[发明专利]一种用于芯片封装的热压烧结夹具及芯片封装方法

说明书

本发明公开了一种用于芯片封装的热压烧结夹具及芯片封装方法，包括机架、下加热板、压头、上配合盖板、压力传感器、传压导杆、加压机构、推力轴承、丝杆、丝杆螺母和转动手柄，下加热板与上配合盖板在四角处精密配合，保证上下两板间的平行度；压力大小通过两个互斥的电磁铁中电流大小控制。压头与传压导杆之间为球铰结构，可保证芯片上表面与基板下表面不平行时，芯片上表面可以均匀受压。传压导杆与上配合盖板的竖直通孔精密配合，保证了传压导杆在加压时与下加热板上表面的垂直度，加压过程中可保证烧结层焊料厚度的均匀性；加热过程中通过压力反馈，控制电磁铁电流大小，实现压力恒定控制。

技术领域

本发明涉及半导体器件封装技术领域，更具体的说是涉及一种用于芯片与底座热压烧结的封装夹具及芯片封装方法。

背景技术

随着电子产品和半导体行业的迅猛发展，传统的电子封装材料已经不能满足器件传热、服役温度等方面的要求。以纳米金属颗粒为代表的纳米焊料已经成为目前的研究热点，其中纳米银材料以其优越的性能，被认为是传统焊料理想的替代品。

与传统焊料的封装工艺相比，纳米焊料在连接时不需要融化，但需要在同时加热、加压条件下进行烧结。传统的焊料封装时钎料融化，无需压力，因此不能满足新型焊料的热压烧结。

目前，已有针对纳米焊膏封装的热压烧结设备，加热板加压主要依靠丝杆机构的上下运动，上压板安装固定在导杆立柱组成的框架上，下加热板固定在平台上，两平板上与封装器件接触的平面的平行度无法精确保证，或经过一段时间后，平行度误差较大，致使在加压烧结后烧结层的厚度不均、致密度不均、部分焊不上的情况。另外，当芯片基板上有其他结构如引线、导线等时，当前平板的加压夹具不适用。

目前市场上的热压烧结机主要采用电机加压、液压或者气缸加压的方式，加压机构的精度只能靠加工和装配精度保证，且长时间使用后无法保证加压机构的平行度。

因此，如何提供一种能够实现芯片均匀受压、且能保证压力恒定的芯片封装夹具是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于芯片封装的热压烧结夹具及芯片封装方法，可实现烧结过程中芯片上表面垂直受压，芯片上表面均匀受压，热压烧结过程中压力恒定。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于芯片封装的热压烧结夹具，包括：机架、下加热板、压头、上配合盖板、压力传感器、传压导杆、加压机构、推力轴承、丝杆、丝杆螺母和转动手柄，所述丝杆螺母固定在所述机架顶部，所述丝杠顶端与所述转动手柄固定，且所述丝杠依次穿设于所述丝杆螺母和所述机架顶部，所述丝杠底部与所述推力轴承连接，所述推力轴承与所述加压机构连接，所述加压机构与所述传压导杆顶部连接，所述压力传感器设置在所述传压导杆上，且所述传压导杆底部与所述压头连接组成球铰结构，且所述传压导杆底部穿设于所述上配合盖板竖直通孔内，所述下加热板设置在所述机架内侧底部，所述下加热板与所述上配合盖板在四角处贴合；

所述下加热板外接温度控制系统，所述加压机构外接电流调节器，所述压力传感器外接控制器，且所述控制器与所述电流调节器连接。

优选的，还包括水平限位装置，所述水平限位装置包括固定块、滑块和滑轨，所述固定块设置在所述机架内部对称两侧，且每侧顶端和底端分别设置一个所述固定块，所述滑轨固定在每侧两个所述固定块之间，所述滑块和所述滑轨滑动连接。

优选的，所述加压机构包括上电磁铁和下电磁铁，所述上电磁铁底部套设在第一固定环上，所述下电磁铁顶部套设在第二固定环上，所述第一固定环和所述第二固定环通过第一螺栓连接，且所述第一螺栓和所述上电磁铁卡接，所述第一螺栓和所述下电磁铁螺纹连接，所述上电磁铁底部和所述下电磁铁顶部存在间隙。

优选的，还包括固定板，所述下电磁铁底部穿设于所述固定板上，且