一种半导体集成电路芯片封装装置及其封装方法

技术领域

本发明涉及芯片封装技术领域，具体为一种半导体集成电路芯片封装装置及其封装方法。

背景技术

芯片封装装置是一种将集成芯片安放、固定、密封、保护、散热于一个整体焊接在印制板上通过导线连接芯片内部与外部电路的设备，单个芯片焊接是在基板的焊点周围放上锡球将芯片底部凸点与焊点对齐安放用风枪融化锡球使芯片与基板焊接或者将对齐的芯片与基板送入高温箱使锡球融化焊接。

现有的芯片封装装置存在一些缺陷：其一、芯片是直接放置在基板焊点上，风枪或高温箱的热气流会对芯片产生偏移使得芯片底部凸点与基板焊点焊接不齐，易造成后期使用过程中接触不良的问题；其二、芯片是先放置在基板上再加热持续一段时间使锡球融化焊接的，无铅锡球的熔点在220摄氏度以上，会造成芯片在高温中受损的问题；其三、基板的焊点与芯片底部凸点为阵列状，最外层的锡球先融化会让内部形成密闭空间，组装阶段常常会发生一类分层为蒸汽诱导分层，在封装器件到基板上焊料温度达到220以上远高于模塑料的玻璃化转变温度，在回流高温下塑封料与金属界面之间存在水汽蒸发，产生蒸汽压与材料间热失配引起的应力等因素会造成界面分层使得封装破裂的问题。

发明内容

针对背景技术中提出的现有芯片封装装置在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种半导体集成电路芯片封装装置及其封装方法，具备焊接过程中芯片底部凸点与基板的焊点始终对齐焊接、芯片封装到基板上不会受到高温损坏、焊接时回流高温产生的蒸汽可以排出的优点，解决了上述背景技术中提出的技术问题。

本发明提供如下技术方案：一种半导体集成电路芯片封装装置，包括机体，所述机体得的底部固定连接有工作台，所述工作台的下方固定安装有基板传送装置，所述基板传送装置的上表面传送有基板，所述工作台的一侧固定安装有芯片传送装置，所述芯片传送装置的上表面传送有芯片，所述工作台的另一侧固定安装有模具传送装置，所述模具传送装置的上表面传送有模具，所述工作台的上方固定连接有悬杆，所述悬杆的外侧滑动连接有吊臂，所述吊臂的正面开设有滑槽，所述滑槽的内部滑动有风枪。

优选的，所述模具由阵列的孔方格组成且每个孔方格之间由通道连接，所述基板上表面固定安装有焊点。

优选的，所述风枪的顶端固定安装有热风装置，所述热风装置的底端固定开设有，所述内腔内部的顶端活动安装有旋转杆，所述旋转杆之间固定连接有弹簧，所述旋转杆的底端开设有旋转齿轮，所述旋转齿轮的下方活动连接有夹杆，所述夹杆的顶端开设有半圈齿轮，所述内腔的外侧固定连接有通气腔。

优选的，所述焊点的直径为1mm的球，所述孔方格的体积为一立方毫米，所述通道的高度为0.7mm。

优选的，所述模具为耐高温具有抗电磁干扰的非金属材料。

优选的，所述旋转杆的顶端为水平方向的大叶片，所述夹杆的底端固定连接有丝状夹勾，所述内腔的底部开口面积大于芯片面积。

一种半导体集成电路芯片封装装置的封装方法，包括如下封装步骤：

一、传送，利用基板传送装置将基板传送到风枪的正下方，利用模具传送装置将模具传送到工作台的右侧；

二、夹取，利用吊臂带动风枪向右滑动开始通风加热使得旋转杆顶端受力围绕旋转齿轮向下移动，半圈齿轮旋转使得夹杆向内移动且底端的夹勾夹取模具；

三、加热融化，风枪将模具放在基板上与阵列焊点卡接，风枪保持不动固定模具，热风装置产生的热风从通气腔吹出，斜吹向阵列焊点外侧的锡条使其融化通过通道填满孔方格；

四、焊接、风枪停止加热送风松开模具，换通自然风夹取芯片垂直放在模具的上表面，使得芯片底面凸点在孔方格中，用自然风冷却锡液。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过热风装置产生热风使得夹杆的夹勾夹取模具与焊点卡住，风枪保持不动使热风将锡条融化填满孔方格，再将芯片夹取使其底部凸点与孔方格卡住，实现了基板表面的焊点与模具在热气流作用下保持不动，芯片的底部凸点与孔方格卡住，解决了热气流在融化锡球的过程中使得芯片与基板产生偏移造成后期使用接触不良的问题。

2、本发明通过热风使夹杆的夹勾夹取模具与焊点卡住，利用通气腔斜吹将融化的锡慢慢填充孔方格，再利用自然风夹取芯片放在模具上，实现了焊接过程中芯片没有收到高温气流的影响，解决了芯片受高温会损坏的问题。

3、本发明通过孔方格与通道的高度差，实现了高温回流产生的蒸汽会在槽孔中散出，解决了蒸气压被密闭于底部使材料热失配造成界面分层封装破裂的问题。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明模具立体结构放大示意图；

图3为本发明模具与基板结构局结合放大示意图；

图4为本发明风枪结构放大示意图；

图5为本发明风枪结构仰视示意图。

图中：1、机体；2、工作台；3、基板传送装置；4、基板；401、焊点；5、模具传送装置；6、模具；601、孔方格；602、通道；7、芯片传送装置；8、芯片；9、吊臂；10、滑槽；11、风枪；1101、热风装置；1102、内腔；1103、通气腔；1104、旋转杆；1105、弹簧；1106、旋转齿轮；1107、半圈齿轮；1108、夹杆；12、悬杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，一种半导体集成电路芯片封装装置，包括机体1，机体1得的底部固定连接有工作台2，工作台2的下方固定安装有基板传送装置3，基板传送装置3的上表面传送有基板4，工作台2的一侧固定安装有芯片传送装置7，芯片传送装置7的上表面传送有芯片8，工作台2的另一侧固定安装有模具传送装置5，模具传送装置5的上表面传送有模具6，工作台2的上方固定连接有悬杆12，悬杆12的外侧滑动连接有吊臂9，吊臂9的正面开设有滑槽10，滑槽10的内部滑动有风枪11，通过风枪11夹取模具6放置在基板4上加热融化锡条再将芯片8夹取放到模具6上，实现了芯片8在封装过程中没有直接受到热气流的吹拂，解决了芯片8受到高温会损坏的问题。

其中，模具6由阵列的孔方格601组成且每个孔方格601之间由通道602连接，基板4上表面固定安装有焊点401，通过孔方格601之间连通，实现了锡条融化后收到热风慢慢流动到每一格孔方格601中，提高装置的实用性。

其中，风枪11的顶端固定安装有热风装置1101，热风装置1101的底端固定开设有102，内腔1102内部的顶端活动安装有旋转杆1104，旋转杆1104之间固定连接有弹簧1105，旋转杆1104的底端开设有旋转齿轮1106，旋转齿轮1106的下方活动连接有夹杆1108，夹杆1108的顶端开设有半圈齿轮1107，内腔1102的外侧固定连接有通气腔1103，通过热风装置1101产生的热风夹取模具6与焊点401卡住保持风枪11不动固定模具6与焊点401的位置，融化锡条，再将芯片8夹取到模具6上焊接，实现了焊接基板4和芯片8时不会受到热气流的影响，解决了焊接过程基板4和芯片8产生偏移的问题。

其中，焊点401的直径为1mm的球，孔方格601的体积为一立方毫米，通道602的高度为0.7mm，通过孔方格601与6002存在高度差，实现了高温回流产生的蒸汽可以经过通道602的上方槽道散出，解决了高温回流的蒸汽密闭于内部造成界面分层封装破裂的问题。

其中，模具6为耐高温具有抗电磁干扰的非金属材料，通过模具6具有耐高温和抗电磁干扰的属性，实现了封装过程模具6不会受到融化的锡液影响和在芯片运性时降低器件之间的电磁干扰，提高了装置的实用性。

其中，旋转杆1104的顶端为水平方向的大叶片，夹杆1108的底端固定连接有丝状夹勾，内腔1102的底部开口面积大于芯片面积，通过旋转杆1104、夹杆1108、内腔1102的形状大小限定，实现了旋转杆1104受到风阻力更大，使得夹杆1108的夹持力更大，便于更快更有力的夹取模具6和芯片8。

一种半导体集成电路芯片封装装置的封装方法，包括如下封装步骤：

一、传送，利用基板传送装置3将基板4传送到风枪11的正下方，利用模具传送装置5将模具6传送到工作台2的右侧；

二、夹取，利用吊臂9带动风枪11向右滑动开始通风加热使得旋转杆1104顶端受力围绕旋转齿轮1106向下移动，半圈齿轮1107旋转使得夹杆1108向内移动且底端的夹勾夹取模具6；

三、加热融化，风枪11将模具6放在基板4上与阵列焊点401卡接，风枪11保持不动固定模具6，热风装置1101产生的热风从通气腔1103吹出，斜吹向阵列焊点401外侧的锡条使其融化通过通道602填满孔方格601；

四、焊接、风枪11停止加热送风松开模具6，换通自然风夹取芯片8垂直放在模具6的上表面，使得芯片8底面凸点在孔方格601中，用自然风冷却锡液，

本发明的使用方法工作原理如下：

基板传送装置3将基板4传送到工作台2的正下方，模具传送装置5将模具6传送到工作台2的一侧，芯片传送装置7将芯片8传送到工作台2的另一侧，吊臂9在悬杆12上左右移动，风枪11在滑槽10内上下移动，热风装置1101产生热风使得旋转杆1104向下绕旋转齿轮1106旋转，带动夹杆1108夹取模具6放置到基板4上与焊点401卡住，热风装置1101加热使得夹杆1108固定住模具6，融化锡液填满孔方格601，停止加热松开夹杆1108，通自然风夹杆1108夹取芯片8使其底部凸点对齐孔方格601放置在模具6上，自然冷却焊接。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。