1. 核心設(shè)計(jì)目標(biāo)與挑戰(zhàn)

陶瓷基板COB載具主要用于芯片貼裝（Die Bonding - 共晶/銀燒結(jié)）、引線鍵合（Wire Bonding）、光學(xué)檢測(cè)和老化測(cè)試等關(guān)鍵制程。

超高溫穩(wěn)定性：共晶焊接或銀燒結(jié)工藝溫度遠(yuǎn)高于普通SMT，通常在250°C - 350°C之間。載具材料必須在此溫度下長(zhǎng)期工作而不變形、不退化、不釋放污染物。

的熱管理：既要能在高溫工藝中快速升溫（熱容量?。?，又要能在測(cè)試中散熱（導(dǎo)熱性好），設(shè)計(jì)矛盾突出。

超高精度與平整度：陶瓷基板本身非常平整，載具的平整度必須更高，以確保芯片焊接和鍵合的均勻性，精度常要求在±5μm以內(nèi)。

化學(xué)惰性與超高潔凈度：載具不能與助焊劑、燒結(jié)膏等發(fā)生任何反應(yīng)，不能釋放任何可能污染焊點(diǎn)或芯片表面的氣體和顆粒。

抗熱震性（Thermal Shock Resistance）：必須能承受反復(fù)的急劇升溫和冷卻。

2. 關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素與技術(shù)方案

2.1 材料選擇：耐高溫是首要前提

普通鋁合金和工程塑料在此完全失效?？蛇x材料梯隊(duì)如下：

材料使用溫度特點(diǎn)與應(yīng)用建議石墨（Graphite）>500°C（真空/惰性氣體）選擇之一。***的熱穩(wěn)定性、高導(dǎo)熱、低熱容、CTE小。但在空氣中易氧化，需在氮?dú)夥諊蛘婵窄h(huán)境下使用。碳化硅（SiC）>1600°C性能之選。硬度高、導(dǎo)熱性好（~270 W/m·K）、化學(xué)性質(zhì)***穩(wěn)定。但成本、加工難度***。殷鋼（Invar）~400°CCTE極低（~1.6×10??/°C），可確保與陶瓷基板在熱脹冷縮時(shí)同步，避免應(yīng)力。但重量大、成本高。鈦合金（如TC4）~500°C強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕。導(dǎo)熱性較差（~7 W/m·K），適合作為結(jié)構(gòu)件而非直接接觸熱源。高溫合金（如因康鎳合金Inconel）~1000°C高溫強(qiáng)度，但重量大、成本高、加工難，通常用于***環(huán)境。

結(jié)論：對(duì)于大多數(shù)高溫COB工藝，【高純度等靜壓石墨】是性價(jià)比和性能綜合的選擇。

2.2 真空吸附系統(tǒng)

精細(xì)真空孔設(shè)計(jì)：使用激光鉆孔加工出微米級(jí)的吸附孔陣列。孔位需避開基板下方的敏感電路和焊盤。

多區(qū)域獨(dú)立控制：將真空區(qū)域劃分為多個(gè)小型獨(dú)立單元，允許同時(shí)放置不同尺寸的陶瓷基板，提高設(shè)備利用率。

高溫密封：在真空槽內(nèi)嵌入高溫硅膠條或石墨箔作為密封材料，替代常溫下的橡膠密封圈。

2.3 定位與對(duì)位

機(jī)械定位：使用精密陶瓷銷（如氧化鋯ZrO?）或碳化硅銷作為定位針。它們硬度高、耐磨、耐高溫且絕緣。

光學(xué)對(duì)位：在載具上加工或鑲嵌高對(duì)比度的耐高溫對(duì)位標(biāo)記（Fiducial Mark），如鉑金（Pt）或鉻（Cr）鍍層標(biāo)記。鍵合機(jī)的視覺系統(tǒng)通過識(shí)別這些標(biāo)記來建立坐標(biāo)系。

2.4 熱管理策略

對(duì)于封裝工藝（如共晶焊）：

載具設(shè)計(jì)應(yīng)低熱容（如采用薄板設(shè)計(jì)），以便能跟隨加熱臺(tái)的溫度變化快速升溫，減少工藝周期。

對(duì)于測(cè)試工藝（老化測(cè)試）：

必須集成主動(dòng)水冷系統(tǒng)?？稍谑d具底部鑲嵌或焊接一個(gè)不銹鋼或銅合金水冷板。

關(guān)鍵：必須使用高溫釬焊或電子束焊接等工藝將石墨與水冷板連接，確保在熱循環(huán)下不會(huì)開裂或泄漏。

2.5 表面處理與潔凈度

石墨表面涂層：為防止石墨掉粉污染環(huán)境，可在其表面沉積一層熱解碳（Pyrolytic Carbon）或碳化硅（SiC）涂層。這能密封表面孔隙，形成極硬、極光滑、化學(xué)惰性的保護(hù)層。

精密拋光：所有工作面需經(jīng)過精密拋光，達(dá)到鏡面級(jí)光潔度（Ra <0.1μm），減少顆粒吸附和粘附。

3. 典型應(yīng)用場(chǎng)景工作流程（以共晶焊為例）

準(zhǔn)備：在氮?dú)獗Ｗo(hù)環(huán)境中，將涂有共晶焊料的陶瓷基板通過真空吸附固定在石墨載具上。

放置：通過精密陶瓷定位銷和機(jī)器視覺，將LED芯片***放置在每個(gè)焊盤上。

工藝：將整個(gè)載具傳送至共晶焊爐（回流爐或真空共晶爐）中。

加熱：在氮?dú)饣蛘婵辗諊?，按工藝曲線加熱至共晶溫度（如280°C）以上，焊料熔化形成合金，實(shí)現(xiàn)芯片與基板的牢固連接。

冷卻：完成后冷卻至室溫。

轉(zhuǎn)移：將完成固晶的基板從載具上取下，進(jìn)入下一道鍵合工序。

4. 總結(jié)：陶瓷基板載具的特殊性

陶瓷基板COB載具是材料科學(xué)和精密工程在***條件下的體現(xiàn)。

特性普通金屬基板COB載具陶瓷基板COB載具工作溫度室溫 ~ 150°C250°C ~ 350°C+核心材料鋁合金高純度石墨、碳化硅、殷鋼工作環(huán)境空氣氮?dú)猓∟?）、真空（Vacuum）、甲酸氣體精度要求±10-25μm±1-5μm潔凈度高超高（半導(dǎo)體級(jí)）

結(jié)論：

這類載具的設(shè)計(jì)和制造門檻，其選擇嚴(yán)重依賴于具體的封裝工藝和氛圍要求。石墨載具是高溫、高精度應(yīng)用的主流選擇，但必須注意其使用的大氣環(huán)境。通常需要與專業(yè)的高溫治具供應(yīng)商合作，他們不僅提供產(chǎn)品，更能提供整套的工藝氛圍解決方案。熱仿真（FEA）和氣流仿真（CFD）對(duì)于設(shè)計(jì)其加熱和冷卻過程至關(guān)重要。