真空共晶焊的芯片定位夾具、制造方法及芯片轉(zhuǎn)運方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，特別涉及一種真空共晶焊的芯片定位夾具、制作方法及芯片轉(zhuǎn)運方法。
【背景技術(shù)】
[0002]T/R組件是相控陣?yán)走_的核心部分，在雷達中主要起收發(fā)和放大微波信號的作用。目前，T/R組件的裝配大多采用多芯片組裝裝配技術(shù)，其中芯片的安裝和固定采用芯片共晶技術(shù)。在T/R組件中芯片主要為微波大功率芯片，對襯底的散熱以及接地性能有很高的要求，芯片共晶技術(shù)可以很好地滿足上述要求。芯片共晶技術(shù)通過在芯片底部和襯底之間添加焊料，通過合適的溫度、時間、壓力以及氣份實現(xiàn)兩表面的共晶物熔合，共晶實現(xiàn)了在分子尺寸的結(jié)合，因此有連接電阻小、傳熱效率高、散熱均勻以及焊接強度高等優(yōu)點。
[0003]芯片共晶技術(shù)分為手動共晶焊和設(shè)備共晶焊，手動共晶焊包括:襯底上釬料、芯片拾取、芯片共晶和芯片對位，手動共晶焊具有靈活性大、共晶質(zhì)量高、成本低等特點，但相對于設(shè)備共晶焊來說，其共晶效率和穩(wěn)定性要低很多。對于單個雷達需要上千個T/R組件的現(xiàn)狀，手動共晶焊無法滿足生產(chǎn)需求，目前大多采用設(shè)備共晶焊。真空共晶焊為設(shè)備共晶焊的一種比較有效的方法，其基本流程為:襯底潤濕一涂覆釬料一裝配芯片一安裝芯片保護罩一加壓力工裝一轉(zhuǎn)運至共晶爐一真空共晶焊接。其中除轉(zhuǎn)運至共晶爐與開啟真空共晶焊接需手動完成外，其與皆由自動或半自動設(shè)備完成。現(xiàn)有的真空共晶焊過程中，芯片從安裝到轉(zhuǎn)運過程中受到一系列位置偏差的限制，每一道工序都會增加其位置偏差:Λ,6=±(Δ !+ Δ 2+ Δ 3+…)，其中，在裝配芯片過程中會產(chǎn)生一個位置公差Λ i，如圖3Α至3Β所示；安裝芯片保護罩過程中存在一個位置公差Λ 2，如圖3C至3D所示；芯片在限位適應(yīng)中產(chǎn)生一個A3公差，如圖3Ε所示。累加后的位置偏差比較大，但是微波對信號線的共線度有很高的要求，需要測量的線角在±2°，距離差在±0.1mm以內(nèi)，超出會直接影響微波功率。
[0004]因此，減小設(shè)備共晶焊的位置偏差，提高設(shè)備共晶焊的精度就顯得非常重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出一種真空共晶焊的芯片定位夾具、制作方法以及芯片轉(zhuǎn)運方法，減小了真空共晶焊過程中的位置偏差，提高了其精度。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
本發(fā)明提供一種真空共晶焊的芯片定位夾具，其包括:襯底、支撐臺階以及限位臺階，其中:
所述襯底上設(shè)置有吸附孔，用于吸附所述芯片；
所述支撐臺階位于所述襯底的表面區(qū)域，用于支撐所述芯片；
所述限位臺階位于所述支撐臺階的背離所述襯底的表面區(qū)域，用于限制所述芯片的運動。
[0007]較佳地，所述襯底為陶瓷襯底，與現(xiàn)有的金屬及復(fù)合材料相比，陶瓷材料的襯底有更高的平整度和剛度，在氣力吸附和受力時不易變形，能夠更好的保護轉(zhuǎn)運中的芯片。
[0008]較佳地，所述吸附孔位于所述襯底的中心位置，更加方便芯片的轉(zhuǎn)運，保持平衡。
[0009]較佳地，所述襯底的厚度為0.
[0010]較佳地，所述支撐臺階包括第一部分和第二部分，其中:
所述第一部分為圍繞所述襯底四周的第一邊框；
所述第二部分為位于所述第一部分內(nèi)的孤島，所述孤島的厚度與所述第一邊框的厚度一致。
[0011]較佳地，所述限位臺階為圍繞所述襯底四周的第二邊框，所述第二邊框的厚度與所述芯片的厚度一致；
所述第二邊框的外邊框與所述第一邊框的外邊框?qū)R，所述第二邊框的內(nèi)邊框與所述芯片的尺寸一致。
[0012]本發(fā)明還提供一種真空共晶焊的芯片定位夾具的制作方法，其包括以下步驟:
571:在襯底表面形成支撐臺階；
572:在支撐臺階上形成限位臺階；
573:在襯底的中心位置加工出吸附孔。
[0013]較佳地，所述步驟S71進一步包括:
5711:在襯底表面派射一層銅種子層；
5712:在銅種子層表面通過SU8膠光刻形成支撐臺階的掩膜；
5713:在銅種子層表面電鑄形成支撐臺階。
[0014]較佳地，所述步驟S72進一步包括:
5721:在支撐臺階表面通過LC100膠光刻形成限位臺階的掩膜；
5722:腐蝕銅種子層；
5723:在支撐臺階的凹槽區(qū)域填充SU8膠，并光刻形成限位臺階的圖形
5724:在支撐臺階表面電鑄形成限位臺階。
[0015]采用正膠LC100光刻形成限位臺階的電鑄掩膜，能夠保證掩膜圖形的高精度，更精確地對芯片進行限位，減小轉(zhuǎn)運過程中的誤差。
[0016]較佳地，所述步驟S73進一步為:在襯底的中心位置通過激光加工出吸附孔。
[0017]本發(fā)明還提供一種真空共晶焊的芯片轉(zhuǎn)運方法，其包括以下步驟:
Sm:吸頭吸住芯片定位夾具；
5112:吸頭通過吸附孔將芯片吸附在芯片定位夾具的限位臺階中；
5113:將芯片移動到封裝盒中的合適位置；
5114:拆除吸頭，安裝壓力桿。
[0018]將芯片限位和芯片支撐通過一道裝配工藝來實現(xiàn)，減小了工藝時間，提高了芯片的位置精度。
[0019]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
(1)本發(fā)明提供的真空共晶焊的芯片定位夾具、制作方法以及芯片轉(zhuǎn)運方法，采用兩級臺階實現(xiàn)了芯片支撐和芯片限位，將兩道裝配工藝轉(zhuǎn)為一步，減少了工藝時間，同時減小了裝配過程中產(chǎn)生的位置偏差，提高了芯片的位置精度；
(2)本發(fā)明采用陶瓷襯底，與金屬和復(fù)合材料相比，平整度更好，剛度更強，在氣力吸附和受力時不易變形，能夠更好地保護轉(zhuǎn)運中的芯片；
(3)本發(fā)明采用半導(dǎo)體加工技術(shù)，實現(xiàn)了比較高的尺寸精度；采用電鑄技術(shù)實現(xiàn)了高深寬比型臺階的生長。
[0020]當(dāng)然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達到以上所述的所有優(yōu)點。
【附圖說明】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步說明:
圖1為本發(fā)明的真空共晶焊的定位夾具的剖視圖；
圖2為本發(fā)明的真空共晶焊的定位夾具的俯視圖；
圖3A-3E為現(xiàn)有的真空共晶焊的夾具的芯片轉(zhuǎn)運流程圖；
圖4A-4D為本發(fā)明的真空共晶焊的定位夾具的芯片轉(zhuǎn)運流程圖；
圖5為本發(fā)明的真空共晶焊的定位夾具的制作方法工藝流程圖；
圖6A-6H為本發(fā)明的真空共晶焊的定位夾具的制作流程圖；
圖7為本發(fā)明的真空共晶焊的芯片轉(zhuǎn)運方法工藝流程圖。
[0022]標(biāo)號說明:1-襯底，2-支撐臺階，3-限位臺階，4-芯片，5-吸頭，6-現(xiàn)有芯片托盤，7-現(xiàn)有芯片壓力罩，8-壓力桿，9-封裝盒，10-芯片限位托盤；
11-吸附孔；
21-第一邊框，22-孤島；
101-銅種子層，102-SU8 膠，103-LC100 膠。
【具體實施方式】
[0023]下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0024]實施例1:
結(jié)合圖1-圖4，本實施例詳細(xì)描述本發(fā)明的真空共晶焊的定位夾具，如圖1所示為定位夾具的剖視圖，如圖2所示為其俯視圖，其包括:襯底1、支撐臺階2以及限位臺階3，其中:襯底I上設(shè)置有吸附孔11，用于吸附芯片；支撐臺階2位于襯底的表面區(qū)域，用于支撐芯