真空共晶焊的芯片定位夹具、制造方法及芯片转运方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体封装领域，特别涉及一种真空共晶焊的芯片定位夹具、制作方法及芯片转运方法。
【背景技术】
[0002]T/R组件是相控阵雷达的核心部分，在雷达中主要起收发和放大微波信号的作用。目前，T/R组件的装配大多采用多芯片组装装配技术，其中芯片的安装和固定采用芯片共晶技术。在T/R组件中芯片主要为微波大功率芯片，对衬底的散热以及接地性能有很高的要求，芯片共晶技术可以很好地满足上述要求。芯片共晶技术通过在芯片底部和衬底之间添加焊料，通过合适的温度、时间、压力以及气份实现两表面的共晶物熔合，共晶实现了在分子尺寸的结合，因此有连接电阻小、传热效率高、散热均匀以及焊接强度高等优点。
[0003]芯片共晶技术分为手动共晶焊和设备共晶焊，手动共晶焊包括:衬底上钎料、芯片拾取、芯片共晶和芯片对位，手动共晶焊具有灵活性大、共晶质量高、成本低等特点，但相对于设备共晶焊来说，其共晶效率和稳定性要低很多。对于单个雷达需要上千个T/R组件的现状，手动共晶焊无法满足生产需求，目前大多采用设备共晶焊。真空共晶焊为设备共晶焊的一种比较有效的方法，其基本流程为:衬底润湿一涂覆钎料一装配芯片一安装芯片保护罩一加压力工装一转运至共晶炉一真空共晶焊接。其中除转运至共晶炉与开启真空共晶焊接需手动完成外，其与皆由自动或半自动设备完成。现有的真空共晶焊过程中，芯片从安装到转运过程中受到一系列位置偏差的限制，每一道工序都会增加其位置偏差:Λ,6=±(Δ !+ Δ 2+ Δ 3+…)，其中，在装配芯片过程中会产生一个位置公差Λ i，如图3Α至3Β所示；安装芯片保护罩过程中存在一个位置公差Λ 2，如图3C至3D所示；芯片在限位适应中产生一个A3公差，如图3Ε所示。累加后的位置偏差比较大，但是微波对信号线的共线度有很高的要求，需要测量的线角在±2°，距离差在±0.1mm以内，超出会直接影响微波功率。
[0004]因此，减小设备共晶焊的位置偏差，提高设备共晶焊的精度就显得非常重要。
【发明内容】
[0005]本发明针对上述现有技术中存在的问题，提出一种真空共晶焊的芯片定位夹具、制作方法以及芯片转运方法，减小了真空共晶焊过程中的位置偏差，提高了其精度。
[0006]为解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的:
本发明提供一种真空共晶焊的芯片定位夹具，其包括:衬底、支撑台阶以及限位台阶，其中:
所述衬底上设置有吸附孔，用于吸附所述芯片；
所述支撑台阶位于所述衬底的表面区域，用于支撑所述芯片；
所述限位台阶位于所述支撑台阶的背离所述衬底的表面区域，用于限制所述芯片的运动。
[0007]较佳地，所述衬底为陶瓷衬底，与现有的金属及复合材料相比，陶瓷材料的衬底有更高的平整度和刚度，在气力吸附和受力时不易变形，能够更好的保护转运中的芯片。
[0008]较佳地，所述吸附孔位于所述衬底的中心位置，更加方便芯片的转运，保持平衡。
[0009]较佳地，所述衬底的厚度为0.
[0010]较佳地，所述支撑台阶包括第一部分和第二部分，其中:
所述第一部分为围绕所述衬底四周的第一边框；
所述第二部分为位于所述第一部分内的孤岛，所述孤岛的厚度与所述第一边框的厚度一致。
[0011]较佳地，所述限位台阶为围绕所述衬底四周的第二边框，所述第二边框的厚度与所述芯片的厚度一致；
所述第二边框的外边框与所述第一边框的外边框对齐，所述第二边框的内边框与所述芯片的尺寸一致。
[0012]本发明还提供一种真空共晶焊的芯片定位夹具的制作方法，其包括以下步骤:
571:在衬底表面形成支撑台阶；
572:在支撑台阶上形成限位台阶；
573:在衬底的中心位置加工出吸附孔。
[0013]较佳地，所述步骤S71进一步包括:
5711:在衬底表面派射一层铜种子层；
5712:在铜种子层表面通过SU8胶光刻形成支撑台阶的掩膜；
5713:在铜种子层表面电铸形成支撑台阶。
[0014]较佳地，所述步骤S72进一步包括:
5721:在支撑台阶表面通过LC100胶光刻形成限位台阶的掩膜；
5722:腐蚀铜种子层；
5723:在支撑台阶的凹槽区域填充SU8胶，并光刻形成限位台阶的图形
5724:在支撑台阶表面电铸形成限位台阶。
[0015]采用正胶LC100光刻形成限位台阶的电铸掩膜，能够保证掩膜图形的高精度，更精确地对芯片进行限位，减小转运过程中的误差。
[0016]较佳地，所述步骤S73进一步为:在衬底的中心位置通过激光加工出吸附孔。
[0017]本发明还提供一种真空共晶焊的芯片转运方法，其包括以下步骤:
Sm:吸头吸住芯片定位夹具；
5112:吸头通过吸附孔将芯片吸附在芯片定位夹具的限位台阶中；
5113:将芯片移动到封装盒中的合适位置；
5114:拆除吸头，安装压力杆。
[0018]将芯片限位和芯片支撑通过一道装配工艺来实现，减小了工艺时间，提高了芯片的位置精度。
[0019]相较于现有技术，本发明具有以下优点:
(1)本发明提供的真空共晶焊的芯片定位夹具、制作方法以及芯片转运方法，采用两级台阶实现了芯片支撑和芯片限位，将两道装配工艺转为一步，减少了工艺时间，同时减小了装配过程中产生的位置偏差，提高了芯片的位置精度；
(2)本发明采用陶瓷衬底，与金属和复合材料相比，平整度更好，刚度更强，在气力吸附和受力时不易变形，能够更好地保护转运中的芯片；
(3)本发明采用半导体加工技术，实现了比较高的尺寸精度；采用电铸技术实现了高深宽比型台阶的生长。
[0020]当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
【附图说明】
[0021]下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明:
图1为本发明的真空共晶焊的定位夹具的剖视图；
图2为本发明的真空共晶焊的定位夹具的俯视图；
图3A-3E为现有的真空共晶焊的夹具的芯片转运流程图；
图4A-4D为本发明的真空共晶焊的定位夹具的芯片转运流程图；
图5为本发明的真空共晶焊的定位夹具的制作方法工艺流程图；
图6A-6H为本发明的真空共晶焊的定位夹具的制作流程图；
图7为本发明的真空共晶焊的芯片转运方法工艺流程图。
[0022]标号说明:1-衬底，2-支撑台阶，3-限位台阶，4-芯片，5-吸头，6-现有芯片托盘，7-现有芯片压力罩，8-压力杆，9-封装盒，10-芯片限位托盘；
11-吸附孔；
21-第一边框，22-孤岛；
101-铜种子层，102-SU8 胶，103-LC100 胶。
【具体实施方式】
[0023]下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0024]实施例1:
结合图1-图4，本实施例详细描述本发明的真空共晶焊的定位夹具，如图1所示为定位夹具的剖视图，如图2所示为其俯视图，其包括:衬底1、支撑台阶2以及限位台阶3，其中:衬底I上设置有吸附孔11，用于吸附芯片；支撑台阶2位于衬底的表面区域，用于支撑芯