一种用于功率器件封装的烧结设备制造技术

本实用新型专利技术涉及功率半导体器件制造技术领域，具体提供一种用于功率器件封装的烧结设备，包括：第一承靠座、与所述第一承靠座相对设置的第二承靠座、用于密封所述第一承靠座和所述第二承靠座的烧结腔体；所述第一承靠座和所述第二承靠座可彼此相对地往复移动；所述烧结腔体包括包围所述第一承靠座并且固定设置的第一腔体结构，以及包围所述第二承靠座设置并且随所述第二承靠座往复移动的第二腔体结构；所述第一承靠座上具有固定结构，所述固定结构为从四周包围待烧结器件并且与待烧结器件等高或者低于所述待烧结器件高度的弹性定位环。根据本实用新型专利技术的烧结设备，结构简单，保证功率器件的位置稳定，保证成品率，提升烧结效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于功率器件封装的烧结设备
本技术涉及功率半导体器件制造
，尤其涉及一种用于功率器件封装的烧结设备。
技术介绍
在功率半导体封装领域，寻求低温工艺、高温服役、热膨胀系数相匹配、高导热导电、低成本的互连材料成为现在急需解决的问题。焊接及引线键合的传统材料工艺存在熔点低、高温蠕变失效、引线缠绕、寄生参数等无法解决的问题，新型互连材料正从焊接向烧结技术发展。现有技术常用烧结互连材料为纳米银材料，但是纳米银烧结技术存在不足：1)银材料本身价格较高，限制其不能被广泛使用；2)银和SiC芯片背面材料热膨胀系数的不同，需要添加其它中间金属层提高互连性能，从而增加了工艺复杂性成本；3)银层存在电迁移现象，不利于功率器件长期可靠应用。为解决上述问题，技术人发现与纳米银近似的纳米铜颗粒，纳米铜颗粒可以在低温条件下熔融，烧结后熔点接近铜单质材料(1083℃)，可构筑稳定的金属互连层。然而现有烧结设备多数是基于较为成熟的纳米银材料开发的，其设备并未深入考虑材料在工艺中的抗氧化要求。而纳米铜材料在烧结键合过程中，容易出现氧化问题。不仅如此，纳米铜材料功率器件因为体积和重量较小，在烧结键合过程中，通入惰性气体时容易被吹动而导致姿态和位置窜动。此外，现有的针对功率器件进行烧结键合的设备普遍结构复杂，体积大。由此可知，针对功率器件，尤其是纳米铜材料功率器件的烧结工艺特点，开发相应烧结设备成为关键。
技术实现思路
本技术的目的在于解决上述
技术介绍
中的至少一个问题，提供一种用于功率器件封装的烧结设备。为实现上述目的，本技术提供一种用于功率器件封装的烧结设备，包括：第一承靠座、与所述第一承靠座相对设置的第二承靠座、用于密封所述第一承靠座和所述第二承靠座的烧结腔体；所述第一承靠座和所述第二承靠座可彼此相对地往复移动；所述烧结腔体包括包围所述第一承靠座并且固定设置的第一腔体结构，以及包围所述第二承靠座并且随所述第二承靠座往复移动的第二腔体结构；所述第一承靠座上具有固定结构，所述固定结构为从四周包围待烧结器件并且与待烧结器件等高或者低于所述待烧结器件高度的弹性定位环。根据本技术的一个方面，所述第一腔体结构上设有用于通入或者排出气体的第一通孔，所述第二腔体结构上设有用于排出或者通入气体的第二通孔。根据本技术的一个方面，还包括用于支承并驱动所述第一承靠座往复移动的第一驱动机构、用于驱动所述第二承靠座往复移动的第二驱动机构以及用于支承所述第一驱动机构、所述第二驱动机构和所述第一腔体结构的支承台。根据本技术的一个方面，所述第一驱动机构包括用于驱动所述第一承靠座的第一驱动装置和用于支承所述驱动装置的支架。根据本技术的一个方面，所述第二驱动机构包括第二驱动装置和与所述第二驱动装置的输出端连接并可往复移动的转接板；所述第二承靠座和所述第二腔体结构安装在所述转接板上。根据本技术的一个方面，还包括分别位于所述第一腔体结构和第二腔体结构中为所述第一承靠座和第二承靠座加热的加热装置。根据本技术的一个方面，还包括计算机处理控制机构，并且所述烧结腔体中设有温度传感器、压力传感器和真空计；所述温度传感器、所述压力传感器和所述真空计与所述计算机处理控制机构电连接，所述计算机处理控制机构通过所述温度传感器、所述压力传感器和所述真空计传递的信号控制所述烧结腔体内的温度、压力和真空度。根据本技术的一个方面，还包括壳体，所述壳体包括上壳体、下壳体和操作台，所述上壳体上设有透明的开关门，所述开关门上设有判断所述开关门开合的传感器，所述传感器与所述计算机处理控制机构电连接，所述计算机处理控制结构根据所述传感器传递的信号开启或者关闭设备系统；所述下壳体上设有储物抽屉和电气开关门。根据本技术的一个方案，在第一承靠座的下方设置驱动装置向上顶其运动时，当工作结束时，复位过程中，第一承靠座可以靠其自身重力落回原位，不需要增设其他运动机构将第一承靠座拉回原位。根据本技术的一个方案，第二承靠座和第二腔体结构安装在转接板上。如此设置，可以使得第二驱动装置驱动设置在转接板上的第二承靠座和第二腔体结构同时向下运动，使得第二承靠座和第二腔体结构能够同时运动到工作位置，即第二腔体结构与第一腔体结构连接形成烧结腔体的位置。这样，此后再由第一驱动装置单独驱动第一承靠座向上运动对器件进行挤压烧结即可。如此设置，可使得工作方便快捷，工作效率极高，也使得能够快速形成真空腔体，快速减少器件接触空气的时间和机会，使得成品率提高。根据本技术的一个方案，第一腔体结构上设有用于通入和排出气体的通孔，这样通过管路外接设备就可以实现向腔体内冲入惰性气体(如氮气)，同时排出除氮气以外的气体。第一承靠座上设置相应的固定结构，该固定结构可以是例如与器件等高或者低于器件的高度并且包围器件的弹性定位环。这样可以保证纳米材料功率器件的位置不变，这样直至真空烧结腔的形成，功率器件可以尽量少地接触外界空气，然后通过挤压器件以完成功率器件的烧结键合，这样能够实现一边挤压烧结器件一边冲入氮气，使得纳米铜材料器件可以在高温加压过程中保持材料特性，不会被氧化，提高成品率，保证烧结质量。根据本技术的一个方案，在将待烧结器件安装在物料托盘上后，通过定位结构将其固定后再将物料托盘安装在第一承靠座上，可以使得待烧结的纳米铜材料器件的位置稳定，这样在向腔体内冲入氮气的过程中，器件不会被冲入的氮气气流吹动，保证位置精确，提高烧结成品率。在第一承靠座上设置通入惰性气体的通孔，能够使得通入腔体的惰性气体能够近距离吹向待烧结功率器件，这样可以使得在高温高压烧结过程中，纳米铜材料的功率器件能够远离空气，使得不被氧化，保证原有材料的性能，保证成品质量。因为纳米铜材料功率器件在高温高压烧结过程中，其厚度会发生相应的变化，如果其高度高于纳米铜材料功率器件的高度又不易于变形，那么在压制过程中，第一承靠座和第二承靠座就需要首先克服定位环的抵抗力，这样需要加设的压力就更大，而且最后压制器件的效果会大打折扣。所以设置上述弹性定位环的目的在于在能够定位纳米铜材料功率器件的基础上，不增加阻力，保证压力全部施加在器件上。根据本技术的用于功率器件封装的烧结设备，结构简单合理，能够有效提高功率器件的烧结键合效率，保证成品率。并且真空腔体内结构简单，尺寸和体积可控。附图说明图1示意性表示根据本技术的一种实施方式的用于功率器件封装的烧结设备的结构图；图2示意性表示图1的用于功率器件封装的烧结设备的另一角度结构图；图3示意性表示根据本技术的一种实施方式的用于功率器件封装的烧结设备的外观设计结构图。具体实施方式下面结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于功率器件封装的烧结设备，其特征在于，包括：第一承靠座(1)、与所述第一承靠座(1)相对设置的第二承靠座(2)、用于密封所述第一承靠座(1)和所述第二承靠座(2)的烧结腔体(3)；/n所述第一承靠座(1)和所述第二承靠座(2)可彼此相对地往复移动；/n所述烧结腔体(3)包括包围所述第一承靠座(1)并且固定设置的第一腔体结构(301)，以及包围所述第二承靠座(2)并且随所述第二承靠座(2)往复移动的第二腔体结构(302)；/n所述第一承靠座(1)上具有固定结构，所述固定结构为从四周包围待烧结器件并且与待烧结器件等高或者低于所述待烧结器件高度的弹性定位环。/n

【技术特征摘要】
1.用于功率器件封装的烧结设备，其特征在于，包括：第一承靠座(1)、与所述第一承靠座(1)相对设置的第二承靠座(2)、用于密封所述第一承靠座(1)和所述第二承靠座(2)的烧结腔体(3)；
所述第一承靠座(1)和所述第二承靠座(2)可彼此相对地往复移动；
所述烧结腔体(3)包括包围所述第一承靠座(1)并且固定设置的第一腔体结构(301)，以及包围所述第二承靠座(2)并且随所述第二承靠座(2)往复移动的第二腔体结构(302)；
所述第一承靠座(1)上具有固定结构，所述固定结构为从四周包围待烧结器件并且与待烧结器件等高或者低于所述待烧结器件高度的弹性定位环。


2.根据权利要求1所述的用于功率器件封装的烧结设备，其特征在于，所述第一腔体结构(301)上设有用于通入或者排出气体的第一通孔(3011)，所述第二腔体结构(302)上设有用于排出或者通入气体的第二通孔(3021)。


3.根据权利要求1所述的用于功率器件封装的烧结设备，其特征在于，还包括用于支承并驱动所述第一承靠座(1)往复移动的第一驱动机构(4)、用于驱动所述第二承靠座(2)往复移动的第二驱动机构(5)以及用于支承所述第一驱动机构(4)、所述第二驱动机构(5)和所述第一腔体结构(301)的支承台(6)。


4.根据权利要求3所述的用于功率器件封装的烧结设备，其特征在于，所述第一驱动机构(4)包括用于驱动所述第一承靠座(1)的第一驱动装置(401)和用于支承所述驱动装置(401)的支架(402)。


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【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭，叶怀宇，田天成，张国旗，
申请(专利权)人：深圳第三代半导体研究院，
类型：新型
国别省市：广东;44