[发明专利]超声波振动辅助倒装芯片塑封成型下填充装置及方法

权利要求书

1.一种超声波振动辅助倒装芯片塑封成型下填充装置，其特征在于主要由超声波发生器(11)、超声波换能器(12)、超声振动工具头(2)、加热平台(7)、加热系统(15)、气泵(14)、气缸(13)、点胶机、三坐标机械手(16)组成，其中：超声波发生器(11)把市电转换成与超声波换能器相匹配的高频交流电信号，驱动超声波换能器(12)工作；超声波换能器(12)将高频交流电信号转变为超声波振动，变幅杆(19)将机械振动幅值放大后传送到超声工具头(2)；加热平台(7)位于超声振动工具头(2)正下方，并与加热系统(15)相连，开启加热系统(15)后，加热平台(7)便会升温，从而对基板(10)和芯片(8)加热。

2.根据权利要求1所述的超声波振动辅助倒装芯片塑封成型下填充装置，其特征在于所述超声波发生器(11)与超声波换能器(12)相连，超声波换能器(12)与变幅杆(19)的上端通过螺丝连接，变幅杆(19)的下端与螺纹孔(1)螺纹连接，且螺纹孔在超声振动工具头(2)的上端。

3.根据权利要求2所述的超声波振动辅助倒装芯片塑封成型下填充装置，其特征在于所述超声振动工具头的下端与基板接触部分尺寸为40mm×3mm。

4.根据权利要求1所述的超声波振动辅助下填充倒装芯片塑封成型装置，其特征在于所述变幅杆(19)为纵振圆锥形变幅杆，用于对超声波换能器(12)的输出振幅进行放大，调整该换能器与超声波工具头之间的负载匹配，减小谐振阻抗。

5.根据权利要求1所述的超声波振动辅助倒装芯片塑封成型下填充装置，其特征在于所述气缸(13)通过管道与气泵(14)相连，用于储存气体并通过气体对气缸活塞(18)做功实现超声振动工具头(2)的上下移动。

6.根据权利要求1所述的超声波振动辅助下填充倒装芯片塑封成型装置，其特征在于所述加热系统(15)与加热平台(7)相连，用于实现对加热平台(7)的加热；该加热系统采用电阻加热方式，主要由电阻丝、控制系统、热电偶部分组成，其中电阻丝是主要的发热元件，布置在加热台中间的孔道中；控制系统用于控制设定温度；热电偶直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，反馈给控制系统。

7.根据权利要求1所述的超声波振动辅助倒装芯片塑封成型下填充装置置，其特征在于所述三坐标机械手(16)装在实验台面上，其主要由手部、导轨、驱动机构和可编程模块组成，其中：手部用于夹持涂胶针头，通过可编程模块设置运动路径之后，驱动机构驱动手部沿导轨运动，从而实现针头的三坐标移动。

8.一种超声波振动辅助倒装芯片塑封成型下填充方法，其特征在于该方法是利用权利要求1至7中任一权利要求所述超声波振动辅助倒装芯片塑封成型下填充装置实现的，其步骤包括：

1)夹持基板：

将完成回流焊后清洗干燥的基板(10)和芯片(8)放在加热平台(7)上，调节夹具(5)位置使之夹住基板(10)，调整夹具螺钉位置以控制夹具(5)的夹紧力，使基板(10)固定；

2)预热：

设定加热平台(7)预热温度，启动加热系统(15)给基板(10)和芯片(8)预热，预热温度为50℃；

3)设置预压紧力：

调节气缸(13)压力，使超声波振动工具头(2)向下水平方向贴紧基板(10)，设定该工具头预压紧力为0.2MPa；

4)点胶和填缝：

启动点胶机进行点胶：点胶机沿左侧边+Y方向运动，速度为1cm/s，吐胶量为0.2mL/s，行程为28mm，点胶机沿+Y方向走完一个来回完成一次点胶过程，

点胶完成后，开启超声振动工具头(2)，使超声波诱导封胶流动，超声波频率为20kHz，超声振动工具头(2)输出振幅为6×10^-6m，设定超声波周期为工作5s，间隔1s，直到封胶完全流进缝隙，这样即完成一次填缝过程，

如果需要多次点胶，待上次点胶完成之后先关闭超声振动工具头(2)，重复以上操作，直到填满缝隙；

5)封胶固化：

填缝完成后，启动加热系统，将加热平台(7)升温至固化温度180℃进行固化，固化时间设定为30min；达到固化温度后，保持超声振动工具头工作辅助固化，设定超声波周期为开启5s，间隔3s，直到固化过程结束，这样即通过超声波振动辅助完成倒装芯片下填充塑封成型。