專利名稱：改進(jìn)模板的方法以及模板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種減少在用于注射成型的焊接工藝的模具中遇到的 摩擦的方法。
背景技術(shù)：
在制造用于注射成型的焊接工藝，特別是那些用于產(chǎn)生半導(dǎo)體芯片連接的工藝?yán)缧滦褪芸厮s芯片連接工藝(C4NP)的模板時，常 規(guī)玻璃材料的模板通常利用蝕刻工藝生產(chǎn)，該工藝使得模板表面具有 模具凹坑或空腔。模板表面中的這些蝕刻模具凹坑經(jīng)常在處理尖銳邊 緣時遇到，因而尖銳邊緣容易磨蝕模具設(shè)備的模具填充頭O形環(huán)。這 會導(dǎo)致來自O(shè)形環(huán)的碎屑定位在模板上或嵌入模板中，該模板具有要 填充焊料以便形成焊點(diǎn)的凹坑或空腔。因此，這種尖銳凹坑邊緣的存 在可能導(dǎo)致模塑設(shè)備的部件以及操作中的缺陷，并且在其使用期間由 于過度磨損而導(dǎo)致O形環(huán)的使用壽命降低。而且，由于模板表面中存在蝕刻凹坑的尖銳邊緣而遇到的磨蝕現(xiàn) 象還可能在模塑設(shè)備的操作期間導(dǎo)致對抗模板運(yùn)動的摩擦力增加，從 而可能由于填充頭在將焊料分配到要用焊料填充的空腔中的同時扭曲 而導(dǎo)致運(yùn)行效益或效率降低。而且，所導(dǎo)致的摩擦增加還可能產(chǎn)生沉 積在模板表面上的碎屑，該碎屑來源于設(shè)備的填充頭密封件，從而導(dǎo) 致模具填充工藝相當(dāng)困難。通常，如上所述，模板可以由諸如玻璃的材料構(gòu)成，在所述技術(shù) 中可以認(rèn)為該材料的特性構(gòu)成一種"固態(tài)液體"，并且在升高的溫度 下，在許多情況下該材料在表面張力、粘性以及與相鄰材料的相互作 用的作用下類似于任何其它液體，所述相鄰材料包括確定前述材料的 行為和特性的材料。在這種情況下，表面張力可以具有軟化已經(jīng)形成在玻璃模板表面 中的凹坑的任何尖銳邊緣的傾向，從而溫度升高到這些力在升高的溫 度下一段時間后可以克服粘性的水平，由此可以整圓模具凹坑的尖銳 邊緣或使之平滑。發(fā)明內(nèi)容因此，為了消除由于模板表面上的模具凹坑中存在尖銳邊緣而遇 到的問題，可以倒圓模具凹坑的邊緣或使之平滑，并因而通過在充分 高的溫度下且持續(xù)充足時間地施加至玻璃模板的熱處理的調(diào)解而被整 圓，以使得接近"近似熔融"或降低的粘性狀態(tài)的玻璃材料中的表面 張力能夠軟化模具邊緣凹坑的尖銳邊緣，且不會明顯影響模具凹坑的 總體形狀和容積。在形狀和/或容積上可能會遇到一些小的變化，但這 些變化可以在模具凹坑的蝕刻過程中預(yù)先得到補(bǔ)償。可選地，利用柔順的襯墊和拋光化合物進(jìn)行的某種機(jī)械拋光工藝 可以是用于實現(xiàn)凹坑邊緣的平滑的其它方法，相比本發(fā)明提出的玻璃 模板的熱處理工藝，這些方法就其實施而言可能或多或少更加難以控 制并且更加昂貴。而且，還可以有效地利用表面熱處理而不是體積熱 處理或貫穿熱處理，即，僅處理模板的表面而不是其整個厚度，但這 可能導(dǎo)致應(yīng)力增加并且難以控制凹坑邊緣平滑或倒圓工藝。因此，體 積熱處理工藝可能更利于減少玻璃模板的表面紋理結(jié)構(gòu)，并因而更有 利于降低由于玻璃模板材料的平坦區(qū)域而造成的摩擦。為了獲得前述凹坑邊緣平滑效果，有利地將玻璃模板的溫度升高至大約760。C的范圍(實際上，比玻璃材料的"軟化"溫度低大約60 。C),并然后降低該溫度一段時間，從而該最大溫度水平(盡管遠(yuǎn)高 于玻璃的"退火溫度")可以指定為"熱處理"，而不是玻璃本身的 退火。此外，在確定最佳熱處理時間和施加至玻璃模板的溫度曲線時可 以考慮其它方面，以適當(dāng)?shù)剀浕＞甙伎舆吘?，從而在解決模具粘附 至要進(jìn)行熱處理的基板上的問題時可能地可以考慮兩種基板涂層(例如基板上的石墨和耐火爐窯涂料)，玻璃板安裝在該基板上?？赡艿?，特別是如果要釆用石墨基板，需要控制熱處理環(huán)境，以 限制氧氣的存在。另一方法可以利用犧牲型或可能永久型涂層涂敷基 板或模板的背面，以防止部件之間的粘附?？梢葬娪镁哂辛己脺囟确€(wěn) 定性的氧化物或氮化物，從而如果涂層實際為永久型而不是在處理之 后要去除的犧牲型，則涂層可以施加至模板的后側(cè)，而不是施加至基 板。適于用來支撐玻璃模板的后側(cè)的基板在施加至模板的整個溫度循 環(huán)期間可能必須是平坦且穩(wěn)定的，因而在其它適當(dāng)材料中的材料選擇 可以是石英。也可以提供在升高的溫度下玻璃模板不會粘附到其上的 穩(wěn)定的基板材料，而且在較低熱處理溫度下較長的時間間隔可能可以 減輕正被處理的基板和玻璃模板之間的粘附，同時維持所需的模板凹 坑邊緣改進(jìn)。實際上，在玻璃模板的熱處理過程中，下面的基板必須為基本上 完全或精確的平坦或面板構(gòu)型，原因是當(dāng)基板不是可接受的平坦或平 面度時，實施的處理可能產(chǎn)生不可接受地變形的模具凹坑構(gòu)型。必要地，在極大的溫度增減周期下，基板需要在其機(jī)械和化學(xué)特 性上穩(wěn)定，從而如前所述的用于基板的材料(例如石英)可以是能夠 接受的選擇。由于升高的溫度導(dǎo)致其它液體特性(特別地例如"潤濕性"或等 同特性)值得考慮或起作用，對位于石英基板上的模板進(jìn)行的初始試 驗導(dǎo)致模板粘附至基板并可能損壞模板和基板，從而需要進(jìn)行進(jìn)一 步 研究，即，溫度增加和降低過程或循環(huán)可能不是很好控制的因素，處 理溫度下的確切時間可以變化很大，從而導(dǎo)致下述問題，即，在利用 這種方法的時候要考慮橫跨大面積模板的均勻性、溫度以及持續(xù)時間。


現(xiàn)在將參照本發(fā)明關(guān)于實施玻璃模板的熱處理的優(yōu)選實施例的詳細(xì)說明，所述玻璃模板在其中具有模具凹坑或空腔，附圖中圖1A和圖1B分別顯示了處于初始未處理構(gòu)型中的模板凹坑的俯 視和側(cè)視分光鏡視圖；圖2A和圖2B分別顯示了處于后熱處理階段的模板凹坑的俯視和 側(cè)視分光鏡視圖；以及圖3顯示了進(jìn)行中的工藝窗口工作的曲線圖。
具體實施方式
本發(fā)明提供了一種改進(jìn)模板的方法，所述模板在其上表面具有蝕 刻的模具凹坑，所述模板用于實施注射成型的焊接工藝，所述方法包 括使每個所述模具凹坑的周邊邊緣從初始尖銳狀態(tài)平滑處理到整圓 或平滑倒圓構(gòu)型。優(yōu)選地，所述模板在其至少上表面區(qū)域受到熱處理，以使每個所 述模具凹坑的初始尖銳的周邊邊緣變形成延伸到所述模板的上表面中 的所述整圓或平滑倒圓構(gòu)型。優(yōu)選地，所述模板的所述熱處理在每個所述模板的整個厚度上實施。優(yōu)選地，所述模板由玻璃材料構(gòu)成，所述熱處理包括將所述玻璃 材料模板加熱至稍低于所述玻璃材料的軟化溫度的溫度。優(yōu)選地，將所述玻璃材料模板加熱至比所述玻璃材料的軟化溫度 低大約60。C的溫度。優(yōu)選地，所述熱處理包括將所述玻璃材料模板加熱至大約760°C 的溫度。優(yōu)選地，所述玻璃材料的熱處理在至少一個溫度循環(huán)上維持預(yù)定 時間段。優(yōu)選地，用于所述熱處理的所述至少一個溫度循環(huán)的所述預(yù)定時 間段為持續(xù)大約10分鐘。優(yōu)選地，所述模具凹坑邊緣通過所述玻璃材料在熱處理期間被軟 化而從初始尖銳邊緣變形到整圓邊緣構(gòu)型。優(yōu)選地，在所述玻璃材料模板的至少熱處理期間，所述模板的后側(cè)表面支撐在具有平坦表面的基板上并與其接觸。 優(yōu)選地，所述基板由石英構(gòu)成。 優(yōu)選地，所述基板由石墨板構(gòu)成。優(yōu)選地，所述基板的表面區(qū)域和所述模板的后側(cè)表面具有插入的 材料涂層，以抑制所述模板和所述基板之間的粘附。優(yōu)選地，所述涂層選自以下材料構(gòu)成的組石墨、耐火粉末或爐 窯涂料。優(yōu)選地，所述涂層永久地施加至所述模板的下表面。優(yōu)選地，所述涂層包括犧牲型材料涂層，該涂層在模板的熱處理 時間段內(nèi)臨時施加至所述基板的表面。本發(fā)明還提供了一種模板，具有蝕刻在其上表面中的模具凹坑， 其中所述模板用在注射成型工藝中，所述模板在至少其上表面區(qū)域受 到熱處理，以使每個所述模具凹坑的初始尖銳周邊邊緣變形到延伸進(jìn) 模板的所述上表面中的整圓或平滑倒圃構(gòu)型中。優(yōu)選地，所述模板的所述熱處理在所述模板的整個厚度上實施。優(yōu)選地，所述模板由玻璃材料構(gòu)成，所述熱處理包括將所述玻璃 材料模板加熱至稍低于所述玻璃材料的軟化溫度的溫度。優(yōu)選地，將所述玻璃材料模板加熱至比所述玻璃材料的軟化溫度 低大約6(TC的溫度。優(yōu)選地，所述熱處理包括將所述玻璃材料模板加熱至大約760°C 的溫度。優(yōu)選地，所述玻璃材料的熱處理在至少一個溫度循環(huán)上維持預(yù)定 時間段。優(yōu)選地，用于所述熱處理的所述至少一個溫度循環(huán)的所述預(yù)定時 間段為持續(xù)大約10分鐘。優(yōu)選地，所述模具凹坑邊緣通過所述玻璃材料在熱處理期間被軟 化而從初始尖銳邊緣變形到整圓邊緣構(gòu)型。優(yōu)選地，在所述玻璃材料模板的至少熱處理期間，所述模板的后 側(cè)表面支撐在具有平坦表面的基板上并與其接觸。優(yōu)選地，所述基板由石英構(gòu)成。 優(yōu)選地，所述基板由石墨板構(gòu)成。優(yōu)選地，所述基板的表面區(qū)域和所述模板的后側(cè)表面具有插入的 材料涂層，以抑制所述模板和所述基板之間的粘附。優(yōu)選地，所述涂層選自以下材料構(gòu)成的組石墨、耐火粉末或涂料。優(yōu)選地，所述涂層永久地施加至所述模板的背側(cè)面。優(yōu)選地，所述涂層包括犧牲型材料涂層，該涂層在模板的熱處理 時間段內(nèi)臨時地施加至所述基板的表面。具體參考附圖的圖1A和1B,示出了已經(jīng)蝕刻到玻璃模板14的 上表面12中的典型凹坑或空腔10的分光鏡視圖，并顯示了在與板表 面匯合的位置處具有較尖銳構(gòu)型的凹坑的周邊邊緣16，該尖銳構(gòu)型的 周邊邊緣能夠容易導(dǎo)致設(shè)備的O形環(huán)受到過度損傷，并不利地影響模 塑設(shè)備的操作，例如在模具腔中以及模板表面上沉積碎屑和顆粒雜質(zhì)。 而且，模具凹坑10的尖銳邊緣16可能導(dǎo)致O形環(huán)的使用壽命縮短并 且還不利地影響模具設(shè)備的填充頭的功能。如附圖的圖2A和2B所示，其中玻璃模板14已經(jīng)在例如從大約 740。C-大約800'C的溫度下進(jìn)行熱處理預(yù)定時間段(優(yōu)選地在大約1 分鐘到大約20分鐘內(nèi))。在該情況下，玻璃模板14的表面12中模具 凹坑10的周邊邊緣16已經(jīng)被倒圓并示出為處于更平滑的整圓構(gòu)型， 從而減小或消除了邊緣的銳利度，因而降低了對玻璃模板14采用的注 射成型焊接工藝造成不利影響的可能性。進(jìn)一步的實驗表明，在一種 有用情況下，硼硅酸鹽玻璃模板加熱至760。C并保持在該溫度下10分 鐘，之后允許冷卻。很明顯，玻璃模板14的熱處理將有效地增加其邊緣16處的凹坑 平滑度，且沒有明顯改變模具凹坑或空腔容積。而且，對于玻璃模板 14安裝在其上的平坦或平面基板20采用適當(dāng)材料還將使得熱處理能 夠在對模板上表面12的平面性和質(zhì)量沒有任何不利影響的情況下實 施。對于熱處理，除了石英之外，還可以有利地采用其它基板材料，例如石墨板，以及不同的溫度和時間周期。而且，還可以采用材料涂 層，例如石墨粉，以及正在研究之中的其他材料。這可以給模板和基 板之間的"粘附"問題提供解決方案，該"粘附"問題在前述工藝中已經(jīng)在一定程度上遇到過。利用諸如"AMACO爐窯涂料"的耐火爐 窯涂料已經(jīng)獲得了最好的結(jié)果。如附圖的圖3所示，其顯示了粘度對溫度的曲線圖，其中溫度以 。C表示，在較低溫度且受控駐留時間下的處理可以在玻璃模板的處理 中提供更加有利于制造的工藝工作窗口 ，以便減輕模具凹坑的尖銳邊 緣，并且其中根據(jù)采用的材料類型，這方面可以基于不同因素確定。雖然已經(jīng)特別示出并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員應(yīng)理解，可以在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下在形式 和細(xì)節(jié)上進(jìn)行前述以及其它變化。因此，本發(fā)明并不意欲局限于所述 以及所示的準(zhǔn)確形式和細(xì)節(jié)，而是應(yīng)落在附屬權(quán)利要求的精神和范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)模板的方法，所述模板在其上表面具有蝕刻的模具凹坑，所述模板用于實施注射成型的焊接工藝，所述方法包括使每個所述模具凹坑的周邊邊緣從初始尖銳狀態(tài)平滑處理到整圓或平滑倒圓構(gòu)型。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述模板在其至少上 表面區(qū)域受到熱處理，以使每個所述模具凹坑的初始尖銳的周邊邊緣 變形成延伸到所述模板的上表面中的所述整圓或平滑倒圓構(gòu)型。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述模板的所述熱處 理在每個所述模板的整個厚度上實施。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述模板由玻璃材料 構(gòu)成，所述熱處理包括將所述玻璃材料模板加熱至稍低于所述玻璃材 料的軟化溫度的溫度。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，將所述玻璃材料模板 加熱至比所述玻璃材料的軟化溫度低大約60。C的溫度。
6. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述熱處理包括將所 述玻璃材料模板加熱至大約760。C的溫度。
7. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述玻璃材料的熱處 理在至少一個溫度循環(huán)上維持預(yù)定時間段。
8. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，用于所述熱處理的所 述至少一個溫度循環(huán)的所述預(yù)定時間段為持續(xù)大約10分鐘。
9. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述模具凹坑邊緣通 過所述玻璃材料在熱處理期間被軟化而從初始尖銳邊緣變形到整圓邊 緣構(gòu)型。
10. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述玻璃材料模 板的至少熱處理期間，所述模板的后側(cè)表面支撐在具有平坦表面的基 板上并與其接觸。
11. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，所述基板由石英構(gòu)成。
12. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述基板由石墨板 構(gòu)成。
13. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，所述基板的表面區(qū) 域和所述模板的后側(cè)表面具有插入的材料涂層，以抑制所述模板和所 述基板之間的粘附。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述涂層選自以下 材料構(gòu)成的組石墨、耐火粉末或爐窯涂料。
15. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述涂層永久地施 加至所述模板的下表面。
16. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述涂層包括犧牲 型材料涂層，該涂層在模板的熱處理時間段內(nèi)臨時施加至所述基板的 表面。
17. —種模板，具有蝕刻在其上表面中的模具凹坑，其中所述模 板用在注射成型工藝中，所述模板在至少其上表面區(qū)域受到熱處理， 以使每個所述模具凹坑的初始尖銳周邊邊緣變形到延伸進(jìn)模板的所述 上表面中的整圓或平滑倒圓構(gòu)型中。
18，如權(quán)利要求17所述的模板，其特征在于，所述模板的所述熱 處理在所述模板的整個厚度上實施。
19. 如權(quán)利要求17所述的模板，其特征在于，所述模板由玻璃材 料構(gòu)成，所述熱處理包括將所述玻璃材料模板加熱至稍低于所述玻璃 材料的軟化溫度的溫度。
20. 如權(quán)利要求19所述的模板，其特征在于，將所述玻璃材料模 板加熱至比所述玻璃材料的軟化溫度低大約6(TC的溫度。
21. 如權(quán)利要求19所述的模板，其特征在于，所述熱處理包括將 所述玻璃材料模板加熱至大約760。C的溫度。
22. 如權(quán)利要求19所述的模板，其特征在于，所述玻璃材料的熱 處理在至少一個溫度循環(huán)上維持預(yù)定時間段。
23. 如權(quán)利要求22所述的模板，其特征在于，用于所述熱處理的所述至少一個溫度循環(huán)的所述預(yù)定時間段為持續(xù)大約10分鐘。
24. 如權(quán)利要求19所述的模板，其特征在于，所述模具凹坑邊緣 通過所述玻璃材料在熱處理期間被軟化而從初始尖銳邊緣變形到整圃 邊緣構(gòu)型。
25. 如權(quán)利要求19所述的模板，其特征在于，在所述玻璃材料模 板的至少熱處理期間，所述模板的后側(cè)表面支撐在具有平坦表面的基 板上并與其接觸。
26. 如權(quán)利要求24所述的模板，其特征在于，所述基板由石英構(gòu)成。
27. 如權(quán)利要求25所述的模板，其特征在于，所述基板由石墨板構(gòu)成o
28. 如權(quán)利要求25所述的模板，其特征在于，所述基板的表面區(qū) 域和所述模板的后側(cè)表面具有插入的材料涂層，以抑制所述模板和所 述基板之間的粘附。
29. 如權(quán)利要求28所述的模板，其特征在于，所述涂層選自以下 材料構(gòu)成的組石墨、耐火粉末或涂料。
30. 如權(quán)利要求28所述的模板，其特征在于，所述涂層永久地施 加至所述模板的背側(cè)面。
31. 如權(quán)利要求28所述的模板，其特征在于，所述涂層包括犧牲 型材料涂層，該涂層在模板的熱處理時間段內(nèi)臨時地施加至所迷基板 的表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)模板的方法、模板以及一種減少在用于注射成型的焊接工藝的模具中遇到的摩擦的方法，其中玻璃模板具有蝕刻在其中的模具凹坑。模板受到熱處理以便沿著模具凹坑的周邊使尖銳邊緣平滑或整圓該尖銳邊緣。
文檔編號C03B29/00GK101264647SQ20081000491
公開日2008年9月17日 申請日期2008年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月1日
發(fā)明者M·D·舒爾茨 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司