1. 核心設(shè)計目標(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)檢測和老化測試等關(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），又要能在測試中散熱（導(dǎo)熱性好），設(shè)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(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材料梯隊如下：
材料使用溫度特點與應(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，需在氮氣氛圍或真空環(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同步，避免應(yīng)力。但重量大、成本高。鈦合金（如TC4）~500°C強度高、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高溫強度，但重量大、成本高、加工難，通常用于***環(huán)境。
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(xì)真空孔設(shè)計：使用激光鉆孔加工出微米級的吸附孔陣列?？孜恍璞荛_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(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)對位：在載具上加工或鑲嵌高對比度的耐高溫對位標(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)通過識別這些標(biāo)記來建立坐標(biāo)系。
2.4 熱管理策略
對于封裝工藝（如共晶焊）：
載具設(shè)計應(yīng)低熱容（如采用薄板設(shè)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)?？稍谑d具底部鑲嵌或焊接一個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)到鏡面級光潔度（Ra <0.1μm），減少顆粒吸附和粘附。
3. 典型應(yīng)用場景工作流程（以共晶焊為例）
準(zhǔn)備：在氮氣保護(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***放置在每個焊盤上。
工藝：將整個載具傳送至共晶焊爐（回流爐或真空共晶爐）中。
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。
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)境空氣氮氣（N?）、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）
結(jié)論：
這類載具的設(shè)計和制造門檻，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）對于設(shè)計其加熱和冷卻過程至關(guān)重要。