CN105428258B - 控制半导体腔内可动多余物的封装工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制半导体腔内可动多余物的封装工艺，所述封装工艺包括清洗管座和管帽、选择缓冲剂、缓冲剂制备、涂缓冲剂和密封5个步骤，本发明利用利用高真空微孔密封剂的粘性，在管帽和管座的密封筋处涂缓冲剂，将管座和管帽焊接在一起时产生的可动多余物随密封筋的熔化固定在熔焊处，有效控制半导体腔内的可动多余物，提高半导体的可靠性，器件的气密性和内部气氛也不受影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体器件的封装工艺，具体的说，是一种有效控制半导体腔内可动多余物的封装工艺，属于半导体器件制造技术领域。
背景技术
半导体器件内部的多余物是影响其可靠性的主要原因之一，是军用元器件质量控制的重要因素，因此在半导体器件的生产上不仅需要关注器件封装的气密性，而且需要对器件内部多余物的产生进行有效的控制。
目前，采用储能封焊的空腔半导体器件主要是金属圆帽和金属棱形两大类封装外形。器件的密封是通过大电流放电产生热量使金属帽与底座熔封到一起。具体工艺过程是：首先将管座和管帽分别放入相应的模具里，再放入储能封焊设备的上下电极中，当上电极带着模具下移和下电极模具接触时，设备放电使金属管帽与管座接触部分产生大电流，大电流使金属熔化而焊接在一起（如图6所示）。因接触金属放电产生大电流过程中也容易产生电火花放电，电火花放电必然有金属飞溅物产生，此时飞溅物进入半导体腔体内的就是多余物，飞溅物夹杂在管帽与管座的间隙中在后续使用和试验过程也易脱落为可动多余物（如图7所示）。特别是为了提高满足气密性的封装成品率加大电流的工艺方法更容易产生可动多余物。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种能有效控制半导体腔内可动多余物的封装工艺，利用该封装工艺制成的半导体器件可靠性高，不产生可动多余物，器件使用和试验后也不会再产生可动多余物，器件的气密性和内部气氛也不受影响。
为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种控制半导体腔内可动多余物的封装工艺，其特征在于：包括以下步骤：（1）、清洗管帽和管座，清除管帽和管座的表面沾污；（2）、选择缓冲剂，要求缓冲剂粘度低，浸润性好，渗透力强；可在300°C下耐烘烤处理；能经受-100°C至300°C的高、低温交替冲击；（3）、缓冲剂的制备，取适量缓冲剂倒入开放的器皿中，放置15-30分钟，使其自然挥发部分溶剂，试剂变得粘稠，装入注射器备用；（4）、涂缓冲剂，将带密封筋的管座和管帽取出，用注射器沿密封筋内侧涂上一层缓冲剂，然后将涂过缓冲剂的管座和管帽放入烘箱烘烤；（5）、将步骤4得到的管帽和管座焊接在一起。
本发明所述控制半导体腔内可动多余物的封装工艺，所述缓冲剂为高真空微孔密封剂。
本发明所述控制半导体腔内可动多余物的封装工艺，管座在芯片烧结后进行步骤4。
本发明所述控制半导体腔内可动多余物的封装工艺，步骤4中管座和管帽在烘箱的烘烤时间为2小时以上，烘烤温度为150°C-200°C。
本发明所述控制半导体腔内可动多余物的封装工艺，管座在烘箱的烘烤温度为150°C-175°C。
本发明所述控制半导体腔内可动多余物的封装工艺，步骤1具体为：（1.1）、清洗管帽和管座，使管帽和管座表面清洁，本步骤中可用电子清洗液或丙酮、无水乙醇等超声清洗管帽和管座，也可以用煮去油剂的办法清洗管座和管帽；（1.2）、使用热去离子水冲洗管帽和管座，热去离子水温度大于60°C，电阻率大于8兆欧，冲洗时间为15分钟以上，（1.3）、使用去离子水冲洗管帽和管座，冲洗时间为30分钟以上，（1.4）、将管帽和管座放入烘箱烘烤，烘烤温度：110°C-180°C，烘烤时间：2-3小时。
本发明所述控制半导体腔内可动多余物的封装工艺，管帽和管座通过储能封焊工艺焊接在一起。
本发明的有益效果：本发明所述控制半导体腔内可动多余物的封装工艺在管座和管帽的密封筋处涂高真空微孔密封胶，利用高真空微孔密封胶的粘性，将管座和管帽焊接在一起时产生的可动多余物随密封筋的熔化固定在熔焊处，有效控制半导体腔内的可动多余物，提高半导体的可靠性，器件的气密性和内部气氛也不受影响。
附图说明
图1为金属圆帽封装半导体的示意图；
图2为金属菱形封装半导体的示意图；
图3为金属圆帽封装半导体带密封筋管座的示意图；
图4为金属棱形封装半导体带密封筋管座的示意图；；
图5为带密封筋管帽的示意图；
图6为管座和管帽储能封焊时的示意图；
图7为传统封装工艺流程图；
图8为本实施例涂缓冲剂的示意图
图9为本实施例所述封装工艺流程图；
图中：1、管帽，2、管座，3、密封筋，4、可动多余物，5、缓冲剂。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明和限定。
本实施例所述控制半导体腔内可动多余物的封装工艺，主要用在金属圆帽和金属棱形两类封装的半导体上。如图1、2所示，所述金属圆帽和金属棱形半导体器件包括管帽1和管座2，管帽2和管座均为金属，管座2承载芯片，管座2与芯片之间设有焊片，引出端与芯片之间采用键合丝或者内引线焊片连接，如图3、4、5所示，管帽1或管座2的密封边沿设有密封筋3，管帽1和管座2在密封边沿处通过储能封焊工艺熔封在一起。
本实施例所述控制半导体腔内可动多余物的封装工艺包括以下具体步骤：
（1）清洗管帽1和管座2
清洗管座1和管帽2的目的是去除材料表面沾污，具体步骤为：（1.1）、清洗管帽和管座，使管帽和管座表面清洁，本步骤中可用电子清洗液或丙酮、无水乙醇等超声清洗管帽和管座，也可以用煮去油剂的办法清洗管座和管帽；（1.2）、使用热去离子水冲洗管帽和管座，热去离子水温度大于60°C，电阻率大于8兆欧，冲洗时间为15分钟以上，（1.3）、使用去离子水冲洗管帽和管座，冲洗时间为30分钟以上，（1.4）、将管帽和管座放入烘箱烘烤，烘烤温度：110°C-180°C，烘烤时间：2-3小时。
（2）选择缓冲剂
缓冲剂应满足以下要求：①无色透明的有机硅液体材料，对金属、陶瓷、玻璃和塑料有很强的浸润性；②具有：粘度低，浸润性好，渗透力强；③可在300℃下耐烘烤处理；④能经受-100℃至300℃的高、低温交替冲击。
（3）缓冲剂的制备
从试剂瓶中取出适量缓冲剂倒入开放的器皿中，放置15～30分钟，使其自然挥发部分溶剂，使试剂变得粘稠，然后装入合适的注射器备用。
（4）涂缓冲剂
将带密封筋的管帽或管座取出，注意保护材料的洁净，操作室至少在10万级以上的净化室内进行，操作员要求带口罩和手套，如图8所示，用注射器沿密封筋内侧涂上薄薄一层缓冲剂，然后将涂过缓冲剂的管帽或管座放入洁净烘箱烘烤2小时以上 ，烘烤温度温度150℃～200℃。若是管座带密封筋则是在芯片烧结后进行本步的处理工作，烘箱温度不宜超过175℃。
（5）密封
将步骤4得到的管座2和管帽1通过储能封焊工艺焊接在一起，产生效果如附图9所示，可动多余物随密封筋的熔化固定在熔焊处，不会在半导体腔体内产生可动多余物。
本实施例中，所述缓冲剂为所述缓冲剂为高真空微孔密封剂。
本发明所述控制半导体腔内可动多余物的封装工艺利用高真空微孔密封剂的粘性，将管座和管帽焊接在一起时产生的可动多余物随密封筋的熔化固定在熔焊处，有效控制半导体腔内的可动多余物，提高半导体的可靠性，器件的气密性和内部气氛也不受影响。
以上描述仅是本发明的基本原理和优选实施例，本领域技术人员针对本发明进行的改进和替换，属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种控制半导体腔内可动多余物的封装工艺，其特征在于：包括以下步骤： （1）、清洗管帽和管座，清除管帽和管座的表面沾污；（2）、选择缓冲剂为高真空微孔密封剂，要求缓冲剂粘度低，浸润性好，渗透力强；可在300°C下耐烘烤处理；能经受-100°C至300°C的高、低温交替冲击；（3）、缓冲剂的制备，取适量缓冲剂倒入开放的器皿中，放置15-30分钟，使其自然挥发部分溶剂，试剂变得粘稠，装入注射器备用；（4）、涂缓冲剂，将带密封筋的管座和管帽取出，用注射器沿密封筋内侧涂上一层缓冲剂，然后将涂过缓冲剂的管座和管帽放入烘箱烘烤；（5）、将步骤（4）得到的管帽和管座焊接在一起。
2.根据权利要求1所述的控制半导体腔内可动多余物的封装工艺，其特征在于：管座在芯片烧结后进行步骤（4）。
3.根据权利要求1所述的控制半导体腔内可动多余物的封装工艺，其特征在于：步骤（4）中管座和管帽在烘箱的烘烤时间为2小时以上，烘烤温度为150°C-200°C。
4.根据权利要求3所述的控制半导体腔内可动多余物的封装工艺，其特征在于：管座在烘箱的烘烤温度为150°C-175°C。
5.根据权利要求1所述的控制半导体腔内可动多余物的封装工艺，其特征在于：步骤（1）具体为：（1.1）、清洗管帽和管座，使管帽和管座表面清洁，（1.2）、使用热去离子水冲洗管帽和管座，热去离子水温度大于60°C，电阻率大于8兆欧，冲洗时间为15分钟以上，（1.3）、使用去离子水冲洗管帽和管座，冲洗时间为30分钟以上，（1.4）、将管帽和管座放入烘箱烘烤，烘烤温度：110°C-180°C，烘烤时间：2-3小时。
6.根据权利要求1所述的控制半导体腔内可动多余物的封装工艺，其特征在于：管帽和管座通过储能封焊工艺焊接在一起。
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