一種液體毛細(xì)鍵合裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種液體毛細(xì)鍵合裝置，屬于光電子器件封裝工藝技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在光電子器件(如各類光學(xué)晶體、半導(dǎo)體芯片等)使用過程中由于其產(chǎn)生熱效應(yīng)而破壞了自身的性能，因此在光電子器件工作過程中需要對其進(jìn)行有效的熱管理，即將其內(nèi)部產(chǎn)生的廢熱有效地導(dǎo)出，較為常用的方式是將其與高熱導(dǎo)率的散熱材料緊密接觸。通過單純的機(jī)械裝夾可以實(shí)現(xiàn)光電子器件與散熱材料的接觸，但由于接觸面不平整而導(dǎo)致接觸面內(nèi)出現(xiàn)空氣間隙，影響了散熱材料的散熱性能。通過銦焊工藝可以將光電子器件焊接到熱沉上，然而其通光面是不能采用銦焊工藝的，否則會出現(xiàn)遮擋光路現(xiàn)象，無法滿足使用要求，較為通用的方式是利用液體毛細(xì)鍵合的方式在光電子器件的通光表面鍵合一種透明散熱材料(如金剛石、碳化硅等)。
[0003]在光電子器件與散熱材料進(jìn)行液體毛細(xì)鍵合工藝時，為了實(shí)現(xiàn)二者的良好接觸，通常采用高壓噴槍噴射具有一定壓力的氮?dú)獾榷栊詺怏w吹壓散熱材料，通過目測散熱材料與光電子器件間的干涉條紋消失來判斷鍵合工藝過程是否完成。液體毛細(xì)鍵合工藝過程通常需要持續(xù)十幾分鐘，有的甚至需要幾十個小時，操作人員很難時刻關(guān)注鍵合工藝是否完成，從而出現(xiàn)鍵合工藝已經(jīng)完成而噴槍仍然在噴射高壓氣體，這造成了氣體的大量浪費(fèi)。除此之外，人眼目測干涉條紋是否完全消失是帶有很大的主觀性，這也造成了某些液體鍵合工藝的結(jié)果并不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型提供了一種液體毛細(xì)鍵合裝置，在進(jìn)行液體毛細(xì)鍵合工藝過程中，采用圖像采集與處理系統(tǒng)實(shí)時判斷鍵合完成狀況來替代操作人員目測主觀判斷的方式，有效提尚了判斷的準(zhǔn)確性;在鍵合工藝完成后自動關(guān)閉尚壓嗔槍嗔射氣體，節(jié)約了惰性氣體資源。
[0005]如附圖1所示，本實(shí)用新型提供的一種液體毛細(xì)鍵合裝置，包括載物臺1、一維滑軌
2、滑塊3、聯(lián)接塊4、高壓氣體噴槍5、電磁閥門6、氣體容器7、圖像采集單元8、成像光學(xué)系統(tǒng)9和上位機(jī)I O;
[0006]所述的載物臺I為側(cè)面照明的二維手動調(diào)整臺，用于放置被鍵合的兩個器件；
[0007]所述的一維滑軌2為豎直放置的帶有齒條和刻度尺的金屬材料柱子，通過螺紋聯(lián)接固定在載物臺I上；
[0008]所述滑塊3為帶有齒輪、調(diào)整旋鈕和鎖緊旋鈕的金屬材料，通過調(diào)整其內(nèi)部的調(diào)整旋鈕來實(shí)現(xiàn)滑塊3在一維滑軌2上的高度調(diào)節(jié)，利用其內(nèi)部的鎖緊旋鈕來將滑塊3固定在一維滑軌2上；
[0009]所述的聯(lián)接塊4，其一端通過螺釘固定在滑塊3上，另一端上固定著高壓氣體噴槍5和圖像采集單元8，通過調(diào)整滑塊3內(nèi)部的調(diào)整旋鈕來實(shí)現(xiàn)高壓氣體噴槍5和圖像采集單元8的高度調(diào)節(jié)；
[0010]所述的高壓氣體噴槍5為帶有壓力表的不銹鋼管，內(nèi)徑不大于3mm，通過外加螺釘固定在聯(lián)接塊4上，其與電磁閥門6、氣體容器7和外接氣栗管構(gòu)成高壓氣體管路，用于向被鍵合的透明散熱片與光電子器件表面噴射高壓氣體；
[0011]所述的電磁閥門6優(yōu)選不銹鋼材質(zhì)的直動式電磁閥、分步直動式電磁閥或先導(dǎo)式電磁閥，位于氣體容器7和高壓氣體噴槍5之間，通過外接管道串接到所述的高壓氣體管路中，根據(jù)上位機(jī)10發(fā)出的開關(guān)指令信號來控制高壓氣體管路的開和關(guān)；
[0012]所述的氣體容器7為含有機(jī)械閥門的高壓氣瓶，內(nèi)部充滿惰性氣體，通過調(diào)節(jié)其機(jī)械閥門來控制其噴射輸出的高壓氣體壓力，該氣體壓力由高壓氣體噴槍5中的壓力表顯示；
[0013]所述的圖像采集單元8優(yōu)選CMOS圖像傳感器或數(shù)字CCD相機(jī)，在進(jìn)行液體毛細(xì)鍵合過程中采集透明散熱片與光電子器件之間界面的圖像送給上位機(jī)10處理；
[0014]所述的成像光學(xué)系統(tǒng)9為變焦顯微光學(xué)系統(tǒng)，通過螺紋聯(lián)接固定在圖像采集單元8的下方，通過調(diào)整成像光學(xué)系統(tǒng)9的變焦倍率來將透明散熱片與光電子器件之間界面的圖像清洗的成像在圖像采集單元8的探測面上；
[0015]所述的上位機(jī)10為計算機(jī)，根據(jù)圖像采集單元8獲取的圖像信息來判斷是否完成鍵合工藝過程，若鍵合工藝過程完成則發(fā)送信號給電磁閥門6來關(guān)閉高壓氣體噴槍5向下噴射高壓氣體。
[0016]本實(shí)用新型所述的一種液體毛細(xì)鍵合裝置的鍵合工作過程是按照如下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0017]第一步，開啟上位機(jī)10，打開操作界面，進(jìn)行延遲時間t參數(shù)設(shè)置；
[0018]第二步，開啟電磁閥門6和氣體容器7中的機(jī)械閥門；
[0019]第三步，將經(jīng)過鍵合適配液浸泡的光電子器件和透明散熱片依次疊放在載物臺I上；
[0020]第四步，上下調(diào)節(jié)滑塊3的高度；
[0021]第五步，調(diào)節(jié)成像光學(xué)系統(tǒng)9的變焦倍率直至上位機(jī)10的操作界面上看到清晰的透明散熱片與光電子器件的分界面，此時在上位機(jī)10的操作界面上可以看到清晰的干涉條紋，且隨著時間的推移干涉條紋逐漸減少；
[0022]第六步，上位機(jī)10的操作界面上無干涉條紋后，上位機(jī)10向電磁閥門6發(fā)送一個延遲的關(guān)閉指令，延遲t時間后電磁閥門6關(guān)閉；
[0023]第七步，鍵合工藝過程完成。
[0024]有益效果:本實(shí)用新型提供的一種液體毛細(xì)鍵合裝置，采用圖像采集與處理系統(tǒng)實(shí)時判斷鍵合完成狀況來替代操作人員目測主觀判斷的方式，有效提高了判斷的準(zhǔn)確性；在鍵合工藝完成后自動關(guān)閉高壓噴槍噴射氣體，節(jié)約了惰性氣體資源，且在整個鍵合工藝過程中無需操作人員值守。
【附圖說明】
[0025]圖1為一種液體毛細(xì)鍵合裝置。
[0026]圖中:1-包括載物臺；2-—維滑軌;3-滑塊;4-聯(lián)接塊;5-高壓氣體噴槍;6_電磁閥門；7-氣體容器;8-圖像采集單元;9-成像光學(xué)系統(tǒng)；10-上位機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0027]實(shí)施例1一種液體毛細(xì)鍵合裝置。
[0028]如附圖1所示，本實(shí)用新型提供的一種液體毛細(xì)鍵合裝置，包括載物臺1、一維滑軌
2、滑塊3、聯(lián)接塊4、高壓氣體噴槍5、電磁閥門6、氣體容器7、圖像采集單元8、成像光學(xué)系統(tǒng)9和上位機(jī)I O;
[0029]所述的載物臺I為側(cè)面照明的二維手動調(diào)整臺，二維調(diào)節(jié)行程均為±20mm，用于放置被鍵合的兩個器件；
[0030]所述的一維滑軌2為豎直放置的帶有齒條和刻度尺的金屬材料柱子，通過螺紋聯(lián)接固定在載物臺I上；
[0031]所述滑塊3為帶有齒輪、調(diào)整旋鈕和鎖緊旋鈕的金屬材料，通過調(diào)整其內(nèi)部的調(diào)整旋鈕來實(shí)現(xiàn)滑塊3在一維滑軌2上的高度調(diào)節(jié)，利用其內(nèi)部的鎖緊旋鈕來將滑塊3固定在一維滑軌2上；
[0032]所述的聯(lián)接塊4，其一端通過螺釘固定在滑塊3上，另一端上固定著高壓氣體噴槍5和圖像采集單元8，通過調(diào)整滑塊3內(nèi)部的調(diào)整旋鈕來實(shí)現(xiàn)高壓氣體噴槍5和圖像采集單元8的高度調(diào)節(jié)；
[0033]所述的高壓氣體噴槍5為帶有壓力表的不銹鋼管，內(nèi)徑為3mm，通過外加螺釘固定在聯(lián)接塊4上，其與電磁閥門6、氣體容器7和外接管道構(gòu)成高壓氣體管路，用于向被鍵合的透明散熱片與光電子器件表面噴射高壓氣體；
[0034]所述的電磁閥門6為不銹鋼材質(zhì)的直動式電磁閥，位于氣體容器7和高壓氣體噴槍5之間，通過外接管道串接到所述的高壓氣體管路中，根據(jù)上位機(jī)10發(fā)出的開關(guān)指令信號來控制尚壓氣體管路的開和關(guān)；
[0035]所述的氣體容器7為含有機(jī)械閥門的高壓氣瓶，內(nèi)部充滿惰性氣體，通過調(diào)節(jié)其機(jī)械閥門來控制其噴射輸出的高壓氣體壓力，該氣體壓力由高壓氣體噴槍5中的壓力表顯示；
[0036]所述的圖像采集單元8為CMOS圖像傳感器，在進(jìn)行液體毛細(xì)鍵合過程中采集透明散熱片與光電子器件之間界面的圖像送給上位機(jī)10處理；
[0037]所述的成像光學(xué)系統(tǒng)9為變焦顯微光學(xué)系統(tǒng)，其變焦倍率為0.7-4.5X，工作距離為100mm，通過螺紋聯(lián)接固定在圖像采集單元8的下方，通過調(diào)整成像光學(xué)系統(tǒng)9的變焦倍率來將透明散熱片與光電子器件之間界面的圖像清洗的成像在圖像采集單元8的探測面上；
[0038]所述的上位機(jī)10為計算機(jī)，根據(jù)圖像采集單元8獲取的圖像信息來判斷是否完成鍵合工藝過程，若鍵合工藝過程完成則發(fā)送信號給電磁閥門6來關(guān)閉高壓氣體噴槍5向下噴射高壓氣體。
[0039]本實(shí)用新型所述的一種液體毛細(xì)鍵合裝置的鍵合工作過程是按照如下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0040]第一步，開啟上位機(jī)10，打開操作界面，進(jìn)行延遲時間t參數(shù)設(shè)置；
[0041]第二步，開啟電磁閥門6和氣體容器7中的機(jī)械閥門；
[0042]第三步，將經(jīng)過鍵合適配液浸泡的光電子器件和透明散熱片依次疊放在載物臺I上；
[0043]第四步，上下調(diào)節(jié)滑塊3的高度；
[0044]第五步，調(diào)節(jié)成像光學(xué)系統(tǒng)9的變焦倍率直至上位機(jī)10的操作界面上看到清晰的透明散熱片與光電子器件的分界面，此時在上位機(jī)10的操作界面上可以看到清晰的干涉條紋，且隨著時間的推移干涉條紋逐漸減少；
[0045]第六步，上位機(jī)10的操作界面上無干涉條紋后，上位機(jī)10向電磁閥門6發(fā)送一個延遲的關(guān)閉指令，延遲t時間后電磁閥門6關(guān)閉；
[0046]第七步，鍵合工藝過程完成。
[0047]實(shí)施例2圖像采集單元8為數(shù)字CCD相機(jī)，其他同實(shí)施例1。
[0048]實(shí)施例3電磁閥門6為分步直動式電磁閥，其他同實(shí)施例1。
[0049]實(shí)施例4電磁閥門6為先導(dǎo)式電磁閥，其他同實(shí)施例1。
[0050]最后應(yīng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種液體毛細(xì)鍵合裝置，其特征在于，包括載物臺(I)、一維滑軌(2)、滑塊(3)、聯(lián)接塊(4)、高壓氣體噴槍(5)、電磁閥門(6)、氣體容器(7)、圖像采集單元(8)、成像光學(xué)系統(tǒng)(9)和上位機(jī)(10); 所述的載物臺(I)為側(cè)面照明的二維手動調(diào)整臺； 所述的一維滑軌(2)為豎直放置的帶有齒條和刻度尺的金屬材料柱子； 所述滑塊(3)為帶有齒輪、調(diào)整旋鈕和鎖緊旋鈕的金屬材料； 所述的高壓氣體噴槍(5)為帶有壓力表的不銹鋼管，內(nèi)徑不大于3mm; 所述的電磁閥門(6)為直動式電磁閥、分步直動式電磁閥或先導(dǎo)式電磁閥； 所述的氣體容器(7)為含有機(jī)械閥門的高壓氣瓶，內(nèi)部充滿惰性氣體； 所述的圖像采集單元(8)為CMOS圖像傳感器或數(shù)字CCD相機(jī)； 所述的成像光學(xué)系統(tǒng)(9)為變焦顯微光學(xué)系統(tǒng)； 所述的上位機(jī)(10)為計算機(jī)。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種液體毛細(xì)鍵合裝置，包括載物臺（1）、一維滑軌（2）、滑塊（3）、聯(lián)接塊（4）、高壓氣體噴槍（5）、電磁閥門（6）、氣體容器（7）、圖像采集單元（8）、成像光學(xué)系統(tǒng)（9）和上位機(jī)（10）。該裝置采用圖像采集與處理系統(tǒng)實(shí)時判斷鍵合完成狀況來替代操作人員目測主觀判斷的方式，有效提高了判斷的準(zhǔn)確性；在鍵合工藝完成后自動關(guān)閉高壓噴槍噴射氣體，節(jié)約了惰性氣體資源，且在整個鍵合工藝過程中無需操作人員值守。
【IPC分類】H01L21/67
【公開號】CN205194666
【申請?zhí)枴緾N201520887690
【發(fā)明人】王菲, 邢鵬岳, 陳潤澤, 李玉瑤, 方鉉, 魏志鵬, 王曉華, 付秀華, 車英
【申請人】長春理工大學(xué)
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2015年11月10日