CN202734470U

CN202734470U - 银浆固化烘箱内气体压力控制装置

Info

Publication number: CN202734470U
Application number: CN 201220395986
Authority: CN
Inventors: 季达; 储新建
Original assignee: Nantong Huada Microelectronics Group Co Ltd
Current assignee: Nantong Huada Microelectronics Group Co Ltd
Priority date: 2012-08-11
Filing date: 2012-08-11
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2022-08-11

Abstract

本实用新型提供了一种银浆固化烘箱内气体压力控制装置，具有气动式自动风门、手动负压调节阀、手动正压调节阀、主抽风管道、付抽风管道、烘箱、温度传感器等部件。烘箱连接主抽风管道，主抽风管道中段连接有付抽风管道；主抽风管道中设置有气动式自动风门和手动负压调节阀，付抽风管道中设置有手动正压调节阀，温度传感器连接烘箱上，微压测量表连接在主抽风管道上。本实用新型使用时，当烘箱温度小于X℃，温度传感器通过自控装置控制气动式自动风门打开；当烘箱温度大于X℃时，气动式风门关闭。本实用新型解决了胶固化过程中器件氧化和沾污的问题，提高了键合质量和器件的寿命，可广泛应用于电子产品封装行业。

Description

银浆固化烘箱内气体压力控制装置

技术领域

本实用新型涉及微电子装配行业的胶接装置及其烘箱内部气体压力的控制方法。

背景技术

在半导体封装工艺过程中，芯片与引线框架的连接（键合）采用金线、银线或铜线焊接或者胶接连接，连接时一般需要在N2保护的烘箱中进行焊接点或胶接层的固化。其中的N2（氮气）的流量视烘箱大小进行设定控制，固化温度和固化时间由焊接或胶接的品种和用量确定。对固化工序的要求为：充分固化，确保芯片和框架连接强度、减小连接层电阻；防止框架、芯片的表面氧化、胶挥发物沾污，既确保连接强度，提高焊点可靠性，又要防止挥发物沾污劈刀后降低劈刀使用寿命。

但是，如何解决好焊接或交接材料挥发物沾污和氧化问题，一直是行业内的一道难题。

专利申请号为00213603.1的说明书中公开的一种“固化烘箱”，包括箱体、鼓风机、加热器、进风口和出风口，其箱体的顶部设有强排风机和鼓风机，鼓风机的出口朝向加热器，加热器的另一侧通向箱体一侧的进风道，进风道通过其上的进风口与工作室相通，工作室的另一侧通过排风口与回风道相通，回风道通向鼓风机的吸风口，回风道的下端与一敞开给排风道连通。该设备对温度、气压、时间等缺少具体要求和有效控制手段，尤其缺少自动控制手段，技术比较落后，效率低下。

专利申请号为201010222897.4的说明书中公开的一种“用于涂层织物固化烘燥的智能烘箱”，包括烘箱本体，在烘箱本体的两侧设有涂层织物通入孔，涂层织物通入孔上下两侧装有拉布辊，烘箱本体底部装有可调流量风道，可调流量风道上装有调节阀，在烘箱本体内，位于两侧涂层织物通入孔所在直线的上方装有温度传感器。本实用新型智能烘箱用于涂层织物浆料涂刮后的固化烘燥，烘箱内部联通大气，非密闭环境，内部设备易于氧化腐蚀，胶接强度较低，不适合电子产品等精密器件的胶接固化使用。

发明内容

实用新型目的：本实用新型提供一种带有自动风门的烘箱，能够根据烘箱温度自动打开或关闭风门，而且烘箱内气体的负压、正压可以调节，能有效解决焊接或者胶接固化过程中框架、芯片等表面易于沾污和氧化之间的矛盾。

技术方案：本实用新型的银浆固化烘箱内气体压力控制装置，含有主抽风管道、付抽风管道、微压测量表、N2保护的烘箱、温度传感器，还含有下列组成部件：气动式自动风门、手动负压调节阀、手动正压调节阀、微压测量表、自控装置。

烘箱内部放置芯片、框架、焊接或者胶接用银浆（包括银浆、锡膏、高分子胶、无机胶等胶粘剂），烘箱连接N2气源作为烘箱中的保护性惰性气体，烘箱还连接主抽风管道入风口。主抽风管道出风口连接有抽风机；主抽风管道上连接付抽风管道入风口、付抽风管道出风口；主抽风管道中，在付抽风管道入风口与付抽风管道出风口之间设置有气动式自动风门，能够根据烘箱中气体的温度自动控制器风门的开关；在付抽风管道出风口与主抽风管道出风口之间设置有手动正压调节阀，能够根据微压测量表显示的气体压力手动控制其风门的开关；付抽风管道中设置有手动负压调节阀，能够根据微压测量表显示的气体压力手动控制其风门的开关。

理论上讲，由于框架、芯片表面氧化和胶挥发物沾污与烘箱中气体的温度和压力有较大关系。固化烘箱排风量越大，胶固化过程中挥发物对框架表面的沾污越轻；但大风量排风使烘箱内部呈负压状态，而由于烘箱非完全密封，负压时空气中的氧气会进入烘箱内。当达到一定温度时框架表面开始氧化，温度越高氧化越严重，因此要求烘箱在框架发生氧化前大风量排风转换为小风量排风，利用烘箱充N2作用使烘箱内部呈正压状态，阻止空气中的氧气进入烘箱，避免高温下框架氧化。

在本实用新型中，温度传感器连接在所述的烘箱上，用于感知或测得其内部气体的温度，温度传感器测得的温度数据通过自控装置连接控制上述的气动式自动风门。温度高于某个数值时，自动风门关闭，温度低于某个数值时，自动风门打开排风。

所述的微压测量表可以连接在主抽风管道上或者烘箱上；优选连接于主抽风管道上，在主抽风管道入风口与付抽风管道入风口之间。

所述的手动正压调节阀和手动负压调节阀均可以带有锁紧装置，以维持需要的开关状态。

所述的付抽风管道的管径优选为主抽风管道管径的1/10-1/2。

所述的微压测量表优选选用零位在中间的正负压表，使用一个表既能够测量正压又能够测量负压。

所述的烘箱上还可以设置有温度报警器，温度高于某数值时，发出报警提示声。

如上所述的银浆固化烘箱内气体压力控制装置的控制方法，含有下述控制工艺步骤：

A.根据银浆的品种及其固化温度要求，设定温度传感器感知并通过自控装置发出动作指令的下限温度为X℃；

B. 当烘箱温度小于X℃时，温度传感器通过自控装置自动控制气动式自动风门完全打开，烘箱内大部分胶挥发物通过气动式自动风门→主抽风管道→手动负压调节阀主抽风管道出风口，进入外置的排风总管；

C、当排风量大于烘箱中N2供给量，烘箱内处于负压时，由手动负压调节阀调节负压量，负压大小显示在微压测量表上；

D、当烘箱温度大于X℃时，温度传感器通过自控装置自动控制气动式自动风门完全关闭；由于付抽风管道直径小，烘箱在N2气体压力的作用下，内部呈正压状态，阻止空气中氧气的进入，使框架在高温下不发生表面氧化，同时残余的胶挥发物通过付抽风管道→手动正压调节阀→主抽风管道出风口，再进入排风总管；

E、由手动正压调节阀调节正压量，正压大小显示在微压测量表上。

上述技术方案中，当所述的烘箱温度达到X℃时，温度报警器可以有报警。X℃根据银浆的品种优选为60℃～150℃。

所述的步骤B中的微压测量表显示的负压范围优选为：25 Pa～125Pa；步骤C中的微压测量表显示的正压范围优选为：-10 Pa～-100 Pa。

有益效果：本实用新型具有如下优点：

1、解决了长期以来胶粘剂固化过程中存在的框架、芯片表面氧化和胶接材料沾污的问题，减少胶挥发物对键合丝劈刀（比如：陶瓷劈刀）的沾污，使劈刀使用寿命提高一倍以上。

2、在本行业内首次采用微压表对胶固化烘箱内部工作压力进行实时监控，方便工艺调整和控制。

3、为提高键合焊点拉力一致性、焊点可靠性、提高键合强度提供了必要的保障条件；比如能够提高铜线键合产品TC试验寿命周期一倍以上。

4、本实用新型能广泛应用于电子器件封装行业的金线、银线、铜线产品焊接或者胶接固化工序。

附图说明

图1是本实用新型的一个烘箱内气体压力控制装置结构示意图；

图中：1、N2气源；2、烘箱；3、温度传感器；4、自控装置；5、气动式自动风门；6、主抽风管道；7、主抽风管道出风口；8、手动负压调节阀；9、付抽风管道出风口；10、手动正压调节阀；11、付抽风管道；12、付抽风管道入风口；13、微压测量表；14主抽风管道入风口。

具体实施方式

实施例

如图1所示的银浆固化烘箱内气体压力控制装置，由主抽风管道6、付抽风管道11、微压测量表13、烘箱2、气动式自动风门5、手动负压调节阀8、手动正压调节阀10、微压测量表13、温度传感器3、自控装置4等部件组成。

主抽风管道出风口7连接有抽风机，烘箱2连接有N2气源1作为烘箱2中的惰性保护气体，烘箱2连接着主抽风管道入风口14，主抽风管道6上连接付抽风管道入风口12、付抽风管道出风口9。

在付抽风管道入风口12与付抽风管道出风口9之间的主抽风管道6中设置有气动式自动风门5，在付抽风管道出风口9与主抽风管道出风口7之间设置有手动负压调节阀8，在付抽风管道11中设置有手动正压调节阀10。

所述的温度传感器3连接在烘箱2上，用于感知或测量其内部气体的温度数据。所述的微压测量表13连接在主抽风管道6上，连接在主抽风管道入风口14与付抽风管道入风口12之间。

所述的手动正压调节阀10和手动负压调节阀8均带有锁紧装置，所述的付抽风管道11的管径是主抽风管道6管径的1/4，所述的微压测量表13选用零位在中间的正负压表。

上述装置在使用时，可以采用如下操作控制方法：

A、烘箱2内部放置待胶接零件、胶接用银浆，根据银浆种类，设定温度传感器3感知并通过自控装置4发出动作指令的下限温度为90℃；

B. 当烘箱2温度小于90℃时，温度传感器3通过自控装置4自动控制气动式自动风门5完全打开，烘箱2内大部分胶挥发物通过气动式自动风门5→主抽风管道6，进入排风总管；

C、当排风量大于烘箱2中N2供给量，烘箱2内处于负压时，由手动负压调节阀8调节负压量，负压大小显示在微压测量表13上，负压约为-50Pa；

D、当烘箱2温度大于90℃时，温度传感器3通过自控装置4自动控制气动式自动风门5完全关闭；残余的胶挥发物通过付抽风管道11→手动正压调节阀10，进入排风总管；

E、由手动正压调节阀10调节正压量，正压大小显示在微压测量表13上，约为50Pa。

经过大量试验，证实上述控制装置能够比较圆满地解决胶粘剂固化过程中存在的框架、芯片表面氧化和沾污的问题，减少胶挥发物对键合丝劈刀等器件的沾污，劈刀使用寿命提高一倍以上，铜线键合产品TC试验寿命周期提高一倍以上。

Claims

1.一种银浆固化烘箱内气体压力控制装置，含有主抽风管道（6）、付抽风管道（11）、微压测量表（13）、烘箱（2）及其内部能放置的待胶接零件、焊接或者胶接用银浆，主抽风管道出风口（7）连接有抽风机，烘箱（2）连接有N2气源（1）作为烘箱（2）中的惰性保护气体，其特征在于：

还含有下列组成部件：气动式自动风门（5）、手动负压调节阀（8）、手动正压调节阀（10）、微压测量表（13）、温度传感器（3）、自控装置（4）；

烘箱（2）连接着主抽风管道入风口（14）；主抽风管道（6）上连接付抽风管道入风口（12）、付抽风管道出风口（9）；

在主抽风管道（6）中，付抽风管道入风口（12）与付抽风管道出风口（9）之间设置有气动式自动风门（5），能够根据烘箱（2）中气体的温度控制气动式自动风门（5）的开关；付抽风管道出风口（9）与主抽风管道出风口（7）之间设置有手动正压调节阀（10），能够根据微压测量表（13）显示的气体压力手动控制其风门的开关；

在付抽风管道（11）中，设置有手动负压调节阀（8），能够根据微压测量表（13）显示的气体压力手动控制其风门的开关；

温度传感器（3）连接在烘箱（2）上，温度传感器（3）通过自控装置（4）连接控制气动式自动风门（5）。

2.根据权利要求1所述的银浆固化烘箱内气体压力控制装置，其特征在于：所述的微压测量表（13）连接在主抽风管道（6）上或者烘箱（2）上；连接于主抽风管道（6）上时，连接在主抽风管道入风口（14）与付抽风管道入风口（12）之间。

3.根据权利要求1所述的银浆固化烘箱内气体压力控制装置，其特征在于：所述的手动正压调节阀（10）或手动负压调节阀（8）带有锁紧装置。

4.根据权利要求1所述的银浆固化烘箱内气体压力控制装置，其特征在于：所述的付抽风管道（11）的管径是主抽风管道（6）管径的1/10-1/2。

5.根据权利要求1或2所述的银浆固化烘箱内气体压力控制装置，其特征在于：所述的微压测量表（13）选用零位在中间的正负压表。

6.根据权利要求1或2所述的银浆固化烘箱内气体压力控制装置，其特征在于：所述的烘箱（2）上设置有温度报警器。