本申请涉及芯片烧结技术的领域,尤其是涉及一种芯片纳米银烧结用多模态压头装置。
背景技术:
1、纳米银烧结技术是20世纪80年代末期研究出的一种低温烧结技术,即利用纳米银膏在低于基板熔点的温度下,通过加压或不加压实现功率半导体器件与基板的互连方法。
2、纳米银低温烧结机制属于固相烧结,是通过原子间的扩散作用而形成致密化的连接,最后形成微观多孔状的结构;可在低温(<300℃)条件下获得耐高温(>700℃)和高导热率(~240 w/m·k)的烧结银芯片连接界面,是最为适合于宽禁带半导体模块封装的界面连接技术之一,是碳化硅模块封装中的关键技术,也是目前应用最为广泛的技术。
3、纳米银烧结工艺中,压力是影响银烧结品质的核心要素,压力的大小直接影响烧结后的空洞率、导热率、推拉力以及银层厚度。因此如何提供准确且稳定的烧结压力是影响车规级功率模块散热以及可靠性的关键问题。
4、现有银烧结设备主要采用整体式压头,用整块板下压,同时覆盖数个amb基板,同时压几十个芯片。受模具板及产品夹具平整度的影响,会出现有的芯片受力大,有的芯片受力小,即芯片受力不均匀,受力大的可能出现裂纹甚至碎裂,受力小的则烧结强度不足。而且,amb基板上可能需要连接不同大小、不同受力要求的芯片,整体式压头更加难以满足芯片的烧结压力需求。
技术实现思路
1、为了提高银烧结技术中芯片受力的均匀性,本申请提供一种芯片纳米银烧结用多模态压头装置,每个芯片对应一个独立的压头,且根据芯片的厚度以及烧结需要,不同的压头可以输出不同的压力,不仅能够输出稳定均匀的压力,还能够根据不同芯片的特殊需要提供针对性的压力输出。
2、本申请提供的一种芯片纳米银烧结用多模态压头装置采用如下的技术方案:
3、一种芯片纳米银烧结用多模态压头装置,包括:
4、基板;
5、至少两个液压板,依次堆叠连接于基板,该至少两个液压板内部均开设有分别连通至液压系统的液压通道,该液压系统向不同的液压通道分别输出至少两种不同的液压;
6、多个液压缸,分别安装于该至少两个液压板,并连通于对应液压板的液压通道,且各液压缸位置互不干涉;
7、多个压块,活动设置于基板,用于分别压紧不同的芯片,并与液压缸一一对应,且连接于对应液压缸的活动端。
8、通过采用上述技术方案,根据芯片的数量及位置对应设置相互独立的液压缸,单个液压缸及单个压块压单个芯片,大大提高了芯片受力的均匀性;多个液压缸分别安装于不同的液压板并连通至不同液压通道,使得液压缸能够输出不同的压力,进而满足不同芯片的特殊压力需求,提高压头设备的适用性,保证芯片的烧结质量;在同一平面位置相互干涉的液压缸分置于不同的液压板,形成相互避让,确保多个独立液压缸输出轴的间距能够与芯片相匹配。
9、可选的,单个所述液压板开设有多个液压通道,多个所述液压缸分别连通于对应的液压通道。
10、通过采用上述技术方案,通过在同一液压板上开设多个液压通道,并分别连通至各液压缸,即可使各液压缸输出不同的压力值,进而满足芯片烧结过程中更加复杂、更加差异化的压力需求,进一步提高压头设备的适用性。
11、可选的,还包括多个转接杆,所述转接杆贯穿基板并与基板滑动配合,多个所述转接杆与液压缸一一对应,并与对应液压缸的输出轴同轴设置,所述转接杆远离液压板的一端与对应压块连接,所述转接杆与基板之间设置有弹性件,各所述液压缸的输出轴伸出以抵接于转接杆远离压块的一端,并压缩弹性件。
12、通过采用上述技术方案,利用转接杆实现液压缸输出轴与压块之间的联动,能够缩短液压缸输出轴所需设置的长度,有效简化装配结构。
13、可选的,还包括加热板,所述加热板安装于基板,所述加热板用于加热压块并使压块保持在设定温度范围内,所述加热板内设置有第二温度传感器。
14、通过采用上述技术方案,压块和承载基板的模具同时对芯片及基板进行加热,并维持在设定的烧结温度范围内,以确保芯片的烧结质量。
15、可选的,所述加热板内开设有第二冷却流道,烧结完成后,所述第二冷却流道持续通入冷却介质。
16、通过采用上述技术方案,芯片烧结完成后,向第二冷却流道通入冷却介质,对烧结后的产品进行降温,以防止产品高温出炉而被氧化。
17、可选的,还包括冷却板,所述冷却板安装于加热板靠近液压板的一侧,所述冷却板内开设有第一冷却流道,所述第一冷却流道在整个烧结过程中持续通入冷却介质。
18、通过采用上述技术方案,在整个芯片银烧结的工艺流程中,第一冷却流道内持续通入冷却介质,以进一步减少加热板向液压板及液压缸的热量传递,有效保护设备。
19、可选的,所述冷却板内设置有第一温度传感器。
20、通过采用上述技术方案,监测靠近液压板处的温度,避免传导高温造成液压缸的损伤。
21、可选的,所述冷却板与加热板之间设置有隔热板。
22、通过采用上述技术方案,减少加热板向液压板的热量传递,以避免造成液压缸的结构损伤。
23、可选的,所述液压板靠近压块的一侧开设有容置槽,且所述液压板位于容置槽槽底开设有若干装配槽,所述液压缸包括缸体、活塞和推杆,所述缸体安装于装配槽内,所述缸体内部连通至液压通道,所述活塞设置于缸体内部,所述推杆连接于活塞。
24、通过采用上述技术方案,容置槽用于容置液压缸部分结构,便于液压缸的装配,并形成更加紧凑的结构,缩小设备体积。
25、可选的,所述缸体与装配槽内壁螺纹配合,所述缸体靠近液压通道的端部设置有密封圈,所述密封圈被夹持于缸体和装配槽底壁之间。
26、通过采用上述技术方案,螺接的安装方式更加快捷,且非常便于拆卸,更便于后期设备的维修。
27、综上所述,本申请包括以下至少一种有益技术效果:
28、1.根据芯片的数量及位置对应设置相互独立的液压缸,单个液压缸及单个压块压单个芯片,大大提高了芯片受力的均匀性;
29、2.多个液压缸分别安装于不同的液压板并连通至不同液压通道,使得液压缸能够输出不同的压力,进而满足不同芯片的特殊压力需求,提高压头设备的适用性,保证芯片的烧结质量;
30、3.在同一平面位置相互干涉的液压缸分置于不同的液压板,形成相互避让,确保多个独立液压缸输出轴的间距能够与芯片相匹配。
1.一种芯片纳米银烧结用多模态压头装置,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的一种芯片纳米银烧结用多模态压头装置,其特征在于:单个所述液压板(2)开设有多个液压通道(4),多个所述液压缸(3)分别连通于对应的液压通道(4)。
3.根据权利要求1所述的一种芯片纳米银烧结用多模态压头装置,其特征在于:还包括多个转接杆(9),所述转接杆(9)贯穿基板(1)并与基板(1)滑动配合,多个所述转接杆(9)与液压缸(3)一一对应,并与对应液压缸(3)的输出轴同轴设置,所述转接杆(9)远离液压板(2)的一端与对应压块(5)连接,所述转接杆(9)与基板(1)之间设置有弹性件(11),各所述液压缸(3)的输出轴伸出以抵接于转接杆(9)远离压块(5)的一端,并压缩弹性件(11)。
4.根据权利要求1所述的一种芯片纳米银烧结用多模态压头装置,其特征在于:还包括加热板(6),所述加热板(6)安装于基板(1),所述加热板(6)用于加热压块(5)并使压块(5)保持在设定温度范围内,所述加热板(6)内设置有第二温度传感器(63)。
5.根据权利要求4所述的一种芯片纳米银烧结用多模态压头装置,其特征在于:所述加热板(6)内开设有第二冷却流道(62),烧结完成后,所述第二冷却流道(62)持续通入冷却介质。
6.根据权利要求4所述的一种芯片纳米银烧结用多模态压头装置,其特征在于:还包括冷却板(8),所述冷却板(8)安装于加热板(6)靠近液压板(2)的一侧,所述冷却板(8)内开设有第一冷却流道(81),所述第一冷却流道(81)在整个烧结过程中持续通入冷却介质。
7.根据权利要求6所述的一种芯片纳米银烧结用多模态压头装置,其特征在于:所述冷却板(8)内设置有第一温度传感器(82)。
8.根据权利要求6所述的一种芯片纳米银烧结用多模态压头装置,其特征在于:所述冷却板(8)与加热板(6)之间设置有隔热板(7)。
9.根据权利要求1所述的一种芯片纳米银烧结用多模态压头装置,其特征在于:所述液压板(2)靠近压块(5)的一侧开设有容置槽(201),且所述液压板(2)位于容置槽(201)槽底开设有若干装配槽,所述液压缸(3)包括缸体(31)、活塞(32)和推杆(33),所述缸体(31)安装于装配槽内,所述缸体(31)内部连通至液压通道(4),所述活塞(32)设置于缸体(31)内部,所述推杆(33)连接于活塞(32)。
10.根据权利要求9所述的一种芯片纳米银烧结用多模态压头装置,其特征在于:所述缸体(31)与装配槽内壁螺纹配合,所述缸体(31)靠近液压通道(4)的端部设置有密封圈(34),所述密封圈(34)被夹持于缸体(31)和装配槽底壁之间。
