CN114899116A - 多压杆烧结装置及烧结方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及芯片烧结技术领域，尤其是一种多压杆烧结装置及烧结方法，该多压杆烧结装置包括第一模块及第二模块：第一模块，具有活塞板、第一隔热板及第一模板，第一隔热板配置于活塞板与第一模板之间；本发明其活塞利用传力件将压力传递给压杆，相对于断开式设计，避免压杆上的热量直接传递至活塞，传力件起到隔热和传力的效果，改善活塞的工况，同时由于传力件的设置，使活塞得以远离烧结腔，可以避免不同材料因膨胀系数不同受热不均而影响活塞的密封性，隔热板则可隔绝第一模板与活塞板之间的热量传递，避免活塞因温度过高对密封性产生影响。
Description
技术领域
本发明涉及芯片烧结技术领域，尤其是一种多压杆烧结装置及烧结方法。
背景技术
以SiC和GaN为代表的第三代半导体正强势崛起，功率芯片市场持续增量放大，其功率密度和工作环境温度越来越高，对上游一级封装工艺和散热材料提出更高要求。传统锡基焊料和导电胶工艺已趋应用极限，亟需开发新工艺。本方案是一种使用微米/纳米金属银/铜焊膏烧结的方式固定芯片的工艺。其原理是在加热条件下150～300℃施加一定压力促使微纳金属颗粒颈连聚合致密化，同时促使微纳金属焊膏内有机溶剂挥发，并且实现芯片与基板机械连接和电连接。目前主要应用的材料为微纳银膏或银膜。微纳金属焊膏具有熔点高、导电、导热性能优好、绿色无铅等优点，适用于高功率密度芯片的互连。根据现有技术和工艺，除烧结互连材料外，烧结过程中的加热、加压的控制和均匀性为关键性指标，而烧结设备的结构设计与保护膜设计是影响这一关键性指标的重要因素。
现有技术烧结设备的加热与加压设计主要分为两大类：一类是，采用加热动态压头，在上模具上布置多个加热压头，在下模具上布置卷膜机，利用卷膜机的上下运动使保护膜敷在下模上，下模必须设计成凹陷式才能保证膜与下模边缘形成封闭区域。保护膜属于昂贵耗材，必须与下治具全覆盖，这样势必加大膜的消耗量，并且卷膜机构上下运动机构冗余。此外，加热板的热量传导至上方密封圈，极易造成密封圈老化失效；另一类是，上压头采用气囊施压，下模具化整为零，与上压头一一对应并且同轴心，下压头上部加热下部散热。高压气囊对于小尺寸芯片的压头，由于会产生集中应力，气囊有被戳破发生物理爆破风险，下压头加热和散热同时进行，这样造成热污染、电能严重浪费。
本发明为了解决上述问题，提出一种用于金属颗粒烧结的多压杆加热加压设备，该方案采用多层金属板与传力件，避免活塞相关的密封区域受热，保护膜根据产品而定，不需全覆盖治具。压杆无需复位，对平板上的通孔加工精度要求低，从而降低成本。预热、烧结、冷却三道工艺依次进行，效率高生产成本低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中的不足，现提供一种多压杆烧结装置及烧结方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多压杆烧结装置，包括第一模块及第二模块：
第一模块，具有活塞板、第一隔热板及第一模板，所述第一模块和第二模块被设置呈可相对靠拢而在第一模板与第二模块之间形成烧结腔，所述第一隔热板配置于活塞板与第一模板之间；
所述第一模板上可移动的安装有多个压杆，所述活塞板内具有一个或多个活塞，所述活塞被设置呈能够在流体作用下移动，并通过一个用于隔热的传力件或依次通过多个用于隔热的传力件带动压杆移动，使压杆对烧结腔内的产品施加压力；
所述第一模板或/和第二模块上设有用于对烧结腔内的产品进行加热的加热组件。
本方案中活塞利用传力件将压力传递给压杆，相对于断开式设计，避免压杆上的热量直接传递至活塞，传力件起到隔热和传力的效果，改善活塞的工况，同时由于传力件的设置，使活塞得以远离烧结腔，可以避免不同材料因膨胀系数不同受热不均而影响活塞的密封性，隔热板则可隔绝第一模板与活塞板之间的热量传递，避免活塞因温度过高对密封性产生影响。
为了减少第一模板与传力件之间的热量传递，进一步地，所述第一隔热板上开设有若干通孔，所述传力件设置在通孔中。
为了实现隔断活塞与压杆之间的热量传递，进一步地，所述活塞和其所带动的压杆之间的传力件具有一个，所述活塞与传力件之间的接触面积为接触面积A，传力件与压杆之间的接触面积为接触面积B，接触面积A与接触面积B中至少存在一者小于传力件的最大横截面面积；
或者所述活塞和其所带动的压杆之间的传力件具有多个，所述活塞与传力件之间的接触面积为接触面积A，传力件与压杆之间的接触面积为接触面积A，相邻两个传力件之间的接触面积为接触面积C，接触面积A、接触面积B及接触面积C中至少存在一个小于传力件的最大横截面面积。
为了在减少接触面面积的同时兼顾传力件的机械强度，进一步地，所述传力件在活塞的移动方向上的一端端部具有隔热段或两端端部均具有隔热段，所述隔热段一端的横截面积大另一端横截面积小，所述隔热段横截面积大的一端与传力件固定连接或一体成型。
为了便于制造，进一步地，所述隔热段呈锥形、半球形或球冠形。
为了防止传力件因间隙产生侧向力而影响第一隔热板，进一步地，所述传力件对应与第一隔热板的通孔之间设有衬套，所述传力件滑动安装在与其对应的衬套内，且传力件的滑动方向平行于活塞的移动方向。
为了阻挡第一模板加热后的热量直接传递到传力件上，进而避免给活塞造成过多的热负载，进一步地，与压杆接触的传力件不与第一模板接触。
为了防止压杆产生转动影响产品的烧结质量，进一步地，所述压杆沿活塞的移动方向滑动安装在第一模板上，且压杆与第一模板周向固定连接。
为了便于制造及装配，进一步地，所述第一模板靠近第一隔热板的一端端面间隔开设有多个沟槽，每个沟槽的槽底均开设有若干与压杆相匹配的压杆孔，所述压杆与压杆孔一一对应，且压杆滑动安装在与其对应的压杆孔中；所述压杆靠近沟槽的一端具有用于供传力件接触的头部，所述头部的外周壁上具有限位面，所述压杆的头部位于其所在的沟槽内，且限位面与沟槽的槽壁接触，以防止压杆发生转动；所述头部靠近第二模块的一端具有用于阻止头部进入压杆孔的台阶面。
为了提高隔热效果，进一步地，与压杆接触的传力件伸入到沟槽内时和沟槽的槽壁之间具有间隙以形成隔热区。
为了实现减少零部件的数量，以便于装配，进一步地，每个活塞对应多个压杆，每个压杆与其对应的活塞之间均设置有一个传力件或者沿活塞的移动方向依次分布的多个传力件；
或者，为了便于同步压力控制，进一步地，所述压杆与活塞一一对应，每个压杆和与其对应的活塞之间均设置有一个传力件或多个沿活塞的移动方向依次分布的传力件。
为了便于对压杆进行同步压力控制，进一步地，所述活塞远离第一隔热板的一侧具有高压腔室，所述活塞板上开设有若干活塞孔，活塞与活塞孔一一对应，所述活塞密封可滑动的安装在与其对应的活塞孔内，所述高压腔室上连通有介质流通口，所述活塞孔远离第一隔热板一侧的孔口均与高压腔室连通。
为了便于制造及装配，进一步地，所述活塞板远离第一隔热板的一侧密封固定有盖板，活塞板、活塞及盖板之间形成所述高压腔室，活塞孔远离第一隔热板一侧的孔口均延伸至高压腔室内。
为了实现对高压腔室的安全供气，进一步地，还包括供气装置，所述供气装置包括控制气路、调压阀、气体增压器和工作气路；
所述调压阀串联在控制气路上，控制气路的入口用于连接控制气源，控制气路的出口与气体增压器连通；
所述气体增压器串联在工作气路上，工作气路的入口用于连接工作气源，工作气路的出口与高压腔室的介质流通口连通；
所述控制气路用于为气体增压器提供动力，使工作气路中流入气体增压器内的气体进行增压。
一种基于上述的多压杆烧结装置的烧结方法，包括以下步骤：
S1、将待烧结的产品放置在第二模块上，加热组件加热，卷膜机构放膜使膜材处于压杆与产品之间；
S2、使第二模块向靠拢第一模块的方向运动；
S3、产品与膜材接触后继续向第一模块方向运动，在压杆与膜材接触后，再向上运动一定距离，形成烧结腔；
S4、将第一模块和第二模块锁定；
S5、通入高压气体，活塞向第二模块方向施加力，通过传力柱、压杆及膜材，对产品加压；
S6、加热，加压的同时，烧结腔内通入促进烧结的气体；
S7、接着烧结腔抽真空排除烧结时的挥发气体，然后向烧结腔回填氮气使膜材与第二模块分离；
S8、活塞卸压，第二模块向远离第一模块的方向运动，烧结后的产品随第二模块转移至冷却区进行冷却，完成一个烧结循环。
本发明的有益效果是：本发明的多压杆烧结装置其活塞利用传力件将压力传递给压杆，相对于断开式设计，避免压杆上的热量直接传递至活塞，传力件起到隔热和传力的效果，改善活塞的工况，同时由于传力件的设置，使活塞得以远离烧结腔，可以避免不同材料因膨胀系数不同受热不均而影响活塞的密封性，隔热板则可隔绝第一模板与活塞板之间的热量传递，避免活塞因温度过高对密封性产生影响，进而避免对压力烧结效果产生不利影响。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明多压杆烧结装置的三维示意图；
图2是本发明多压杆烧结装置的剖视示意图；
图3是图2中A的局部放大示意图；
图4是图2中B的局部放大示意图；
图5是本发明中形成烧结腔的示意图；
图6是活塞板与活塞装配后的三维示意图；
图7是第一模板与压杆装配后的三维示意图；
图8是第一模板与压杆装配后的俯视示意图；
图9是压杆的三维示意图；
图10是供气装置的示意图；
图11是三明治结构的示意图。
图中：1、第一模块；11、第一模板，111、沟槽，111a、隔热区，112、压杆孔，113、工艺气氛连通口；12、第一隔热板，121、通孔；13、活塞板，131、活塞孔，132、下凹陷部；14、盖板，15、压杆，151、头部，151a、限位面，151b、台阶面；16、活塞，161、活塞密封圈；17、传力件，171、隔热段；18、衬套，19、高压腔室，191、介质流通口，192、密封圈；
2、第二模块；21、第二模板，22、第二隔热板，23、底板；
3、卷膜机构：31、膜材，32、收膜卷，33、放膜卷；
4、烧结腔；
5、加热组件，51、加热芯；
6、供气装置，61、控制气路，62、调压阀，63、气体增压器，64、工作气路；
7、导向机构，71、头板，72、尾板；
8、治具；
9、产品、91、芯片，92、烧结层,93、基板。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。
实施例1
如图1-5所示，一种多压杆烧结装置，包括头板71、第一模块1、第二模块2及卷膜机构3；第一模块1和第二模块2即可采用左右布局亦可采用上下布局，在本实施例中第一模块1和第二模块2采用上下布局，第一模块1位于第二模块2的上方：
第一模块1，具有活塞板13、第一隔热板12及第一模板11，第一模块1和第二模块2被设置呈可相对靠拢而在第一模板11与第二模块2之间形成烧结腔4，第一隔热板12配置于活塞板13与第一模板11之间；
第一模板11上可移动的安装有多个压杆15，卷膜机构3用于在压杆15与烧结腔4内的产品9之间提供膜材31，活塞板13内具有一个或多个活塞16，活塞16被设置呈能够在流体作用下移动，并通过一个用于隔热的传力件17或依次通过多个用于隔热的传力件17带动压杆15移动，使压杆15通过膜材31对烧结腔4内的产品9施加压力；如图11所示，本实施例中的产品9具体可为由上至下依次分布的芯片91、烧结层92及基板93构成的三明治结构；值得注意的是，本实施例中的多个是指两个及两个以上；
第一模板11或/和第二模块2上设有用于对烧结腔4内的产品9进行加热的加热组件5。
本实施例中头板71的材质为金属，例如采用钢，头板71锁紧在导向机构7上，导向机构可采用哥林柱、直线导轨等；头板71上用于固定第一模块1。
如图3所示，关于传力件17的构造：传力件17为金属材质的传力件17；活塞16和其所带动的压杆15之间的传力件17具有一个或多个，在本实施例中活塞16和其所带动的压杆15之间的传力件17采用多个，比如两个，即，活塞16与压杆15之间的动力传递路径上采用两个传力件17，活塞16与传力件17之间的接触面积为接触面积A，传力件17与压杆15之间的接触面积为接触面积B，相邻两个传力件17之间的接触面积为接触面积C，接触面积A、接触面积B及接触面积C中至少存在一者小于传力件17的最大横截面面积；
故而可通过控制接触面积A、接触面积B、接触面积C的面积来控制隔热效果，具体地，传力件17在活塞16的移动方向上的一端端部具有隔热段171或两端端部均具有隔热段171，隔热段171一端的横截面积大另一端横截面积小，隔热段171横截面积大的一端与传力件17固定连接或一体成型；如此设计，可使隔热段171呈逐渐收缩的结构，例如，隔热段171呈锥形、半球形或球冠形等，以实现在减少接触面积A或/和接触面积B或/和接触面积C的同时兼顾传力件17的机械强度；当然，隔热段171亦可为一端为横截面积大的实心结构，另一端为横截面面积小的空心环状结构；在本实施例中传力件17的横截面呈圆形，隔热段171为半球形，隔热段171与传力件17同轴设置，且传力件17的最大横截面积等于传力件17的横截面面积。活塞板13不与因加热而形成高温的第一模板11接触，通过传力件17端面的球面减小传热，使活塞16的密封件不受高温炙烤老化。
关于传力件17的布局：第一隔热板12上开设有若干通孔121，如横截面为圆形的通孔121，传力件17设置在通孔121中，以减少第一模板11与传力件17的外周壁之间的热量传递；确保传力件17不与第一模板11接触，以防止第一模板11上的热量直接传递到压杆15上；为了防止传力件17因间隙产生侧向力而影响第一隔热板12，传力件17对应与第一隔热板12的通孔121之间设有衬套18，传力件17滑动安装在与其对应的衬套18内，且传力件17的滑动方向平行于活塞16的移动方向，衬套18彼此之间优选设计为互不接触，且不与第一模板11接触，以避免热量通过衬套18大量传递至传力件17。
如图7、8和9所示，关于压杆15的布局：压杆15沿活塞16的移动方向滑动安装在第一模板11上，且压杆15与第一模板11周向固定连接，周向固定也即限制了压杆15周向的转动，以防止压杆15产生转动影响产品9的烧结质量；
压杆15可设计横截面为方形、D形等非圆形的部位嵌插入第一模板11内，以实现压杆15周向固定于第一模板11，例如，第一模板11靠近第一隔热板12的一端端面间隔开设有多个沟槽111，每个沟槽111的槽底均开设有若干与压杆15相匹配的压杆孔112，如横截面为圆形的压杆孔112，压杆15与压杆孔112一一对应，且压杆15滑动安装在与其对应的压杆孔112中；压杆15靠近沟槽111的一端具有用于供传力件17接触的头部151，头部151的外周壁上具有限位面151a，压杆15的头部151位于其所在的沟槽111内，且限位面151a与沟槽111的槽壁接触，以防止压杆15发生转动，从而实现压杆15周向固定在第一模板11上；并且，为了便于使压杆15在第一模板11的导向下相对上下移动，压杆15的限位面151a上可设置便于上下运动的过渡倒角。此外，沟槽111的延伸方向、沟槽111与压杆15头部151的限位面151a匹配形状，可以根据实际应用需求进行适应性的调整设计，本发明不限于如图7-8所示的排布形式。在此基础上，还可在头部151靠近第二模块2的一端设计用于阻止头部151进入压杆孔112的台阶面151b；头部151在向下运动至台阶面151b与沟槽111的槽底接触时，便无法再继续向下运动，相当于压杆15到达向下位移的极限位置，以防止压杆15从第一模板11上掉落而砸坏待烧结的产品9，还可防活塞16带动压杆15产生过量位移而压坏待烧结的产品9；且头部151在向下运动至台阶面151b与沟槽111的槽底接触时，压杆15向下凸出于第一模板11，例如压杆15向下凸出于第一模板11距离0.1-1mm，具体可根据实际应用需求调整。
与压杆15接触的传力件17伸入到沟槽111内时和沟槽111的槽壁之间具有间隙以形成隔热区111a，提高隔热效果；
值得注意的是，第一隔热板12上的通孔121可依据压杆孔112的分布形式而开设，使通孔121与压杆孔112一一对应，并可保持通孔121和与其对应的压杆孔112同轴设置。
关于活塞16的布局：多个活塞16对应多个压杆15，每个压杆15与其对应的活塞16之间均设置有一个传力件17或者沿活塞16的移动方向依次分布的多个传力件17；或者，为了便于同步压力控制，压杆15与活塞16一一对应，每个压杆15和与其对应的活塞16之间均设置有一个传力件17或多个沿活塞16的移动方向依次分布的传力件17；
在本实施例中采用活塞16与压杆15一一对应，为了便于对压杆15进行同步压力控制，活塞16远离第一隔热板12的一侧具有高压腔室19，活塞板13上开设有若干活塞孔131，如横截面为圆形的活塞孔131，活塞孔131的数量可根据不同的产品9进行适应性调整，活塞16与活塞孔131一一对应，活塞16密封可滑动的安装在与其对应的活塞孔131内，具体地，活塞16的外周壁与活塞孔131之间设置活塞密封圈161，本技术方案通过传力件17使活塞16上置，降低活塞16的热负载，同时，避免活塞密封圈161的老化；更具体的，活塞密封圈161可嵌入固定在活塞孔131的内壁上或活塞16的外周壁上；高压腔室19上连通有介质流通口191，活塞孔131远离第一隔热板12一侧的孔口均与高压腔室19连通；通过外部气体进入呈封闭区域的高压腔室19施加压力F1，所有的活塞16都受到等值的气压作用向下运动,以作用力F2推动传力件17，其中，F1与F2呈比例关系，从而可实现对多压杆15的同步压力控制；
对于高压腔室19的构建，活塞板13远离第一隔热板12的一侧密封固定有盖板14，活塞板13、活塞16及盖板14之间形成高压腔室19，例如，活塞板13远离第一隔热板12的一端端面的中间部分开设有下凹陷部132，比如凹陷深度1-10mm，活塞孔131远离第一隔热板12一侧的孔口均延伸至下凹陷部132内，活塞板13的下凹陷部132、活塞16及盖板14之间形成高压腔室19；或者，盖板14靠近活塞板13的一端端面的中间部分开设有上凹陷部，比如凹陷深度1-10mm，活塞板13、活塞16及上凹陷部之间形成高压腔室19；或者，活塞板13上开设上凹陷部，盖板14上开设下凹陷部132，下凹陷部132、活塞16及上凹陷部之间形成高压腔室19；活塞板13与盖板14之间设置有套设在高压腔室19外的密封圈192，活塞板13或盖板14可设置密封槽，密封圈192嵌入在密封槽中。
如图10所示，关于高压腔室19的控制：还包括供气装置6，供气装置6包括控制气路61、调压阀62、气体增压器63和工作气路64；
调压阀62串联在控制气路61上，控制气路61的入口用于连接控制气源，控制气路61的出口与气体增压器63连通，在本实施例中控制气路61上还可设置过滤器、流量传感器和压力表，并使过滤器、流量传感器、调压阀62及压力表沿控制气路61中气体的流动方向依次分布；
气体增压器63串联在工作气路64上，工作气路64的入口用于连接工作气源，工作气路64的出口与高压腔室19的介质流通口191连通；在本实施例中工作气路64上还可设置过滤器、流量传感器、流量阀、开关阀、压力表和泄压阀，并使过滤器、流量传感器、流量阀、气体增压器63、开关阀、压力表和泄压阀工作气路64中气体的流动方向依次分布；
本实施例中工作气源可采用压缩空气源，工作气源采用氮气源；压缩空气通过控制气路61为气体增压器63提供动力，使工作气路64中流入气体增压器63内的氮气进行增压，增压后的氮气进入高压腔室19；
通过调压阀62来控制气体增压器63，进而控制高压腔室19的压力；当高压腔室19卸压时关闭开关阀，打开泄压阀，从而降低高压腔室19的气压；整个气压的调节过程相对而言更加安全。
本实施例活塞板13、第一隔热板12和第一模板11通过紧固件固定在一起，盖板14与头板71通过紧固件固定连接，盖板14与活塞板13也可采用紧固件固定连接。
在本实施例中活塞16的直径可等于传力件17的直径，活塞16和与其对应的压杆15采用同轴设置，这样传力件17可进入到活塞孔131内，活塞16能够进入到衬套18中；值得注意的是，本实施例中活塞16和与其对应的压杆15之间的传力件17数量相同。
关于第二模块2，本实施例中第二模块2具体可包括固定在一起的第二模板21、第二隔热板22和底板23，第二隔热板22位于第二模板21和底板23之间，以防止热量向下传导，第二模板21与第一模板11相对设置，第二模板21靠近第一模板11的一端端面上用于放置治具8，治具8用于摆放待烧结的半导体产品9，第二模板21或第一模板11上可开设用于和烧结腔4连通的抽真空口以及用于和烧结腔4连通的工艺气氛连通口113以便于连接真空设备对烧结腔4进行抽真空；
导向机构7上还锁紧有尾板72，尾板72与底板23之间配置带动第二模块2向第一模块1靠拢或远离的执行机构，执行机构可为电缸或气缸，以采用电缸为示例，电缸的一端连接在尾板72上，另一端连接在底板23上。
关于加热组件5，第一模板11和第二模板21均配有加热组件5，亦可配置温度传感器进行监测加热温度，加热组件5可采用实现相同功能的现有技术或现有技术的加热组件5，本实施例提供一种示例：第一模板11上加热组件5采用多根间隔分布在第一模板11内的电加热芯51，第二模板21上加热组件5采用多根间隔分布在第二模板21内的电加热芯51，第一模板11上的点加热芯51可与第二模板21上的电加热芯51相互错开。
关于卷膜机构3，可采用实现相同功能的现有技术或现有技术的卷膜机构3，本实施例提供一种示例：其包括收膜卷32和放膜卷33，收膜卷32和放膜卷33分别位于第一模块1的左右两侧，膜材31一端卷绕在收膜卷32上，另一端卷绕在放膜卷33上，且膜材31穿过第一模板11和第二模板21，膜材31覆在压杆15和产品9之间用于导热、防污、缓冲弥补芯片91高低差，随着收膜卷32和放膜卷33的转动，便可更换第一模板11和第二模板21之间的膜材31，膜材31的材质可以为特氟龙或者氟橡胶，膜材31的宽度根据芯片91在治具8的位置和数量确定。
本实施例中盖板14、活塞板13、第一模板11及第二模板21的材质均可为金属，第一隔热板12和第二隔热板22的材质要求导热系数越低越好，例如采用耐高温树脂玻璃纤维板。
值得注意的是第一模板11的压杆15布置形式可依据芯片91在基板93上的分布形式而进行调整，具体为，压杆15与基板93上的芯片91一一对应，每个压杆15对应加压一个芯片91，基板93通过治具8放置在第二模板21上，且第一模板11及第二模板21之间形成烧结腔4时，压杆15对应与一个芯片91相对设置。
本实施例采用多层板材的叠加结构与传力件17配合，避免高压腔室19和活塞16受热，膜材31根据产品9而定，不需全覆盖治具8。压杆15无需复位，对第一模板11上压杆孔112和第一隔热板12的通孔121加工精度要求低，从而降低成本。
一种基于上述的多压杆烧结装置的烧结方法，包括以下步骤：
S1、将待烧结的产品9芯片91、烧结层92及基板93构成的三明治结构通过治具8放置在第二模板21上端，加热组件5加热，卷膜机构3放膜使膜材31处于压杆15与产品9之间；
S2、执行机构驱动第二模块2向靠拢第一模块1的方向运动；
S3、产品9与膜材31接触后继续向第一模块1方向运动，在压杆15与膜材31接触后，再向上运动一定距离，形成烧结腔4；
S4、将第一模块1和第二模块2锁定；
S5、通入高压气体，活塞16向第二模块2方向施加力，通过传力柱、压杆15及膜材31，对产品9加压；
S6、在加热组件5加热及压杆15加压的同时，从工艺气氛连通口113向烧结腔4内通入促进烧结的气体；下在此过程中下模板传给治具8热量，治具8上的三明治结构的烧结层92材料在上方的压杆15加压加热条件下致密化，同时，膜材31覆在压杆15和芯片91之间用于导热、防污、缓冲弥补芯片91高低差；
S7、达到一定时间后，烧结腔4抽真空排除烧结时的挥发气体，然后向烧结腔4回填氮气使膜材31与第二模块2分离；
S8、降低高压腔室19的气压，使活塞16卸压，第二模块2向远离第一模块1的方向运动，烧结后的产品9随第二模块2转移至冷却区进行冷却，完成一个烧结循环。
本发明中的烧结方法预热、烧结、冷却三道工艺依次进行，效率高生产成本低。
上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (14)
1.一种多压杆烧结装置，其特征在于：包括第一模块(1)及第二模块(2)：
第一模块(1)，具有活塞板(13)、第一隔热板(12)及第一模板(11)，所述第一模块(1)和第二模块(2)被设置呈可相对靠拢而在第一模板(11)与第二模块(2)之间形成烧结腔(4)，所述第一隔热板(12)配置于活塞板(13)与第一模板(11)之间；
所述第一模板(11)上可移动的安装有多个压杆(15)，所述活塞板(13)内具有一个或多个活塞(16)，所述活塞(16)被设置呈能够在流体作用下移动，并通过一个用于隔热的传力件(17)或依次通过多个用于隔热的传力件(17)带动压杆(15)移动，使压杆(15)对烧结腔(4)内的产品(9)施加压力；
所述第一模板(11)或/和第二模块(2)上设有用于对烧结腔(4)内的产品(9)进行加热的加热组件(5)。
2.根据权利要求1所述的多压杆烧结装置，其特征在于：所述第一隔热板(12)上开设有若干通孔(121)，所述传力件(17)设置在通孔(121)中。
3.根据权利要求1所述的多压杆烧结装置，其特征在于：所述活塞(16)和其所带动的压杆(15)之间的传力件(17)具有一个，所述活塞(16)与传力件(17)之间的接触面积为接触面积A，传力件(17)与压杆(15)之间的接触面积为接触面积B，接触面积A与接触面积B中至少存在一者小于传力件(17)的最大横截面面积；
或者所述活塞(16)和其所带动的压杆(15)之间的传力件(17)具有多个，所述活塞(16)与传力件(17)之间的接触面积为接触面积A，传力件(17)与压杆(15)之间的接触面积为接触面积B，相邻两个传力件(17)之间的接触面积为接触面积C，接触面积A、接触面积B及接触面积C中至少存在一个小于传力件(17)的最大横截面面积。
4.根据权利要求1所述的多压杆烧结装置，其特征在于：所述传力件(17)在活塞(16)的移动方向上的一端端部具有隔热段(171)或两端端部均具有隔热段(171)，所述隔热段(171)一端的横截面积大另一端横截面积小，所述隔热段(171)横截面积大的一端与传力件(17)固定连接或一体成型。
5.根据权利要求4所述的多压杆烧结装置，其特征在于：所述隔热段(171)呈锥形、半球形或球冠形。
6.根据权利要求2所述的多压杆烧结装置，其特征在于：所述传力件(17)对应与第一隔热板(12)的通孔(121)之间设有衬套(18)，所述传力件(17)滑动安装在与其对应的衬套(18)内，且传力件(17)的滑动方向平行于活塞(16)的移动方向。
7.根据权利要求2所述的多压杆烧结装置，其特征在于：与压杆(15)接触的传力件(17)不与第一模板(11)接触。
8.根据权利要求1所述的多压杆烧结装置，其特征在于：所述压杆(15)沿活塞(16)的移动方向滑动安装在第一模板(11)上，且压杆(15)与第一模板(11)周向固定连接。
9.根据权利要求8所述的多压杆烧结装置，其特征在于：所述第一模板(11)靠近第一隔热板(12)的一端端面间隔开设有多个沟槽(111)，每个沟槽(111)的槽底均开设有若干与压杆(15)相匹配的压杆孔(112)，所述压杆(15)与压杆孔(112)一一对应，且压杆(15)滑动安装在与其对应的压杆孔(112)中；所述压杆(15)靠近沟槽(111)的一端具有用于供传力件(17)接触的头部(151)，所述头部(151)的外周壁上具有限位面(151a)，所述压杆(15)的头部(151)位于其所在的沟槽(111)内，且限位面(151a)与沟槽(111)的槽壁接触，以防止压杆(15)发生转动；所述头部(151)靠近第二模块(2)的一端具有用于阻止头部(151)进入压杆孔(112)的台阶面(151b)。
10.根据权利要求9所述的多压杆烧结装置，其特征在于：与压杆(15)接触的传力件(17)伸入到沟槽(111)内时和沟槽(111)的槽壁之间具有间隙以形成隔热区(111a)。
11.根据权利要求1所述的多压杆烧结装置，其特征在于：所述活塞(16)远离第一隔热板(12)的一侧具有高压腔室(19)，所述活塞板(13)上开设有若干活塞孔(131)，活塞(16)与活塞孔(131)一一对应，所述活塞(16)密封可滑动的安装在与其对应的活塞孔(131)内，所述高压腔室(19)上连通有介质流通口(191)，所述活塞孔(131)远离第一隔热板(12)一侧的孔口均与高压腔室(19)连通。
12.根据权利要求11所述的多压杆烧结装置，其特征在于：所述活塞板(13)远离第一隔热板(12)的一侧密封固定有盖板(14)，活塞板(13)、活塞(16)及盖板(14)之间形成所述高压腔室(19)，活塞孔(131)远离第一隔热板(12)一侧的孔口均延伸至高压腔室(19)内。
13.根据权利要求11所述的多压杆烧结装置，其特征在于：还包括供气装置(6)，所述供气装置(6)包括控制气路(61)、调压阀(62)、气体增压器(63)和工作气路(64)；
所述调压阀(62)串联在控制气路(61)上，控制气路(61)的入口用于连接控制气源，控制气路(61)的出口与气体增压器(63)连通；
所述气体增压器(63)串联在工作气路(64)上，工作气路(64)的入口用于连接工作气源，工作气路(64)的出口与高压腔室(19)的介质流通口(191)连通；
所述控制气路(61)用于为气体增压器(63)提供动力，使工作气路(64)中流入气体增压器(63)内的气体进行增压。
14.一种基于权利要求1-13任一项所述的多压杆烧结装置的烧结方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将待烧结的产品(9)放置在第二模块(2)上，加热组件(5)加热，卷膜机构(3)放膜使膜材(31)处于压杆(15)与产品(9)之间；
S2、使第二模块(2)向靠拢第一模块(1)的方向运动；
S3、产品(9)与膜材(31)接触后继续向第一模块(1)方向运动，在压杆(15)与膜材(31)接触后，再向上运动一定距离，形成烧结腔(4)；
S4、将第一模块(1)和第二模块(2)锁定；
S5、通入高压气体，活塞(16)向第二模块(2)方向施加力，通过传力件(17)、压杆(15)及膜材(31)，对产品(9)加压；
S6、加热，加压的同时，烧结腔(4)内通入促进烧结的气体；
S7、接着烧结腔(4)抽真空排除烧结时的挥发气体，然后向烧结腔(4)回填氮气使膜材(31)与第二模块(2)分离；
S8、活塞(16)卸压，第二模块(2)向远离第一模块(1)的方向运动，烧结后的产品(9)随第二模块(2)转移至冷却区进行冷却，完成一个烧结循环。
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Cited By (2)
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| CN118676038A (zh) * | 2024-08-26 | 2024-09-20 | 快克智能装备股份有限公司 | 气压膜压接装置 |
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2022
- 2022-06-16 CN CN202210680925.XA patent/CN114899116A/zh active Pending
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