微互連燒結的精密前導工藝：焊片與引線在石墨模具中的全自動協(xié)同組裝

在高功率半導體模塊的真空燒結工藝中，于石墨模具內實現(xiàn)微型焊片與金屬引線的精準預組裝，是保障最終產品互連可靠性的關鍵前置工序。面對發(fā)絲般細小的焊片與高密度引線陣列，如何實現(xiàn)零誤差、高效率的協(xié)同排列，是一項涉及精密機械設計與流程控制的綜合工程挑戰(zhàn)。

一、 核心挑戰(zhàn)：微觀物料的協(xié)同定位難題

此工藝的核心在于，必須將成百上千枚水平放置的微型焊片，與垂直固定的引線頂端實現(xiàn)三維空間的絕對同軸對準。其主要挑戰(zhàn)源自物料特性：

尺度與形態(tài)的復雜性：直徑0.1-0.5mm的焊片質量極輕，易產生靜電黏附與疊片；引線則需保持絕對垂直插入，任何歪斜都將導致對位失敗。

雙物料流程的同步性與潔凈度要求：引線定位與焊片排列需作為兩個并行且高度協(xié)同的流程，任何環(huán)節(jié)引入的金屬粉塵或錯誤物料，在后續(xù)高溫燒結中都可能導致產品失效。

二、 系統(tǒng)化解決方案：分步整列、物理凈化與重力落料

為攻克上述難題，一套成熟的自動化方案將流程解構為邏輯嚴密的三個階段，核心在于采用高精度的物理方法替代人工及不穩(wěn)定的通用設備。

第一階段：引線陣列的整列與定位
引線的處理首先依賴于一臺高精度唯思特整列機。該設備依據(jù)引線的幾何特征（如端部倒角）進行定向與排序，輸出方向一致的引線隊列。隨后，整列后的引線并非由機械手逐一拾取，而是被導入一塊與石墨模具孔陣布局完全一致的高精度定位中轉治具中。通過一次性的精準對位與轉移動作，整盤引線被同步、垂直地植入石墨板孔位，形成完美陣列。這一過程體現(xiàn)了唯思特整列機在實現(xiàn)規(guī)則零件高一致性輸出方面的核心價值，為后續(xù)協(xié)同組裝奠定了基準。

第二階段：焊片陣列的精密制備與疊片凈化
焊片的處理更具挑戰(zhàn)。另一套系統(tǒng)將焊片單層平鋪于特制的真空吸附治具板上，該治具板密布微孔陣列，每個孔吸附一枚焊片。為確保每個吸附點僅有單枚焊片，系統(tǒng)執(zhí)行關鍵凈化步驟：將治具板小幅傾斜并施加精確定義的輕微振動。此“傾斜敲擊”動作利用慣性力與重力，將重疊的焊片（疊料）有效剔除，而單層焊片因被真空牢固吸附得以保留。這種基于物理原理的凈化方法，是保障后續(xù)步驟成功率的決定性環(huán)節(jié)。

第三階段：真空釋控與最終重力落料組裝
最后階段實現(xiàn)雙物料的協(xié)同。凈化后的焊片治具板被精密移動至引線石墨板正上方，完成三維空間的對位校準。隨后，系統(tǒng)核心動作觸發(fā)：瞬間關閉真空吸附。所有焊片在重力作用下，垂直、同步地穿過治具板的導向孔，精確落入下方對應引線的頂端中心，完成“引線-焊片”的精準疊合。這種利用重力完成最終組裝的非接觸式方法，實現(xiàn)了極高的重復定位精度與零損傷。

三、 技術內核與價值：以確定性工藝應對微觀挑戰(zhàn)

此方案的成功，根植于幾個關鍵的工程理念：

陣列化同步作業(yè)替代串行操作：無論是引線還是焊片，均通過高精度治具實現(xiàn)整盤物料的同步定位與轉移，極大提升了效率與一致性，避免了單點操作的累積誤差。

物理篩選與凈化的可靠性：從唯思特整列機的定向篩選，到“傾斜敲擊”去除焊片疊料，整個流程依賴經過驗證的物理原理，穩(wěn)定性高，抗干擾能力強。

非接觸式重力落料的精度保障：最終通過控制真空通斷，利用重力完成組裝，消除了機械接觸帶來的位置擾動與潛在損傷風險。

四、 結論

在追求超高可靠性的功率模塊制造中，前置的精密組裝工藝已從輔助環(huán)節(jié)演變?yōu)橘|量控制的決定性步驟。上述通過 “唯思特整列機”實現(xiàn)高精度引線整列，并協(xié)同焊片物理凈化與重力落料的系統(tǒng)化方案，將復雜的微觀協(xié)同作業(yè)轉化為一系列確定、可控的標準化流程。這不僅為高溫燒結提供了完美的初始條件，也標志著高端電子制造向全流程確定性生產邁出了關鍵一步，為核心器件實現(xiàn)卓越的電氣性能與長期可靠性提供了堅實的工藝基石。