专利名称：一种覆晶封装系统及其挑高夹具的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体封装技术领域，特别涉及一种覆晶封装系统及其挑高夹具。
背景技术：
随着集成电路的积集度的增加，芯片的封装技术也越来越多样化，因为覆晶接合技术具有缩小芯片封装体积及缩短讯号传输路径等优点，目前已经广泛应用于芯片封装领域，其中诸如芯片尺寸构装、芯片直接贴附封装以及多芯片模块封装等型态的封装体，均可以利用覆晶接合技术达到封装芯片的目的。如图I所示，覆晶结合前，柔性线路板3的下方由接合平台4支撑，芯片2被高温接合压头I吸附住加热。如图2所示，覆晶接合时，首先接合平台4上升顶住柔性线路板3，然后高温接合压头I带着芯片2下压，使芯片2的引脚21与柔性线路板的引脚31接合起来。如图3所不，现有的覆晶封装后的广品，因为芯片2的引脚21厚度一般为15um,所以接合后芯片2的边缘与柔性线路板3的引脚31之间的间隙也只有15um左右，如图3中的S约为15um。如图4所示，整片晶圆切割后，单颗芯片2的边缘并不是理想中的很平整。每颗芯片2的边缘都有与内部线路相连的测试垫22，切割时会被切开，但不可能完全切除，会发现 如图4所示残留的部分测试垫22翘起。由于接合后芯片2的边缘与柔性线路板3的引脚31之间的间隙很小，易导致该测试垫22搭接到柔性线路板3的引脚31而造成短路。综上所述，覆晶封装后柔性线路板上的引脚与芯片很接近，而切割后的芯片边缘会有测试垫残留并翘起，如与柔性线路板的引脚接触就会发生短路。如何避免芯片边缘的测试垫与柔性线路板的引脚接触而发生短路，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种挑高夹具，以避免芯片边缘的测试垫与柔性线路板的引脚接触而发生短路。本发明还提供了一种覆晶封装系统，以将与芯片接合处的柔性线路板挑高，增加芯片边缘与柔性线路板的间距，防止芯片边缘的测试垫与柔性线路板的引脚接触而发生短路。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种挑高夹具，用于柔性线路板的覆晶封装，包括可夹设在柔性线路板待接合位置周围的夹具装置，该夹具装置包括上夹具和下夹具，所述上夹具上设有让出高温接合压头行程的第一防干涉槽，所述下夹具上设有让出接合平台行程的第二防干涉槽。优选的，在上述挑高夹具中，所述第一防干涉槽为由顶部向底部渐缩的梯形槽；所述第二防干涉槽为由底部向顶部渐缩的梯形槽。
优选的，在上述挑高夹具中，所述上夹具通过其上若干个第一条形孔固定于上基板上；所述下夹具通过其上若干个第二条形孔固定于下基板上。优选的，在上述挑高夹具中，所述上夹具与所述第二条形孔对应的位置处设有供扳手穿过的装配孔。优选的，在上述挑高夹具中，所述上夹具的底部具有压紧柔性线路板的压紧平台，该压紧平台面积小于所述上夹具底部的面积。优选的，在上述挑高夹具中，所述压紧平台与所述上夹具为一体式结构。优选的，在上述挑高夹具中，所述下夹具的顶面可拆卸的设有与压紧柔性线路板的钢片。优选的，在上述挑高夹具中，所述钢片通过螺钉固定于所述下夹具，所述下夹具的四个角上设有与所述螺钉配合的螺钉孔。优选的，在上述挑高夹具中，所述下夹具上设有至少两个定位柱，所述钢片设有与所述定位柱适配的定位孔。一种覆晶封装系统，包括用于吸住芯片的高温接合压头和用于顶起柔性线路板的接合平台，还包括如上任一项所述挑高夹具。从上述的技术方案可以看出，本发明提供的挑高夹具包括可夹设在柔性线路板待接合位置周围的夹具装置，该夹具装置由上夹具和下夹具组成，并通过上夹具和下夹具的夹合力实现对柔性线路板待接合位置周围加紧的目的。上夹具上设有让出高温接合压头行程的第一防干涉槽，避免高温接合压头下压时与上夹具接触而发生干涉，下夹具上设有让出接合平台行程的第二防干涉槽，避免接合平台上压时与下夹具接触而发生干涉。通过上述设置，本发明提供的挑高夹具能够对柔性线路板的待接合位置周围进行夹紧，从而对柔性线路板的待接合位置周围进行固定。在芯片上的引脚与柔性线路板上的引脚进行接合时，接合平台对柔性线路板的接合位置向上顶起，此时由于柔性线路板的待接合位置附近被挑高夹具固定，因此其竖直高度不变，仅有中间的接合位置被挑高，相应的芯片的边缘与柔性线路板(即未被挑高的位置)的间距被扩大，从而能够有效避免芯片边缘的测试垫与柔性线路板的引脚接触而发生短路。本发明的优选方案中，在上夹具与下夹具上的第二条形孔对应的位置处设置装配孔，此装配孔用于了固定下夹具时，装配工具(如扳手)从此孔穿入，以对下夹具上的螺丝进行锁紧。避免了上夹具和下夹具之间的间距太小，而无法从上夹具和下夹具之间多螺丝进行锁紧的弊端。本发明的另一优选方案中，上夹具的底部具有压紧柔性线路板的压紧平台，该压紧平台面积小于所述上夹具底部的面积。该压紧平台与柔性线路板引脚面接触，由于将压紧平台的面积设计的较小，缩减了其与柔性线路板的接触面积，降低了夹持面粘上异物后损伤柔性线路板弓I脚的机率。本发明提供的覆晶封装系统由于采用上述挑高夹具，因此同样具有上述相应的技术效果，采用本发明提供的覆晶封装系统进行覆晶封装，能够将与芯片接合处的柔性线路板挑高，增加芯片边缘与柔性线路板的间距，防止芯片边缘的测试垫与柔性线路板的引脚接触而发生短路。
图I为现有的覆晶封装系统封装前的结构示意图；图2为现有的覆晶封装系统封装时的结构不意图；图3为芯片与柔性线路板封装后的结构示意图；图4为具有测试垫的芯片与柔性线路板封装后的结构示意图；图5为期望得到的芯片与柔性线路板封装后的结构示意
图6为本发明实施例提供的覆晶封装系统的结构示意图；图7为本发明实施例提供的上夹具的俯视图；图8为本发明实施例提供的上夹具的主视图；图9为本发明实施例提供的下夹具的俯视图；图10为本发明实施例提供的下夹具的主视图；图11为本发明实施例提供的挑高夹具的驱动设备的结构示意图；图12本发明实施例提供的覆晶封装系统封装前的结构示意图；图13为本发明实施例提供的覆晶封装系统封装时的结构示意图；图14为本发明实施例提供的覆晶封装系统的挑高夹具分开后的结构示意图。
具体实施例方式本发明的核心在于提供一种挑高夹具，以避免芯片边缘的测试垫与柔性线路板的引脚接触而发生短路。本发明的另一核心在于提供一种覆晶封装系统，以将与芯片接合处的柔性线路板挑高，增加芯片边缘与柔性线路板的间距，防止芯片边缘的测试垫与柔性线路板的引脚接触而发生短路。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5，图5为期望得到的芯片与柔性线路板封装后的结构示意图。为了避免切割后的芯片2边缘残留并翘起的测试垫与柔性线路板3的引脚31接触而发生短路，比较行之有效的方法便是扩大芯片边缘与柔性线路板的间距。如图5所示，将柔性线路板3设计为中间挑起(所谓中间挑起，应该理解为与芯片2的引脚21接合的位置被挑起)的形状，可使得该柔性线路板3的待接合位置周围的竖直高度较低，从而扩大了芯片边缘与柔性线路板3的间距，相应的拉开了芯片2边缘处的测试垫与柔性线路板3的引脚31的距离，从而能够可有效的避免测试垫与柔性线路板3的引脚31接触而发生短路。为了实现图5中的中间被挑起的柔性线路板3的形状，本发明提供了一种挑高夹具，下面通过具体实施例对本发明提供的挑高夹具进行详细描述。请参阅图6-图10，图6为本发明实施例提供的覆晶封装系统的结构示意图；图7为本发明实施例提供的上夹具的俯视图；图8为本发明实施例提供的上夹具的主视图；图9为本发明实施例提供的下夹具的俯视图；图10为本发明实施例提供的下夹具的主视图。
本发明提供的挑高夹具，用于柔性线路板3的覆晶封装，包括可夹设在柔性线路板待接合位置周围的夹具装置，为了保证夹具装置能够夹设在柔性线路板3与芯片I的接合位置处的周围，可将夹具装置与柔性线路板的结合面为“ 口 ”字形面，且可保证芯片I可由该“口”字形结合面处穿过以将其接合在柔性线路板3上。在柔性线路板3和芯片2接合封装时，夹具装置将柔性线路板3的待接合位置周围夹紧；在柔性线路板3和芯片2接合完毕后，夹具装置松开柔性线路板3，以将封装好的产品传送出接合区，并进行下一个柔性线路板的接合封装。每套夹具装置包括上夹具5和下夹具6，上夹具5和下夹具6可通过驱动设备驱动向相反方向运动，例如可驱动上夹具5和下夹具6相对运动，以实现对柔性线路板3的夹紧；还可驱动上夹具5和下夹具6作相离运动，以实现对柔性线路板3的松开，便于柔性线路板3的传送出接合区。需要注意的是，上夹具5和下夹具6夹紧在柔性线路板3的接合位置周围，所以，上夹具5和下夹具6与柔性线路板3的接触面均为口字形结构，且上夹具5与柔性线路板3的接触面之间具有供芯片I穿过的孔。下夹具6与柔性线路板3的接触 面之间具有供接合平台4穿过的孔。其中，每套夹具装置的驱动设备可分别采用两个气缸，通过两个气缸分别驱动上夹具5和下夹具6的运动，来控制夹具装置的夹紧和松开动作。夹具装置的驱动设备还可采用凸轮对上夹具5和下夹具6进行驱动，可在同一驱动轴上设置两个凸轮，并可将两个凸轮的形状设计为一致，但是需将两个凸轮的行程设计为相反。通过上述两个行程相反的凸轮分别驱动上夹具5和下夹具6，可实现上夹具5和下夹具6的相反运动。通过转动驱动轴(可通过马达驱动该驱动轴旋转)，可实现其上两个凸轮的旋转，驱动轴每次旋转的转数为半图(180° )，即可实现夹具装置的夹紧和松开动作。在目前的覆晶封装系统中，柔性线路板3—般需要接合平台4将其向上顶起，芯片2 一般需要高温接合压头I吸住加热，并带着芯片2下压，使芯片2的引脚21与柔性线路板3的引脚31接合起来。如图7所示，由于高温接合压头I在向下运动时，其边缘可能与上夹具5的顶部端面发生运动干涉，本发明在上夹具5上设有让出高温接合压头I行程的第一防干涉槽51。如图10所示，由于接合平台4向上运动时，其边缘可能会与下夹具6的底部端面发生运动干涉，本发明在下夹具6上设有让出接合平台4行程的第二防干涉槽64。通过上述描述可知，本发明提供的挑高夹具包括可夹设在柔性线路板3待接合位置周围的夹具装置，该夹具装置由上夹具5和下夹具6组成，并通过上夹具5和下夹具6的夹合力实现对柔性线路板3待接合位置周围加紧的目的。上夹具5上设有让出高温接合压头I行程的第一防干涉槽51，避免高温接合压头I下压时与上夹具5接触而发生干涉，下夹具6上设有让出接合平台4行程的第二防干涉槽64，避免接合平台4上压时与下夹具6接触而发生干涉。通过上述设置，本发明提供的挑高夹具能够对柔性线路板3的待接合位置周围进行夹紧，从而对柔性线路板3待接合位置的周围进行固定。在芯片2上的引脚21与柔性线路板3上的引脚31进行接合时，接合平台4对柔性线路板3的接合位置向上顶起，此时由于柔性线路板3的待接合位置周围被挑高夹具固定，因此其竖直高度不变，仅有中间的接合位置被挑高，相应的芯片2的边缘与柔性线路板3 (即未被挑高的位置)的间距被扩大，高温接合压头I与接合平台4离开后，上、下夹具打开，接合完成，挑高的引脚31被定型为如图5所示的结构。从而能够有效避免芯片2边缘的测试垫与柔性线路板3的引脚31接触而发生短路。因为高温接合压头I的温度较高一般在400°C左右，接合时高温接合压头I下压会将热量传导至上夹具5，为了避免上夹具5受热变形和高温传导烫伤柔性线路板3，上夹具5需要有具有一定的厚度和钢性。因此为了保证上夹具5具有一定的厚度及刚度，将上夹具5上的第一防干涉槽51设计为由顶部向底部渐缩的梯形槽。即将第一防干涉槽51的顶部能够与高温接合压头I发生干涉的位置设计为较大的开口，并伴随越靠近底部，与高温接合压头I发生干涉的几率越低，随意将第一防干涉槽51设计为由顶部向底部渐缩的梯形槽。其在保证上夹具5具有一定刚度和厚度的前提下，还能够有效的防止与高温接合压头I之间发生运动干涉。同理，将第二防干涉槽64设计为由底部向顶部渐缩的梯形槽。上夹具5可通过其上若干个第一条形孔53固定于上基板上，下夹具6可通过其上若干个第二条形孔63固定于下基板上。将上夹具5和下夹具6分别固定于上基板和下基 板上，是为了便于对上夹具5和下夹具6的驱动。上夹具5的固定孔(即第一条形孔53)，设计成条形孔是为了便于调节与下夹具6的对应位置。下夹具6的固定孔(即第二条形孔63)，设计成条形孔同样是为了方便与上夹具5对应调整。优选的可将第二条形孔63做成U型结构。如图11所示，图11为本发明实施例提供的挑高夹具的驱动设备的结构示意图。针对凸轮驱动夹具的形式，而特意设计了上基板8和下基板9，上夹具5通过其非工作面(即上表面)固定于上基板8上，下夹具6通过其非工作面(即下表面)固定于下基板9上。上基板8和下基板9均为L形，即二者具有一与凸轮触控的折边。连接在驱动轴71上的第一凸轮73和第二凸轮72的形状相同，只是其行程相反。图11所示的位置为，第二凸轮72的最低位置与下基板9接触，此时下夹具6处于最低位置。第一凸轮73的最高位置与上基板8接触，此时上夹具5处于最高位置，因此上夹具5和下夹具6处于松开状态。在需要对柔性线路板进行夹紧时，只需在图11所示状态的基础上，驱动轴71转动180°即可。驱动轴71转动180°后，第二凸轮72的最高位置与下基板9接触，此时下夹具6处于最高位置。第一凸轮73的最低位置与上基板8接触，此时上夹具5处于最低位置，因此上夹具5和下夹具6处于夹紧状态。在安装下夹具6时，扳手会在上基板8和下基板9之间对固定螺丝进行锁紧。但是上基板8和下基板9之间的间距较小，不利于扳手在二者之间进行操作。如图7所示，为了便于下夹具固定螺丝的安装，在上夹具5与第二条形孔63对应的位置处设有供扳手穿过的装配孔52。在上夹具5与下夹具6上的第二条形孔63对应的位置处设置装配孔52，此装配孔52用于固定下夹具6时，装配工具(如扳手)从此孔穿入，以对下夹具6上的螺丝进行锁紧。避免了上夹具5和下夹具6之间的间距太小，而无法从上夹具5和下夹具6之间对螺丝进行锁紧的弊端。上夹具5与柔性线路板3的引脚面接触，若接触面过多，且接触面粘上异物后，损伤柔性线路板3引脚的机率就会很高，所以设计时需能保持上夹具5牢固的同时，尽可能缩减与柔性线路板3的接触面积。
如图8所示，本发明在上夹具5的底部设有压紧柔性线路板3的压紧平台54，该压紧平台54面积小于上夹具5底部的面积。该压紧平台54与上夹具5为一体式结构，其充当了上夹具5的底部，用于与柔性线路板接触。该压紧平台54与柔性线路板3的引脚面接触，由于将压紧平台54的面积设计的较小，缩减了其与柔性线路板3的接触面积，降低了夹持面粘上异物后损伤柔性线路板引脚的机率。因上夹具5是具有高强度的钢性，所以为了使夹具装置夹持柔性线路板的压力分布均匀，下夹具6需要具有一定的弹性形变.采用薄钢片比较适合。上、下夹具长期使用，匹配性易出问题的应是下夹具6，本发明在下夹具6的顶面可拆卸的设有与压紧柔性线路板3的钢片。由于下夹具6为了具有一定的弹性形变，而采用薄钢片作为其主要材质，因此在多次松开和夹紧工序中，下夹具6的顶部与柔性线路板的接触面易发生变形，影响使用。本发明在下夹具6的顶部可拆卸的设有与压紧柔性线路板3的钢片，在当设置在下夹具6顶部的钢片变形后，仅需更换此处的钢片即可，无需对整个下夹具6进行更换，降低了维护成本。 钢片可通过螺钉固定在下夹具6上，下夹具6的四个角上设有与螺钉配合的螺钉孔62。为了避免在锁紧螺钉孔62处的螺钉时，钢片跟随螺钉转动的弊端，在下夹具6上设有至少两个定位柱61，钢片设有与定位柱61适配的定位孔。安装钢片时，首先将钢片上的定位孔对准下夹具6上的定位柱61，通过两个定位柱对钢片的具体位置进行定位，优选的定位柱61设置在下夹具6的对角上。通过下夹具6上的定位柱61与钢片上的定位孔的配合，限制了在旋紧螺丝时，钢片跟随转动的自由度，防止了拧钢片的紧固螺丝时，钢片发生位移。请参阅图12-图14，图12本发明实施例提供的覆晶封装系统封装前的结构示意图；图13为本发明实施例提供的覆晶封装系统封装时的结构示意图；图14为本发明实施例提供的覆晶封装系统的挑高夹具分开后的结构示意图。本发明提供的覆晶封装系统，包括用于吸住芯片2的高温接合压头I和用于顶起柔性线路板3的接合平台4，其中，还包括如上实施例所述的挑高夹具。如图12所示，工作时，首先将上、下夹具闭合夹持住柔性线路板3。如图13所示，然后，高温接合压头I下压，接合平台4向上顶并超出原柔性线路板3所在的平面，利用机械应力和温度，使挑高的引脚定型。如图14所示，高温接合压头I与接合平台4离开后，夹紧柔性线路板3的上、下夹具打开，接合完成，挑高的引脚被定型。本发明提供的覆晶封装系统由于采用上述挑高夹具，因此同样具有上述相应的技术效果，采用本发明提供的覆晶封装系统进行覆晶封装，能够将与芯片2接合处的柔性线路板3挑高，增加芯片2边缘与柔性线路板3的间距，防止芯片2边缘的测试垫与柔性线路板3的引脚接触而发生短路。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖 特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种挑高夹具，用于柔性线路板的覆晶封装，其特征在于，包括可夹设在柔性线路板待接合位置周围的夹具装置，该夹具装置包括上夹具(5)和下夹具￠)，所述上夹具(5)上设有让出高温接合压头行程的第一防干涉槽(51)，所述下夹具(6)上设有让出接合平台行程的第二防干涉槽(64)。
2.如权利要求I所述的挑高夹具，其特征在于，所述第一防干涉槽(51)为由顶部向底部渐缩的梯形槽； 所述第二防干涉槽￠4)为由底部向顶部渐缩的梯形槽。
3.如权利要求I所述的挑高夹具，其特征在于，所述上夹具(5)通过其上若干个第一条形孔(53)固定于上基板上； 所述下夹具(6)通过其上若干个第二条形孔￠3)固定于下基板上。
4.如权利要求3所述的挑高夹具，其特征在于，所述上夹具(5)与所述第二条形孔(63)对应的位置处设有供扳手穿过的装配孔(52)。
5.如权利要求2所述的挑高夹具，其特征在于，所述上夹具(5)的底部具有压紧柔性线路板的压紧平台(54)，该压紧平台(54)面积小于所述上夹具(5)底部的面积。
6.如权利要求5所述的挑高夹具，其特征在于，所述压紧平台(54)与所述上夹具(5)为一体式结构。
7.如权利要求1-5任一项所述的挑高夹具，其特征在于，所述下夹具(6)的顶面可拆卸的设有与压紧柔性线路板的钢片。
8.如权利要求7所述的挑高夹具，其特征在于，所述钢片通过螺钉固定于所述下夹具(6)，所述下夹具￠)的四个角上设有与所述螺钉配合的螺钉孔(62)。
9.如权利要求7所述的挑高夹具，其特征在于，所述下夹具(6)上设有至少两个定位柱(61)，所述钢片设有与所述定位柱(61)适配的定位孔。
10.一种覆晶封装系统，包括用于吸住芯片的高温接合压头(I)和用于顶起柔性线路板的接合平台(4)，其特征在于，还包括如权利要求1-9任一项所述挑高夹具。
全文摘要
本发明公开了一种挑高夹具，包括可夹设在柔性线路板待接合位置周围的夹具装置，其包括上夹具和下夹具，上夹具上设有让出高温接合压头行程的第一防干涉槽，下夹具上设有让出接合平台行程的第二防干涉槽。本发明提供的挑高夹具能够对柔性线路板的待接合位置周围进行夹紧，从而对柔性线路板的待接合位置周围进行固定。在芯片上的引脚与柔性线路板上的引脚进行接合时，由于柔性线路板的待接合位置附近被挑高夹具固定，因此其竖直高度不变，仅有中间的接合位置被挑高，相应的芯片的边缘与柔性线路板的间距被扩大，从而能够有效避免芯片边缘的测试垫与柔性线路板的引脚接触而发生短路。本发明还提供了一种具有上述挑高夹具的覆晶封装系统。
文档编号H01L21/50GK102738055SQ20111009221
公开日2012年10月17日 申请日期2011年4月13日 优先权日2011年4月13日
发明者奚耀鑫, 王江伟 申请人:颀中科技(苏州)有限公司