一种PCB板加陶瓷板的MEMS制作工艺的制作方法

一种pcb板加陶瓷板的mems制作工艺
技术领域
1.本技术涉及汽车电子压力传感器生产工艺技术领域，尤其涉及一种pcb板加陶瓷板的mems制作工艺。


背景技术：

2.印刷电路板(printed circuit board，pcb)是目前市场上最为常见的封装基板，由有机绝缘层和金属线路层组成。绝缘层一般使用有机树脂材料做粘合剂、玻璃纤维布(fr4)做增强材料制成，线路层则由铜箔经高温层压工艺而得。pcb基板价格低廉，易机械加工，但由于有机材料散热性能差，导致pcb基板综合热导率低，且有机材料受高温易出现热降解和热老化，严重时甚至出现碳化。陶瓷材料如氧化铝(al2o3)、氮化铝(aln)、氮化硅(si3n4)等是一种高导热材料，具有优异的绝缘性能以及较低的热膨胀系数，可满足基板材料要求。
3.如图1和图2所示的一种pcb板和陶瓷板的单颗产品结构，先在pcb基板1上开窗处理，开窗尺寸小于陶瓷片尺寸，再将陶瓷片2贴装于pcb基板1的背部，陶瓷片2覆盖pcb基板窗口11，pcb基板1表面窗口11下的陶瓷片2即为芯片贴装位置。
4.在自动化测量及控制领域，经常需要使用压力传感器来测量液体和气体类介质的压力。现有的压力传感器已逐渐从机械量传感器发展到微电机压力传感器阶段。mems制造工艺(microelectromechanical systems，mems)是下至纳米尺度，上至毫米尺度微结构加工工艺的通称。其大量单颗产品集成在一块整板基板上进行制作，当前pcb板加陶瓷板mems制造工艺通常是在完成smt、水洗和在线测试工艺后，将一整块基板分成若干个小板，由于金线焊接工艺设备的限值，小板尺寸宽度需在70mm之内，再使用不锈钢边框加高温胶带的方式，将小板黏贴上去，再进行芯片贴装及金线焊接，金线焊接之后再将小板分割成单颗产品。
5.然而，采用上述方法存在如下缺陷：在芯片贴装时，由于胶带贴装的原因，芯片贴装下压时，芯片和胶之间的空气没有通道去排除，很容易导致胶不能完全密封；使用高温胶带会有几率残留在陶瓷板的气压传输槽上，影响产品的功能使用。


技术实现要素：

6.本技术提供一种pcb板加陶瓷板的mems制作工艺，以解决现有技术的上述缺陷，且可以大规模量产以及保证高质量高良率。
7.本技术提供一种pcb板加陶瓷板的mems制作工艺，包括：
8.将已贴装陶瓷片的整板基板按照单颗产品进行切分，得到多个单颗产品；
9.将单颗产品表面朝上放入预先设定的载具中，所述预先设定的载具包括宽度小于预设阈值的长方体载板，所述载板上部有多个开放式容腔，所述开放式容腔大小与单颗产品相适配，用于容置并固定单颗产品；
10.进行芯片贴装、固化和等离子清洗；
11.将容纳多个单颗产品的载具放入金线焊接设备中进行金线焊接；
12.金线焊接完毕后，转移出货。
13.结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，所述开放式容腔内形成有凹进部，所述凹进部相对于所述开放式容腔的位置与所述陶瓷片相对于单颗产品的位置相匹配，当单颗产品表面朝上放入载具中的开放式容腔时，单颗产品背部的陶瓷片落入所述凹进部内。
14.在一种可实现方式中，所述开放式容腔均匀分布在所述载板上，多个开放式容腔之间的间隔部内设置有磁铁。
15.在一种可实现方式中，在所述将单颗产品表面朝上放入预先设定的载具中之后，还包括：
16.将预先设定的压片放置在载具上，所述压片为不锈钢材质，用于压合单颗产品。
17.结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，所述压片开设有多个压片窗口，压片窗口的数量与载具的开放式容腔数量相同，压片窗口的大小尺寸与开放式容腔相同，以使开放式容腔和压片窗口连通。
18.在一种可实现方式中，所述凹进部至载板表面的进深略小于单颗产品的厚度；
19.所述压片窗口向内侧凸出有若干个限位部，当压片放置在载板上后，压片与内置有磁铁的载板间隔部吸合，以使所述限位部压住单颗产品表面，使单颗产品底部的陶瓷片紧贴载板。
20.在一种可实现方式中，所述将已贴装陶瓷片的整板基板按照单颗产品进行切分，得到多个单颗产品之前，还包括：
21.准备pcb基板；
22.将pcb基板预烘烤；
23.锡膏印刷后自动检查；
24.采用贴片机将各物料器件被动贴装在pcb基板上；
25.用回流焊炉进行回流焊；
26.助焊剂清洗之后进行烘烤，在线测试已贴装器件是否合格。
27.在一种可实现方式中，所述助焊剂清洗之后进行烘烤，在线测试已贴装器件是否合格之后，还包括：
28.点胶：将贴片胶用点胶机滴到pcb基板上的预设位置；
29.陶瓷片贴装：将陶瓷片贴装在pcb基板背部。
30.在一种可实现方式中，金线焊接完毕后，还包括：
31.对已完成金线焊接的单颗产品进行气密性测试，气密性测试通过之后，得到单颗成品；
32.将单颗成品转移至出货料盘中。
33.在一种可实现方式中，所述将单颗成品转移至出货料盘中之后，还包括：
34.对出货料盘中单颗成品进行最终质量检查；
35.检查通过后，包装出货。
36.由以上技术方案可知，本技术通过将已贴装陶瓷片的整板基板按照单颗产品进行切分，得到多个单颗产品；将单颗产品表面朝上放入预先设定的载具中，所述预先设定的载
具包括宽度小于预设阈值的长方体载板，所述载板上部有多个开放式容腔，所述开放式容腔大小与单颗产品相适配，用于容置并固定单颗产品；进行芯片贴装、固化和等离子清洗；将容纳多个单颗产品的载具放入金线焊接设备中进行金线焊接；金线焊接完毕后，转移出货。
37.本技术通过在金线焊接之前，预先将整板基板切分成单颗产品，将单颗产品放入预先设定的载具中，该载具的宽度小于金线焊接设备的限值宽度，芯片贴装和金线焊接均采用单颗在专用载具中进行作业。本技术可以解决现有技术方案应用中气压压力传感器芯片贴装时气压无法排除，导致一定几率密封胶无法密封的问题，也可以避免使用高温胶带带来的胶丝堵住陶瓷孔的性能问题及产品胶丝污染的外观质量问题，同时工艺过程更为简单。本技术有利于工艺步骤的减少及高良率，高质量的量产。
38.此外，本技术的载具中开放式容腔内有高低差设置，即凸进部的设计，并在特定载具中植入高性能磁铁，载具上方使用对应的不锈钢片压合住需要进行下工序的区域，这样就可以使多个单颗产品的陶瓷片表面保持在统一高度，更为精准地以陶瓷板为高度参考点来进行芯片的贴装及金线焊线工艺。
附图说明
39.图1为本技术实施例提供的一种单颗产品的表面示意图；
40.图2为本技术实施例提供的一种单颗产品的背部示意图；
41.图3为本技术实施例提供的一种载具示意图；
42.图4为本技术实施例提供的一种单颗成品示意图；
43.图5为本技术实施例提供的一种工艺流程图。
具体实施方式
44.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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它实施例，都属于本技术保护的范围。
45.本技术中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或者”的关系。例如，a/b可以理解为a或者b。
46.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
47.此外，本技术的描述中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括其他没有列出的步骤或模块，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。
48.另外，在本技术实施例中，“示例性的”、或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本技术中被描述为“示例性的”或“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其
它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”、或者“例如”等词旨在以具体方式呈现概念。
49.现有技术通常是在完成smt、水洗和在线测试工艺后，将一整块基板分成若干个小板，由于金线焊接工艺设备的限值，小板尺寸宽度需在70mm之内，再使用不锈钢边框加高温胶带的方式，将小板黏贴上去，再进行芯片贴装及金线焊接，金线焊接之后再将小板分割成单颗产品。然而，在芯片贴装时，芯片贴装下压时，芯片和胶之间的空气没有通道去排除，很容易导致胶不能完全密封；使用高温胶带也会有几率残留在陶瓷板的气压传输槽上，影响产品的功能使用。
50.为解决上述问题，本技术实施例提供一种pcb板加陶瓷板的mems制作工艺，在smt阶段采用整板基板进行作业，在芯片贴装之前，将整板基板切分为单颗产品，在将单颗产品放入本技术实施例提供的专用载具中，使单颗产品在专用载具中进行芯片贴装和金丝焊接作业，以下将详述本技术实施例提供的pcb板加陶瓷板的mems制作工艺。
51.s1、将已贴装陶瓷片的整板基板按照单颗产品进行切分，得到多个单颗产品。
52.在mems制作工艺中，大量单颗产品通常集成在一块整板上进行作业，在制作完毕之后，再进行切分。本技术实施例在将整板上每个单颗产品的基板贴装陶瓷片之后，预先将其按照单颗产品进行切分，得到多个单颗产品。
53.在一些实施方式中，在已贴装陶瓷片的整板基板按照单颗产品进行切分，得到多个单颗产品之前，还包括如下步骤：
54.第一步、准备pcb基板。
55.第二步、将pcb基板预烘烤。
56.第三步、锡膏印刷后自动检查。
57.第四步、采用贴片机将各物料器件被动贴装在pcb基板上。
58.第五步、用回流焊炉进行回流焊。
59.第六步、助焊剂清洗之后进行烘烤，在线测试已贴装器件是否合格。
60.第七步、点胶：将贴片胶用点胶机滴到pcb基板上的预设位置。
61.第八步、陶瓷片贴装：将陶瓷片贴装在pcb基板背部。
62.s2、将单颗产品表面朝上放入预先设定的载具中，所述预先设定的载具包括宽度小于预设阈值的长方体载板，所述载板上部有多个开放式容腔，所述开放式容腔大小与单颗产品相适配，用于容置并固定单颗产品。
63.由于金丝焊接设备的宽度限制，通常需要小于70mm，因此本技术实施例预先设定载具，参见图3，该预先设定的载具包括宽度小于预设阈值的长方体载板3，所述载板3上部有多个开放式容腔31，所述开放式容腔31大小与单颗产品相适配，用于容置并固定单颗产品。其中，该预设阈值代表金丝焊接设备的宽度限制值。
64.进一步地，所述开放式容腔内形成有凹进部32，所述凹进部32相对于所述开放式容腔31的位置与所述陶瓷片相对于单颗产品的位置相匹配，当单颗产品表面朝上放入载具中的开放式容腔31时，单颗产品背部的陶瓷片2落入所述凹进部32内。
65.进一步地，所述开放式容腔31均匀分布在所述载板3上，多个开放式容腔31之间的间隔部33内设置有磁铁。
66.在一些实施方式中，在所述将单颗产品表面朝上放入预先设定的载具中之后，还
可以采用以下方法：
67.将预先设定的压片放置在载具上，所述压片为不锈钢材质，用于压合单颗产品。
68.所述压片开设有多个压片窗口，压片窗口的数量与载具的开放式容腔数量相同，压片窗口的大小尺寸与开放式容腔相同，以使开放式容腔和压片窗口连通。开放式容腔和压片窗口形成通孔，避免影响后续在陶瓷片上芯片贴装和金线焊接。
69.在设计时，可以使凹进部32至载板3表面的进深略小于单颗产品的厚度，在压片窗口向内侧凸出设置有若干个限位部，当压片放置在载板上后，压片与内置有磁铁的载板间隔部吸合，以使所述限位部压住单颗产品表面，使单颗产品底部的陶瓷片紧贴载板。
70.采用上述方法，当单颗产品底部有高低差时，即pcb板和陶瓷基板底部不在一个平面，可以解决后续工序的安装定位及作业高度基准点选定问题，使载具上的多个单颗产品的陶瓷片表面在一个水平线上，有利于后续以陶瓷片表面为高度参考点来进行芯片的贴装及金线焊线工艺。
71.s3、进行芯片贴装、固化和等离子清洗。
72.s4、将容纳多个单颗产品的载具放入金线焊接设备中进行金线焊接。
73.s5、金线焊接完毕后，转移出货。
74.金线焊接完毕后，对已完成金线焊接的单颗产品进行气密性测试，气密性测试通过之后，得到单颗成品，再将单颗成品转移至出货料盘中。如图4所示，为本技术实施例提供的一种单颗成品示意图，芯片21贴装在陶瓷片2上表面。
75.将单颗成品转移至出货料盘中之后，对出货料盘中单颗成品进行最终质量检查，检查通过后，包装出货。
76.以下实施例讲进一步说明本技术。
77.参见图5，本技术实施例示出了一种pcb板加陶瓷板的mems制作工艺流程图，依次包括整板基板作业阶段和分成单颗在载具中作业阶段。
78.整板基板作业阶段依次包括：基板准备、基板预烘烤、基板二维码打印、锡膏印刷、锡膏印刷后自动检查、被动器件贴装、回流焊、回流焊后自动检查、助焊剂清洗、烘烤、在线测试芯片及被动器件是否合格、点胶、陶瓷片贴装、固化。
79.整板基板作业阶段之后，将其分成单颗产品。
80.分成单颗在载具中作业阶段依次包括：换载具、光学检查、芯片贴装、固化、等离子清洗、金线焊接、气密性测试、转移出货料盘、最终检查、最终质量检查、包装、出货前质量检查、出货。
81.本技术实施例通过在金线焊接之前，预先将整板基板切分成单颗产品，将单颗产品放入预先设定的载具中，该载具的宽度小于金线焊接设备的限值宽度，芯片贴装和金线焊接均采用单颗在专用载具中进行作业。本技术可以解决现有技术方案应用中气压压力传感器芯片贴装时气压无法排除，导致一定几率密封胶无法密封的问题，也可以避免使用高温胶带带来的胶丝堵住陶瓷孔的性能问题及产品胶丝污染的外观质量问题，同时工艺过程更为简单。本技术有利于工艺步骤的减少及高良率，高质量的量产。
82.此外，本技术实施例的载具中开放式容腔内有高低差设置，即凸进部的设计，并在特定载具中植入高性能磁铁，载具上方使用对应的不锈钢片压合住需要进行下工序的区域，这样就可以使多个单颗产品的陶瓷片表面保持在统一高度，更为精准地以陶瓷板为高
度参考点来进行芯片的贴装及金线焊线工艺。
83.本说明书的各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点介绍的都是与其他实施例不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例部分的说明即可。
84.以上内容，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何在本技术揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。