一种充填胶水的装置的制作方法

1.本实用新型涉及红外探测器制作技术领域，特别涉及用于在芯片与电路间进行填充胶水所用的装置。


背景技术：

2.在军用与民用安防技术领域，被动式红外探测器的用途广泛，随着技术发展和需求的变化，其芯片上的的像元尺寸愈来愈小，由于倒装焊更能满足小像元大阵列面积的红外探测器的封装制备，因此，目前多采用倒装焊焊接芯片与电路。在倒焊后，为平衡芯片与电路之间的应力与提高芯片的耐冲击性，并隔离绝缘互联铟柱，需要在两者之间使用点胶头填充胶水。
3.由于在同样的芯片尺寸上像元数目的增加又加上互联铟柱与像元阵列高度较高，导致红外芯片与读出电路之间的缝隙微小，传统的底填充工艺中采用的胶水需由两种胶水混合制得，在两种胶水混合过程中易产生微小的气泡，加之填充过程中胶水在水平方向与垂直方向上的扩散存在差异，又由于光敏元阵列之间存在较大沟槽空隙，因此很容易在固化之后出现未填充的空隙与胶内气泡，导致芯片与读出电路之间的连接性差，耐冲击性不强，传热效率低。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是针对现有技术采用点胶头作红外探测器底填胶时由于填胶过程中水平层与垂直方向上的扩散存在差异，在胶水固化之后出现未填充的空隙与胶内气泡，导致芯片与读出电路之间的连接性差的不足，提供一种充填胶水的装置及纳米磁性胶。
5.本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
6.一种充填胶水的装置，包括磁力发生装置，所述磁力发生装置能产生磁场，所述磁场用于作用磁性胶中的磁子使其产生运动。
7.所述的磁力发生装置为磁性胶水平扰动装置，它包括表面双极强磁铁／固定有双极线圈的导磁盘和驱动表面双极强磁铁／固定有双极线圈的导磁盘转动的驱动装置，所述驱动装置的输出端与表面双极强磁铁／固定有双极线圈的导磁盘的下表面固定连接，由驱动装置驱动表面双极强磁铁／固定有双极线圈的导磁盘转动，通过表面双极强磁／固定有双极线圈的导磁盘转动产生水平方向上不断变化的磁场，水平方向上不动变化的磁场能作用于所填充的胶水，对胶水内的磁子产生扰动。
8.所述的表面双极强磁铁为设置有两极的圆盘，圆盘的中心线与驱动装置输出端的中心线同线。
9.所述圆盘的直径为60-100mm。
10.所述的磁力发生装置为磁性胶磁力吸引装置，它包括倾斜设置的线圈，线圈用于与电源电连接产生磁力线倾斜的磁场，所述磁力线倾斜的磁场用于作用在磁性胶水的绝缘磁子上使绝缘磁子沿磁力线的方向产生移动。
11.所述的线圈直径为20-60mm，长度60-100mm,倾斜角为30-60度，所述的线圈为通电螺线圈。
12.还包括支撑装置，所述支撑装置包括支撑平台，表面双极强磁铁／固定有双极线圈的导磁盘位于支撑平台下方，线圈与所述平台倾斜设置，所述线圈产生的磁力能倾斜作用在磁性胶上。
13.还包括点胶装置，点胶装置的点胶头设置在支撑平台的上方，与固定工件的工位位置相对应。
14.一种磁性胶，包括胶水， 在胶水中均匀混合有绝缘磁性纳米棒颗粒，所述的绝缘磁性纳米棒的长度为2微米-200纳米，其粗度为其长度的一半以下。
15.所述的绝缘磁性纳米棒包括纳米棒及包覆在纳米棒外绝缘层。
16.本实用新型具有以下有益效果：
17.本实用新型的填充胶水的装置采用磁力发生装置产生磁场，磁场用于作用磁性胶中的磁子使其产生运动，因此，本填充胶水的装置与磁性胶水配合使用，对胶水中的磁子施加磁力作用使磁子产生运动，可促进胶水的流动，增加胶水的扩散性能，使胶水更充分地填充到阵列之间的缝隙中，另一方面使得胶水液体内部的流动性加强更有益于气泡的释放，减少胶水中的气泡。
18.进一步地，采用本实用新型的胶水填充装置，当采用磁性胶水平扰动装置使工件位于双磁极旋转变换的磁场内时，通过双磁极不断变换方向使磁性胶内的磁子旋转，带动胶水流动，增加胶水的流动性，从而提高胶水在水平方向上的扩散性能。当采用磁性胶磁力吸引装置时，填胶过程中对磁性胶施加相对于竖直线倾斜的磁场，使胶水中的磁子沿与倾斜的磁场相同的方向运动，提高磁性胶水在垂直方向上和水平方向上两个方向上的扩散能力，改善填充胶过程中水平层与垂直方向上的扩散的差异。当同时采用磁性胶水平扰动装置和磁性胶磁力吸引装置对工件同时施加水平转换的磁场并同时施加倾斜的磁场时，胶水中的磁子受到两个磁块的作用，一个是磁性不断变化的磁场，对使胶水中的磁子产生转动，另一个是倾斜的磁场，使磁子沿着磁力线的方向运动，因此，可对胶水产生良好的搅动作用，促进胶水中气泡排出，促进胶水向水平和竖直两个方向流动，从而促进填胶的均匀性。
19.采用本实用新型结构的胶水，由于在其中具有磁性纳米绝缘棒，因此，当受到磁场的作用，其中的磁性纳米绝缘棒会发生移动，可增加胶水的流动性。
附图说明
20.图1是本实用新型包覆有二氧化硅的纳米棒实施例结构示意图；
21.图2为填胶装置实施例结构示意图。
22.附图标记说明，
23.1、绝缘磁性纳米棒； 2、绝缘层；3、驱动装置；4、表面双极强磁铁；5、线圈；6、支撑；61、支撑平台；7、电路基板；8、芯片；9、点胶头。
具体实施方式
24.以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新
型的限制。
25.如图1和2所示，本专利申请提供一种新型的纳米磁性胶，包括胶水，在胶水中均匀混合有表面包覆绝缓层的磁性纳米棒，在磁性纳米棒的表面包覆绝缓层的目的在于使得纳米磁性棒绝缘，避免干扰光电信号转换，以下为叙述方便均将包覆有绝缓层的纳米磁性棒简称为绝缘磁性纳米棒，纳米磁性棒的长度为2微米-200纳米，其粗度为其长度的一半以下，这样才能更好地体现出纳米磁性棒的极性。采用下列方法制备本磁性胶：绝缘磁性纳米棒在胶水中的质量配比含量为5
±
1%，按上述比例在胶水中加入绝缘磁性纳米棒，混合均匀后保存即可。当采用混合胶时，可先在制备每种胶时在每种胶中预先混合绝缘磁性纳米棒，而后将胶封存，也可在两组份胶混合时按前述比例加入绝缘磁性纳米棒。胶水通常采用ａｂ胶。绝缓层可以是二氧化硅包覆层也可以是绝缘高分子薄膜层，比如聚乙烯膜层。也就是绝缘磁性纳米棒可采用二氧化硅绝缘磁性纳米棒或者高分子薄膜绝缘磁性纳米棒。
26.采用下列填充胶水的装置完成填胶。本实用新型实施例结构的填充胶水的装置包括磁场产生装置，磁场产生装置可以采用如下两种装置，一种为磁性胶扰动装置，另一种为磁性胶磁力吸引装置。根据不同的需要，可以采用如下三种结构的填充胶水的装置。
27.第一种填充胶水的装置包括磁性胶扰动装置及点胶装置，磁性胶扰动装置包括表面双极强磁铁4和驱动表面双极强磁铁转动的驱动装置3，表面双极强磁铁4设置在驱动装置3的输出端，点胶装置包括点胶头9和支撑装置6，支撑装置的支撑平台61位于表面双极强磁铁4的上方，最好位于正上方，用于支撑被填胶的芯片8和电路基板7，点胶头9位于支撑平台的上方出胶口与电路基板相对能将胶点到电路基板表面上。底填胶时，开启驱动装置，驱动装置3带动表面双极强磁铁4转动，使表面双极强磁铁的磁极转动，被点到电路基板上的磁性胶中含有的绝缘磁性纳米棒被不动变化的磁场扰动发生转动，绝缘纳米磁性棒随之转动一方面改善胶水的流动性，可以促进胶的扩散，使胶水更充分地填充到阵列之间的缝隙中，另一方面使得胶水液体内部的流动性加强更有益于气泡的释放，减少胶水中的气泡。表面双极强磁铁最好为具有双极的磁盘，磁盘的中心线与驱动装置的中心线同轴设置。较好的实施例中表面双极强磁铁为带有双极性的圆盘，圆盘直径最好为60-100mm。当然，也可以采用固定有双极线圈的导磁盘来替代表面双极强磁铁。
28.第二种填充胶水的装置包括磁性胶磁力吸引装置和点胶装置，磁性胶磁力吸引装置包括磁力线圈、和线圈支撑装置，磁力线圈倾斜地设置在线圈支撑装置上，线圈的轴线由上向下向着点胶头倾斜，比如当磁力线圈设置在点胶头的左侧时，磁力线圈从左向右从上向下倾斜设置，当磁力线圈位于点胶头右侧时，磁力线圈从右向左由上向下向着点胶头设置，磁线力圈的最下端的高度高于电路基板上表面的高度。磁力线圈最好为螺管线圈。下面以螺管线圈设置在点胶头的左侧为例对使用方法进行说明，使用时，对倾斜的螺管线圈通电，产生双极磁场，对胶水内部中的磁性纳米棒施加一个向左上的磁场，图中产生的两个磁场会使得作为磁子的磁性纳米棒旋转着向左上方运动，产生向上和向下两个运动方向，从而改善填充过程中水平层与垂直方向上的扩散的差异。使胶水能缓慢的填充到阵列之间的缝隙中，同时由于增加了胶水的流动性，因而可促进胶水中气泡的排除。优选地，线圈直径为20-60mm，长度60-100mm,倾斜角为30-60度。这样设置线圈能满足胶水磁力的需要，且设备体积适中。倾斜角最好为45度，胶水在水平和竖直方向上的受力均衡，更易扩散。
29.第三种填充胶水的装置包括点胶装置、磁性胶磁力吸引装置和磁性胶扰动装置，
上述三个装置均采用前述的结构，点胶装置、磁性胶扰动装置和磁性胶磁力吸引装置的位置与前述相同，在此不再重复描述，也就是说，本第三种方案中既包括磁性胶扰动装置又包括磁性胶磁力吸引装置，二者协同作用。使用时，启动磁性胶扰动装置和磁性胶磁力吸引装置，对倾斜设置的螺管线圈通电产生倾斜的磁力线及双极不断变化的磁场，胶水中的绝缘磁性纳米棒受到两个磁场的作用，其中倾斜设置的螺管线圈施加一个倾斜的磁场，表面双极强磁铁的磁场转动变化，对磁性纳米棒产生水平方向上的扰动，磁性纳米棒随之转动，因此磁性纳米棒在两个磁场的作用下旋转着与磁力线倾斜方向一致的方向运动，从而改善胶水在填充过程中水平层与垂直层间扩散的差异性，使胶水能缓慢地填充到阵列之间的缝隙内，从而搅动胶水改善胶水的流动性，同时磁性纳米棒在倾斜的磁场的作用下斜向上移动，图中产生的两个磁场会使得作为磁子的磁性纳米棒旋转着向左上方运动，产生向上和向下两个运动方向，从而改善填充过程中水平层与垂直方向上的扩散的差异，使胶水能缓慢的填充到阵列之间的缝隙内避免出现固化之后出现未填充的空隙，再者由于磁性纳米棒在磁力作用下的运动促进了胶水的流动，因此，也可以使胶水中的气泡排除，减少或避免固化后出现胶内气泡。采用上述结构，由磁性胶扰动装置和磁性胶磁力吸引装置产生双极磁场，磁性胶磁力吸引装置产生倾斜的磁场，磁性胶扰动装置产生水平旋转变化的磁场，使磁性纳米棒在倾斜的磁场和水平旋转的磁场的作用下产生运动，促使胶水大水平方向上和竖方向上流动，促进了胶水的填充和气泡的排除。
30.本实用新型设备与现有设备填胶后效果对比实验如下：
31.对比实验方法，采用二种设备对倒装焊连的芯片和电路基板进行底填胶，第一种设备为现有点胶设备，为对比例，采用普通的双组分胶水直接点胶，第二种设备采用本实用新型结构的胶水填充装置配合使用磁性胶。每种设备点胶完毕进行固化，固化后在显微镜下观察气泡数和缝隙情况并记录。采用金相显微镜20倍下在视野范围内统计气泡数。
32.对比例1，采用现有点胶头点胶，点胶量为1ml，出胶口距离电路基板的距离为30mm,将胶点在电路基板表面使其自然扩散。实验片数量为5。
33.实施例1
34.出胶口距离电路基板的距离为30mm,采用直径为40mm线螺管线圈，长度为80mm,电流50ａ,倾斜角度为45度，线圈最底部距离胶水的水平距离及竖直距离ａ和ｂ均为5厘米,在胶水中加入长度为200nm绝缘纳米磁性棒做磁子，采用混合有绝缘磁性纳米棒的ａｂ胶水，表面双极强磁铁的磁场强度为0.02特斯拉，直径为80mm,表面双极强磁铁上表面距离胶水1厘米，旋转电机采用小型电机，其转速为3000转／分钟，其余同对比例1。
35.实施例2-实施例5除去电流和电极转速不同外，其余同实施例1。
36.表1实施例参数对照表
37.序号绝缘纳米磁力棒规格nm电机转速点胶量电流强度ａ对比例1-5无01ml0实施例120030001ml50实施例210020001ml25实施例310015001ml15实施例415025001ml30实施例515028001ml40
38.表二、各实施例气泡和孔隙统计表
39.序号气泡和孔隙数（个／mm2）序号气泡和孔隙数（个／mm2）对比例10.2实施例1无对比例20.1实施例2无对比例30.1实施例3无对比例40.2实施例4无对比例50.1实施例5无
40.从上述表1和表2可知，采用本实用新型装置，当施加水平转换的磁极和斜向磁场时，可使气泡消除。