陳從平 王 健

（三峽大學(xué)機(jī)械與材料學(xué)院,湖北 宜昌 443002）

在芯片封裝過(guò)程中,需要事先在基板上布上有機(jī)膠,然后將芯片貼裝在基板上,實(shí)現(xiàn)芯片與基板的固連、導(dǎo)電（或絕緣）、隔熱或?qū)π酒M(jìn)行機(jī)械保護(hù)等功能.由于電子封裝用膠體特性受溫度的影響顯著,因而一般將膠體密封于點(diǎn)膠頭（由注射器及針頭組成,如圖1（b）所示）中,置于-27℃以下保存,更換或添加膠體時(shí),一般將點(diǎn)膠頭整體更換并重新裝夾[1-2].然而,隨著封裝技術(shù)向著高速度、高精度、高密度發(fā)展,要求點(diǎn)膠過(guò)程具有微量（微克級(jí)）、高頻、高一致性的特性,而點(diǎn)膠頭與基板之間的相對(duì)位姿是影響點(diǎn)膠一致性的主要因素之一,因而要求更換點(diǎn)膠頭時(shí)夾具必須有很高的重復(fù)定位精度,并且操作靈活、調(diào)節(jié)方便.為滿足上述性能要求,論述了一套能夠自動(dòng)定位、具有重復(fù)精度高及操作快速方便的點(diǎn)膠頭夾具的結(jié)構(gòu)原理,并給出了其三維設(shè)計(jì)圖及相關(guān)功能的說(shuō)明.

1 點(diǎn)膠頭夾具結(jié)構(gòu)原理

本文論述的點(diǎn)膠頭夾具實(shí)體圖和結(jié)構(gòu)模型分別如圖1（a）、（b）所示[3],該夾具具有如下性能:①可自動(dòng)夾緊；②能快速定位；③位姿調(diào)節(jié)靈活.其主要機(jī)構(gòu)包括:①含燕尾槽和定位孔的托板11,用于點(diǎn)膠頭豎直方向定位與導(dǎo)向；②U型彈簧夾5,可繞螺釘10旋轉(zhuǎn),螺釘處裝有旋轉(zhuǎn)彈簧,通過(guò)U型夾可使點(diǎn)膠頭貼緊托板11的燕尾槽導(dǎo)向面；③偏心螺栓1,2,3,14,用于微調(diào)點(diǎn)膠頭的姿態(tài).

2 定位與調(diào)節(jié)原理

該夾具在使用時(shí),將背板8與驅(qū)動(dòng)軸上的托板固連,然后用U型聯(lián)接板將背板8和固定板15聯(lián)接.燕尾槽型托板11沿著固定板15上的槽插入其中.裝注射器時(shí)先壓下U型彈簧夾,沿燕尾槽插入點(diǎn)膠頭,到位后松開(kāi)彈簧夾,點(diǎn)膠頭自動(dòng)夾緊,其夾緊程度可通過(guò)U型夾上的螺栓6調(diào)節(jié),由于點(diǎn)膠時(shí)點(diǎn)膠頭上的針尖不與基板接觸,故夾緊機(jī)構(gòu)只需要保證點(diǎn)膠頭不因振動(dòng)、自重的原因而與夾具產(chǎn)生相對(duì)位移,因而不需要太大的夾緊力.

調(diào)節(jié)點(diǎn)膠頭與基板（水平放置）的相對(duì)位姿需要考慮兩個(gè)參數(shù),即點(diǎn)膠頭與基板的距離和夾角（一般為微調(diào)）,而夾角可分解為仰角和傾角,分別定義為點(diǎn)膠頭軸線與X軸和Y軸的夾角.通過(guò)調(diào)節(jié)偏心螺栓3和14可以調(diào)節(jié)注射器與X軸的夾角,調(diào)節(jié)偏心螺栓2可以調(diào)節(jié)注射器與Y軸的夾角.調(diào)節(jié)螺釘1可以在Z軸上對(duì)注射器與基板的距離進(jìn)行微調(diào),微調(diào)時(shí)托板11會(huì)沿著固定板15上的導(dǎo)向槽滑動(dòng),擰緊螺母9可以在Z軸上對(duì)注射器定位.

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為降低膠體性能變化對(duì)點(diǎn)膠一致性的影響,選擇粘度為12.56Pa.s的硅油為點(diǎn)膠材料并將溫度穩(wěn)定在25℃左右.為降低系統(tǒng)其它擾動(dòng)因素的影響,采用每點(diǎn)膠10次后測(cè)量10點(diǎn)的總量,然后取平均值作為單次點(diǎn)膠量,共測(cè)試10組數(shù)據(jù)（100點(diǎn)）.實(shí)驗(yàn)的其它參數(shù)為:針管長(zhǎng)度和內(nèi)半徑分別為1.8 mm及0.32 mm；針筒容積為10×103mm3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1.

表1 利用本文夾具與普通夾具實(shí)驗(yàn)比較結(jié)果

由表1可知,采用本夾具可使平均誤差由原來(lái)的3.27%減小到0.50%,顯著提高了點(diǎn)膠精度.此外,該夾具還可提高裝夾、定位的效率,在相同的時(shí)間段實(shí)驗(yàn)測(cè)得的時(shí)間分別為:一般夾具的裝夾時(shí)間在115s左右,而采用本文論述的夾具只需要30 s左右,前者主要花費(fèi)在更換注射器的時(shí)間段上,這是由于一般夾具的注射器連接裝置采用的是螺紋連接,擰螺母需要一定的時(shí)間,本夾具只需要通過(guò)注射器的連接裝置旋轉(zhuǎn)即可實(shí)現(xiàn)注射的鎖緊或松開(kāi).

4 結(jié) 論

論述了一套電子封裝過(guò)程點(diǎn)膠頭夾具的結(jié)構(gòu)原理,該夾具具有更換注射器方便、能自動(dòng)夾緊、便于位姿調(diào)節(jié)等特點(diǎn).通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較可知,該夾具與常規(guī)夾具在操作效率和定位精度方面都有顯著的提高.

[1]賈松良.微電子封裝業(yè)和微電子封裝設(shè)備[J].電子工業(yè)專(zhuān)用設(shè)備,2003（3）:7-11.

[2]田民波.電子封裝工程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2003.

[3]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第 3卷）[M].4版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.