通孔注射填充機的製作方法

2023-10-05 14:18:14 1

專利名稱：通孔注射填充機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種通孔注射填充機，更具體地，涉及一種採用改進的滑塊導軌機構進行移位操作的通孔注射填充機。
背景技術：
在先進的微電子封裝和多層陶瓷部件內部需要大量的高質量導通電路。大量的通孔和組成的通孔結構被用來進行電路連接、排除封裝體內的熱量。由此使多層陶瓷電子器件在設計上變得越來越複雜。為進行通孔填充，傳統的方法是採用絲網印刷，對通孔進行重複印刷填孔。大多數集成電路由若干陶瓷材料製成的矩形層構成。為了在各層之間進行電連接，需要在未燒結的陶瓷材料中進行鑽孔而形成通孔圖案。然後，這些通孔被高度導電的漿料所填充。接著， 導電圖案被絲網印刷到每個陶瓷層上。各個不同的層被彼此上下疊置並在高壓下擠壓在一起。然後，這一結構在高溫下通過燒結而硬化。當前，多數通孔採用氨酯「刮刀」手動填充。在這一方法中，未燒結陶瓷晶片被掩膜所覆蓋，掩膜包含與晶片上通孔相對應的孔。然後，漿料液滴放置在掩膜頂部，刮刀前後移動以將漿料壓入通孔內。然而，上述方法存在諸多缺點。首先，這一方法無法保證氣密性密封。通過刮刀方法填充在通孔中的漿料經常會沿著通孔軸線形成裂縫。這些裂縫會吸引汙染物，從而導致通孔的電連接受到破壞。其次，刮刀過程使通孔頂部周圍留下一個較大的漿料橢圓形槽。這就會造成浪費， 而且減小孔間最小間距。再次，由於人工介入程度較高，上述方法工藝使製造過程緩慢而且麻煩且存在質量隱患。操作員必須手動處理每個工件，這就增大了處理過程中受到傷害的隱患。而且操作員也不可能每時每刻均以完全相同的方式進行精確操作，這就導致出現可能的質量問題， 且費時費力費料。另外，通孔的空間移位通常手動調節工作檯進行。手動調節工作檯包含一滑塊導軌機構手動調節工作檯在每個方向上位移的調節均通過該滑塊導軌機構進行。也就是說， 滑塊導軌機構中滑塊相對於導軌滑動，使手動調節工作檯在特定方向上移動一段距離。然而，在現有技術中，當汽缸驅動工作檯下壓而壓靠於下方的手動調節工作檯時， 汽缸驅動工作檯的下壓力將全部傳遞到滑塊導軌機構，從而使滑塊導軌機構不得不承受過大的壓力。一般而言，滑塊導軌機構在使用過程中隨著工作循環的進行將承受來自其他驅動工作檯的多次壓力，如果滑塊導軌機構長期承受過大的壓力，也會加速其老化過程，而嚴重縮短了使用壽命。

實用新型內容本實用新型通過提供特定的通孔注射填充機，解決了上文所述的現有技術中通孔填充所存在的缺陷。具體而言，本實用新型提供一種通孔注射填充機，包括Χ、Υ、θ手動調節工作檯；陶瓷片，該陶瓷片通過銷孔配合定位在X、Y、θ手動調節工作檯的平坦的上表面上，該陶瓷片中設置多個待填充通孔；汽缸；汽缸驅動工作檯，汽缸驅動連接到該汽缸驅動工作檯，陶瓷片設置在Χ、Υ、θ手動調節工作檯和汽缸驅動工作檯之間，並且X、Y、θ手動調節工作檯、陶瓷片、汽缸驅動工作檯在豎直方向上對準，其中，所述X、Y、θ手動調節工作檯包含一滑塊導軌機構，滑塊導軌機構包括基板、滑板、導軌、滑塊、連接板、受壓呈現凸形的凹形彈簧鋼片，滑板平放在基板上。導軌通過螺栓螺孔配合固定在基板上，滑塊與導軌相互之間可滑動地配合，滑塊在與導軌相對的一側上固定連接到連接板，連接板在與滑塊相對的一側上通過螺栓固定到彈簧鋼片的中段，彈簧鋼片的兩端分別通過螺栓固定到滑板。優選地，所述Χ、Υ、θ手動調節工作檯具有Χ、Υ、θ三個方向的偏移量，S卩，做直線運動的X和Y方向以及做圓周運動的θ方向。更優選地，所述的通孔注射填充機進一步包括設置在X、Y、θ手動調節工作檯一側的攝像對位裝置，掩膜的通孔通過攝像對位裝置與陶瓷片的待填充通孔在豎直方向上對準。優選地，所述Χ、Υ、θ手動調節工作檯為真空工作檯，該真空工作檯中設置真空發生器。優選地，滑塊與導軌相互之間滑柱-滑槽配合。優選地，所述汽缸驅動工作檯中設有一內腔，該內腔的開口朝向陶瓷片並被掩膜封住，在該內腔中設置一膠皮氣囊從而將該內腔分為注射腔和漿料腔，漿料腔由膠皮氣囊和掩膜共同限定，該汽缸驅動工作檯還設置一空氣壓力入口，該空氣壓力入口與注射腔流體連通，其中，掩膜中設置多個通孔，掩膜的通孔與陶瓷片的待填充通孔一一對應並在豎直方向上對準。更優選地，掩膜中的通孔在尺寸上設置為略小於陶瓷片中的待填充通孔。更優選地，所述漿料腔中的漿料為金屬漿料。通過根據本實用新型的上述通孔注射填充機，可以完全填充小尺寸通孔，用壓縮空氣的壓力一次填充了所有的孔。由於可以採用真空工作檯，因此確保了在填入到孔裡的漿料中不帶空氣。由於可以採用攝像對位，確保了本實用新型可以進行精確的工作檯定位。 由此，本實用新型適用於較廣泛的工藝要求。另外，由於在根據本實用新型的上述通孔注射填充機中，通過在滑塊導軌機構中巧妙設置彈簧片，即使汽缸驅動工作檯以極大的下壓力下壓，也不會使滑塊導軌機構受到過大衝擊，從而有效地延長了滑塊導軌機構的使用壽命， 進而節約了生產和使用成本。

圖1示出根據本實用新型的一個實施例的通孔注射填充機的立體圖。圖2示出處於打開位置的填充機的示意圖。[0026]圖3示出處於閉合位置但填充過程尚未開始時的填充機的示意圖。圖4示出處於閉合位置且填充過程已經開始時的填充機的示意圖。圖5示出由汽缸驅動工作檯中由膠皮氣囊隔開的內腔的示意圖。圖6示出了陶瓷片緊固在真空工作檯的表面上的示意圖；圖7示出根據本實用新型的處於未受壓狀態下的滑塊導軌機構；圖8示出根據本實用新型的處於受壓狀態下的滑塊導軌機構。
具體實施方式
在下文中，相同的附圖標記指代相同的元件。圖1示出根據本實用新型的一個實施例的通孔注射填充機10的立體圖。填充機 10針對設置於其內的陶瓷片11中的多個通孔12進行填充。優選地，通孔12的最小直徑可以設置為0.004英寸。陶瓷片11的尺寸優選為4英寸X4英寸至14英寸X 14英寸，更優選地，可為6英寸X6英寸或12英寸X12英寸。具體而言，填充機10採用漿料對陶瓷片11上的多個通孔12進行填充，相應地，漿料的填充面積範圍優選為3. 5英寸X3. 5英寸至13.5英寸X13.5英寸。所述漿料優選為金屬漿料，例如為鎢墨、金墨或銀墨，漿料粘度優選為 300000CPS (釐泊)至 700000CPS。填充機10包含基板20，基板20具有用於支撐陶瓷片11的平坦表面21。陶瓷片 11可定位在表面21上，例如通過凸出於表面11的多個銷配合穿過陶瓷片11邊角處的相應多個開孔，從而將陶瓷片11精確定位在表面21上。如圖1中所示，所述多個銷為四個銷 22a、22b、22c、22d，相應多個開孔為四個開孔14a、14b、14c、14d。圖2示出了處於打開位置的填充機10的示意圖。如圖2所示，基板20可為真空工作檯。在真空工作檯中設置一真空發生器。當啟動該真空發生器時，可將真空工作檯的表面21與陶瓷片11之間的空間抽成真空，這樣，該空間就形成為一低壓區。於是，當上方的陶瓷片11被施加豎直向下的壓力時，陶瓷片11就被更為緊固地固定在表面21上。真空工作檯的另一作用是同時將陶瓷片11中的通孔12的內部空間抽成真空，這樣，當在通孔12 內填入漿料時，漿料就能在通孔12內得到充分地填充而不會產生氣泡。圖6示出了陶瓷片 11緊固在真空工作檯的表面上的示意圖。如圖2所示，填充機10還包括一汽缸驅動工作檯30，陶瓷片11處於汽缸驅動工作檯30和基板20之間。優選地，汽缸驅動工作檯30、陶瓷片11、基板20在豎直方向上對準。 汽缸40連接到汽缸驅動工作檯30，因此，汽缸驅動工作檯30能夠在汽缸40驅動下沿著豎直方向上下平移。圖3示出處於閉合位置但填充過程尚未開始時的填充機10的示意圖。當汽缸驅動工作檯30在汽缸40驅動下向下平移時，就將陶瓷片11卡夾在汽缸驅動工作檯30和基板20之間，此時填充機10就處於閉合位置。圖5示出由汽缸驅動工作檯30中由膠皮氣囊42隔開的內腔的示意圖。優選地， 如圖5所示，在工作檯30內部形成一內腔，內腔下部開口，開口處由掩膜45封住。該內腔內部設置一膠皮氣囊42，該膠皮氣囊42將內腔分為上部的注射腔43和下部的漿料腔44。 下部的漿料腔44由膠皮氣囊42和掩膜45限定，內部裝滿漿料。如圖2所示，工作檯30上還設置一空氣壓力入口 41，該空氣壓力入口 41與注射腔43流體連通。當從空氣壓力入口41注入空氣時，空氣隨之流入注射腔43，導致注射腔43中壓力增大，從而下壓膠皮氣囊42， 進而將漿料腔44中的漿料壓迫出掩膜45。根據本實用新型，如上文所述，由於漿料被膠皮氣囊42所包容，就保證了漿料不會幹燥，確保第一次和最後一次填孔時漿料粘度一致。如圖3所示，當填充機10處於閉合位置時，掩膜45緊靠在陶瓷片11上。如前所述，陶瓷片11中設有多個通孔12，相應地，在掩膜45中也對應設置多個通孔，掩膜45中的通孔與陶瓷片11中的通孔一一對應，並且豎直對準。這樣，當掩膜45上方的漿料在壓力下豎直流下時，漿料就會經過掩膜45中的通孔注入到陶瓷片11中的通孔12，從而對通孔12 進行填充。優選地，為了確保漿料能夠完全進入陶瓷片11的通孔12內，可以將掩膜45中的通孔的尺寸設置為比陶瓷片11的通孔12略小。如上文所述，通過將陶瓷片11上的開孔與凸出於基板20表面的銷相互配合，將陶瓷片11精確定位在基板20表面上。由此，實現了陶瓷片11在基板20表面上的定位，從而確保陶瓷片11的通孔12對準於掩膜45的通孔。然而，很多情況下，上述機械方式的銷孔配合定位無法做到通孔間的精確對準。因此，優選地，本實用新型採用攝像對位對陶瓷片11進行更為精確的定位。具體而言，將基板 20設置為X、Y、θ手動調節工作檯，S卩，該工作檯具有三個方向的偏移量，X和Y方向做直線移動，優選地，其移動距離大約為士7. 5毫米，而θ方向做圓周運動，大約可轉動士3°， 調節精度優選為0. 01°。同時，在工作檯上設置一攝像機，攝像機的鏡頭記錄下工作檯上通孔的特定對位點，將所記錄的圖像顯示在與攝像機相連的顯示器上。接著，通過手動調節工作檯，確保對位點顯示在顯示器上的圖像重合，於是就完成了對工作檯上陶瓷片11通孔的攝像對位。下文中將詳細描述通孔注射填充機10的具體操作。首先，填充機10處於如圖2所示的打開位置，陶瓷片11通過銷孔配合定位在基板 20上，確保掩膜45中的通孔與陶瓷片11中的通孔在豎直方向上對準。如果設置了攝像對位裝置，則通過攝像對位對陶瓷片11進行進一步精確定位。然後，汽缸40驅動汽缸驅動工作檯30豎直向下平移，使得填充機10處於如圖3 所示的閉合位置。此時，陶瓷片11與掩膜45接觸，而陶瓷片11與掩膜45中各自的通孔由於相互對準而形成漿料將要流經其間的通道。如果基板20為真空工作檯，則開啟其中的真空發生器，使得真空工作檯與陶瓷片11之間的空間形成為低壓區，使得陶瓷片11更加牢固地固定在真空工作檯上。接著，空氣從空氣壓力入口 41流入注射腔43，開始進行漿料注射，如圖4所示。此時，膠皮氣囊42在注射腔43中的空氣壓力下也隨之向下壓迫漿料腔44中的漿料。在此情況下，漿料通過掩膜45中的通孔注入到陶瓷片11內的通孔。由於空氣將均勻的壓力施加在膠皮氣囊42上，這就確保了漿料能夠隨之同時均勻地流入陶瓷片11內的所有通孔。優選地，可以設置注射定時器對注射時間進行計時。當注射定時器計時時間結束時，注射腔43 中的壓縮空氣被釋放。最後，釋放汽缸40，使汽缸驅動工作檯30豎直向上平移，使得填充機10重新回到如圖2所示的打開位置。小心從工作檯取出填充完的陶瓷片。取出掩膜，清洗掩膜和工作檯表面。[0048]通過根據本實用新型的上述操作，可以完全填充小尺寸通孔，用壓縮空氣的壓力一次填充了所有的孔。由於可以採用真空工作檯，因此確保了在填入到孔裡的漿料中不帶空氣。由於可以採用攝像對位，確保了本實用新型可以進行精確的工作檯定位。由此，本實用新型適用於較廣泛的工藝要求。Χ、Υ、θ手動調節工作檯包含一滑塊導軌機構。Χ、Υ、θ手動調節工作檯在每個方向上位移的調節均通過該滑塊導軌機構進行。也就是說，滑塊導軌機構中滑塊相對於導軌滑動，使X、Y、θ手動調節工作檯在特定方向上移動一段距離。然而，在現有技術中，當汽缸驅動工作檯下壓而壓靠於下方的X、Y、θ手動調節工作檯時，汽缸驅動工作檯的下壓力將全部傳遞到滑塊導軌機構，從而使滑塊導軌機構不得不承受過大的壓力。由於在Χ、Υ、Θ手動調節工作檯的工作循環中，滑塊導軌機構將多次承受來自汽缸驅動工作檯的巨大壓力，因此，如果滑塊導軌機構長期承受過大的壓力，也會加速其老化過程，而嚴重縮短了使用壽命。為克服上述缺陷，本實用新型提供了一種滑塊導軌機構。圖7示出了根據本實用新型的處於未受壓狀態下的滑塊導軌機構50，圖8示出了根據本實用新型的處於受壓狀態下的滑塊導軌機構50。如圖7所示，滑塊導軌機構50包括基板51、滑板52、導軌53、滑塊Μ、連接板55、 彈簧鋼片56。滑板52平放在基板51上。導軌53通過螺栓螺孔配合固定在基板51上。滑塊M與導軌53相互之間可滑動地配合，優選相互之間進行滑柱-滑槽配合，這樣，當施加外力時，滑塊M就可以沿著垂直於圖7紙面的方向上相對於導軌53滑動。滑塊M在與導軌53相對的一側上固定連接有連接板55。連接板55在與滑塊M相對的一側上通過螺栓固定到彈簧鋼片56的中段。彈簧鋼片56的兩端分別通過螺栓固定到滑板52。如圖7可見，當汽缸驅動工作檯未下壓時，彈簧鋼片56的中段主體部分僅僅受到 Χ、Υ、Θ手動調節工作檯自身的自重的壓力，因此彈簧鋼片56所受的壓力相對較小，此時彈簧鋼片56呈現自然的凹形形狀，S卩，兩端抬高而中段下陷。由於彈簧鋼片56的兩端固定連接到滑板52，因此，此時滑板52就在彈簧鋼片56的拉力作用下被略微抬高，從而使滑板52 的底表面被抬離基板51，從而在滑板52的底表面和基板51之間出現微小間隙，該間隙例如 0.01毫米。由於該間隙的存在，使得X、Y、θ手動調節工作檯自身的自重的壓力全部施加在滑塊M和導軌53上。當然，這種自重壓力一般並不大，因此並不影響滑塊M和導軌53 之間的相對滑動。如圖8所示，當汽缸驅動工作檯下壓時，由於該下壓力遠大於彈簧鋼片56自身的彈力，因此滑板52就被下壓而緊靠於基板51，並且同時相應地彈簧鋼片56兩端也隨之下壓，使彈簧鋼片56的中段翹起，從而使彈簧鋼片56呈現凸形形狀。由於彈簧鋼片56的中段翹起，就相應地將連接板陽、滑塊Μ、導軌53向上拉動。這樣，來自汽缸驅動工作檯的下壓力中的絕大部分將傳遞到滑板52上，而不會傳遞到滑塊M和導軌53上。因此，即使汽缸驅動工作檯以極大的下壓力下壓，也不會使滑塊導軌機構50承受過大的衝擊，從而有效延長了滑塊導軌機構的使用壽命。儘管本實用新型的一些優選實施例僅僅示例性地進行描述，但是本領域技術人員可以理解的是，在不偏離本實用新型的範圍的情況下，可以對所公開的實施例進行改造，本實用新型的範圍由所附權利要求書來限定。
權利要求1.一種通孔注射填充機(10)，包括Χ、γ、θ手動調節工作檯；陶瓷片(11)，該陶瓷片(11)通過銷孔配合定位在Χ、γ、θ手動調節工作檯的平坦的上表面上，該陶瓷片(11)中設置多個待填充通孔(12)；汽缸(40)；汽缸驅動工作檯(30)，汽缸00)驅動連接到該汽缸驅動工作檯(30)，陶瓷片(11)設置在Χ、Υ、θ手動調節工作檯和汽缸驅動工作檯(30)之間，並且Χ、Υ、θ手動調節工作檯、 陶瓷片(11)、汽缸驅動工作檯(30)在豎直方向上對準，其特徵在於所述Χ、Υ、θ手動調節工作檯包含一滑塊導軌機構(50)，滑塊導軌機構(50)包括基板 (51)、滑板(52)、導軌(53)、滑塊(54)、連接板(55)、受壓呈現凸形的凹形彈簧鋼片(56)，滑板(52)平放在基板(51)上，導軌(53)通過螺栓螺孔配合固定在基板(51)上，滑塊(54)與導軌(5 相互之間可滑動地配合，滑塊(54)在與導軌(5 相對的一側上固定連接到連接板65)，連接板(5 在與滑塊(54)相對的一側上通過螺栓固定到彈簧鋼片(56)的中段， 彈簧鋼片(56)的兩端分別通過螺栓固定到滑板(52)。
2.根據權利要求1所述的通孔注射填充機(10)，其特徵在於，所述X、Y、θ手動調節工作檯具有Χ、Υ、Θ三個方向的偏移量，即，做直線運動的X和Y方向以及做圓周運動的θ 方向。
3.根據權利要求2所述的通孔注射填充機(10)，其特徵在於，進一步包括設置在X、 Y、θ手動調節工作檯一側的攝像對位裝置，掩膜0 的通孔通過攝像對位裝置與陶瓷片 (11)的待填充通孔(1 在豎直方向上對準。
4.根據權利要求1所述的通孔注射填充機(10)，其特徵在於，所述Χ、Υ、θ手動調節工作檯為真空工作檯，該真空工作檯中設置真空發生器。
5.根據權利要求1所述的通孔注射填充機(10)，其特徵在於，滑塊(54)與導軌(53) 相互之間滑柱-滑槽配合。
6.根據權利要求1所述的通孔注射填充機(10)，其特徵在於，所述汽缸驅動工作檯 (30)中設有一內腔，該內腔的開口朝向陶瓷片(11)並被掩膜G5)封住，在該內腔中設置一膠皮氣囊0 從而將該內腔分為注射腔^幻和漿料腔(44)，漿料腔04)由膠皮氣囊 (42)和掩膜05)共同限定，該汽缸驅動工作檯(30)還設置一空氣壓力入口(41)，該空氣壓力入口 Gl)與注射腔流體連通，其中，掩膜0 中設置多個通孔，掩膜0 的通孔與陶瓷片(11)的待填充通孔(1 一一對應並在豎直方向上對準。
7.根據權利要求6所述的通孔注射填充機(10)，其特徵在於，掩膜0 中的通孔在尺寸上設置為略小於陶瓷片(11)中的待填充通孔(12)。
8.根據權利要求6所述的通孔注射填充機(10)，其特徵在於，所述漿料腔04)中的漿料為金屬漿料。
專利摘要提供一種通孔注射填充機，包括手動調節工作檯；陶瓷片；汽缸；汽缸驅動工作檯，陶瓷片設置在手動調節工作檯和汽缸驅動工作檯之間，並且手動調節工作檯、陶瓷片、汽缸驅動工作檯在豎直方向上對準，手動調節工作檯包含滑塊導軌機構，其中，滑板平放在基板上，導軌通過螺栓螺孔配合固定在基板上，滑塊與導軌相互之間可滑動地配合，滑塊在與導軌相對的一側上固定連接到連接板，連接板在與滑塊相對的一側上通過螺栓固定到彈簧鋼片的中段，彈簧鋼片的兩端分別通過螺栓固定到滑板。通過上述機構，即使汽缸驅動工作檯以極大的下壓力下壓，也不至於使滑塊導軌機構承受過大的衝擊，從而有效地減緩了滑塊導軌機構的老化，進而延長了其使用壽命。
文檔編號H01L21/768GK201975376SQ201120042589
公開日2011年9月14日 申請日期2011年2月14日 優先權日2011年2月14日
發明者福德·伽俐俐 申請人:大連保稅區新時代國際工貿有限公司