本技術(shù)涉及芯片焊接，具體涉及一種芯片焊接方法及其焊接裝置。

背景技術(shù)：

1、芯片焊接是現(xiàn)代電子制造中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它將芯片與電路板等載體連接，實(shí)現(xiàn)電氣和機(jī)械連接；現(xiàn)有技術(shù)中的焊接工藝主要分為以下幾類：

2、一、表面貼裝技術(shù)（smt）：表面貼裝技術(shù)的工藝流程為：通過(guò)鋼網(wǎng)將錫膏印刷到電路板的焊盤上，錫膏的厚度和位置精度對(duì)焊接質(zhì)量影響重大，貼片機(jī)利用真空吸嘴將芯片精準(zhǔn)放置在涂有錫膏的焊盤上，將電路板送入回流焊爐，經(jīng)過(guò)預(yù)熱、升溫、回流和冷卻階段，使錫膏熔化再凝固，完成芯片與電路板的焊接；廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品，如手機(jī)、電腦主板等，適用于引腳間距小、體積小的芯片封裝，能實(shí)現(xiàn)高密度組裝。

3、二、通孔插裝技術(shù)（tht）：通孔插裝技術(shù)的工藝流程為：先將芯片的引腳插入電路板對(duì)應(yīng)的通孔中，然后通過(guò)波峰焊或手工焊接進(jìn)行固定，波峰焊時(shí)，電路板在傳送帶上經(jīng)過(guò)熔融的焊錫波峰，引腳與焊錫接觸完成焊接，手工焊接則使用電烙鐵對(duì)每個(gè)引腳逐一焊接；常用于對(duì)機(jī)械強(qiáng)度要求較高、引腳較粗的芯片，如一些功率芯片、插座等，在傳統(tǒng)電子設(shè)備和一些特殊電子模塊中仍有應(yīng)用。

4、三、倒裝芯片技術(shù)（fc）：倒裝芯片技術(shù)的工藝流程為：芯片的有源面朝下，通過(guò)焊球與電路板直接連接，先在芯片的焊盤上制作金屬凸點(diǎn)（如銅柱、錫鉛或無(wú)鉛焊球等），然后將芯片翻轉(zhuǎn)與電路板上的對(duì)應(yīng)焊盤對(duì)準(zhǔn)，通過(guò)加熱使焊球熔化實(shí)現(xiàn)連接，有時(shí)還會(huì)在芯片與電路板間填充底部填充膠，增強(qiáng)連接可靠性，在高性能處理器、fpga等芯片中應(yīng)用廣泛，能提供較短的電氣連接路徑，降低信號(hào)傳輸延遲，提高芯片性能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更高的封裝密度。

5、芯片焊接完成后進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測(cè)，檢測(cè)方法通常包括外觀檢測(cè)、電氣檢測(cè)、x?射線檢測(cè)等，其中外觀檢測(cè)多借助肉眼、放大鏡或顯微鏡觀察焊點(diǎn)外觀，檢查是否有虛焊、短路、缺錫、錫珠等缺陷；電氣檢測(cè)使用萬(wàn)用表、示波器等設(shè)備檢測(cè)焊接后芯片與電路板的電氣連接性能，通過(guò)測(cè)量引腳間電阻、電壓、電流等參數(shù)，判斷是否存在開路、短路等電氣故障，確保芯片能正常工作；x射線檢測(cè)利用?x?射線穿透電路板和芯片，根據(jù)不同材料對(duì)x射線吸收程度不同，在成像板或探測(cè)器上形成影像，可觀察焊點(diǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，檢測(cè)是否存在空洞、虛焊等內(nèi)部缺陷。

6、根據(jù)上述可知，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于芯片的檢測(cè)通常是焊接后進(jìn)行，而焊接過(guò)程中的焊接參數(shù)等都是一致的，如果選擇的不合適，有可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)批次的芯片焊接都出現(xiàn)問(wèn)題，本技術(shù)擬在于在焊接過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)焊接質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接缺陷及時(shí)響應(yīng)與修復(fù)，確保焊接質(zhì)量，避免因?yàn)楹附訁?shù)等出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致整個(gè)批次出現(xiàn)焊接問(wèn)題，導(dǎo)致工作效率低。

7、申請(qǐng)人經(jīng)過(guò)詳細(xì)的檢索，并未發(fā)現(xiàn)相關(guān)的技術(shù)方案，需要提供一種新的技術(shù)方案，解決上述技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供了一種芯片焊接方法，包括如下步驟：

2、s1：對(duì)芯片和基板進(jìn)行預(yù)處理；

3、s2：設(shè)定3d打印設(shè)備的打印參數(shù)和焊機(jī)的焊接參數(shù)，打印參數(shù)包括打印噴頭移動(dòng)速度、焊料擠出量、打印噴頭溫度；焊接參數(shù)包括焊接溫度、焊接時(shí)間、焊接功率、焊接壓力、焊接頻率；

4、s3：校準(zhǔn)超聲波檢測(cè)模塊；

5、s4：3d打印設(shè)備的打印噴頭打印焊料，通過(guò)焊機(jī)進(jìn)行芯片焊接；

6、s5：焊接過(guò)程中，超聲波檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，判斷焊點(diǎn)是否存在缺陷，否則繼續(xù)焊接，是則進(jìn)入s6；

7、s6：控制系統(tǒng)控制打印噴頭暫停打印焊料，對(duì)3d打印設(shè)備的打印參數(shù)和/或焊機(jī)的焊接參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)定，或?qū)?d打印設(shè)備的打印參數(shù)和/或焊機(jī)的焊接參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)定后，控制系統(tǒng)控制打印噴頭、焊機(jī)對(duì)存在缺陷位置的焊點(diǎn)進(jìn)行打印修復(fù)；

8、s7：打印修復(fù)過(guò)程中，超聲波檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，判斷焊點(diǎn)是否存在缺陷，否則繼續(xù)焊接，是則進(jìn)入s6。

9、作為一種優(yōu)選方案，還包括s8：對(duì)焊接完成的芯片，利用超聲波檢測(cè)模塊全面檢測(cè)焊點(diǎn)質(zhì)量。

10、作為一種優(yōu)選方案，所述s5中，超聲波檢測(cè)模塊在焊點(diǎn)凝固前完成焊點(diǎn)是否存在缺陷的檢測(cè)與反饋。

11、作為一種優(yōu)選方案，所述s5中，焊接過(guò)程中，超聲波檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)包括如下步驟：

12、s51：在3d打印設(shè)備的系統(tǒng)中，添加能夠?qū)崟r(shí)反饋打印噴頭位置、打印速度以及預(yù)計(jì)焊點(diǎn)成型時(shí)間的信息模塊；

13、s52：搭建3d打印設(shè)備與超聲波檢測(cè)模塊的超聲波換能器之間的通信鏈路，保證兩者之間的數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)傳輸；

14、s53：在3d打印設(shè)備和超聲波換能器中，設(shè)置統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)；

15、s54：根據(jù)3d打印設(shè)備的速度和路徑規(guī)劃，提前預(yù)測(cè)每個(gè)焊點(diǎn)的成型時(shí)間；

16、s55：在焊點(diǎn)預(yù)計(jì)成型前，提前觸發(fā)超聲波換能器進(jìn)行預(yù)熱和準(zhǔn)備工作；

17、s56：超聲波換能器在焊點(diǎn)凝固前向焊點(diǎn)發(fā)射超聲波，并在凝固前向信號(hào)接收與處理單元發(fā)送信號(hào)。

18、作為一種優(yōu)選方案，還包括s57：根據(jù)3d打印設(shè)備實(shí)際速度的波動(dòng)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整超聲波換能器的檢測(cè)時(shí)間點(diǎn)。

19、作為一種優(yōu)選方案，所述s5中，焊點(diǎn)缺陷包括空洞缺陷、裂紋缺陷、夾雜物缺陷、未融合缺陷。

20、作為一種優(yōu)選方案，所述s6中，打印噴頭暫停打印焊料，對(duì)3d打印設(shè)備的打印參數(shù)和/或焊接的焊接參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)定包括，當(dāng)焊點(diǎn)缺陷為空洞缺陷時(shí)，調(diào)整焊料擠出量、打印噴頭移動(dòng)速度、焊接溫度、焊接時(shí)間、焊接功率、焊接壓力、焊接頻率中的至少一個(gè)參數(shù)；當(dāng)焊點(diǎn)缺陷為裂紋缺陷時(shí)，調(diào)整打印噴頭溫度、打印噴頭移動(dòng)速度、焊接溫度、焊接時(shí)間、焊接功率、焊接壓力、焊接頻率中至少一個(gè)參數(shù)；當(dāng)焊點(diǎn)缺陷為夾雜物缺陷時(shí)，調(diào)整打印噴頭移動(dòng)速度、焊接溫度、焊接時(shí)間、焊接壓力、焊接頻率中至少一個(gè)參數(shù)；當(dāng)缺陷為未融合缺陷時(shí)，調(diào)整打印噴頭移動(dòng)速度、焊接溫度、焊接時(shí)間、焊接壓力、焊接功率、焊接頻率中至少一個(gè)參數(shù)。

21、作為一種優(yōu)選方案，當(dāng)焊點(diǎn)缺陷為裂紋缺陷時(shí)，根據(jù)裂紋的長(zhǎng)度和方向調(diào)整打印噴頭的移動(dòng)速度，根據(jù)裂紋深度調(diào)整打印噴頭的溫度。

22、作為一種優(yōu)選方案，當(dāng)焊點(diǎn)缺陷為空洞缺陷時(shí)，焊料擠出量的計(jì)算公式為：，m表示調(diào)整后的焊料擠出量；表示s2中設(shè)定的焊料擠出量；表示增加的焊料量，=表示焊料的密度，表示填充空洞時(shí)焊料的鋪展和損耗系數(shù)，s取值范圍為1.2-1.5，v表示空洞的體積，，r為空洞的半徑。

23、作為一種優(yōu)選方案，當(dāng)焊點(diǎn)缺陷為空洞缺陷時(shí)，焊料擠出量的計(jì)算公式為：，m表示調(diào)整后的焊料擠出量；表示s2中設(shè)定的焊料擠出量；d表示空洞位置距離焊點(diǎn)的中心距離，，焊點(diǎn)的中線坐標(biāo)為（，，），空洞位置的坐標(biāo)為（x，y，z）；j表示焊料擠出量系數(shù)，d與j呈線性關(guān)系，d每增加1mm，j增加0.05。

24、作為一種優(yōu)選方案，當(dāng)焊點(diǎn)缺陷為裂紋缺陷時(shí)，打印噴頭的移動(dòng)速度的計(jì)算公式為：；其中，表示調(diào)整后的打印噴頭的移動(dòng)速度；表示s2中設(shè)定的打印噴頭的移動(dòng)速度；表示裂紋長(zhǎng)度；d表示單位裂紋長(zhǎng)度所對(duì)應(yīng)的速度變化量，每1mm的裂紋長(zhǎng)度，d的變化量為；表示夾角修正系數(shù)，，是裂紋方向與打印噴頭移動(dòng)方向之間的夾角。

25、作為一種優(yōu)選方案，當(dāng)焊點(diǎn)缺陷為裂紋缺陷時(shí)，打印噴頭的溫度的計(jì)算公式為：；其中，表示調(diào)整后的打印噴頭的溫度；表示s2中設(shè)定的打印噴頭的溫度；h表示裂紋深度；表示單位裂紋深度所對(duì)應(yīng)的溫度變化量，每1μm的裂紋深度，的變化量為1.5。

26、一種芯片焊接裝置，包括：

27、3d打印設(shè)備：將焊料按照預(yù)設(shè)路徑精確打印到芯片與基板連接部位；

28、焊接裝置：對(duì)芯片與基板二者進(jìn)行焊接；

29、超聲波檢測(cè)模塊：對(duì)焊點(diǎn)的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)；

30、信號(hào)接收與處理單元：與超聲波檢測(cè)模塊連接，信號(hào)接收與處理單元對(duì)超聲波檢測(cè)模塊反饋的信號(hào)進(jìn)行分析，判斷焊點(diǎn)的質(zhì)量；

31、控制系統(tǒng)：根據(jù)超聲波檢測(cè)結(jié)果對(duì)3d打印設(shè)備的打印參數(shù)和/或焊機(jī)的焊接參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)定，或?qū)?d打印設(shè)備的打印參數(shù)和/或焊機(jī)的焊接參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)定后，控制系統(tǒng)控制打印噴頭、焊機(jī)對(duì)存在缺陷位置的焊點(diǎn)進(jìn)行打印修復(fù)。

32、作為一種優(yōu)選方案，所述3d打印設(shè)備包括3d打印噴頭、焊料輸送系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)：

33、焊料輸送系統(tǒng)：與3d打印噴頭連接，用于對(duì)3d打印噴頭提供焊料；

34、3d打印噴頭：用于將焊料輸送系統(tǒng)輸送的焊料精確打印到芯片與基板連接部位；

35、運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)：與3d打印噴頭連接，用于控制3d打印噴頭的移動(dòng)。

36、作為一種優(yōu)選方案，所述超聲波檢測(cè)模塊包括超聲波發(fā)生器、超聲波換能器：

37、超聲波發(fā)生器：產(chǎn)生高頻電信號(hào)；

38、超聲波換能器：與超聲波發(fā)生器連接，將超聲波發(fā)生器的高頻電信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲波，向需要檢測(cè)的焊點(diǎn)傳入，并接收經(jīng)過(guò)焊點(diǎn)反射和散射回來(lái)的超聲波信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，將電信號(hào)傳輸至信號(hào)接收與處理單元。

39、本技術(shù)通過(guò)3d打印設(shè)備與超聲檢測(cè)裝置的配合對(duì)光伏板進(jìn)行焊接，具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

40、（1）利用超聲波實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)焊點(diǎn)內(nèi)部質(zhì)量，不與焊點(diǎn)接觸，且能夠保證缺陷檢測(cè)的準(zhǔn)確性；

41、（2）采用3d打印設(shè)備對(duì)打印噴頭移動(dòng)速度、焊料擠出量、打印噴頭溫度的精確控制優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接缺陷的及時(shí)響應(yīng)與修復(fù)，確保焊接質(zhì)量；

42、（3）根據(jù)缺陷實(shí)時(shí)調(diào)整3d打印設(shè)備的打印參數(shù)、焊機(jī)的焊接參數(shù)，或調(diào)整完參數(shù)后控制3d打印設(shè)備的打印噴頭、焊機(jī)對(duì)存在缺陷位置的焊點(diǎn)進(jìn)行二次打印修復(fù)；避免因?yàn)楹附訁?shù)等出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致整個(gè)批次出現(xiàn)焊接問(wèn)題，導(dǎo)致工作效率低。