一种共晶焊接工艺及用于实现该工艺中冷却工艺的冷却箱制造技术

一种共晶焊接工艺及用于实现该工艺中冷却工艺的冷却箱。涉及芯片加工工艺领域。提出了一种稳定性好、逻辑清晰且加工效率高，使用后了有效避免出现“飞芯”问题，从而大幅降低废品率、提升产品品质的共晶焊接工艺。用于将芯片焊接在框架上，芯片和框架均在轨道单向行走，共晶焊接工艺包括预热工艺、升温工艺、回流工艺和冷却工艺，轨道分为预热段、升温段、回流段和冷却段，冷却工艺为使框架和芯片在冷却段上匀速行走，冷却段沿物料行走方向平均分为冷却段一、冷却段二、冷却段三和冷却段四，冷却段一、冷却段二、冷却段三下方通入温度依次递减的冷却气体，冷却段四处在室温环境中。本发明专利技术大幅降低废品率、提升产品品质。

A eutectic welding process and a cooling box for the realization of the cooling process in this process

A eutectic welding process and a cooling box for realizing the cooling process in the process. It relates to the field of chip processing. A eutectic welding process with good stability, clear logic and high processing efficiency is put forward, which effectively avoids the \flying core\ problem, thereby greatly reducing the reject rate and improving the quality of products. For the chip is welded on the frame, and the frame are in orbit chip walk way, eutectic welding process includes preheating process, heating process, reflow process and cooling process, the track is divided into preheating section and a heating section, a reflux section and the cooling section, the cooling process framework and chip walking in the cooling section on uniform cooling. Section along the walking direction of material divided into a cooling section, a cooling section two, section three and section four cooling cooling, cooling gas, a cooling section two, cooling section three below the pass into the temperature decreasing, the cooling section around room temperature. The invention greatly reduces the rate of waste products and improves the quality of the products.

【技术实现步骤摘要】
一种共晶焊接工艺及用于实现该工艺中冷却工艺的冷却箱
本专利技术涉及芯片加工工艺领域，尤其涉及其中共晶焊接的工艺的改进。
技术介绍
共晶焊又称低熔点合金焊接，其基本特性是：两种不同的金属可在远低于各自熔点的温度下按一定重量比例形成合金。目前，用于二极管芯片的共晶焊常见的是背金芯片与铜镀银框架之间进行共晶焊接，具体来说，即在一定温度、一定压力下，将背金芯片在铜镀银框架上轻轻揉动摩擦，擦去界面不稳定的氧化层，使接触表面之间融化，有两个固相形成一个液相，冷却后形成合金，使芯片焊接在框架上，形成良好的低阻欧姆接触。然而，人们在实际加工时发现，由于芯片（大多由硅制成）的膨胀系数约为6，而框架（大多由铜制成）的膨胀系数约为17。虽然在共晶焊接时硅与铜之间由金、银两种金属过渡，但在尺寸较大的芯片装片时，仍有较大的比例因硅、铜的膨胀系数相差过大而使得芯片出现热膨胀应力问题，即芯片从框架上破裂、脱离（如图4所示，俗称“飞芯”）。
技术实现思路
本专利技术针对以上问题，提出了一种稳定性好、逻辑清晰且加工效率高，使用后了有效避免出现“飞芯”问题，从而大幅降低废品率、提升产品品质的共晶焊接工艺。本专利技术的技术方案为：用于将芯片焊接在框架上，所述芯片和框架均在轨道单向行走，所述共晶焊接工艺包括预热工艺、升温工艺、回流工艺和冷却工艺，所述轨道分为预热段、升温段、回流段和冷却段，所述冷却工艺为使框架和芯片在冷却段上匀速行走，所述冷却段沿物料行走方向平均分为冷却段一、冷却段二、冷却段三和冷却段四，所述冷却段一、冷却段二、冷却段三下方通入温度依次递减的冷却气体，所述冷却段四处在室温环境中。所述冷却段一下方通入的冷却气体为400℃，所述冷却段二下方通入的冷却气体为350℃，所述冷却段三下方通入的冷却气体为300℃。所述芯片的背金层的厚度≥1.2um。所述框架的镀银层的厚度≥2um。所述轨道中的冷却段一、冷却段二和冷却段三处于冷却箱中，所述冷却箱包括箱体、一对隔板、三个进气阀和一个泄压阀，所述轨道贯穿所述箱体的上部，所述箱体的底面与轨道的间距沿物料行走方向逐渐变小，一对所述隔板均固定连接在箱体底面上、且隔板顶缘与轨道的底面留有间隙，使得箱体的下部被一对隔板分隔为空间一、空间二和空间三，所述进气阀固定连接在箱体的底部、且用于向箱体内通入冷却气体，三个所述进气阀分别处于空间一、空间二和空间三的底部，所述泄压阀固定连接在箱体的顶部、且用于避免箱体内气压过大。所述冷却箱还包括气体引导组件，所述气体引导组件连接在箱体内、且位于轨道的上方，所述气体引导组件包括链条、一对链轮和若干引导板，一对所述链轮分别铰接在箱体的内壁的两侧，所述链条呈环形绕设在两链轮上，若干所述引导板均垂直固定连接在链条的表面上、且相邻引导板的间距相等。本专利技术通过温度逐级递减的冷却气体对冷却段一、冷却段二、冷却段三进行高效冷却，并在此后通过室温对冷却段四进行平稳冷却，进而最终对行走在轨道上的物料进行高效且平稳的冷却，避免了物料在冷却过程中出现温度骤变的问题，进而有效避免了“飞芯”现象的产生，大幅降低废品率、提升产品品质。附图说明图1是传统工艺下共晶焊的温度时间曲线图，图2是共晶焊的理论温度时间曲线图，图3是本案中冷却工艺下共晶焊的实际温度时间曲线图，图4是飞芯现象的示意图，图5是本案中冷却箱的结构示意图；图中1是轨道，11是冷却段一，12是冷却段二，13是冷却段三，14是冷却段四，2是箱体，3是隔板，4是进气阀，5是泄压阀，6是气体引导组件，61是链条，62是链轮，63是引导板。具体实施方式本专利技术如图1-5所示，人们在实际加工时发现飞芯的主要影响要素为温度，而芯片在共晶焊接时的温度变化可分为：预热、升温、回流以及冷却，在实际生产时为满足连续性加工的要求，共晶焊的生产线也对应的分为预热区、升温区、回流区以及冷却区，通过对芯片破裂、脱离后碎片散落的位置可以判断出，飞芯现象的产生均集中在冷却区中，因此，本案对冷却区中的加工工艺做出了以下改进：用于将芯片焊接在框架上，所述芯片和框架均在轨道单向行走，所述共晶焊接工艺包括预热工艺、升温工艺、回流工艺和冷却工艺，所述轨道分为预热段、升温段、回流段和冷却段，所述冷却工艺为使框架和芯片在冷却段上匀速行走，所述冷却段沿物料行走方向平均分为冷却段一、冷却段二、冷却段三和冷却段四，所述冷却段一、冷却段二、冷却段三下方通入温度依次递减的冷却气体，所述冷却段四处在室温环境中。从而通过温度逐级递减的冷却气体对冷却段一、冷却段二、冷却段三进行高效冷却，并在此后通过室温对冷却段四进行平稳冷却，进而最终对行走在轨道上的物料进行高效且平稳的冷却，避免了物料在冷却过程中出现温度骤变的问题，进而有效避免了“飞芯”现象的产生，大幅降低废品率、提升产品品质。本案中为实现对轨道进行高效且平稳的冷却，还做出了以下测算，传统工艺中芯片和框架在共晶焊时的温度曲线大多如图1所示，物料在降温过程中出现温度骤变时即时飞芯多发时段；因此，最为理想的降温曲线应如图2中斜向下的直线所示，目前，已知物料将在长度为L的冷却段上以速度V匀速行走，冷却工艺的初始温度（即焊接区域峰值温度）为Tm，冷却工艺的结束温度为T0（即出炉温度），可得出K=（Tm-T0）/（L/V），即算出理论上降温曲线的斜率K，再根据K可算出图中温度与时间的函数关系，最后结合速度V，即可最终算出轨道上每一点的理论温度；此后，可在轨道上取若干点，根据实际测得的温度和理论温度的差值，对冷却段一、冷却段二、冷却段三下方通入的冷却气体的温度进行调整，最终得出以下结论：所述冷却段一下方通入的冷却气体为400℃，所述冷却段二下方通入的冷却气体为350℃，所述冷却段三下方通入的冷却气体为300℃。最后，进行实际测量与校核，可得出图3所示的温度曲线，即可从图中直观的看出物料在冷却过程中无温度骤变，因此，将大幅降低“飞芯”现象出现的可能，即实现了大幅降低废品率、提升产品品质的目的。所述芯片的背金层的厚度≥1.2um。所述框架的镀银层的厚度≥2um。从而大幅提升共晶焊接时硅与铜之间金、银的含量极其缓冲膨胀应力的能力，进一步避免了“飞芯”现象的产生。所述轨道1中的冷却段一11、冷却段二12和冷却段三13处于冷却箱中，所述冷却箱包括箱体2、一对隔板3、三个进气阀4和一个泄压阀5，所述轨道1贯穿所述箱体2的上部，所述箱体2的内壁的底面与轨道1的间距沿物料行走方向逐渐变小，一对所述隔板3均固定连接在箱体2的内壁的底面上、且隔板3顶缘与轨道1的底面留有间隙，使得箱体2的下部被一对隔板3分隔为空间一21、空间二22和空间三23，所述进气阀4固定连接在箱体2的底部、且用于向箱体2内通入冷却气体，三个所述进气阀4分别处于空间一21、空间二22和空间三23的底部，所述泄压阀5固定连接在箱体2的顶部、且用于避免箱体2内气压过大。其中，一方面，由于箱体的底面与轨道的间距沿物料行走方向逐渐变小，因此空间一的容积将大于空间二的容积，而空间二的容积将大于空间三的容积；另一方面，由于隔板顶缘于轨道的底面留有间隙，因此，空间一、空间二和空间三中的冷却气体将具有一定程度的流动性。使用时，当空间一、空间二和空间三经由进气阀通入不同温度的冷却气体后，冷却气体将对轨道以及物料进行高效的逐级冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共晶焊接工艺，其特征在于，用于将芯片焊接在框架上，所述芯片和框架均在轨道单向行走，所述共晶焊接工艺包括预热工艺、升温工艺、回流工艺和冷却工艺，所述轨道分为预热段、升温段、回流段和冷却段，其特征在于，所述冷却工艺为使框架和芯片在冷却段上匀速行走，所述冷却段沿物料行走方向平均分为冷却段一、冷却段二、冷却段三和冷却段四，所述冷却段一、冷却段二、冷却段三下方通入温度依次递减的冷却气体，所述冷却段四处在室温环境中。

【技术特征摘要】
1.一种共晶焊接工艺，其特征在于，用于将芯片焊接在框架上，所述芯片和框架均在轨道单向行走，所述共晶焊接工艺包括预热工艺、升温工艺、回流工艺和冷却工艺，所述轨道分为预热段、升温段、回流段和冷却段，其特征在于，所述冷却工艺为使框架和芯片在冷却段上匀速行走，所述冷却段沿物料行走方向平均分为冷却段一、冷却段二、冷却段三和冷却段四，所述冷却段一、冷却段二、冷却段三下方通入温度依次递减的冷却气体，所述冷却段四处在室温环境中。2.根据权利要求1所述的一种共晶焊接工艺，其特征在于，所述冷却段一下方通入的冷却气体为400℃，所述冷却段二下方通入的冷却气体为350℃，所述冷却段三下方通入的冷却气体为300℃。3.根据权利要求1所述的一种共晶焊接工艺，其特征在于，所述芯片的背金层的厚度≥1.2um。4.根据权利要求1所述的一种共晶焊接工艺，其特征在于，所述框架的镀银层的厚度≥2um。5.一种用于实现根据权利要求1所述的共晶焊接工艺...

【专利技术属性】
技术研发人员：周理明，倪洋，王毅，
申请(专利权)人：扬州扬杰电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32