專利名稱：半導(dǎo)體元件燒結(jié)的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體元件燒結(jié)的工藝方法。
背景技術(shù)：
隨著模擬電路技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體元件越來越廣泛地應(yīng)用于電路設(shè)計(jì)。其中，半導(dǎo)體元件中的燒結(jié)工藝在整個(gè)半導(dǎo)體元件制作流程中占有十分重要的地位。在半導(dǎo)體元件燒結(jié)工藝的工序中，控制燒結(jié)爐爐膛的燒結(jié)溫度非常關(guān)鍵，出燒結(jié)爐爐口的半導(dǎo)體元件及隨行夾具的溫度必須控制在60°以下，且整個(gè)工藝過程必須在氣體保護(hù)下進(jìn)行燒結(jié)和冷卻，同時(shí)又必須保持無塵化。目前半導(dǎo)體元件的燒結(jié)工藝是采用傳統(tǒng)的電阻絲加熱的方法來實(shí)現(xiàn)，這種方法雖然能實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體元件的燒結(jié)，但存在嚴(yán)重的不足第一、熱源型式的加熱條件及燒結(jié)的工藝要求決定其只能采用空氣對流傳熱的間接加熱方式，而在三相物體中，空氣熱阻最高，容易造成能耗高、熱效低的不良影響，最終導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下；第二、由于燒結(jié)的加熱型式造成燒結(jié)工場的環(huán)境溫度很高；第三、由于其加熱方式?jīng)Q定的結(jié)構(gòu)型式，使得助焊劑松香水以及氮?dú)夂茈y回收再用，逸出進(jìn)入大氣中，對工場空氣造成污染；第四、由于大部分松香氣體在燒結(jié)過程中會(huì)附著在爐膛內(nèi)壁形成結(jié)斑，結(jié)斑碳化后會(huì)污染半導(dǎo)體元件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體元件燒結(jié)的工藝方法，以解決現(xiàn)有燒結(jié)工藝中采用電阻絲加熱造成的生產(chǎn)效率低下的問題。為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種半導(dǎo)體元件燒結(jié)的工藝方法，包括將半導(dǎo)體元件放置在傳輸絲網(wǎng)上；開啟設(shè)置在燒結(jié)爐內(nèi)的紅外輻射管；啟動(dòng)所述傳輸絲網(wǎng)，使所述半導(dǎo)體元件通過所述傳輸絲網(wǎng)傳輸?shù)剿鰺Y(jié)爐內(nèi)，所述燒結(jié)爐內(nèi)的紅外輻射管輻射所述半導(dǎo)體元件，使所述半導(dǎo)體元件依次完成烘干、預(yù)燒結(jié)以及燒結(jié)工藝。優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體元件完成烘干、預(yù)燒結(jié)以及燒結(jié)工藝后，所述半導(dǎo)體元件經(jīng)過漸冷卻單元完成逐漸冷卻工藝。優(yōu)選地，所述漸冷卻單元包括第一漸冷卻元件以及第二漸冷卻元件，所述第一漸冷卻元件和所述第二漸冷卻元件分別設(shè)置在所述傳輸絲網(wǎng)的兩側(cè)，并且所述第一漸冷卻元件與所述傳輸絲網(wǎng)之間的距離大于所述第二漸冷卻元件與所述傳輸絲網(wǎng)之間的距離。優(yōu)選地，所述第一漸冷卻元件和所述第二漸冷卻元件均為多個(gè)高導(dǎo)熱率鑄鐵塊， 通過所述高導(dǎo)熱率鑄鐵塊吸收所述半導(dǎo)體元件的輻射熱。優(yōu)選地，所述傳輸絲網(wǎng)貫穿所述燒結(jié)爐爐體，所述傳輸絲網(wǎng)至少一側(cè)設(shè)置多個(gè)支架，所述支架內(nèi)設(shè)置紅外輻射管，所述多個(gè)支架串接設(shè)置。優(yōu)選地，在所述傳輸網(wǎng)的兩側(cè)設(shè)置所述紅外輻射管。優(yōu)選地，所述紅外輻射管包括中波紅外輻射管、短波紅外輻射管以及中波紅外輻射管和短波紅外輻射管的組合。
優(yōu)選地，所述紅外輻射管通過多個(gè)支撐件固定在所述支架內(nèi)。優(yōu)選地，在燒結(jié)爐爐體的腔內(nèi)壁周邊設(shè)置高反射率薄板。本發(fā)明提供的半導(dǎo)體元件燒結(jié)的工藝方法，通過設(shè)置在燒結(jié)爐爐體內(nèi)的紅外輻射管對半導(dǎo)體元件進(jìn)行直接加熱，采用不同波長的紅外輻射管依次完成對半導(dǎo)體元件的烘干、預(yù)燒結(jié)以及燒結(jié)工藝，優(yōu)化了提供能源的結(jié)構(gòu)，使半導(dǎo)體元件的成品率和產(chǎn)出率得到了提尚。進(jìn)一步地，所述半導(dǎo)體元件燒結(jié)的工藝方法使用了漸冷卻單元，利用漸冷卻單元吸收半導(dǎo)體元件的輻射熱，以達(dá)到對半導(dǎo)體元件漸行冷卻的目的，以防止半導(dǎo)體元件受到冷沖擊而造成硅晶片破裂。進(jìn)一步地，在所述燒結(jié)爐爐體的腔內(nèi)周邊設(shè)置高反射率薄板，以使漫射的紅外線集中反射到半導(dǎo)體元件及隨行夾具上，提高熱效率，同時(shí)減少輻射熱外傳。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體元件燒結(jié)的工藝方法的流程示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體元件的燒結(jié)裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體元件的燒結(jié)裝置中燒結(jié)區(qū)剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明提出的半導(dǎo)體元件燒結(jié)的工藝方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。本發(fā)明的核心思想在于，提供一種半導(dǎo)體元件燒結(jié)的工藝方法，通過設(shè)置在燒結(jié)爐爐體內(nèi)的紅外輻射管對半導(dǎo)體元件進(jìn)行直接加熱，采用不同波長的紅外輻射管依次完成對半導(dǎo)體元件的烘干、預(yù)燒結(jié)以及燒結(jié)工藝，優(yōu)化了提供能源的結(jié)構(gòu)，使半導(dǎo)體元件的成品率和產(chǎn)出率得到了提高。圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體元件燒結(jié)的工藝方法的流程示意圖。參照圖1， 半導(dǎo)體元件燒結(jié)的工藝方法包括S11、將半導(dǎo)體元件放置在傳輸絲網(wǎng)上；S12、開啟設(shè)置在燒結(jié)爐內(nèi)的紅外輻射管；S13、啟動(dòng)所述傳輸絲網(wǎng)，使所述半導(dǎo)體元件通過所述傳輸絲網(wǎng)傳輸?shù)剿鰺Y(jié)爐內(nèi)，所述燒結(jié)爐內(nèi)的紅外輻射管輻射所述半導(dǎo)體元件，使所述半導(dǎo)體元件依次完成烘干、預(yù)燒結(jié)以及燒結(jié)工藝。下面將結(jié)合剖面示意圖對本發(fā)明的半導(dǎo)體元件燒結(jié)的工藝方法進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。在對半導(dǎo)體元件燒結(jié)的工藝方法進(jìn)行描述前，首先詳細(xì)介紹半導(dǎo)體元件的燒結(jié)裝置。圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體元件的燒結(jié)裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖2，半導(dǎo)體元件的燒結(jié)裝置包括燒結(jié)爐爐體11、貫穿所述燒結(jié)爐爐體11的傳輸絲網(wǎng)14、所述傳輸絲網(wǎng)14至少一側(cè)設(shè)置多個(gè)支架12、設(shè)置在所述支架12內(nèi)的紅外輻射管13，所述多個(gè)支架 12串接設(shè)置。進(jìn)一步地，半導(dǎo)體元件的燒結(jié)裝置還包括漸冷卻單元，所述漸冷卻單元包括第一漸冷卻元件1 以及第二漸冷卻元件15b，所述第一漸冷卻元件1 和所述第二漸冷卻元件 15b分別設(shè)置在所述傳輸絲網(wǎng)14的兩側(cè)，并且所述第一漸冷卻元件1 與所述傳輸絲網(wǎng)14 之間的距離大于所述第二漸冷卻元件1 與所述傳輸絲網(wǎng)14之間的距離。在本實(shí)施例中， 第一漸冷卻元件1 和所述第二漸冷卻元件1 均為多個(gè)高導(dǎo)熱率鑄鐵塊，所述高導(dǎo)熱率鑄鐵塊吸收輻射熱，以達(dá)到輻射冷卻的目的，并傳導(dǎo)熱量至大氣。為描述方便，根據(jù)加熱功能的不同分別將紅外輻射管13所在的不同區(qū)域分成烘干區(qū)131、預(yù)燒結(jié)區(qū)132、燒結(jié)區(qū)133、保溫區(qū)134。此外，第一漸冷卻元件15a以及第二漸冷卻元件1 形成漸冷卻區(qū)136，與所述漸冷卻區(qū)136連接有一急冷區(qū)137，在所述漸冷卻區(qū)136與所述保溫區(qū)134之間設(shè)置有第一隔離區(qū)135a，在燒結(jié)爐爐口處設(shè)置有第二隔離區(qū) 135b，所述第二隔離區(qū)13 與所述烘干區(qū)131連接，所述第一隔離區(qū)13 和第二隔離區(qū) 135b的設(shè)置能夠加強(qiáng)燒結(jié)爐爐體內(nèi)溫度的平衡。此外，在烘干區(qū)131以及預(yù)燒結(jié)區(qū)132內(nèi)分別與所述支架12連通設(shè)置混合氣體的分離裝置16，進(jìn)一步地，所述半導(dǎo)體元件的燒結(jié)裝備還包括風(fēng)幕17，所述風(fēng)幕17設(shè)置在支架12的內(nèi)壁上，將風(fēng)幕17設(shè)置在每個(gè)區(qū)之間，以保證每個(gè)區(qū)的溫度穩(wěn)定。在爐口處設(shè)置的風(fēng)幕17不僅保溫并且防止灰塵進(jìn)入燒結(jié)爐爐體腔內(nèi)，在本實(shí)施例中所述風(fēng)幕17采用的是氮?dú)猓跐u冷卻區(qū)136與急冷區(qū)137之間設(shè)置的風(fēng)幕17采用的是壓縮空氣，所述壓縮空氣起到一定的對流傳導(dǎo)冷卻作用，使整個(gè)冷卻過程漸行進(jìn)行，避免冷沖擊。在所述烘干區(qū)131內(nèi)，傳輸絲網(wǎng)14的一側(cè)設(shè)置有紅外輻射管13，所述紅外輻射管 13為中波紅外輻射管，在本實(shí)施例中，有兩件中波紅外輻射管設(shè)置在傳輸絲網(wǎng)14的一側(cè)， 在半導(dǎo)體元件的燒結(jié)部位放置如錫片以及涂覆有機(jī)溶劑稀釋的助焊劑松香水，在烘干區(qū) 131內(nèi)主要是烘干半導(dǎo)體元件的有機(jī)溶劑和松香樹脂。由于有機(jī)溶劑及樹脂類吸收中波，故在烘干區(qū)131內(nèi)采用中波紅外輻射管。此時(shí)，在烘干區(qū)131內(nèi)與所述支架12連通設(shè)置的混合氣體的分離裝置16收集有機(jī)溶劑，便于將有機(jī)溶劑及時(shí)排出。在所述預(yù)燒結(jié)區(qū)132內(nèi)，傳輸絲網(wǎng)14的兩側(cè)均設(shè)置有紅外輻射管13，所述紅外輻射管13為中波紅外輻射管和短波紅外輻射管混合配置，傳輸絲網(wǎng)14每一側(cè)各設(shè)置一個(gè)中波紅外輻射管和一個(gè)短波紅外輻射管。此預(yù)燒結(jié)區(qū)132主要功能是對半導(dǎo)體元件繼續(xù)烘干，同時(shí)對半導(dǎo)體元件及隨行夾具進(jìn)行高溫預(yù)加熱，由于金屬及石墨是吸收短波的，因此在對半導(dǎo)體元件及隨行夾具進(jìn)行高溫預(yù)加熱時(shí)需用短波紅外輻射管。在預(yù)燒結(jié)區(qū)132內(nèi)與所述支架12連通設(shè)置的混合氣體的分離裝置16收集松香油，便于將預(yù)燒結(jié)區(qū)132及時(shí)排出， 利于清潔生產(chǎn)。圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體元件的燒結(jié)裝置中燒結(jié)區(qū)剖面結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖3，在傳輸絲網(wǎng)14的兩側(cè)分別設(shè)置有兩件短波紅外輻射管，燒結(jié)區(qū)133的主要功能是對半導(dǎo)體元件23進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)完成金屬融結(jié)。具體地，所述紅外輻射管13通過多個(gè)支撐件21固定在所述支架12內(nèi)，同時(shí)爐體設(shè)置有頂蓋22便于爐體內(nèi)清洗，在燒結(jié)區(qū)的爐腔內(nèi)壁周邊設(shè)置高反射率薄板25，使漫射的紅外線集中反射到半導(dǎo)體元件23及隨行夾具M(jìn)上， 提高熱效率，同時(shí)減少輻射熱外傳。
具體地，在烘干區(qū)131、預(yù)燒結(jié)區(qū)132以及保溫區(qū)134內(nèi)的紅外輻射管13也是通過多個(gè)支撐件21固定在所述支架12內(nèi)。保溫區(qū)134的傳輸絲網(wǎng)14的兩側(cè)分別布置兩件短波紅外輻射管，主要是對半導(dǎo)體元件23進(jìn)行保溫保護(hù)以及放慢冷卻速度。結(jié)合步驟Sl 1，對半導(dǎo)體元件23進(jìn)行燒結(jié)前，將半導(dǎo)體元件23和隨行夾具M(jìn)置于傳輸絲網(wǎng)14上，在本實(shí)施例中，所述傳輸絲網(wǎng)14為不銹鋼網(wǎng)帶，所述不銹鋼網(wǎng)帶置于鏤空不銹鋼支撐導(dǎo)軌上，同時(shí)應(yīng)用重力張緊機(jī)構(gòu)自動(dòng)調(diào)節(jié)網(wǎng)帶張力。通過調(diào)節(jié)與傳輸絲網(wǎng)14 連接的變頻電機(jī)，控制半導(dǎo)體元件23依次通過烘干區(qū)131、預(yù)燒結(jié)區(qū)132、燒結(jié)區(qū)133、保溫區(qū)134、漸冷卻區(qū)136以及急冷區(qū)137的速度，使半導(dǎo)體元件23烘干充分，金屬化完全。結(jié)合步驟S12、步驟S13，開啟燒結(jié)爐內(nèi)的紅外輻射管13，啟動(dòng)所述傳輸絲網(wǎng)14，使所述半導(dǎo)體元件23通過所述傳輸絲網(wǎng)14傳輸?shù)剿鰺Y(jié)爐內(nèi)，所述燒結(jié)爐內(nèi)的紅外輻射管13輻射所述半導(dǎo)體元件23，使所述半導(dǎo)體元件23依次完成烘干、預(yù)燒結(jié)以及燒結(jié)工藝，在漸冷卻區(qū) 136利用熾熱物體的熱輻射向外散熱的特性，設(shè)置的高導(dǎo)熱率鑄鐵塊能夠吸收輻射熱，以達(dá)到輻射冷卻目的，并傳導(dǎo)熱至大氣。完成燒結(jié)的對象需要進(jìn)一步快速冷卻，在短時(shí)間內(nèi)降溫達(dá)到預(yù)設(shè)溫度，因此最后完成燒結(jié)的對象通過急冷區(qū)137后，整個(gè)燒結(jié)過程結(jié)束。在整個(gè)燒結(jié)過程中，燒結(jié)工藝所需要用到的保護(hù)氣體只在燒結(jié)區(qū)133內(nèi)使用，大大節(jié)省了保護(hù)氣體的使用量。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體元件燒結(jié)的工藝方法，其特征在于，包括將半導(dǎo)體元件放置在傳輸絲網(wǎng)上；開啟設(shè)置在燒結(jié)爐內(nèi)的紅外輻射管；啟動(dòng)所述傳輸絲網(wǎng)，使所述半導(dǎo)體元件通過所述傳輸絲網(wǎng)傳輸?shù)剿鰺Y(jié)爐內(nèi)，所述燒結(jié)爐內(nèi)的紅外輻射管輻射所述半導(dǎo)體元件，使所述半導(dǎo)體元件依次完成烘干、預(yù)燒結(jié)以及燒結(jié)工藝。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件燒結(jié)的工藝方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體元件完成烘干、預(yù)燒結(jié)以及燒結(jié)工藝后，所述半導(dǎo)體元件經(jīng)過漸冷卻單元完成逐漸冷卻工藝。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體元件燒結(jié)的工藝方法，其特征在于，所述漸冷卻單元包括第一漸冷卻元件以及第二漸冷卻元件，所述第一漸冷卻元件和所述第二漸冷卻元件分別設(shè)置在所述傳輸絲網(wǎng)的兩側(cè)，并且所述第一漸冷卻元件與所述傳輸絲網(wǎng)之間的距離大于所述第二漸冷卻元件與所述傳輸絲網(wǎng)之間的距離。
4.如權(quán)利要求3所述的燒結(jié)裝備，其特征在于，所述第一漸冷卻元件和所述第二漸冷卻元件均為多個(gè)高導(dǎo)熱率鑄鐵塊，通過所述高導(dǎo)熱率鑄鐵塊吸收所述半導(dǎo)體元件的輻射熱。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件燒結(jié)的工藝方法，其特征在于，所述傳輸絲網(wǎng)貫穿所述燒結(jié)爐爐體，所述傳輸絲網(wǎng)至少一側(cè)設(shè)置多個(gè)支架，所述支架內(nèi)設(shè)置紅外輻射管，所述多個(gè)支架串接設(shè)置。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件燒結(jié)的工藝方法，其特征在于，在所述傳輸網(wǎng)的兩側(cè)設(shè)置所述紅外輻射管。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件燒結(jié)的工藝方法，其特征在于，所述紅外輻射管包括中波紅外輻射管、短波紅外輻射管以及中波紅外輻射管和短波紅外輻射管的組合。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)的半導(dǎo)體元件燒結(jié)的工藝方法，其特征在于，所述紅外輻射管通過多個(gè)支撐件固定在所述支架內(nèi)。
9.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)的半導(dǎo)體元件燒結(jié)的工藝方法，其特征在于，在燒結(jié)爐爐體的腔內(nèi)壁周邊設(shè)置高反射率薄板。
全文摘要
本發(fā)明提出一種半導(dǎo)體元件燒結(jié)的工藝方法，包括將半導(dǎo)體元件放置在傳輸絲網(wǎng)上；開啟設(shè)置在燒結(jié)爐內(nèi)的紅外輻射管；啟動(dòng)所述傳輸絲網(wǎng)，使所述半導(dǎo)體元件通過所述傳輸絲網(wǎng)傳輸?shù)剿鰺Y(jié)爐內(nèi)，所述燒結(jié)爐內(nèi)的紅外輻射管輻射所述半導(dǎo)體元件，使所述半導(dǎo)體元件依次完成烘干、預(yù)燒結(jié)以及燒結(jié)工藝。本發(fā)明提供的半導(dǎo)體元件燒結(jié)的工藝方法，通過設(shè)置在燒結(jié)爐爐體內(nèi)的紅外輻射管對半導(dǎo)體元件進(jìn)行直接加熱，采用不同波長的紅外輻射管依次完成對半導(dǎo)體元件的烘干、預(yù)燒結(jié)以及燒結(jié)工藝，優(yōu)化了提供能源的結(jié)構(gòu)，使半導(dǎo)體元件的成品率和產(chǎn)出率得到了提高。
文檔編號(hào)F27B9/30GK102306621SQ201110247639
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者仝韶華, 孫逸, 李桂琴, 陸利新 申請人:上海煦康電子科技有限公司