CN101859715A - 一种硅片叠层合金的加热工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅片叠层合金的加热工艺，由硅片的PN判定、积层、硅叠合金四大步骤构成；本工艺主要为将硅片与合金用铅锡片进行叠层合金；在将所述硅片PN判定后，将P面向上，并按对应关系将硅片与铅锡片交错重叠；然后将重叠的硅片和铅锡片置于积层器具内形成硅叠，然后将硅叠两面各放一片仿晶片，再在两面各放一块钼板后，置于合金炉内进行合金；合金时，把硅叠夹在仿晶片和钼板内放入合金炉的加热部，使加热部中心与钼板中心吻合后进行加热合金。本发明的优点在于：采用上述工艺加热铅锡，内外同时受热均热性好，可短时间加热、冷却、焊接流散性好，形成后的硅叠焊接无孔眼，焊接强度好，硅块后道加工断条率在5％以下且节省能源。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压二极管硅片叠层合金的加热工艺，具体涉及一种采用高频合金炉对镀金后硅片和铅锡合金片进行积层合金为一体的硅片叠层合金的加热工艺。
背景技术
目前国内同行硅片叠层合金采用真空烧结炉烧结。即把叠好的硅片-焊片组合件置于烧结炉炉腔上下石墨块之间，加压抽真空，通电流对石墨块加热，依靠热传导方式使焊片加热升温焊接而形成硅叠。这种热传导方式由外及内加热会导致均热性较差，合金后易形成焊接气孔、熔化不足，切断成硅块后与引线烧结断条率达12％以上。
发明内容
本发明的主要任务在于提供一种硅片叠层合金的加热工艺，具体是一种能制作出焊接无孔眼，焊接强度好，且节省能源的硅叠的硅片叠层合金的加热工艺。
为了解决以上技术问题，本发明的一种硅片叠层合金的加热工艺，由硅片的PN判定、积层、硅叠合金四大步骤构成；本工艺主要为将硅片与合金用铅锡片进行叠成合金；其特征在于：在将所述硅片PN判定后，将P面向上，并按对应关系将硅片与铅锡片交错重叠；然后将重叠的硅片和铅锡片置于积层器具内形成硅叠，然后将硅叠两面各放一片仿晶片，再在两面各放一块钼板后，置于合金炉内进行合金；合金时，把硅叠夹在仿晶片和钼板内放入合金炉的加热部，使加热部中心与钼板中心吻合后进行加热合金。
进一步地，所述硅叠两面放置的钼板中心与硅叠中心在同一中心线上。
进一步地，所述合金炉为高频电源频率为25KHZ的高频合金炉。
进一步地，所述加热合金在高频电源频率为25KHZ的高频合金炉内以压力为0.2Mpa的氮气的保护下进行，高频合金炉的压空压力为0.5Mpa，加热膨胀过程中氮气流量控制在10L/min，在该过程中，一开始焊料为固相状态高频合金炉以全功率工作；在逐渐升温的过程中，当加热的温度达到合金的转换温度：240±10℃，焊料转为固-液两相时高频电路运转以25％的功率进行，合金的时间为600Sec，直至合金的熔深为：一次铅锡片片数×2μm；在以上合金工艺完成后，进入冷却过程，氮气流量控制在100±10L/min，同时撤去高频电流的供应，并将温度冷却至100℃。
本发明的优点在于：采用以上制作方法，将叠合好了的晶片与焊片用高频合金炉进行加压，同时通过高频电流进行加热，其加热机理为部件内外一起加热，从而将焊锡熔化使之形成硅叠。优点为：采用上述工艺加热铅锡，内外同时受热均热性好，可短时间加热、冷却、焊接流散性好，形成后的硅叠焊接无孔眼，焊接强度好，硅块后道加工断条率在5％以下且节省能源。
具体实施方式
本发明中，硅片采用镀金硅片，合金焊片采用铅锡片。
首先，对硅片进行PN判定：从氮气保管箱中取出待合金的硅片和合金用铅锡片；用PN判定器硅片逐片进行PN判定，确认均为P面向上无误；用厚度测试仪对合金用铅锡片逐片检测厚度，对符合工艺要求的，将其按常规一一对应的关系，放置于硅片上面，且放置时，硅片与铅锡片部分重叠。
其次，对硅片进行积层处理：用镊子把硅片和铅锡片交叉重叠移替到积层器具上，移替过程中，必须确保硅片极性的朝向不变，即积层；将积层后的硅片铅锡片综合体即硅叠两面各放一片仿晶片，再在两面各放一块钼板，置于合金炉平台上等待合金。注意的是，钼板的中心位置与硅片的中心位置在同一中心线上。
接下来进行合金处理：在合金处理中，所使用的合金炉为日本富士公司生产的MPC5072-201高频电源频率为25KHZ的高频合金炉，合金炉在压力为0.2Mpa的氮气的保护下进行。
在合金炉中，把待加工的硅叠夹在仿晶片和钼板内放入高频合金装置的加热部，使加热部中心与钼板中心吻合，将合金炉的相关参数控制在以下数值内，进行合金：所述加热合金在高频电源频率为25KHZ的高频合金炉内以压力为0.2Mpa的氮气的保护下进行，高频合金炉的压空压力为0.5Mpa，加热膨胀过程中氮气流量控制在10L/min，在该过程中，一开始焊料为固相状态高频合金炉以全功率工作；在逐渐升温的过程中，当加热的温度达到合金的转换温度：240±10℃，焊料转为固-液两相时高频电路运转以25％的功率进行，合金的时间为600Sec，直至合金的熔深为：一次铅锡片片数×2μm；在以上合金工艺完成后，进入冷却过程，氮气流量控制在100±10L/min，同时撤去高频电流的供应，并将温度冷却至100℃。
取出合金后的硅叠，在N+面记下硅叠序号，完成加热工序。
对比实施例1
本发明采用以上硅片叠层合金的高频合金炉加热工艺进行制作和真空烧结炉烧结，所得成品的工艺参数如下：
| 产品名称 | 加热方式 | 焊接流散性 | 硅叠焊接孔眼 | 硅块后道加工断条率 |
| 硅叠 | 高频合金炉加热 | 硅叠外周铅锡圆润均一 | 无 | ≥12％ |
| 硅叠 | 真空烧结炉烧结 | 硅叠外周铅锡成粒状分布不均一 | 有 | ≤5％ |
从以上表格可得，采用高频合金炉加热，其焊接流散性较好，表现为硅叠外周铅锡圆润均一；且高频合金炉所得的产品还表现为无焊接孔，硅块后道加工断条率也大大提高。
Claims (4)
1.一种硅片叠层合金的加热工艺，由硅片的PN判定、积层、硅叠合金四大步骤构成；本工艺主要为将硅片与合金用铅锡片进行叠层合金；其特征在于：在将所述硅片PN判定后，将P面向上，并按对应关系将硅片与铅锡片交错重叠；然后将重叠的硅片和铅锡片置于积层器具内形成硅叠，然后将硅叠两面各放一片仿晶片，再在两面各放一块钼板后，置于合金炉内进行合金；合金时，把硅叠夹在仿晶片和钼板内放入合金炉的加热部，使加热部中心与钼板中心吻合后进行加热合金。
2.根据权利要求1所述的一种硅片叠层合金的加热工艺，其特征在于：所述硅叠两面放置的钼板中心与硅叠中心在同一中心线上。
3.根据权利要求1所述的一种硅片叠层合金的加热工艺，其特征在于：所述合金炉为高频合金炉。
4.根据权利要求1所述的一种硅片叠层合金的加热工艺，其特征在于：所述加热合金在高频电源频率为25KHZ的高频合金炉内以压力为0.2Mpa的氮气的保护下进行，高频合金炉的压空压力为0.5Mpa，加热膨胀过程中氮气流量控制在10L/min，在该过程中，一开始焊料为固相状态高频合金炉以全功率工作；在逐渐升温的过程中，当加热的温度达到合金的转换温度：240±10℃，焊料转为固-液两相时高频电路运转以25％的功率进行，合金的时间为600Sec，直至合金的熔深为：一次铅锡片片数×2μm；在以上合金工艺完成后，进入冷却过程，氮气流量控制在100±10L/min，同时撤去高频电流的供应，并将温度冷却至100℃。
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