本申请涉及半导体封装,尤其涉及一种可调的快速恒力封装键合机构。
背景技术:
1、封装键合是半导体封装过程中的一个核心环节,它涉及将芯片与基板(例如引线框架或pcb板)通过特定技术连接起来,以实现电气连接并提供物理支撑。这一技术广泛应用于各种半导体器件的制造,包括集成电路(ic)、微处理器(mpu)、存储器(memory)等。随着半导体技术的不断进步,封装键合技术也在持续创新和完善,以满足日益增长的半导体器件制造需求,实现更高密度、更高性能和更低功耗的目标。
2、封装键合的过程通常包括芯片准备、基板准备、键合操作以及质量检测这几个步骤,然而有40%的封装键合失效情况与键合操作过程中芯片损伤以及焊球变形不佳有关。如图1中的a示意图所示,在键合操作过程中,键合头(100)对芯片(101)施加压力,使芯片(101)上的焊球(102)变形并与基底(104)上的基板(103)形成连接。
3、随着芯片(101)i/o端口数量的增加,焊球(102)之间的间距越来越小,当键合力过大时,焊球可能会过度变形,超出其对应的基板区域,导致焊球之间接触短路(如图1中的c示意图);此外,键合力过大还可能会引起焊球断裂(如图1中的d示意图);相反,键合力过小会导致焊球变形不足,使焊球和基板无法形成有效连接(如图1中的f示意图),上述这些情况都会影响封装键合的质量。因此,无论键合力过大还是过小都会导致封装键合失效。归根结底,控制键合操作过程中的键合力大小是封装键合成功的关键(图1中的b示意图为良好封装键合的示意图)。
4、为此,亟需提供一种解决方案以解决上述问题及需求。
技术实现思路
1、有鉴于此,本申请的目的是提供一种可调的快速恒力封装键合机构,具有快速进入恒力范围的功能,同时能调节输出不同的恒力,满足封装键合对不同键合力的需求。
2、为达到上述技术目的,本申请提供了一种可调的快速恒力封装键合机构,包括机构主体;
3、所述机构主体中沿第一直线方向活动安装有键合头本体;
4、所述键合头本体在所述第一直线方向的一端伸出所述机构主体;
5、所述键合头本体在垂直于所述第一直线方向的第二直线方向上的两侧分别通过负刚度结构与所述机构主体连接;
6、所述键合头本体在所述第二直线方向上的两侧还分别通过线性正刚度结构连接柔性导向机构;
7、所述柔性导向机构具有能够在第二直线方向发生位移的导向头;
8、所述导向头通过所述连接块连接所述线性正刚度结构;
9、所述机构主体上安装有滑台机构;
10、所述滑台机构的滑台本体沿所述第一直线方向可滑动调节;
11、所述滑台本体通过连杆机构连接所述柔性导向机构,并通过位于所述键合头本体两侧的所述连接块连接所述线性正刚度结构;
12、所述连杆机构用于将所述滑台本体在所述第一直线方向上的位移转换为所述导向头在所述第二直线方向上的位移;
13、所述机构主体沿所述第一直线方向开设有通孔;
14、所述通孔上活动安装有螺纹调节件;
15、所述键合头本体在所述第一直线方向的另一端设有供螺纹调节件的螺纹段插入并螺纹配合的螺纹孔;
16、所述螺纹调节件用于通过旋转自身以调节所述键合头本体在所述第一直线方向的位移。
17、进一步地,所述机构主体中沿第一直线方向依次设有两个腔体;
18、所述键合头本体一端穿过其中一个所述腔体并伸入所述另一个所述腔体;
19、其中一个所述腔体用于容置所述线性正刚度结构;
20、另一个所述腔体用于容置所述负刚度结构。
21、进一步地,所述通孔连通另一个所述腔体,包括第一孔段以及与所述第一孔段共轴连通的第二孔段;
22、所述第一孔段直径大于所述第二孔段,用于容置所述螺纹调节件的头部;
23、所述第二孔段供所述螺纹调节件的螺纹段穿过。
24、进一步地,所述机构主体上固定有安装板;
25、所述滑台机构安装于所述安装板上。
26、进一步地,所述连杆机构包括两个连杆组件;
27、位于所述键合头本体两侧的所述线性正刚度结构一一对应通过所述连杆组件与所述滑台本体连接;
28、所述连杆组件包括第一连杆以及第二连杆;
29、第一连杆的一端与所述滑台本体转动连接,另一端与所述导向头转动连接;
30、所述第二连杆的一端与所述第一连接杆转动连接,且位于所述第一连杆的两个转动端之间;
31、所述第二连杆的另一端与所述恒力机构转动连接;
32、两个所述第一连杆的一端的转动中心线共轴;
33、两个所述第二连杆的另一端的转动中心线共轴。
34、进一步地,所述滑台机构为手动滑台。
35、进一步地,所述柔性导向机构包括两个导向固定块、至少一条导向梁以及一个所述导向头;
36、两个所述导向固定块沿所述第一直线方向间隔固定在所述机构主体上;
37、至少一条所述导向梁沿所述第一直线方向固定在两个所述导向固定块之间;
38、所述导向头固定于所述导向梁上;
39、所述连接块连接所述导向头以及所述线性正刚度结构。
40、进一步地,所述负刚度结构为斜梁结构。
41、进一步地,所述线性正刚度结构为折线梁结构。
42、进一步地,所述机构主体上设有若干安装孔。
43、从以上技术方案可以看出,本申请所设计的可调的快速恒力封装键合机构具有如下有益效果:
44、1、键合头本体在第二直线方向分别连接有负刚度结构以及线性正刚度结构,实现负刚度结构以及线性正刚度结构并联形成恒力机构。
45、2、利用螺纹调节件与键合头本体的螺纹孔配合来调节键合头本体在第一直线方向的位移,进而实现对恒力机构的提前预紧,使其具有快速进入恒力范围的功能,缩短恒力机构进入其恒力范围的时间,有效提高恒力机构的工作效率。
46、3、通过移动滑台本体即可利用连杆机构带动柔性导向机构的导向头移动,进而带动线性正刚度结构32移动,从而实现恒力的可调节,以满足不同的使用需求,相比于驱动压电陶瓷(pzt)来调节输出恒力的方式,有效简化了调节流程,提升了恒力调节的效率。
1.一种可调的快速恒力封装键合机构,其特征在于,包括机构主体(1);
2.根据权利要求1所述的一种可调的快速恒力封装键合机构,其特征在于,所述机构主体(1)中沿第一直线方向依次设有两个腔体(12);
3.根据权利要求2所述的一种可调的快速恒力封装键合机构,其特征在于,所述通孔(11)连通另一个所述腔体(12),包括第一孔段以及与所述第一孔段共轴连通的第二孔段;
4.根据权利要求1所述的一种可调的快速恒力封装键合机构,其特征在于,所述机构主体(1)上固定有安装板(7);
5.根据权利要求1所述的一种可调的快速恒力封装键合机构,其特征在于,所述连杆机构(6)包括两个连杆组件;
6.根据权利要求1所述的一种可调的快速恒力封装键合机构,其特征在于,所述滑台机构(5)为手动滑台。
7.根据权利要求1所述的一种可调的快速恒力封装键合机构,其特征在于,所述柔性导向机构(4)包括两个导向固定块(41)、至少一条导向梁(42)以及一个所述导向头(43);
8.根据权利要求1所述的一种可调的快速恒力封装键合机构,其特征在于,所述负刚度结构(31)为斜梁结构。
9.根据权利要求1所述的一种可调的快速恒力封装键合机构,其特征在于,所述线性正刚度结构(32)为折线梁结构。
10.根据权利要求1所述的一种可调的快速恒力封装键合机构,其特征在于,所述机构主体(1)上设有若干安装孔(13)。