一种简易的芯片拔线装置及方法与流程

1.本发明涉及一种芯片封装过程中用到的装置，特别是涉及一种简易的芯片拔线装置。


背景技术：

2.芯片封装就是把芯片上的引脚通过某种方式(焊线或者焊球)连接到外部焊盘(pad)，从而实现芯片与外部器件的电连接。常用的芯片封装技术包括引线键合(wire bonding，也称打线接合)、芯片倒装(flip-chip)等。引线键合技术操作简单、工艺成熟、能保证芯片的电气连接。
3.在芯片研发阶段，芯片制作成本很高。采用引线键合技术进行打线时，焊线参数难以把控，容易在焊线过程中出现错线、断线、虚焊等问题，此时就需要进行挑线操作。挑线一词包含如下含义：(1)针对错误连接的金属引线，将其挑断后重新连接。(2)针对正确连接的金属引线，出于某种考虑也将其挑断后重新连接。例如为了调整芯片的电感特性，通过改变金属引线的长度来改变芯片上的电感。(3)去除断掉的金属引线。一般的金属引线两端都连接着焊盘，一个是芯片上的焊盘，另一个是外部(例如基板上)的焊盘。断掉的金属引线只有一端连接着焊盘，另一端悬空，需要将其去除掉。
4.传统的挑线装置主要用于将已连接的金属引线挑断，不能去除断线。例如申请公布号为cn109962025a的中国发明专利申请《一种面向ic卡的自动挑线控制设备》、申请公布号为cn108202027a的中国发明专利申请《一种面向ic卡的视觉自动挑线装置》、申请公布号为cn106442536a的中国发明专利申请《基于机器视觉的ic卡自动挑线装置及方法》都公开了一种ic(集成电路)卡的自动挑线装置。这些装置适合挑断两端都连接焊盘的金属引线，难以处理断掉的金属引线。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提出一种芯片拔线装置，不能能够挑断两端连接好的金属引线，还能去除断掉的金属引线。
6.为解决上述技术问题，本发明提出了一种简易芯片拔线装置，包括挑线工作台和挑线系统。所述挑线工作台包括载物台，在载物台上有平台，需要拔线的芯片就放置在平台上；在平台上方有一吸嘴对准平台，吸嘴连接真空腔，真空腔连接第一空压机，第一空压机让吸嘴产生向上的吸力；在平台侧面有一电子显微镜对准平台。所述挑线系统包括挑线头，挑线头可拆卸式地装配除线头；挑线头通过操作杆与按压瓣相连，松开按压瓣即打开挑线头和松开除线头，合上按压瓣即合紧挑线头和夹紧除线头。
7.优选地，调节吸嘴相对于平台的距离，使吸嘴的吸力在0.006n～0.2n之间。
8.可选地，所述挑线工作台还包括第二空压机；第二空压机连接平台；平台表面有通孔，第二空压机对平台抽真空，将芯片通过通孔紧紧地吸附在平台表面。
9.可选地，所述挑线工作台还包括加热装置；加热装置给平台加热。
10.进一步地，挑线头是双头钩形状，至少一个钩头是旋转式的；松开按压瓣时两个钩头分离呈轴对称形态；合上按压瓣时该旋转式的钩头通过旋转与另一个钩头相重合。
11.进一步地，除线头包括两部分，对应地装配在挑线头的两个钩头上；松开按压瓣时除线头的两部分分开，容纳金属引线通过；合上按压瓣时除线头的两部分紧密闭合，夹持住位于两部分中间的金属引线。
12.本发明还提出了一种简易的芯片拔线方法，包括如下步骤。步骤s1：将需要拔除断线的芯片放置在平台上；所述断线是指断掉的金属引线，一端为焊接端，连接着某个焊盘；另一端为悬空端。步骤s2：打开电子显微镜观察芯片上需要拔除断线的区域。步骤s3：打开第一空压机，让吸嘴对准芯片上需要拔除的断线，吸嘴给予断线一个向上的吸力；断线的悬空端在吸力作用下抬升，整根断线竖直向上。步骤s4：调整除线头的位置，使除线头的两部分之间包围住竖起来的断线。步骤s5：合上按压瓣并保持住，使除线头夹紧竖起来的断线，向上拉动除线头及其连接部件，拔除该断线。
13.可选地，所述步骤s1中，还打开第二空压机对平台抽真空，以吸力固定住芯片。
14.可选地，所述步骤s1中，还打开加热装置对平台加热。
15.进一步地，如果是为了挑断两端均焊接的金属引线，所述步骤s1改为：将需要挑断金属引线的芯片放置在平台上；所述金属引线的两端分别连接两个焊盘。所述步骤s2改为：打开电子显微镜观察芯片上需要挑断金属引线的区域；省略步骤s3。所述步骤s4中，调整挑线头的位置，使挑线头的至少一个钩头从下方包围住需要挑断的金属引线的中间部位；所述步骤s5中，无需操作按压瓣，直接向上拉动挑线头及其连接部件，挑断该金属引线。
16.本发明取得的技术效果是：成本低、拔除断线效率高，适合芯片研发实验室使用。
附图说明
17.图1是本发明提出的简易芯片拔线装置的一个实施例的结构示意图。
18.图2是挑线头的一个示例的结构示意图。
19.图3是挑线头的一个示例的变形结构示意图。
20.图4是除线头的一个示例的两种状态示意图。
21.图5是除线头的另一个示例的两种状态示意图。
22.图6是本发明提出的简易芯片拔线方法的一个实施例的流程示意图。
23.图中附图标记说明：100为挑线工作台、11为载物台、12为温度可控真空平台、13为第一高低调节旋钮、14为吸嘴、15为真空腔、16为第一空压机连接线、17为机械手臂、18为第一空压机、19为电子显微镜、110为位置调节块、111为数据线、112为显示屏、113为第二空压机连接线、114为第二空压机、115为竖杆、116为加热装置、200为挑线系统、21为挑线头、22为操作杆、23为左右固定头、24为固定高度块、25为第二高低调节旋钮、26为横杆、27为按压瓣。
具体实施方式
24.请参阅图1，本发明提出的简易芯片拔线装置的一个实施例包括挑线工作台100和挑线系统200。所述挑线工作台100用于放置需要拔线的芯片。所述挑线系统200用于在芯片上拔线。
25.所述挑线工作台100包括载物台11，载物台11大致为平板形态。在载物台11之上有温度可控真空平台12，需要拔线的芯片就放置在温度可控真空平台12的表面之上。
26.在载物台11之上还有竖杆115，竖杆115例如设置在温度可控真空平台12的一侧。竖杆115靠近顶部的位置固定有第一高低调节旋钮13，第一高低调节旋钮13在竖杆115上的固定位置可以上下调整。水平延伸出去的机械手臂17与第一高低调节旋钮13连接，机械手臂17用于固定真空腔15。真空腔15的容积例如在10ml～500ml之间。吸嘴14在真空腔15的下方，与真空腔15相连。吸嘴14对准温度可控真空平台12，吸嘴14可以更换。吸嘴14大致呈圆台状，有半径较小的截面(也称上底面，虽然在图1中位于下方)、半径较大的底面(也称下底面，虽然在图1中位于上方)、侧面。吸嘴14的截面半径例如在0.1mm～2mm之间。第一空压机18通过第一空压机连接线16连接真空腔15，第一空压机18对真空腔15抽真空，从而让吸嘴14的截面位置产生向上的吸力。
27.优选地，在第一空压机18运行时，通过调整第一高低调节旋钮13在竖杆115上的高度使吸嘴14达到理想的吸力，一个轻微的吸力即可使断掉的金属引线竖直向上，吸力的范围优选在0.006n～0.2n之间。
28.在载物台11之上还有位置调节块110，位置调节块110例如设置在温度可控真空平台12的另一侧。位置调节块110可在载物台11上水平移动。电子显微镜19就固定在位置调节块110上，电子显微镜19可在位置调节块110上调节高度，从而使电子显微镜19可以通过左右、前后、上下调节看清芯片上的金属引线的各个面的情况。电子显微镜19通过数据线111连接显示屏112，使用者可以在显示屏112上直观明显地观察芯片上的金属引线的情况。
29.优选地，所述挑线工作台100还包括第二空压机114。第二空压机114通过第二空压机连接线113连接温度可控真空平台12。温度可控真空平台12的表面有很多通孔，第二空压机114对温度可控真空平台12抽真空，将芯片通过通孔紧紧地吸附在温度可控真空平台12的表面上。
30.优选地，所述挑线工作台100还包括加热装置116。加热装置116用于给温度可控真空平台12加热，使温度可控真空平台12上的芯片上的金属引线可以更容易地被拔出，温度控制例如在25℃～300℃之间。加热装置116例如为加热垫，加热板等，例如设置在载物台11的上方、温度可控真空平台12的下方。
31.所述挑线系统200包括固定在竖杆115中部的第二高低调节旋钮25，第二高低调节旋钮25在竖杆115上的固定位置可以上下调整，并且第二高低调节旋钮25可围绕竖杆115上旋转。第二高低调节旋钮25的下方具有固定高度块24，一旦固定高度块24锁紧，则第二高低调节旋钮25在竖杆115上不能向下移动，只能向上移动。第二高低调节旋钮25连接着水平延伸出去的横杆26。横杆26上通过左右固定头23连接操作杆22，通过调节左右固定头23可以改变操作杆22在横杆26上的固定位置。操作杆22的底部是挑线头21，操作杆22的顶部是按压瓣27。挑线头21可以装配除线头(如图1中附图标记21所示黑色矩形块)，也可以不装配除线头。挑线头21通过操作杆22与左右固定头23固定在横杆26上，横杆26与第二高低调节旋钮25连接，通过第二高低调节旋钮25调节高度和/或转动，使挑线头21对准芯片上需要挑断或拔除的金属引线。
32.请参阅图2，这是没有装配除线头的挑线头21。挑线头21例如是双头钩形状，可以是陶瓷、木质、钨丝等材质。挑线头21非常小，每个钩的直径例如在0.1mm～0.12mm之间，钩
尖的直径例如为0.02mm。挑线头21用来挑断两端都连接焊盘的金属引线。请参阅图3，所述双头钩形状的挑线头21的至少一个钩头是旋转式的，可以通过旋转与另一个钩头相重合。挑线头21通过操作杆22与顶部的按压瓣27相连，松开按压瓣27可以打开挑线头21，使挑线头21呈现图2所示的双头钩形状；合上按压瓣27可以合紧挑线头21，使挑线头21呈现图3所示的单头钩形状，此时两个钩重合在一起。
33.挑线头21可拆卸地装配有除线头，除线头是具有紧密闭合能力的夹具，用来拔除断掉的金属引线。除线头可以为耐高温硅胶、金属、陶瓷等。除线头体积较大，为边长为1～3mm的微型块体(例如图1中附图标记21所示黑色矩形块)。请参阅图4，这是除线头的一种示例，包括两部分，接合部位呈圆弧状。请参阅图5，这是除线头的另一种示例，也包括两部分，接合部位呈锯齿状。除线头总是包括两部分，松开时两部分分开，用来容纳金属引线通过；夹紧时两部分紧密闭合，用来牢固地夹持住位于两部分中间的金属引线。除线头的两部分对应地装配在挑线头21的两个钩上，此时除线头和挑线头21作为一个整体，通过操作杆22与顶部的按压瓣27相连。松开按压瓣27可以打开挑线头21，从而使除线头呈现松开状态；合上按压瓣27可以合紧挑线头21，从而使挑线头21呈现夹紧状态。
34.请参阅图6，本发明提出的简易芯片拔线方法的一个实施例包括如下步骤。
35.步骤s1：将需要拔除断线的芯片放置在温度可控真空平台12上。所述断线是指断掉的金属引线，一端为焊接端，连接着某个焊盘；另一端为悬空端。断线因为只有一端固定，所以线形自由度极高，导致难以拔出。优选地，这一步还打开第二空压机114对温度可控真空平台12抽真空，从而更加牢靠地固定住芯片。优选地，这一步还打开加热装置116将温度可控真空平台12加热到150℃左右，加热芯片有利于促使断线的焊接端出现些许松动，方便后续拔除该断线。
36.如果是为了挑断两端均焊接的金属引线，这一步改为将需要挑断金属引线的芯片放置在温度可控真空平台12上；所述金属引线的两端分别连接两个焊盘。
37.步骤s2：打开电子显微镜19并调整位置，在电子显微镜19的显示屏112上清楚地观察芯片上需要拔除断线的区域。
38.如果是为了挑断两端均焊接的金属引线，这一步改为打开电子显微镜19观察芯片上需要挑断金属引线的区域。
39.步骤s3：打开第一空压机18，调整第一高低调节旋钮13与机械臂17，让吸嘴14对准芯片上需要拔除的断线，吸嘴14给予断线一个向上的吸力。断线的悬空端在吸力作用下抬升，整根断线竖直向上。
40.如果是为了挑断两端均焊接的金属引线，则省略这一步。因为一般打好的金属引线本身就是中间向上拱起的。
41.步骤s4：为挑线头21装配除线头，该操作也可改为前面的任意步骤进行。在电子显微镜19的显示屏112上观察除线头与需要拔除的金属引线的位置。调整第二高低调节旋钮25的高度和转动位置、以及调整左右固定头23来控制除线头的位置，理想的位置是除线头的两部分之间包围住竖起来的断线。优选地，这一步还包括锁紧固定高度块24，防止除线头位置向下移动。
42.如果是为了挑断两端均焊接的金属引线，这一步则改为使挑线头21的至少一个钩从下方包围住需要挑断的金属引线的中间部位。
43.步骤s5：松开第二高低调节旋钮25，合上按压瓣27并保持住，在电子显微镜19的显示屏112上观察到除线头已经夹紧了竖起来的断线，向上拉动挑线头21、除线头、操作杆22、按压瓣27、左右固定头23、横杆26、第二高低调节旋钮25和高度固定块24的整体沿着竖杆115向上运动，即可拔除该断线。
44.如果是为了挑断两端均焊接的金属引线，这一步则无需操作按压瓣27，直接向上拉动挑线头21、除线头、操作杆22、按压瓣27、左右固定头23、横杆26、第二高低调节旋钮25和高度固定块24的整体沿着竖杆115向上运动，即可挑断该金属引线。
45.与现有的挑线装置相比，本发明提出的芯片拔线装置及其方法具有如下有益效果。第一，通过电子显微镜观察芯片的拔线区域，以手动的方式拔出断线，结构简单，成本低，方便实验室进行操作。第二，金属引线断掉后，其方向飘忽不定，手动拔线难度大。本发明通过吸力将断线吸起，使断线呈竖直状态，再用除线头夹住断线并拔除，极大地降低了拔线难度。
46.以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种简易芯片拔线装置，其特征是，包括挑线工作台和挑线系统；所述挑线工作台包括载物台，在载物台上有平台，需要拔线的芯片就放置在平台上；在平台上方有一吸嘴对准平台，吸嘴连接真空腔，真空腔连接第一空压机，第一空压机让吸嘴产生向上的吸力；在平台侧面有一电子显微镜对准平台；所述挑线系统包括挑线头，挑线头可拆卸式地装配除线头；挑线头通过操作杆与按压瓣相连，松开按压瓣即打开挑线头和松开除线头，合上按压瓣即合紧挑线头和夹紧除线头。2.根据权利要求1所述的简易芯片拔线装置，其特征是，调节吸嘴相对于平台的距离，使吸嘴的吸力在0.006n～0.2n之间。3.根据权利要求1所述的简易芯片拔线装置，其特征是，所述挑线工作台还包括第二空压机；第二空压机连接平台；平台表面有通孔，第二空压机对平台抽真空，将芯片通过通孔紧紧地吸附在平台表面。4.根据权利要求1所述的简易芯片拔线装置，其特征是，所述挑线工作台还包括加热装置；加热装置给平台加热。5.根据权利要求1所述的简易芯片拔线装置，其特征是，挑线头是双头钩形状，至少一个钩头是旋转式的；松开按压瓣时两个钩头分离呈轴对称形态；合上按压瓣时该旋转式的钩头通过旋转与另一个钩头相重合。6.根据权利要求5所述的简易芯片拔线装置，其特征是，除线头包括两部分，对应地装配在挑线头的两个钩头上；松开按压瓣时除线头的两部分分开，容纳金属引线通过；合上按压瓣时除线头的两部分紧密闭合，夹持住位于两部分中间的金属引线。7.一种简易的芯片拔线方法，其特征是，包括如下步骤；步骤s1：将需要拔除断线的芯片放置在平台上；所述断线是指断掉的金属引线，一端为焊接端，连接着某个焊盘；另一端为悬空端；步骤s2：打开电子显微镜观察芯片上需要拔除断线的区域；步骤s3：打开第一空压机，让吸嘴对准芯片上需要拔除的断线，吸嘴给予断线一个向上的吸力；断线的悬空端在吸力作用下抬升，整根断线竖直向上；步骤s4：调整除线头的位置，使除线头的两部分之间包围住竖起来的断线；步骤s5：合上按压瓣并保持住，使除线头夹紧竖起来的断线，向上拉动除线头及其连接部件，拔除该断线。8.根据权利要求7所述的简易的芯片拔线方法，其特征是，所述步骤s1中，还打开第二空压机对平台抽真空，以吸力固定住芯片。9.根据权利要求7所述的简易的芯片拔线方法，其特征是，所述步骤s1中，还打开加热装置对平台加热。10.根据权利要求7所述的简易的芯片拔线方法，其特征是，如果是为了挑断两端均焊接的金属引线，所述步骤s1改为：将需要挑断金属引线的芯片放置在平台上；所述金属引线的两端分别连接两个焊盘；所述步骤s2改为：打开电子显微镜观察芯片上需要挑断金属引线的区域；省略步骤s3；所述步骤s4中，调整挑线头的位置，使挑线头的至少一个钩头从下方包围住需要挑断的金属引线的中间部位；所述步骤s5中，无需操作按压瓣，直接向上拉动挑线头及其连接部件，挑断该金属引线。

技术总结
本发明公开了一种简易芯片拔线装置，包括挑线工作台和挑线系统。所述挑线工作台包括载物台，在载物台上有平台，需要拔线的芯片就放置在平台上；在平台上方有一吸嘴对准平台，吸嘴连接真空腔，真空腔连接第一空压机，第一空压机让吸嘴产生向上的吸力；在平台侧面有一电子显微镜对准平台。所述挑线系统包括挑线头，挑线头可拆卸式地装配除线头；挑线头通过操作杆与按压瓣相连，松开按压瓣即打开挑线头和松开除线头，合上按压瓣即合紧挑线头和夹紧除线头。本发明通过吸力将断线吸起，使断线呈竖直状态，再用除线头夹住断线并拔除，极大地降低了拔线难度。了拔线难度。了拔线难度。


技术研发人员：陈梓源 许明伟 樊晓兵
受保护的技术使用者：深圳市汇芯通信技术有限公司
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/9/20