1. 核心設計目標與挑戰(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）、光學檢測和老化測試等關鍵制程。

• 超高溫穩(wěn)定性：共晶焊接或銀燒結(jié)工藝溫度遠高于普通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（熱容量小），又要能在測試中高效散熱（導熱性好），設計矛盾突出。

• 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，不能釋放任何可能污染焊點或芯片表面的氣體和顆粒。

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

2. 關鍵設計要素與技術方案

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。可選材料梯隊如下：

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

2.2 真空吸附系統(tǒng)

• 精細真空孔設計：使用激光鉆孔加工出微米級的吸附孔陣列。孔位需避開基板下方的敏感電路和焊盤。

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

• 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 精準定位與對位

• 機械定位：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。

• 光學對位：在載具上加工或鑲嵌高對比度的耐高溫對位標記（Fiducial Mark），如鉑金（Pt）或鉻（Cr）鍍層標記。鍵合機的視覺系統(tǒng)通過識別這些標記來建立坐標系。

2.4 熱管理策略

• 對于封裝工藝（如共晶焊）：

  • 載具設計應低熱容（如采用薄板設計），以便能跟隨加熱臺的溫度變化快速升溫，減少工藝周期。

• 對于測試工藝（老化測試）：

  • 必須集成主動水冷系統(tǒng)。可在石墨載具底部鑲嵌或焊接一個不銹鋼或銅合金水冷板。

  • 關鍵：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、化學惰性的保護層。

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

3. 典型應用場景工作流程（以共晶焊為例）

1. 準備：在氮氣保護環(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。

2. 放置：通過精密陶瓷定位銷和機器視覺，將LED芯片***放置在每個焊盤上。

3. 工藝：將整個載具傳送至共晶焊爐（回流爐或真空共晶爐）中。

4. 加熱：在氮氣或真空氛圍下，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，實現(xiàn)芯片與基板的牢固連接。

5. 冷卻：完成后冷卻至室溫。

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

4. 總結(jié)：陶瓷基板載具的特殊性

陶瓷基板COB載具是材料科學和精密工程在***條件下的體現(xiàn)。

結(jié)論：
這類載具的設計和制造門檻極高，其選擇嚴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） 對于設計其加熱和冷卻過程至關重要。