具，其特征在于：所述切换组件包括上梯形块、中方块和下梯形块，上梯形块、中方块和下梯形块从上之下一体固设成型，上梯形块和下梯形块的斜面反向设计，分别往返作用卡块上，所述上梯形块靠近方槽的一侧固设有衔接块，所述外置座的两侧开设有衔接槽，衔接块位于衔接槽内滑动，所述衔接块的端部固设有第三弹簧，第三弹簧的端部与衔接槽的内壁固设。
10.一种实施权利要求1-9任意一项所述的基于半导体芯片封装用方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、将半导体芯片放置在该夹具的中心，根据封装半导体芯片的数量不同，可采用该夹具的数量调节装置进行灵活调节，增加半导体芯片封装使用范围，并在弹性计算装置的作用下，控制半导体芯片侧边的夹持力；
S2、采用真空炉，利用真空泵抽走炉内空气，加入适量氮气做保护气体，通入甲酸做还原气体，通过电阻丝控制炉温变化，防止半导体芯片的焊料在封装时氧化；
S3、将夹具放入真空炉中，根据封装需求及经验数据摸索真空炉的气体浓度、加热温度、加热时长等参数，调试对应的工艺参数；
S4、调试好真空炉的工艺参数，程序点击开始后会自动运行，待封装结束后，真空炉程序自动停止，取出封装好的半导体芯片，人工进行检测，判定是否封装合格，确认封装质量没有问题后，锁定该调试好的工艺参数，可实现大批量的半导体芯片封装。
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| CN202310156056.5A CN116798933A (zh) | 2023-02-23 | 2023-02-23 | 一种基于半导体芯片封装用夹具及方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN117548294A (zh) * | 2024-01-12 | 2024-02-13 | 凯瑞电子(诸城)有限公司 | 一种芯片封装用点胶机 |
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| CN117548294A (zh) * | 2024-01-12 | 2024-02-13 | 凯瑞电子(诸城)有限公司 | 一种芯片封装用点胶机 |
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