一种用于复杂微波组件键合点损伤的返修工装及方法与流程

1.本发明涉及微波组件组装及电阻点焊领域，具体涉及一种用于复杂微波组件键合点损伤的返修工装及方法。


背景技术：

2.微波组件是有源相控阵雷达的核心部件，近年来，随着微波技术的发展，雷达整机中涉及的微波组件功能日趋复杂，装配工艺涉及微波盒体、基板、连接器、波珠、smt装焊、裸芯片微组装、金丝键合、封焊等多道工序。装焊质量直接影响微波组件的性能，影响组件长期可靠性。
3.在制造过程中，根据产品特点需要先进行回流焊、气相焊、手工焊接等多道焊接工序，与多道清洗工序，最后再进行键合，生产环节越多，越容易引入焊接多余物或损伤，当多余物或损伤在键合区域时，会破坏用于键合的表面镀层，如果不解决，就会在键合时带来键合不上、键合脱焊的问题，直接影响键合质量和效率，甚至影响键合可靠性，造成严重的质量问题。
4.对于一般焊接多余物，如有机残留、锡渣粘附等，可通过清洗方式得到有效解决。但对于破坏了键合面镀金层的多余物，或损伤，如熔融焊锡飞溅污染、微带线铜层氧化污染、镀层磨损等，无法通过清洗解决，只能通过报废盒体、或更换芯片进行解决。但此种返修工艺周期长、成本高，更换芯片过程中需要反复加热，以达到解焊芯片、重新焊接的目的，该返修过程中由于多次加热，会降低产品可靠性。如何快速可靠的返修键合点损伤的复杂微波组件，目前暂无理想的返修方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的是解决目前对于键合点损伤的复杂微波组件的返修工艺周期长、成本高的问题。
6.为实现上述目的，本发明提出了一种用于复杂微波组件键合点损伤的返修工装，包括：
7.第一底座，以及多组l型支架和一字型支架；
8.所述微波组件安装在多个一字型支架上；所述一字型支架安装在所述l型支架上且该一字型支架的安装高度和角度相对l型支架可调；所述l型支架安装在第一底座上；
9.所述l型支架包括互相垂直设置的第一水平滑槽和第一竖直滑槽，所述一字型支架包括相互垂直设置的第二水平滑槽和第二底座；所述l型支架通过第一水平滑槽紧固在第一底座上，所述一字型支架通过第一竖直滑槽和第二底座紧固连接固定在l型支架上且二者的相对高度和角度可调，所述微波组件通过第二水平滑槽固定在一字型支架上。
10.优选地，所述第一底座上设置有多个阵列排布的第一连接孔，采用第一紧固件由上到下依次穿过第一水平滑槽和第一底座上的第一连接孔并紧固，将l型支架固定在第一底座上。
11.优选地，两个相邻的第一连接孔之间的间距小于l型支架的第一水平滑槽的宽度，以使所述l型支架的安装位置相对第一底座可调。
12.优选地，所述第二底座上开设有第二连接孔，采用第二紧固件依次穿过第一竖直滑槽和第二底座上的第二连接孔并紧固，将一字型支架固定在l型支架上，形成“z”字型结构。
13.优选地，所述第二底座的长宽均大于所述第一竖直滑槽的槽宽，以使一字型支架的安装角度相对l型支架可调；所述第二底座的长宽均小于所述第一竖直滑槽的槽长，以使一字型支架的安装高度相对l型支架可调。
14.优选地，采用第三紧固件由下至上地穿过所述第二水平滑槽和微波组件上对应的连接孔并紧固，将微波组件固定在一字型支架上。
15.优选地，所述第一底座的底部四边设有轨道夹持边，该轨道夹持边突出于第一底座的底面。
16.本发明还提出了一种用于复杂微波组件键合点损伤的返修方法，采用上述的返修工装，包括以下步骤：
17.s1、将微波组件固定在所述返修工装上；
18.s2、将返修工装移动至显微镜下并使用清理微波组件内的键合点的损伤部位，去除多余物，作为基底焊件；
19.s3、在基底焊件处涂覆助焊剂；
20.s4、切割焊料，放置在基底焊件的几何中心，并在该焊料上均匀涂覆所述助焊剂，形成中间过渡焊料；
21.s5、准备顶层金属并放置在中间过渡焊料的几何中心上方，所述顶层金属的尺寸不小于键合点尺寸；
22.s6、移动整个返修工装，使键合点的损伤位置处于点焊机劈刀正下方后，启动点焊机对顶层金属、中间过渡焊料、基底焊件进行焊接；
23.s7、拆下整个微波组件，完成返修。
24.其中，所述步骤s1具体为：将l型支架紧固在第一底座上，调节一字型支架相对l型支架的高度和角度，使微波组件的返修位置水平并与点焊机劈刀的高度接近后，通过第二紧固件紧固一字型支架和微波组件。
25.所述中间过渡焊料的厚度为25～50μm，其面积为键合点面积的40％～60％，且该中间过渡焊料的熔融温度低于键合点材料耐受温度，且能在熔融状态下同时润湿基底焊件与顶层金属，并不产生脆性的金属间化合物。
26.综上所述，本发明的返修工装和方法能够实现多种异形微波盒体夹持，能够对盒体各个位置的键合点进行返修处理，通过微电阻点焊对键合点采用补“补丁”的方式避免了由于键合点损伤导致的盒体或芯片报废，减少了传统返修工艺中的多次加热，减少了返修工序，缩短了返修时间，实现了复杂微波组件键合点损伤的高效、高可靠性返修。
附图说明
27.图1为本发明的用于复杂微波组件键合点损伤的返修工装的示意图；
28.图2为本发明的返修工装各部件的连接示意图；
29.图3为本发明一实施例中返修完成示意图；
30.图4为本发明用于复杂微波组件键合点损伤的返修方法的流程图。
具体实施方式
31.以下将结合本发明实施例中的图1～图4，对本发明实施例中的技术方案、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。
32.需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
33.需要说明的是，在本发明中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括明确列出的要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
34.一种用于复杂微波组件键合点损伤的返修工装，如图1所示，该返修工装用于在返修微波组件4时，固定该微波组件4，所述返修工装包括：第一底座1，以及安装在该第一底座1上的多组l型支架2和一字型支架3，其中，所述l型支架2安装在第一底座1上，所述一字型支架3分别安装在各个l型支架2上且该一字型支架3的安装高度和角度相对l型支架2可调。
35.所述第一底座1上设置有多个阵列排布的第一连接孔101，用于固定多个所述l型支架2；如图2所示，所述l型支架2包括互相垂直设置的第一水平滑槽201和第一竖直滑槽202，采用第一紧固螺钉501由上到下依次穿过l型支架2的第一水平滑槽201和第一底座1上的第一连接孔101并通过螺钉帽紧固，将l型支架2固定在第一底座1上；两个相邻的第一连接孔101之间的间距小于l型支架2的第一水平滑槽201的宽度，从而l型支架2可通过第一紧固螺钉501以任意水平角度和位置固定在第一底座1上。
36.所述一字型支架3通过所述第一竖直滑槽202固定在l型支架2上，具体的，如图2所示，所述一字型支架3包括第二水平滑槽301和与所述第二水平滑槽301垂直的第二底座302，该第二底座302上开设有第二连接孔，采用第二紧固螺钉502依次穿过l型支架2的第一竖直滑槽202和第二底座302上的第二连接孔并通过螺钉帽紧固，将一字型支架3固定在l型支架2上，形成“z”字型结构；其中，所述第二底座302的长宽均大于第一竖直滑槽202的槽宽，从而一字型支架3可相对l型支架2以连接孔为中心旋转任意角度(0～180
°
)地固定在l型支架2上；所述第二底座302的长宽均小于第一竖直滑槽202的槽长，从而一字型支架3的安装高度可相对第一底座1改变。
37.如图1和图2所示，采用第三紧固螺钉503由下至上地穿过一字型支架3的所述第二水平滑槽301和微波组件4上对应的连接孔，将微波组件4固定在一字型支架3上；为了保持稳定，采用至少4组l型支架2和一字型支架3固定微波组件4，并根据微波组件4的形状来确定l型支架2的安装位置，以及确定一字型支架3的安装高度和角度。
38.为了保证每个紧固螺钉配合对应的螺钉帽起到紧固作用，每个滑槽和连接孔的宽
度大于其对应的紧固螺钉的直径、小于其对应的螺钉帽的直径，使紧固螺钉能够穿过滑槽和连接孔。
39.本实施例中，所述第一紧固螺钉501、第二紧固螺钉502和第三紧固螺钉503为弹平垫组合十字螺钉；所述第一底座1、l型支架2和一字型支架3的材质为硬质铝合金，具有一定的硬度，可支撑微波组件4。
40.更多的，所述第一底座1的底部四边还设有2mm宽的轨道夹持边，该轨道夹持边突出于第一底座1的底面，从而该第一底座1可置于并固定在轨道上，以实现流水化返修装配。
41.如图3所示，采用上述的用于复杂微波组件键合点损伤的返修工装对微波组件4进行返修，对微波组件4内一个裸芯片401上的键合点的损伤进行返修，如图4所示，包括以下步骤：
42.s1、将微波组件4固定在所述返修工装上；
43.具体的，将l型支架2紧固在第一底座1上，调节一字型支架3相对l型支架2的高度和角度，使微波组件的返修位置，即键合点的损伤位置，水平并与点焊机劈刀的高度接近后，通过第二紧固螺钉502和第二紧固螺钉503紧固一字型支架2和微波组件4；
44.s2、将返修工装移动至显微镜下并使用手术刀清理微波组件4内的键合点的损伤部位，去除多余物，作为基底焊件402；
45.s3、在基底焊件402处涂覆助焊剂，本实施例中，使用免清洗松香基作为助焊剂；
46.s4、准备中间过渡焊料403：切割焊料，放置在基底焊件402的几何中心，并在该焊料上均匀涂覆所述助焊剂，形成中间过渡焊料403，本实施例中，使用an80sn20作为中间过渡焊料403；
47.s5、准备顶层金属404：本实施例中选择纯度99.99％，厚度0.0127mm金带作为顶层金属404，并将该顶层金属放置在中间过渡焊料403的几何中心上方；在其他实施例中，顶层金属404的尺寸不小于键合点尺寸。
48.s6、移动整个返修工装，使键合点的损伤位置处于点焊机劈刀正下方后，启动点焊机对顶层金属404、中间过渡焊料403、基底焊件402进行焊接；
49.具体的，使用点焊机通过特定电极分两次完成点焊，第一次小功率预点焊定位并排出助焊剂，第二次大功率完成焊接，以进一步保障焊接完成后顶层金属404下方的中间过渡焊料403铺展，并降低焊接的空洞率。
50.本实施例中，选择平行电极焊头作为点焊机劈刀，其焊接形成的端面是四周为微小突出圆角，中心为平面的凹型结构，该焊头尺寸较顶层金属404的尺寸内缩不小于10μm。
51.s7、拆下整个微波组件4，完成返修。
52.上述步骤中，所述中间过渡焊料403的厚度应为25～50μm，其面积应为键合点面积的40％～60％，且该中间过渡焊料403的熔融温度低于键合点材料耐受温度，且能在熔融状态下同时润湿基底焊件402与顶层金属404，并不产生脆性的金属间化合物。
53.如图4所示即为返修完成的效果，顶层金属404通过中间过渡焊料403与基底焊件402形成可靠连接；后续工序可以通过键合在顶层金属404上实现与裸芯片401间的电信号连接，避免了因为基底焊件402损伤导致裸芯片401无法键合时只能拆除裸芯片401并报废的情况。
54.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的
描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

技术特征：
1.一种用于复杂微波组件键合点损伤的返修工装，其特征在于，包括：第一底座，以及多组l型支架和一字型支架；所述微波组件安装在多个一字型支架上；所述一字型支架安装在所述l型支架上且该一字型支架的安装高度和角度相对l型支架可调；所述l型支架安装在第一底座上；所述l型支架包括互相垂直设置的第一水平滑槽和第一竖直滑槽，所述一字型支架包括相互垂直设置的第二水平滑槽和第二底座；所述l型支架通过第一水平滑槽紧固在第一底座上，所述一字型支架通过第一竖直滑槽和第二底座紧固连接固定在l型支架上且二者的相对高度和角度可调，所述微波组件通过第二水平滑槽固定在一字型支架上。2.如权利要求1所述的一种用于复杂微波组件键合点损伤的返修工装，其特征在于，所述第一底座上设置有多个阵列排布的第一连接孔，采用第一紧固件由上到下依次穿过第一水平滑槽和第一底座上的第一连接孔并紧固，将l型支架固定在第一底座上。3.如权利要求2所述的一种用于复杂微波组件键合点损伤的返修工装，其特征在于，两个相邻的第一连接孔之间的间距小于l型支架的第一水平滑槽的宽度，以使所述l型支架的安装位置相对第一底座可调。4.如权利要求1所述的一种用于复杂微波组件键合点损伤的返修工装，其特征在于，所述第二底座上开设有第二连接孔，采用第二紧固件依次穿过第一竖直滑槽和第二底座上的第二连接孔并紧固，将一字型支架固定在l型支架上，形成“z”字型结构。5.如权利要求4所述的一种用于复杂微波组件键合点损伤的返修工装，其特征在于，所述第二底座的长宽均大于所述第一竖直滑槽的槽宽，以使一字型支架的安装角度相对l型支架可调；所述第二底座的长宽均小于所述第一竖直滑槽的槽长，以使一字型支架的安装高度相对l型支架可调。6.如权利要求1所述的一种用于复杂微波组件键合点损伤的返修工装，其特征在于，采用第三紧固件由下至上地穿过所述第二水平滑槽和微波组件上对应的连接孔并紧固，将微波组件固定在一字型支架上。7.如权利要求1所述的一种用于复杂微波组件键合点损伤的返修工装，其特征在于，所述第一底座的底部四边设有轨道夹持边，该轨道夹持边突出于第一底座的底面。8.一种用于复杂微波组件键合点损伤的返修方法，采用如权利要求1-7任一项所述的返修工装，其特征在于，包括以下步骤：s1、将微波组件固定在所述返修工装上；s2、将返修工装移动至显微镜下并使用清理微波组件内的键合点的损伤部位，去除多余物，作为基底焊件；s3、在基底焊件处涂覆助焊剂；s4、切割焊料，放置在基底焊件的几何中心，并在该焊料上均匀涂覆所述助焊剂，形成中间过渡焊料；s5、准备顶层金属并放置在中间过渡焊料的几何中心上方，所述顶层金属的尺寸不小于键合点尺寸；s6、移动整个返修工装，使键合点的损伤位置处于点焊机劈刀正下方后，启动点焊机对顶层金属、中间过渡焊料、基底焊件进行焊接；s7、拆下整个微波组件，完成返修。
9.如权利要求8所述的一种用于复杂微波组件键合点损伤的返修方法，其特征在于，所述步骤s1具体为：将l型支架紧固在第一底座上，调节一字型支架相对l型支架的高度和角度，使微波组件的返修位置水平并与点焊机劈刀的高度接近后，通过第二紧固件紧固一字型支架和微波组件。10.如权利要求8所述的一种用于复杂微波组件键合点损伤的返修方法，其特征在于，所述中间过渡焊料的厚度为25～50μm，其面积为键合点面积的40％～60％，且该中间过渡焊料的熔融温度低于键合点材料耐受温度，且能在熔融状态下同时润湿基底焊件与顶层金属，并不产生脆性的金属间化合物。

技术总结
本发明公开了一种用于复杂微波组件键合点损伤的返修工装及方法，所述返修工装包括：第一底座，以及多组L型支架和一字型支架；所述微波组件安装在多个一字型支架上；所述一字型支架安装在所述L型支架上且该一字型支架的安装高度和角度相对L型支架可调；所述L型支架安装在第一底座上；本发明能够实现复杂微波组件键合点损伤的经济、高效返工返修，通过微电阻点焊对键合点采用补“补丁”的方式避免了由于键合点损伤导致的盒体或芯片报废，减少了传统返修工艺中的多次加热，减少了返修工序，缩短了返修时间。了返修时间。了返修时间。


技术研发人员：刘贺 黄凯 皋利利 谢小彤 潘沁梦 杨晓萍 朱昳贇
受保护的技术使用者：上海无线电设备研究所
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/7/20