气压膜压接装置的制作方法

本发明涉及半导体封装，尤其是一种气压膜压接装置。

背景技术：

1、微纳金属颗粒（如银/铜）焊膏烧结工艺在芯片制造中越来越受欢迎，此工艺通过加热和施加压力使金属颗粒连接并变得致密，同时使焊膏中的有机溶剂挥发，从而实现半导体的封装；

2、目前搭载芯片的半导体产品通常包括芯片、垫块、夹持件及基板，该类半导体产品在封装过程需要将芯片、垫块及夹持件分别与基板进行烧结；

3、芯片烧结采用的设备是通入氮气产生与芯片烧结适配的输出压力的芯片烧结装置，垫块烧结采用的设备是通入氮气产生与垫块烧结适配的输出压力的垫块烧结装置，夹持件烧结采用的设备是通入氮气产生与夹持件烧结适配的输出压力的夹持件烧结装置，如此，半导体产品在封装过程中则需要三套不同的烧结装置，导致设备成本高，半导体产品亦需要在三套不同的烧结装置之间进行转移，运行成本高，还会影响到产能的提升。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中的不足，现提供一种气压膜压接装置。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种气压膜压接装置，包括：

3、芯片施压组件，具有若干个，均含有第一活塞及与其对应的第一压杆；

4、垫块施压组件，具有若干个，均含有第二活塞及与其对应的第二压杆；

5、夹持件施压组件，具有若干个，均含有第三活塞及与其对应的第三压杆；

6、端板，所述第一压杆、第二压杆及第三压杆均上下可移动安装于端板上，且均向下凸出于端板的下端面；

7、下板，固定于端板的上方，并开设有若干与第一活塞对应的第一下活塞孔、若干与第二活塞对应的第二活塞孔及若干与第三活塞对应的第三活塞孔；

8、上板，固定于下板的上方，并开设有若干与第一活塞对应的第一上活塞孔，所述第一下活塞孔和第一上活塞孔内分别滑动安装与其对应的第一活塞，所述第二活塞孔内滑动安装与其对应的第二活塞，所述第三活塞孔内滑动安装与其对应的第三活塞；

9、以及顶板，封盖于上板的上方，且顶板与上板之间形成彼此隔绝的第一腔室、第二腔室及第三腔室，所述第二腔室绕设于第一腔室外侧；

10、所述第一下活塞孔及第一上活塞孔均与第一腔室连通，所述第一腔室用于在通入气体时，使第一活塞推动与其对应的第一压杆下移而对芯片施加压力，所述第一压杆通过柔性对接单元被配置成在第一腔室排气后，使第一压杆因自重而自动断开与第一活塞之间的连接；

11、所述第二活塞孔均与第二腔室连通，所述第二腔室用于在通入气体时，使第二活塞推动与其对应的第二压杆下移而对垫块施加压力；所述第二压杆通过柔性对接单元被配置成在第二腔室排气后，使第二压杆因自重而自动断开与第二活塞之间的连接；

12、所述第三活塞孔均与第三腔室连通，所述第三腔室用于在通入气体时，使第三活塞孔内的第二活塞下移，以使第三活塞推动与其对应的第三压杆下移而对夹持件施加压力；所述第三压杆通过柔性对接单元被配置成在第三腔室排气后，使第三压杆因自重而自动断开与第三活塞之间的连接。

13、进一步地，所述上板的上端面设有第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈，所述第二密封圈围绕第一密封圈设置，所述第三密封圈位于第二密封圈的一侧；

14、所述第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈均被顶板与上板夹持，使第一密封圈的内周壁、顶板及上板之间形成第一腔室，第二密封圈的内周壁、第一密封圈的外周壁、顶板及上板之间形成第二腔室，第三密封圈的内周壁、顶板及上板之间形成第三腔室。

15、进一步地，所述第一活塞、第二活塞及第三活塞外均套设有密封件；

16、所述上板的上端面位于第一腔室所在区域开设有凹陷部，所述凹陷部内固定有压板，所有第一上活塞孔内的第一活塞所套设的密封件均在上下方向上被限制在上板与压板之间；

17、所述第二活塞和第三活塞外的密封件均在上下方向上被限制在上板与下板之间。

18、进一步地，所述凹陷部的上端扩张形成有第一安装槽，所述第一密封圈套设在压板外周壁上，且第一密封圈下端嵌入第一安装槽的内周壁与压板的外周壁之间；

19、所述上板的上端面开设有第二安装槽，所述第二密封圈的下端嵌入第二安装槽内，所述上板的上端开设有第三安装槽，所述第三密封圈的下端嵌入第三安装槽内。

20、进一步地，所述第一密封圈截面的面积小于第二密封圈的截面面积，且第一密封圈的最顶端的高度低于第二密封圈的最顶端的高度。

21、进一步地，所述第一下活塞孔的上端、第二活塞孔的上端及第三活塞孔的上端均各自对应连通有进气道，所述进气道均向上贯穿所述上板；

22、所述第一下活塞孔的横截面面积大于与其对应连通的进气道的横截面面积，所述第二活塞孔的横截面面积大于与其对应连通的进气道的横截面面积，所述第三活塞孔的横截面面积大于与其对应连通的进气道的横截面面积；

23、所述第一下活塞孔上端所连接的进气道的上端延伸至第一腔室内；

24、所述第二活塞孔上端所连接的进气道的上端延伸至第二腔室内；

25、所述第三活塞孔上端所连接的进气道的上端延伸至第三腔室内。

26、进一步地，所述端板与下板之间固定有隔热板；

27、同一芯片施压组件中的第一活塞与第一压杆之间设有至少一个第一传力杆，所述第一活塞下移时通过第一传力杆带动第一压杆下移；

28、同一垫块施压组件中的第二活塞与第二压杆之间设有至少一个第二传力杆，所述第一活塞下移时通过第二传力杆带动第二压杆下移；

29、同一夹持件施压组件中的第一活塞与第一压杆之间设有至少一个第三传力杆，所述第一活塞下移时通过第三传力杆带动第三压杆下移；

30、所述第一传力杆、第二传力杆及第三传力杆上下可移动的设在隔热板上。

31、进一步地，所述第一压杆、第二压杆及第三压杆均对应设有一个柔性对接单元；

32、所述柔性对接单元包括芯杆、柔性件及套管，所述套管与端板的上端固定连接，所述芯杆的上端具有上引导面和下引导面，所述上引导面由上至下逐渐向远离芯杆轴线方向倾斜，所述下引导面由上至下逐渐向靠拢芯杆轴线方向倾斜，所述上引导面位于下引导面上方，所述芯杆插设于套管的管孔内，所述柔性件被轴向限位在管孔内并托持住下引导面；在外力作用下芯杆朝下移动时，下引导面会使柔性件发生弹性变形以实现下引导面向下越过柔性件，在外力作用下芯杆朝上移动时，上引导面会使柔性件发生弹性变形以实现上引导面向上越过柔性件；

33、所述第一压杆、第二压杆及第三压杆分别和与其对应的柔性对接单元的芯杆固定连接或一体成型。

34、进一步地，所述第一活塞到达下极限位置时，第一压杆的芯杆上端端部隔着间隙与对应的最下方的第一传力杆的下端端部正对，最下方的第一传力杆被其下方的套管端部所支撑；

35、所述第二活塞到达下极限位置时，第二压杆的芯杆上端端部隔着间隙与对应的最下方的第二传力杆的下端端部正对，最下方的第二传力杆被其下方的套管端部所支撑；

36、所述第三活塞到达下极限位置时，第三压杆的芯杆上端端部隔着间隙与对应的最下方的第三传力杆的下端端部正对，最下方的第三传力杆被其下方的套管端部所支撑。

37、进一步地，还包括膜分离单元；

38、所述膜分离单元包括分离板及弹性元件，所述分离板位于端板的下方，并与端板上下滑动连接，所述弹性元件用于通过弹力使分离板向下移动，以向下压住用于放置芯片、垫块及夹持件的模具，所述分离板的中间部位具有上下贯穿的内孔，所述第一压杆、第二压杆及第三压杆均与内孔正对设置，所述第一压杆、第二压杆及第三压杆均位于模具的膜材的上方，所述芯片、垫块及夹持件均位于膜材下方。

39、本发明的有益效果是：本发明在同一装置中设置三种不同的气路结构，即顶板与上板之间形成彼此隔绝的第一腔室、第二腔室及第三腔室，第二腔室绕设于第一腔室外侧，如此向第一腔室、第二腔室及第三腔室通入不同压力的气体，就可以形成具有三种不同压力的压杆，分别为第一压杆、第二压杆和第三压杆；

40、利用向第一腔室通入气体使所有的第一活塞都受到等值的气压作用向下运动，第二腔室通入气体使所有的第二活塞都受到等值的气压作用向下运动，利用向第三腔室通入气体使所有的第三活塞都受到等值的气压作用向下运动，实现同一装置中能够具备三种不同输出压力的压杆，使得半导体产品的芯片、垫块及夹持件能够在同一装置上完成烧结，降低设备成本，更为重要的是无须在三套不同的烧结装置之间进行转移，降低运行成本，提高产能；

41、一部分第一活塞设置于下板内，另一部分第一活塞设置于上板内，形成上下分层布置，并结合第二腔室绕设第一腔室的设计，从而在狭小空间内使不同输出压力的第一压杆与第二压杆能够相互兼容，实现对芯片及邻近芯片的垫块进行同时烧结，提高封装效率。

42、通过以下参照附图对本技术的示例性实施例的详细描述，本技术的其它特征及其优点将会变得清楚。

技术特征：

1.一种气压膜压接装置，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的气压膜压接装置，其特征在于：所述上板（7）的上端面设有第一密封圈（8-11）、第二密封圈（8-21）和第三密封圈（8-31），所述第二密封圈（8-21）围绕第一密封圈（8-11）设置，所述第三密封圈（8-31）位于第二密封圈（8-21）的一侧；

3.根据权利要求2所述的气压膜压接装置，其特征在于：所述第一活塞（1-1）、第二活塞（2-1）及第三活塞（3-1）外均套设有密封件（13）；

4.根据权利要求3所述的气压膜压接装置，其特征在于：所述凹陷部（7-11）的上端扩张形成有第一安装槽（7-111），所述第一密封圈（8-11）套设在压板（7-12）外周壁上，且第一密封圈（8-11）下端嵌入第一安装槽（7-111）的内周壁与压板（7-12）的外周壁之间；

5.根据权利要求4所述的气压膜压接装置，其特征在于：所述第一密封圈（8-11）截面的面积小于第二密封圈（8-21）的截面面积，且第一密封圈（8-11）的最顶端的高度低于第二密封圈（8-21）的最顶端的高度。

6.根据权利要求1所述的气压膜压接装置，其特征在于：所述第一下活塞孔（6-1）的上端、第二活塞孔（6-2）的上端及第三活塞孔（6-3）的上端均各自对应连通有进气道（7-4），所述进气道（7-4）均向上贯穿所述上板（7）；

7.根据权利要求1所述的气压膜压接装置，其特征在于：所述端板（11）与下板（6）之间固定有隔热板（12）；

8.根据权利要求7所述的气压膜压接装置，其特征在于：所述第一压杆（1-3）、第二压杆（2-3）及第三压杆（3-3）均对应设有一个柔性对接单元（4）；

9.根据权利要求8所述的气压膜压接装置，其特征在于：所述第一活塞（1-1）到达下极限位置时，第一压杆（1-3）的芯杆（4-1）上端端部隔着间隙（14）与对应的最下方的第一传力杆（1-2）的下端端部正对，最下方的第一传力杆（1-2）被其下方的套管（4-3）端部所支撑；

10.根据权利要求1所述的气压膜压接装置，其特征在于：还包括膜分离单元（5）；

技术总结
本发明涉及半导体封装技术领域，尤其是一种气压膜压接装置，包括芯片施压组件、垫块施压组件、夹持件施压组件、端板、下板、上板以及顶板，其利用向第一腔室、第二腔室及第三腔室通入不同压力的气体使第一压杆、第二压杆及第三压杆产生不同的输出压力，实现同一装置中能够具备三种不同输出压力的压杆，使芯片、垫块及夹持件能够在同一装置上完成烧结，降低设备成本，更为重要的是无须在三套不同的烧结装置之间进行转移，降低运行成本，提高产能；第一活塞形成上下分层布置，并结合第二腔室绕设第一腔室的设计，从而在狭小空间内使不同输出压力的第一压杆与第二压杆能够相互兼容，实现对芯片及邻近芯片的垫块进行同时烧结，提高封装效率。

技术研发人员：戚国强,童显宗,苏圣翔,刘敬东,许坤
受保护的技术使用者：快克智能装备股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23