一种基于均匀氮气墙的低空洞共晶焊接装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于均匀氮气墙的低空洞共晶焊接装置，包括有芯片共晶焊接

【技术实现步骤摘要】
一种基于均匀氮气墙的低空洞共晶焊接装置


[0001]本专利技术涉及共晶焊接领域，具体涉及一种基于均匀氮气墙的低空洞共晶焊接装置
。

技术介绍

[0002]随着科技发展，半导体器件及其组件在工程
、
商业上得到了广泛应用，与此同时，其在雷达
、
遥控遥测
、
航空航天等精密度要求极高领域的大量应用则对其可靠性提出了较高的要求
。
芯片焊接作为半导体器件组装过程一个至关重要的环节，对半导体器件的可靠性程度具有极为重要的影响
。
芯片焊接方式包括导电连接
、
非导电连接
、
导电胶连接
、
共晶焊接和焊料连接等，其中，共晶焊接具有热导率高
、
电阻小
、
传热快
、
可靠性强等优点，是芯片焊接中应用极为广泛的一种重要方式
。
[0003]共晶焊接时，在一定的温度和压力下，将芯片在镀金的底座上轻轻摩擦，擦去界面不稳定的氧化层，使接触表面之间熔化，由二个固相形成一个液相，实现芯片的焊接
。
由于焊料熔化后包裹在其中的空气或挥发气体没有完全排出，共晶焊接会出现空洞现象，过高的空洞率则会大大降低半导体器件的可靠性和精密程度
。
现有优化空洞性能的方法包括改进焊料化学成分，优化回流焊温度曲线，改善基板和原件的涂饰
、
优化焊盘和
SMT
钢网模版的设计等
。
>然而，在实践中，这些方法有明显的局限性，仍然会出现过高空洞率的现象
。
[0004]公开号为
CN217452755U
的技术专利公开了一种用于共晶焊接的自动压紧装置
。
该装置包括支架
、
顶起机构
、
下拉机构
、
共晶焊接台和压杆，该装置可使待焊接产品在焊接过程中不易出现松动和位移，在一定程度上提升了焊接精度和可靠性
。
但该装置本身没有改变共晶焊接过程中的工艺参数，例如：温度设置及分布不均
、
施压及保压时间不足，因此本质上没有改变共晶焊接焊料融化时芯片和基板贴合不紧密
、
空气仍未排除的问题
。
[0005]公开号为
CN216818286U
的技术专利公开了一种用于半导体芯片焊接的真空共晶炉，其系统主要包括真空系统
、
还原气氛系统
、
加热冷却系统
、
气体流量控制系统
、
安全系统和控制系统等
。
该共晶炉采用非接触式辐射加热及直接接触式液冷冷却，实现了高效加热和高效冷却，一定程度上提高了芯片焊接精度，但降低芯片焊接空洞率的效果不明显
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于均匀氮气墙的低空洞共晶焊接装置，通过基于微小气体喷嘴设计气体喷嘴阵列，向喷嘴阵列通入氮气形成区块化的均匀可靠的氮气墙，实现了微小芯片的低空洞的共晶焊接；以及利用超声电机对喷嘴气管微小阀门进行精准控制，实现了区块化氮气墙压力精准匹配贴片区域性空洞，以及对微小芯片进行高精度焊接
。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种基于均匀氮气墙的低空洞共晶焊接装置，包括有芯片共晶焊接
X
光图像获取单元
、
输入处理模块
、FPGA
气压控制处理模块
、
超声电机气动阀门控制系统
、
气管阵列以及气体喷嘴阵列
。
[0009]芯片共晶焊接
X
光图像获取单元，用于实时获取芯片焊接
X
光实时贴片图像
。
[0010]输入处理模块，与芯片共晶焊接
X
光图像获取单元通信连接，用于对芯片焊接
X
光实时贴片图像进行预处理以及计算
X
光图像的空洞率
。
[0011]FPGA
气压控制处理模块，与输入处理模块通信连接，用于根据
X
光图像的空洞率，获得共晶焊接气体喷嘴的进口气压理论值；其包括有区块化分割单元
、
气体喷嘴下压气压值计算单元以及进口气压理论值计算单元；区块化分割单元，用于在判定
X
光图像的空洞率不满足预设空洞率要求后，根据共晶焊接气体喷嘴的布局阵列，对
X
光图像进行区块化分割，获得区块化区域；气体喷嘴下压气压值计算单元，用于根据区块化区域的空洞面积和空洞灰度值，拟合共晶焊接气体喷嘴的下压气压值；进口气压理论值计算单元，用于根据下压气压值获得共晶焊接气体喷嘴的进口气压理论值并将进口气压理论值传输至超声电机气动阀门控制系统
。
[0012]超声电机气动阀门控制系统，与
FPGA
气压控制处理模块通信连接，用于根据喷嘴进气口气压的理论值，给出控制气动阀门开度的电信号，对气管阵列中的进气管气压和进气总管气压进行调节
。
[0013]气管阵列包括有多根上下方向并行排布的第一进气管
、
多根上下方向并行排布的第二进气管
、
设置在第一进气管上方和第二进气管上方的气体分流环管以及进气总管；第一进气管上端
、
第二进气管上端以及进气总管下端均与气体分流环管管内连通
。
[0014]气体喷嘴阵列包括有呈方形体的喷嘴底座以及设置在喷嘴底座下表面上的气体喷嘴，气体喷嘴内腔与第一进气管下端或第二进气管下端连通
。
[0015]进一步地，输入处理模块包括有预处理单元，预处理单元用于对获取的
X
光图像进行图像去噪和图像增强，其中图像增强的具体公式为：
[0016][0017][0018][0019][0020]其中，
V
in
和
V
out
分别表示输入图像和输出图像的灰度值，
A
为灰度缩放系数，
γ
为校正参数，
D
为输入图像的对比度，
P
δ
(m
，
n)
表示相邻像素
m
和
n
之间灰度差为
δ
的像素分布概率，
δ
(m
，
n)
＝
|I
m
‑
I
n
|
，
I
m
、I
n
分别为像素点
m、n
的像素值，
τ
为输入图像的对比度常数，
V1和
V2分别代表低对比度图像和中等对比度图像，
σ
和
μ<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于均匀氮气墙的低空洞共晶焊接装置，其特征在于，包括有芯片共晶焊接
X
光图像获取单元
、
输入处理模块
、FPGA
气压控制处理模块
、
超声电机气动阀门控制系统
、
气管阵列以及气体喷嘴阵列；所述芯片共晶焊接
X
光图像获取单元，用于实时获取芯片焊接
X
光实时贴片图像；所述输入处理模块，与芯片共晶焊接
X
光图像获取单元通信连接，用于对芯片焊接
X
光实时贴片图像进行预处理以及计算
X
光图像的空洞率；所述
FPGA
气压控制处理模块，与输入处理模块通信连接，用于根据
X
光图像的空洞率，获得共晶焊接气体喷嘴的进口气压理论值；其包括有区块化分割单元
、
气体喷嘴下压气压值计算单元以及进口气压理论值计算单元；区块化分割单元，用于在判定
X
光图像的空洞率不满足预设空洞率要求后，根据共晶焊接气体喷嘴的布局阵列，对
X
光图像进行区块化分割，获得区块化区域；气体喷嘴下压气压值计算单元，用于根据区块化区域的空洞面积和空洞灰度值，拟合共晶焊接气体喷嘴的下压气压值；进口气压理论值计算单元，用于根据下压气压值获得共晶焊接气体喷嘴的进口气压理论值并将进口气压理论值传输至超声电机气动阀门控制系统；所述超声电机气动阀门控制系统，与
FPGA
气压控制处理模块通信连接，用于根据喷嘴进气口气压的理论值，给出控制气动阀门开度的电信号，对气管阵列中的进气管气压和进气总管气压进行调节；所述气管阵列包括有多根上下方向并行排布的第一进气管
、
多根上下方向并行排布的第二进气管
、
设置在第一进气管上方和第二进气管上方的气体分流环管以及进气总管；所述第一进气管上端
、
第二进气管上端以及进气总管下端均与气体分流环管管内连通；所述气体喷嘴阵列包括有呈方形体的喷嘴底座以及设置在喷嘴底座下表面上的气体喷嘴，所述气体喷嘴内腔与第一进气管下端或第二进气管下端连通
。2.
如权利要求1所述的一种基于均匀氮气墙的低空洞共晶焊接装置，其特征在于，所述输入处理模块包括有预处理单元，所述预处理单元用于对获取的
X
光图像进行图像去噪和图像增强，其中图像增强的具体公式为：图像增强，其中图像增强的具体公式为：图像增强，其中图像增强的具体公式为：图像增强，其中图像增强的具体公式为：其中，
V
in
和
V
out
分别表示输入图像和输出图像的灰度值，
A
为灰度缩放系数，
γ
为校正参数，
D
为输入图像的对比度，
P
δ
(m
，
n)
表示相邻像素
m
和
n
之间灰度差为
δ
的像素分布概率，
δ
(m
，
n)
＝
|I
m
‑
I
n
|
，
I
m
、I
n
分别为像素点
m、n
的像素值，
τ
为输入图像的对比度常数，
V1和
V2分别
代表低对比度图像和中等对比度图像，
σ
和
μ
分别为输入图像的标准偏差和方差
。3.
如权利要求1或2所述的一种基于均匀氮气墙的低空洞共晶焊接装置，其特征在于，所述区块化分割单元包括：区块化类型划分子单元，用于将与共晶焊接气体喷嘴的布局阵列对应的喷嘴底座轮廓作用于
X
光图像，获得三种区块化类型，其中第一种区块类型包含一个第一喷嘴作用域和一个
1/4
第二喷嘴作用域，第二种区块类型包含一个第一喷嘴作用域和两个
1/4
第二喷嘴作用域，第三种区块类型包含一个第一喷嘴作用域和三个
1/4
第二喷嘴作用域；区块化区域获取子单元，用于根据三种区块化类型，对
X
光图像进行区块化分割，获得区块化区域
。4.
如权利要求3所述的一种基于均匀氮气墙的低空洞共晶焊接装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈致蓬，陈妍利，沈玲，王珲荣，肖鹏，
申请(专利权)人：湖南奥创普科技有限公司，
类型：发明
国别省市：