一种多芯片共晶石墨工装及装配方法与流程

本发明涉及电子组装领域,具体而言,涉及一种多芯片共晶石墨工装及装配方法。

背景技术：

共晶是指在相对较低的温度下共晶焊料发生共晶物熔合的现象，共晶合金直接从液态变到固态，而不经过塑性阶段，是一个液态同时生成两个固态的平衡反应。

金锡共晶，又称金锡合金，是通过电解作用将镀液中的亚金和亚锡离子按照质量分数金80％，锡20％的含量，沉积在订单制定的位置上。金锡共晶含有ausn和au5sn两相的低温共晶贵金属焊料，其厚度依据沉积时间，可控设计，且可以在300℃下与金层无需助焊剂，直接焊接。焊接温度仅比合金的熔点高出20～30℃，在钎焊过程中，基于合金的共晶成分，很小的过热度就可以使合金熔化并浸润；另外，合金的凝固过程进行得也很快。因此，金锡合金的使用能够大大缩短整个钎焊过程周期。金锡合金的钎焊温度范围适用于对稳定性要求很高的元器件组装。

现有技术的共晶焊接工装，还未有能够将芯片精确定位且一次进行多芯片共晶焊接操作的工装。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种多芯片共晶石墨工装及装配方法，其能够精确定位芯片位置，一次性完成多芯片的装载共晶操作。

本发明的实施例是这样实现的：

一种多芯片共晶石墨工装及装配方法，多芯片共晶石墨工装包括盖板、连接至盖板的底板、连接组件和定位组件，盖板和底板通过连接组件连接，底板的顶面向内凹设有定位模块槽且定位模块槽的底部为槽面，槽面向内凹设形成载板槽，定位组件包括定位模块和压块，定位模块设置有连通顶面和底面的芯片孔，定位模块安装于定位模块槽内，芯片孔与载板槽相连通且形成放置芯片的空间，压块将空间的顶部封口；底板和盖板相对设置，底板和盖板之间具有间隔，底板的顶面与盖板的底面平行，底板和盖板可通过相互挤压的方式组合成为整体，定位组件连接至底板，连接组件位于底板和盖板之间，底板和盖板通过连接组件连接。

在本发明较佳的实施例中，上述底板设置有多个定位模块槽，相邻定位模块槽之间具有间隔。

在本发明较佳的实施例中，上述底板顶部的定位模块槽、载板槽的区域使用石墨件或底板采用石墨件。

在本发明较佳的实施例中，上述压块的底部设置有边框，边框位于压块的底部边缘，边框围绕压块底部形成底部空间，边框卡入芯片孔的顶部。

在本发明较佳的实施例中，上述压块设置有至少一对用于取放的夹持孔，夹持孔将压块的顶底两面连通。

在本发明较佳的实施例中，上述连接组件包括定位柱，盖板设置有连通顶底两面的第一定位柱孔，定位柱穿过第一定位孔连接盖板，底板的顶面向内凹设形成第二定位柱孔，第二定位柱孔与第一定位柱孔相对，定位柱的一端连接至第二定位柱孔内。

在本发明较佳的实施例中，上述多芯片共晶石墨工装及装配方法还包括重针，盖板设置有连通顶底两面的重针孔，重针孔的位置与定位模块槽相对，重针的一端通过重针孔延伸至定位模块槽内且将压块的顶部抵压。

在本发明较佳的实施例中，上述重针孔包括重针槽和连通孔，盖板的顶部向内凹设有重针槽，重针槽的底部为重针槽面，连通孔的两端分别连接至重针槽面和盖板的底面。

在本发明较佳的实施例中，上述重针的底端设置有针端，针端的横截面小于连通孔的横截面大小，重针的底端与重针孔相匹配。

在本发明较佳的实施例中，装配方法如下：

a.将载板安装于载板槽内；

b.将定位模块安装于定位模块槽内；

c.将金锡合金焊料从定位模块的芯片孔注入载板顶部；

d.将芯片通过定位模块的芯片孔放置于金锡合金焊料顶部；

e.将压块卡入定位模块的芯片孔并压住芯片顶部；

f.将定位柱连接至底板的定位柱孔；

g.将重针通过盖板顶部的重针孔固定；

h.将定位柱通过盖板的定位柱孔并将盖板压住底板。

本发明的有益效果是：

本发明通过通过多个定位模块槽可一次性完成多芯片的共晶焊接，盖板、底板、定位模块和压块的相互配合简单，能够方便地完成工装的装配工作，底板顶部的定位模块槽和载板槽的设置能够精确对芯片进行定位，确定安装芯片的位置；使用石墨作为底板的材质，共晶焊接时导热速度快，焊接部位受热均匀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明多芯片共晶石墨工装及装配方法的示意图；

图2为本发明盖板顶面的示意图；

图3为本发明底板顶面的示意图；

图4为本发明定位模块截面的示意图；

图5为本发明压块底面的示意图；

图标：100-多芯片共晶石墨工装及装配方法；110-盖板；111-重针孔；112-重针槽；113-连通孔；114-重针；115-第一定位柱孔；120-底板；121-定位模块槽；122-载板槽；123-定位模块；124-夹持孔；125-芯片孔；126-压块；127-边框；128-第二定位柱孔；130-定位柱。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”、“外”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供一种多芯片共晶石墨工装及装配方法100，其包括底板120、盖板110、连接组件和定位组件，底板120和盖板110相对设置，底板120和盖板110之间具有间隔，底板120的顶面与盖板110的底面平行，底板120和盖板110可通过相互挤压的方式组合成为整体，定位组件连接至底板120，连接组件位于底板120和盖板110之间，底板120和盖板110通过连接组件连接；该工装使用石墨材料，在安装芯片时，石墨导热速度快、温度均匀，能够将芯片稳定的固定在定位模块123内。

请参照图2，盖板110呈长方形板状，盖板110具有顶面和底面，盖板110具有四个外侧边，盖板110和底板120相对设置，盖板110与底板120相对的面为盖板110的底面，盖板110的顶面平整，盖板110和底板120的形状相同，盖板110和底板120之间具有间隔，盖板110所在的平面和底板120所在的平面相互平行；盖板110的顶面向内凹设有重针孔111，重针孔111共设置有9个，该9个重针孔111呈3×3矩阵排列，重针孔111分布于盖板110的中部，盖板110与底板120相合时，重针孔111与载板槽122的位置相对，重针孔111包括重针槽112和连通孔113，重针槽112位盖板110的顶部向内凹设形成，重针槽112的底部为重针槽112的槽面，连通孔113将重针槽112的槽面和盖板110的底面相连通，连通孔113的一端连接至重针槽112内，连通孔113的另一端与盖板110的底部连接，该重针槽112和连通孔113分别为圆柱体状，圆柱体的柱体方向为重针114与重针孔111的连接方向，该重针槽112的内侧面为圆柱体的弧形面，该弧形面为螺纹状，重针114的底端具有针端，该针端呈圆柱体状，针端与连接孔相匹配，针端的长度大于连接孔的长度，针端的一端连接至重针114的底端，针端的另一端通过连接孔将压块126抵压，重针114的底端侧面设置有螺纹，该螺纹与重针槽112的螺纹相互匹配，重针114的底端与重针槽112相互匹配，重针114通过旋转的方式固定于盖板110顶部，旋转重针114固定于盖板110时，针端通过连通孔113且插入定位模块槽121后将压块126抵住；盖板110设置有第一定位柱孔115，该第一定位柱孔115的两端将盖板110的顶面和底面相连通，第一定位柱孔115分布于盖板110四角的三个角的位置，该第一定位柱孔115的位置与底板120的第一定位柱孔115位置相对，盖板110和底板120相合时，连接组件的两端将盖板110的第一定位柱孔115和底板120的第一定位柱孔115连接，盖板110通过第一定位柱孔115相对于连接组件可滑动。

请参照图3，底板120呈长方形板状，底板120具有两面，分别为底板120的底面和顶面，底板120具有四个外侧边，底板120和盖板110相对设置，底板120与盖板110相对的面为底板120的顶面，底板120的底面平整，底板120和盖板110的形状相同，底板120和盖板110之间具有间隔，底板120所在的平面和盖板110所在的平面相互平行；底板120的顶面向内凹设形成定位模块槽121，该底板120共设置有9个定位模块槽121，相邻定位模块槽121之间具有间隔，9个定位模块槽121呈3×3的矩阵排列，该9个定位模块槽121分布于底板120的中部，定位模块槽121向内凹设具有槽面，该槽面为定位模块槽121的底面，槽面向内凹设形成载板槽122，载板槽122的顶面位于槽面的范围内，该载板槽122的顶面位于槽面的中心位置，底板120和盖板110相合时，载板槽122和重针孔111的位置相对，定位模块槽121具有卡住定位模块123的4个内侧面，定位模块槽121的相邻内侧面之间相互垂直，定位模块槽121将定位模块123卡在内部，载板槽122具有卡住芯片的4个内侧面，载板槽122的相邻内侧面之间相互垂直，载板槽122将芯片的底部卡在其内部，定位模块槽121的4个内侧面和载板槽122的4个内侧面分别平行；底板120的顶部向内凹设有第二定位柱孔128，第二定位柱孔128共设有3个，该第二定位柱孔128分布于底板120的四角中的三个角，该第二定位柱孔128用于连接定位柱130的底端；底板120使用石墨材料，在安装芯片时，石墨导热速度快、温度均匀，能够将芯片稳定的固定在定位模块123内。

连接组件包括定位柱130，定位柱130包括细端柱和粗端柱，细端柱与粗端柱分别为圆柱体，细端柱的一端连接至粗端柱的一端，细端柱的柱体方向和粗端柱的柱体方向一致，细端柱的直径小于粗端柱的直径，粗端柱的顶端为锥状，粗端柱的锥状顶部与细端柱的底端形状大小相同，粗端柱的锥状底部与粗端柱的其余部分横截面形状大小相同，细端柱的一端通过盖板110的第一定位柱孔115连接盖板110，粗端柱的底端连接至底板120的第二定位柱孔128内，盖板110和底板120相合时，粗端柱的顶端将盖板110卡住，盖板110与底板120之间具有间隔。

请参照图4，定位模块123与定位模块槽121相匹配，定位模块123呈长方体状，定位模块123具有4个外侧面，定位模块槽121具有4个内侧面，定位模块槽121的内侧面将定位模块123的外侧面卡住，定位模块槽121将定位模块123卡住，定位模块123设置有夹持孔124和芯片孔125，夹持孔124和芯片孔125分别将定位模块123的顶面和底面相连通，芯片孔125位于定位模块123的中部，芯片孔125具有4个内侧面，芯片孔125的相邻内侧面相互垂直，芯片孔125的内侧面将芯片卡在孔内，定位模块123卡入定位模块槽121内时，芯片孔125正对载板槽122，芯片孔125与载板槽122相连通，芯片安置入芯片孔125后，芯片的底部插入载板槽122内，载板槽122将芯片的底部卡紧，夹持孔124共有2对，2对夹持孔124分别位于芯片孔125的两侧，夹持孔124将定位模块123的顶部和底部连通，夹持孔124用于定位模块123的取出和放入，使用时，用镊子将一对夹持孔124夹住并取出。

请参照图5，压块126呈长方体状，压块126和芯片孔125的4个内侧面所形成的空间相匹配，压块126卡入芯片孔125内将芯片孔125的顶部封口，压块126的四周具有4个外侧面，压块126卡入芯片孔125时，压块126的外侧面和芯片孔125的内侧面相接触，压块126的外侧面，压块126的顶部平整，压块126的底部具有向内凹设的空间，该空间用于将芯片卡在芯片孔125内，压块126底部的凹设空间使得压块126底部形成4条边框127，4条边框127将该空间包围，该边框127细窄且相邻边框127之间间隔，相对两条边框127相互平行，相邻两条边框127相互垂直，4条边框127的内侧将芯片卡住，安装时压块126的底部朝向芯片孔125内，压块126底部的边框127将芯片卡住并将芯片孔125封口，盖板110和底板120相合时，压块126重针114的底端的针端将压块126的顶面抵压，将芯片固定。

多芯片共晶石墨工装100，其装配方法如下：

a.将载板安装于载板槽122内；

b.将定位模块123安装于定位模块槽121内；

c.将金锡合金焊料从定位模块123的芯片孔125注入载板顶部；

d.将芯片通过定位模块123的芯片孔125放置于金锡合金焊料顶部；

e.将压块126卡入定位模块123的芯片孔125并压住芯片顶部；

f.将定位柱130连接至底板120的第二定位柱孔128；

g.将重针114通过盖板110顶部的重针孔111固定；

h.将定位柱130通过盖板110的第一定位柱孔115并将盖板110压住底板120。

本发明实例的工作原理为：

将载板安装入载板槽122内，定位模块123安置在定位模块槽121内，使用金锡合金焊料并通过定位模块123的芯片孔125置入，再将芯片卡入芯片孔125内，芯片的底部接触金锡合金焊料，焊接时石墨材质导热迅速，焊接的载板和芯片受热均匀，使用压块126将芯片固定在芯片孔125内，再通过定位柱130的两端分别连接盖板110的第一定位柱孔115和底板120的第二定位柱孔128，且使得盖板110的底面和底板120的顶面相合，盖板110通过第一定位柱孔115相对于底板120可滑动，盖板110滑动将盖板110和底板120之间的间隔距离减小并使得盖板110压在底板120顶部，旋转重针114的底端匹配入重针孔111内，重针114的底端通过重针孔111将压块126的顶面抵压。

本发明实例通过多个定位模块槽可一次性完成多芯片的共晶焊接，盖板、底板、定位模块和压块的相互配合简单，能够方便地完成工装的装配工作，底板顶部的定位模块槽和载板槽的设置能够精确对芯片进行定位，确定安装芯片的位置，使用石墨作为底板的材质，共晶焊接时导热速度快，焊接部位受热均匀。

综上所述，本发明装配结构简单，能够精确定位芯片位置，一次性完成多芯片的装载共晶操作，且石墨导热迅速，共晶焊接部分受热均匀。

本说明书描述了本发明的实施例的示例，并不意味着这些实施例说明并描述了本发明的所有可能形式。应理解，说明书中的实施例可以多种替代形式实施。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。公开的具体结构和功能细节不应当作限定解释，仅仅是教导本领域技术人员以多种形式实施本发明的代表性基础。本领域内的技术人员应理解，参考任一附图说明和描述的多个特征可以与一个或多个其它附图中说明的特征组合以形成未明确说明或描述的实施例。说明的组合特征提供用于典型应用的代表实施例。然而，与本发明的教导一致的特征的多种组合和变型可以根据需要用于特定应用或实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。