一种适于倒装固晶的自动调整型热压头结构的制作方法

本发明涉及一种压合机的压头结构，特别是一种适于倒装固晶的自动调整型热压头结构。

背景技术：

热压机热压的产品，特别是倒装芯片的热压，要求压面受力均匀，即要热压头与倒装芯片和基板间具有良好的平行度，才可保证产品的质量。目前市场上各厂家生产的热压机，其热压头表面是刚性的，其与工件见的平行度要靠工装夹具的加工精度或是通过调整夹具来保证，但事实上夹具的精度在高也存在一些误差，而调校夹具的方式又比较费时，导致生产效率低下。另外原材料的均匀性也会影响热压结果，如倒装芯片和基板的凸点也有不均匀的问题，经常会有虚焊和空焊的问题，且倒装热压机设备昂贵。

技术实现要素：

本发明提供一种适于倒装固晶的自动调整型热压头结构，克服了现有热压头贴片时平行度要求高和良率差的缺点，实现一般加工精度条件下的高精度热压头制造，适用于量产。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种适于倒装固晶的自动调整型热压头结构，本发明在倒装芯片压合机的热压头上添加了包覆在其表面的弹性膜，所述弹性膜的弹性模量E低于200GPa，抗压强度高于0.2GPa，厚度介于100um~10cm，弹性膜能在300K~800K保持良好的弹性性能。

作为本发明的热压头结构的一个优选方案，所述弹性膜采用由耐高温高弹性合金制成，具体有36Ni-Cr-Ti-Al、0Cr17Ni7Al、0Cr15Ni7Mo2Al、NiCr15TiAlNb、NiCr47Mo3、55Nb-Ti-Al、40Co-Ni-Cr-Mo等高弹性合金材料制成。

作为本发明的热压头结构的一个优选方案，所述的弹性膜由加Mo的36Ni-Cr-Ti-Al合金制成，其中Mo的重量百分比为5~8％。

作为本发明的热压头结构的一个优选方案，所述的弹性膜由加W（钨）、Re（铼）、Ti（钛）、Al（铝）中的一种或多种元素的40Co-Ni-Cr-Mo合金制成。

作为本发明的热压头结构的一个优选方案，所述弹性膜在300K~1000K具有良好的弹性性能。

作为本发明所应用的一种倒装芯片压合机，包括显示控制组件、移动组件、图像识别组件、焊接组件、热压头组件、高度检测组件、电性检测组件、控温组件，所述的显示控制组件由显示器和控制系统组成，显示器显示机械和系统状态，控制系统控制移动组件、图像识别组件、焊接组件、热压头组件、高度检测组件、电性检测组件、控温组件的运行。

作为本发明的倒装芯片压合机的一个优选方案，所述热压头组件包括热压头并具有加压、加热和自动调整功能，热压头组件具有吸附芯片和调节芯片水平的功能，热压头的高度由高度检测组件进行初步控制功能，电性能检测组件对焊接芯片两端施加电压并实时检测电流信号，当电流信号达到标准时由电性能检测组件反馈信号给控制组件，控制组件控制热压头组件稳定在最终高度。

本发明的结构十分简单，所述压头组件为适于倒装固晶的自动调整型热压头结构，克服了现有热压头贴片时平行度要求高和良率差的缺点，实现一般加工精度条件下的高精度热压头制造。在本发明的使用过程中，热压头的弹性膜表面可始终与工件表面贴平，且工件可根据自己的平整度调整位置，从而保证产品的质量，由于对平行度的降低，可适用于批量生产。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明在倒装芯片固晶中的实施例；

图3为现有热压头在倒装芯片固晶中的对比例；

在图1~图3中包括有：11-热压头主体、12-弹性膜；21-自动调整型热压头、22-倒装芯片、23-倒装芯片上的凸点、24-基板、25-基板上的凸点；31-现有热压头、32-倒装芯片、33-倒装芯片上的凸点、34-基板、35-基板上的凸点。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，应注意的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明有关的组件而非按照实际实施的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

实施例：本实施例所提供的适于倒装固晶的自动调整型热压头结构，其结构如图1所示，包括现有热压头主体11以及包覆在其表面的弹性膜12，所述弹性膜由耐高温高弹性合金制成，且满足如下指标：1）弹性模量E低于200GPa，弹性模量用于反应一个材料的弹性，弹性模量低，则弹性较好；2）抗压强度高于0.2GPa，抗压强度高能避免压力超过抗压强度后，弹性膜的金属性能被破坏；3）厚度介于100um~10cm，在300K~1000K具有良好的弹性性能。

高弹性合金和恒弹性合金是弹性合金中的两个主要种类。由于工程材料的应力和应变关系，在弹性极限的范围内，实际上不完全符合经典虎克定律即不呈线性关系，这就降低了一些弹性元件的工作性能。在高弹性合金中，通常滞弹性效应降低到最小程度，可以提高弹性元件的精度。这类合金对弹性应变的响应较为敏感，负荷过程中对微塑性变形抗力较大（相应于小的回线面积）。为了获得较大的微塑性变形抗力，经常采用形变热处理，以提高合金的性能，合金的这种性能一般用储能比(K)来衡量，且通常要求K愈大愈好。

高弹性合金属于弹性极限高、滞弹性效应低（如低弹性后效和低内耗等）的合金，用于制作各类弹性敏感元件和储能元件，还可具有耐腐蚀、耐高温、无磁和导电等性能，在本实施例中，高弹性合金主要采用如下几种：

1、弥散强化合金：材料在淬火后，形成奥氏体或半奥氏体组织，随后经冷加工和时效处理，析出弥散相，从而使基体强化，获得良好的力学性能。弥散强化合金中所广泛使用的是36Ni-Cr-Ti-Al合金，它在湿热气氛下，在含硫介质内或短时间在硝酸溶液中，有良好的耐蚀性，使用温度可达250℃；加5％或8％Mo以后，使用温度可分别提高到350℃或400℃。

2、半奥氏体弥散强化不锈钢：如 0Cr17Ni7Al、0Cr15Ni7Mo2Al，这种合金具有良好的力学性能、耐蚀性能和热稳定性，在高、低温或腐蚀介质中工作良好，工作温度可达400℃或更高。

3、镍基合金：多在在高温恶劣环境中使用，主要牌号是 NiCr15TiAlNb和NiCr47Mo3，前者工作温度为500℃，具有很高地稳定性；后者在硝酸介质中具有比36Ni-Cr-Ti-Al合金还高得多的耐蚀性能。

4、铌基合金：如55Nb-Ti-Al，铌基合金具有良好的顺磁性、耐蚀性和热稳定性，由于弹性模量低，而弹性极限又相对地高，在一般应力情况下，是良好弹性敏感元件材料。它由于同时具有无磁、耐腐蚀、耐高温、恒弹性和高储能比，综合性能优越，适宜制作要求严格的弹性敏感元件。

5、变形强化合金：主要为40Co－Ni－Cr－Mo和加W的40Co-Ni-Cr-Mo-W 合金，这类合金一般经冷加工和回火处理，具有良好的弹性、高的疲劳强度、高的硬度和良好的耐蚀性等优越性能，如在合金中加Re可提高硬度和耐磨性，加Ti和Al，可增强抗疲劳性能。

本实施例的使用则如图2所示，用自动调整型热压头21按压加热倒装芯片22，使倒装芯片上的凸点23和基板上的凸点25焊接在一起，当倒装芯片22出现凸点23大小不一的问题时，自动调整型热压头21由于弹性形变，对不平行的位置施加弹性形变力，促使倒装芯片22与基板24有效结合。

对比例：如图3所示，用现有热压头31按压加热倒装芯片32，使倒装芯片32上的凸点33和基板上的凸点34焊接在一起，当凸点33大小不一时将导致虚焊，从而倒装芯片32和与基板34没能有效结合。

对比实施例和对比例，可知：本发明可以自动调整芯片压力，可以大大提高芯片的可焊性，增加焊接良率；同时此法可适用于批量焊接芯片，即一个热压头可以一次焊接大量芯片，增加效率和产能。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和可应用的一种实施例，在不脱离本实用发明精神和范围的前提下，本实用发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。