CN117718556A - 一种芯片封装焊接真空炉及其传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体芯片封装技术领域，提供芯片封装焊接真空炉及其传输方法，包括第一真空腔、第二真空腔、第三真空腔、第四真空腔和第五真空腔；所述第一真空腔、所述第二真空腔、所述第三真空腔、所述第四真空腔和所述第五真空腔沿作业流程方向依次设置；所述第一真空腔和所述第五真空腔为独立真空腔，通过控制速度达到最优的传输速度，防止工件的堆叠碰撞，保证了高效率的连续作业。

Description

一种芯片封装焊接真空炉及其传输方法

技术领域

本发明涉及半导体芯片封装技术领域，尤其涉及一种芯片封装焊接真空炉及其传输方法。

背景技术

在半导体芯片封装时需要在真空环境下进行，一般可采用真空炉形式得以实现。现有技术中的真空炉设置多个预热区、一个真空区和多个冷却区，其中，预热区采用氮气保护，并不是完全低氧环境；焊接区为真空环境。芯片焊接完之后，焊接区和冷却区之间连接的门打开，芯片从焊接区进入到冷却区，同时，焊接区和预热区之间连接的门打开，将预热的芯片送入到焊接区进行焊接，这样，在完成一个焊接过程并进行下一个焊接过程中，焊接区的前后门要同时打开，冷却区和预热区会破坏焊接区的真空环境的保持；有的现有技术中设置多个真空腔，芯片依次经过第一腔、第二腔、第三腔，但是依旧会存在堆积不连续的问题，这样不能保证焊接过程是连续的，加工效率低。

发明内容

本发明提供一种芯片真空热压炉，用以解决现有技术中芯片封装焊接真空炉内工件的堆叠碰撞，不能保证高效率的连续作业的问题。

一种芯片封装焊接真空炉，包括第一真空腔、第二真空腔、第三真空腔、第四真空腔和第五真空腔；所述第一真空腔、所述第二真空腔、所述第三真空腔、所述第四真空腔和所述第五真空腔沿作业流程方向依次设置；

所述的芯片封装焊接真空炉的传输方法，包括：

S0，设置第一真空腔的传输速度为V1，设置第二真空腔的传输速度为V2，设置第三真空腔的传输速度为V3，设置第四真空腔传输速度为V4,设置第五真空腔传输速度为V5；

S2，关闭所述第二真空腔、第三真空腔和第四真空腔保持其内部真空状态、惰性气体状态或者还原性气体状态，开启所述第一真空腔并以V1速度进行传输，工件进入所述第一真空腔内；

S3，关闭所述第一和第五真空腔，将所述第一和第五真空腔抽真空达到预定真空度或进行惰性气体或还原性气体的注入，然后在所述第二真空腔达到预定真空值或进行惰性气体或还原性气体的注入后开启第二真空腔，工件由传输速度V2第一真空腔进入到第二真空腔内，工件由传输速度V3第二真空腔进入到第三真空腔内，工件由传输速度V4第三真空腔进入到第四真空腔内；

S4，关闭第二真空腔、第三真空腔和第四真空腔，并开启第一和第五真空腔，下一工件进入第一真空腔内；

S5、重复步骤S3和S4，且工件沿作业流程依次经过经过第二真空腔、第三真空腔和第四真空腔，最终由传输速度V5从第五真空腔移出。

根据本发明的芯片封装焊接真空炉，

所述V1=A*V2,V2=B*V3,V3=C*V4,V4=D*V5，

其中A<1,B<1,C<1,D<1。

根据本发明的芯片封装焊接真空炉，所述A=B=C=D或部分相等或都不相等。

根据本发明的芯片封装焊接真空炉，所述第二真空腔为预热区，用于在工件预热阶段提供真空环境、惰性气体环境或还原性气体环境；

所述第三真空腔为焊接区，用于在工件焊接阶段提供真空环境、惰性气体环境或还原性气体环境；

所述第四真空腔为冷却区，用于在工件冷却阶段提供真空环境、惰性气体环境或还原性气体环境；其中，

所述预热区、所述焊接区和所述冷却区沿作业流程方向依次设置。

根据本发明的芯片封装焊接真空炉，还包括多个治具框和多个阻挡机构，多个所述阻挡机构设置在所述第一真空腔、所述第二真空腔、所述第三真空腔、所述第四真空腔和所述第五真空腔的出口端附近，所述治具框用于承载所述工件。

根据本发明的芯片封装焊接真空炉，所述阻挡机构用于对所述治具框进行阻挡。

根据本发明的芯片封装焊接真空炉，还包括：第一抽真空装置，所述第一抽真空装置分别一一对应与所述预热区、所述焊接区和所述冷却区连通，分别用于将所述预热区、所述焊接区和所述冷却区抽真空。

根据本发明的芯片封装焊接真空炉，所述第一真空腔为入口待转区，所述入口待转区设于所述预热区的入口端；

所述第五真空腔为出口待转区，所述出口待转区设于所述冷却区的出口端。

根据本发明的芯片封装焊接真空炉，还包括：第二抽真空装置，所述第二抽真空装置与所述第一真空腔和第五真空腔连通，用于将所述第一真空腔和第五真空腔抽真空。

根据本发明的芯片封装焊接真空炉，在步骤S2之前还包括：

S1、关闭第一真空腔和第五真空腔，并保持第一真空腔、第二真空腔、第三真空腔、第四真空腔和第五真空腔内部的真空状态、惰性气体状态或者还原性气体状态。

本发明通过控制真空腔的速度达到最优的传输速度，防止工件的堆叠碰撞，保证了高效率的连续作业。阻挡机构的动作保证了各个真空腔的安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的芯片封装焊接真空炉的结构示意图1；

图2是本发明提供的芯片封装焊接真空炉的结构示意图2；

图3是本发明提供的芯片封装焊接真空炉的传输方法中步骤S1的结构示意图；

图4是本发明提供的芯片封装焊接真空炉的传输方法中步骤S2的结构示意图；

图5是本发明提供的芯片封装焊接真空炉的传输方法中步骤S3的结构示意图；

图6是本发明提供的芯片封装焊接真空炉的传输方法中步骤S4的结构示意图；

图7是本发明提供的芯片封装焊接真空炉的传输方法中步骤S5的结构示意图；

图8时本发明提供的芯片封装焊接真空炉的传输方法中步骤S6的结构示意图；

图9时本发明提供的芯片封装焊接真空炉的传输方法中步骤S7的结构示意图；

附图标记：11、第二真空腔；12、第三真空腔；13、第四真空腔；14、第一真空腔；15、第五真空腔；25、入口密封门；26、出口密封门；111，第一阻挡机构；112、第二阻挡机构；113、第一抽真空装置；114、升降机构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1至图9描述本发明实施例的一种芯片封装焊接真空炉，包括第一真空腔14、第二真空腔11、第三真空腔12、第四真空腔13和第五真空腔15；第一真空腔14、第二真空腔11、第三真空腔12、第四真空腔13和第五真空腔15沿作业流程方向依次设置；第一真空腔14和第五真空腔15为独立真空腔或互通；第二真空腔11、第三真空腔12和第四真空腔13的升降机构都是同样的升降机构114，都是气缸推动的。第二真空腔11、第三真空腔12和第三真空腔13的升降机构114同时动作分别对第二真空腔11、第二真空腔12和第三真空腔13进行密封，并形成第一真空腔14和第五真空腔15的独立密封状态。第一真空腔14为入口待转区14，入口待转区14设于预热区11的入口端。第五真空腔15为出口待转区15，出口待转区15设于冷却区13的出口端。后续描述第二真空腔12即为预热区，第三真空腔13即为焊接区，第四真空腔14为冷却区，第一真空腔14即为入口待转区，第五真空腔15即为出口待转区。

第二真空腔11为预热区11，用于在工件预热阶段提供真空环境、惰性气体环境或还原性气体环境；

第三真空腔12为焊接区12，用于在工件焊接阶段提供真空环境、惰性气体环境或还原性气体环境；

第四真空腔13为冷却区13，用于在工件冷却阶段提供真空环境、惰性气体环境或还原性气体环境；其中，预热区、焊接区和冷却区沿作业流程方向依次设置。具体来说，半导体芯片封装焊接包括预热、焊接和冷却三个步骤，为了保持工艺的连续工作，预热区、焊接区和冷却区的升降机构同时动作，提高了工作效率。其具体有以下功能：

1、提供真空环境，预热区真空腔11、焊接区真空腔12和冷却区真空腔13均具有该功能；

2、提供腔体内部气体置换的功能；具体为：抽真空，充氮气，达到在高洁净度氮气下焊接的功能，主要在焊接区真空腔12用到此功能；

3、真空腔体做密封；可以在腔体内部充入甲酸、氮氢混合气体，氢气等还原性气体，给工件表面做还原，提高焊接质量，主要在焊接区真空腔12用到此功能；

4、或者在无氧环境中，通过氮气快速降温，主要在冷却区真空腔13用到此功能。

在实际工作过程中，比如如果预热区的传输速度小于焊接区的传输速度，会导致工件堆叠碰撞，降低产品质量。其他的真空腔区也有类似的问题。

在本发明的其中一个实施例中，芯片封装焊接真空炉还包括多个治具框（图中未标识）和多个阻挡机构，比如如图2所示，第一阻挡机构111和第二阻挡机构112。多个阻挡机构设置在第一真空腔14、第二真空腔11、第三真空腔12、第四真空腔13和第五真空腔15的出口端附近，跟第一阻挡机构111和第二阻挡机构112设置的位置近似。治具框用于承载工件。阻挡机构保证了各个真空腔的安全。

阻挡机构用于对治具框进行阻挡，治具框用于承载工件。

预热区11、焊接区12和冷却区13的真空环境都是通过多个第一真空装置113进行抽真空。第一抽真空装置113分别一一对应与预热区真空腔、焊接区真空腔和冷却区真空腔连通，分别用于将预热区真空腔、所述焊接区真空腔和冷却区真空腔抽真空。

第二抽真空装置（图中未标识），第二抽真空装置与第一真空腔14和第五真空腔15连通，用于将第一真空腔14和第五真空腔15抽真空。

在本发明的其中一个实施例中，该芯片封装焊接真空炉还包括：入口密封门25和出口封闭门26，入口密封门25可启闭切换地设置于入口待转区21的入口端；出口封闭门26可启闭切换地设置于出口待转区22的出口端。当入口密封门25和出口密封门26升起时，即第一真空腔14和第五真空腔15开启，供工件进出；当入口密封门25和出口密封门26下降关闭时，即第一真空腔14和第五真空腔15关闭，内部形成密闭空间，以便形成真空环境。

芯片封装焊接真空炉的传输方法，包括：

S0，设置第一真空腔的传输速度为V1，设置第二真空腔的传输速度为V2，设置第三真空腔的传输速度为V3，设置第四真空腔传输速度为V4,设置第五真空腔传输速度为V5;

V1=A*V2,V2=B*V3,V3=C*V4,V4=D*V5，

其中A<1,B<1,C<1,D<1。设置的速度为V1<V2<V3<V4<V5。

S1、关闭第一真空腔和第五真空腔，并保持第一真空腔、第二真空腔、第三真空腔、第四真空腔和第五真空腔内部的真空状态、惰性气体状态或者还原性气体状态。

S2，关闭所述第二真空腔、第三真空腔和第四真空腔保持其内部真空状态、惰性气体状态或者还原性气体状态，开启所述第一真空腔并以V1速度进行传输，工件进入所述第一真空腔内。

S3，关闭所述第一真空腔，将所述第一真空腔抽真空达到预定真空度或进行惰性气体或还原性气体的注入，然后在所述第二真空腔达到预定真空值或进行惰性气体或还原性气体的注入后开启第二真空腔，工件由传输速度V2第一真空腔进入到第二真空腔内，工件由传输速度V3第二真空腔进入到第三真空腔内，工件由传输速度V4第三真空腔进入到第四真空腔内。

S4，关闭第二真空腔、第三真空腔和第四真空腔，并开启第一真空腔，下一工件进入第一真空腔内。

S5、重复步骤S3和S4，且工件沿作业流程依次经过第二真空腔、第三真空腔和第四真空腔，最终由传输速度V5从第五真空腔移出。

基于以上几个实施例，如图3-9所示，本发明的芯片封装焊接真空炉的传输方法，包括如下步骤：

S0，设置入口待转区14的传输速度为V1，设置预热区11的传输速度为V2，设置焊接区12的传输速度为V3，设置冷却区13传输速度为V4,设置出口待转区15的传输速度为V5;

V1=A*V2,V2=B*V3,V3=C*V4,V4=D*V5，

其中A<1,B<1,C<1,D<1。设置的速度为V1<V2<V3<V4<V5。

S1、初始位置，入口密封门25和出口密封门26关闭，入口待转区 14、出口待转区15、预热区11、焊接区12和冷却区13均处于真空状态，前端工件1处于等待状态，即如图3所示。

S2，入口待转区14、出口待转区15释放真空，打开入口密封门25和出口密封门26，前端工件1通过速度V1流入入口待转区14，即如图4所示。

S3，关闭入口密封门25和出口密封门26，整个入口待转区14和出口待转区15处于密封状态，并开始抽真空（预热区11、焊接区12和冷却区13真空保持），使整个入口待转区14和出口待转区15处于一个真空状态，即如图5所示。

S4，当入口待转区14和出口待转区15真空达到预定值，预热区11、焊接区12和冷却区13同时开启，通过升降机构114进行同时开启，工件1通过预热区11的传输速度V2传输至预热区真空腔11，即如图6所示。

S5、预热区11、焊接区12和冷却区13同时关闭，开始抽真空，入口待转区14和出口待转区15真空释放，打开入口密封门25和出口密封门26，将工件2通过入口待转区14的V1速度传入到入口待转区14，将后端出口待转区15工件传出，即如图7所示。

S6、依次重复上述步骤，工件逐次通过预热区速度V2进入预热区11、通过焊接区速度V3进入焊接区12和通过冷却区速度V4进入冷却区13，即如图8所示。

S7、工件1依次完成上述加工流程，即如图9所示。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种芯片封装焊接真空炉，其特征在于，包括第一真空腔、第二真空腔、第三真空腔、第四真空腔和第五真空腔；所述第一真空腔、所述第二真空腔、所述第三真空腔、所述第四真空腔和所述第五真空腔沿作业流程方向依次设置；所述第一真空腔和所述第五真空腔为独立真空腔；

所述的芯片封装焊接真空炉的传输方法，包括：

S0，设置第一真空腔的传输速度为V1，设置第二真空腔的传输速度为V2，设置第三真空腔的传输速度为V3，设置第四真空腔传输速度为V4,设置第五真空腔传输速度为V5;

S2，关闭所述第二真空腔、第三真空腔和第四真空腔保持其内部真空状态、惰性气体状态或者还原性气体状态，开启所述第一真空腔并以V1速度进行传输，工件进入所述第一真空腔内；

S3，关闭所述第一和第五真空腔，将所述第一和第五真空腔抽真空达到预定真空度或进行惰性气体或还原性气体的注入，然后在所述第二真空腔达到预定真空值或进行惰性气体或还原性气体的注入后开启第二真空腔，工件由传输速度V2第一真空腔进入到第二真空腔内，工件由传输速度V3第二真空腔进入到第三真空腔内，工件由传输速度V4第三真空腔进入到第四真空腔内；

S4，关闭第二真空腔、第三真空腔和第四真空腔，并开启第一真空腔和第五，下一工件进入第一真空腔内；

S5、重复步骤S3和S4，且工件沿作业流程依次经过多个第一真空腔，最终由传输速度V5从第五真空腔移出。

2.根据权利要求1所述的芯片封装焊接真空炉，其特征在于，

所述V1=A*V2,V2=B*V3,V3=C*V4,V4=D*V5，

其中A<1,B<1,C<1,D<1。

3.根据权利要求2所述的芯片封装焊接真空炉，其特征在于，所述A=B=C=D或部分相等或都不相等。

4.根据权利要求1所述的芯片封装焊接真空炉，其特征在于，所述第二真空腔为预热区，用于在工件预热阶段提供真空环境、惰性气体环境或还原性气体环境；

所述第三真空腔为焊接区，用于在工件焊接阶段提供真空环境、惰性气体环境或还原性气体环境；

所述第四真空腔为冷却区，用于在工件冷却阶段提供真空环境、惰性气体环境或还原性气体环境；其中，

所述预热区、所述焊接区和所述冷却区沿作业流程方向依次设置。

5.根据权利要求1所述的芯片封装焊接真空炉，其特征在于，还包括多个治具框和多个阻挡机构，多个所述阻挡机构设置在所述第一真空腔、所述第二真空腔、所述第三真空腔、所述第四真空腔和所述第五真空腔的出口端附近，所述治具框用于承载所述工件。

6.根据权利要求5所述的芯片封装焊接真空炉，其特征在于，所述阻挡机构用于对所述治具框进行阻挡。

7.根据权利要求4所述的芯片封装焊接真空炉，其特征在于，还包括：第一抽真空装置，所述第一抽真空装置分别一一对应与所述预热区、所述焊接区和所述冷却区连通，分别用于将所述预热区、所述焊接区和所述冷却区抽真空。

8.根据权利要求1所述的芯片封装焊接真空炉，其特征在于，

所述第一真空腔为入口待转区，所述入口待转区设于所述预热区的入口端；

所述第五真空腔为出口待转区，所述出口待转区设于所述冷却区的出口端。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的芯片封装焊接真空炉，其特征在于，还包括：第二抽真空装置，所述第二抽真空装置与所述第一真空腔和第五真空腔连通，用于将所述第一真空腔和第五真空腔抽真空。

10.根据权利要求1所述的芯片封装焊接真空炉，其特征在于，在步骤S2之前还包括：

S1、关闭第一真空腔和所述第五真空腔，并保持第一真空腔、第二真空腔、第三真空腔、第四真空腔和第五真空腔内部的真空状态、惰性气体状态或者还原性气体状态。