专利名称：真空/可控气氛共晶炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种共晶焊炉，特别涉及微电子封装行业芯片与 基板共晶焊、基板与壳体共晶焊、管壳封帽、芯片电镀凸点再流成球、 光纤封装、共晶凸点焊接的工艺设备。
背景技术：
微电子封装包括多个工艺步骤，其中元器件芯片与基板粘接、基 板与管壳粘接、管壳封帽是最关键的工艺步骤。传统的工艺方法是使 用导电胶粘接，粘接后电阻率大、导热系数小，造成微波损耗大，管 芯、基板热阻大，结温高，功率输出受限，造成电路组件性能指标和 可靠性下降，无法满足军用混合电路组件的组装要求。
目前，共晶焊在微电子封装中涉及面最广，特别是军用电子器件、 组件进一步向多功能集成及微型化方向发展，具有高频、高速、宽带 的特点。实现共晶焊接的主要设备有带有吸嘴和镊子的共晶机、红 外再流焊炉、箱式炉等，这些设备的工作环境均是在空气中进行，用 这些设备共晶时存在以下问题-
(1) 容易产生空洞，共晶空洞直接导致散热性能降低，造成电 路性能及可靠性指标降低；
(2) 使用箱式炉和红外再流焊炉进行共晶需要使用助焊剂，会产生助焊剂流动污染，需增加清洗工艺，如清洗不彻底导致电路长期 可靠性指标降低。且由于存在对位精度、夹具等问题而不适合日益縮 小的芯片与基板焊接。
(3)镊子共晶机在进行多芯片共晶时，芯片重复受热，焊料多 次融化易使焊接面氧化，芯片移位，焊区扩散面不规则，严重影响芯 片的寿命和性能。 发明内容
本实用新型解决了现有共晶焊接设备在共晶焊时容易产生空洞、 使用助焊剂焊接易产生助焊剂流动污染、不能一次共晶多个芯片的技 术问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是 真空/可控气氛共晶炉，包括炉体、真空抽气系统、加热系统、 充气气路系统和以工控机为核心的控制电路，所述的炉体4上的炉盖
3下表面装有密封圈12，炉盖3中设置有冷却腔11和进水嘴9，可 以起到冷却保护密封圈与防止盖体过热的作用，在炉底的热板石墨夹 具14下方的炉体4内底部装有用于加热的石英灯18，在石英灯18 与炉体4之间设置有由紧固螺母20层叠压合的密封圈23、楔形环22、 密封圈26、铜垫片21;炉体4底部固定设置有冷却腔24、进气嘴17、 分气管16、真空管25，所述的真空管25与真空抽气系统相连接对炉 体抽真空，所述的进气嘴17与充气气路系统相连接对炉体充入惰性 气体，所述的分气管16将充入的惰性气体分送到炉底的各个部位。 所述的炉盖3上设置有手轮2，在炉盖3的上方和手轮2的下方设置有横压臂7，该横压臂7上设置有转轴8，手轮转动可以提升或 下降炉盖，炉盖提升后可以沿转轴固定套8旋转180度。 炉体4的底部可设置有3个进气嘴17。
所述的主控电路上设置有手动和自动控制转化开关，在自动控制 工作方式下可通过显示器设定工艺参数，使该共晶炉按设定好的工艺 曲线自动运行，在手动工作方式下通过手动控制该共晶炉的抽真空、 加热、充气等工艺过程。
本实用新型提供的"真空/可控气氛共晶炉"，可应用于微电子封 装中芯片、基板共晶，管壳封帽，芯片电镀凸点再流成球、光纤封装、 共晶凸点焊接等工艺；可制造真空环境，有助于减少共晶空洞；可完 成多芯片、多器件一次共晶；能实现快速升温(最大升温速率20(TC /分)，快速降温(最大降温速率12(TC/分)功能，提高生产效率。
图1本实用新型的外观结构图； 图2炉盖结构示意图 图3炉体左剖视图 图4炉体主剖视图 图5石英灯密封处局部放大图 图6石英灯密封结构示意图 图7软件控制流程图具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行说明真空/可控气氛共晶炉采用工控机控制方式，控制系统分为真空 抽气系统、加热系统、充气气路系统和主控电路四部分。结构部件主 要有四部分组成炉盖3、炉体4、机架6、控制柜5;显示器l安装
在机架6的前面板左侧上方，支撑显示器的支架可以270度旋转。炉 体4安装在机架6台面中心部位，炉盖3通过手轮2的转动可以提升 或下降，提升后可以沿转轴固定套8旋转180度。炉盖3下表面装有 密封圈12，炉盖3下降后与炉体上表面接合起到真空密封的作用。 炉盖3主体中设计有冷却腔11，通过进水嘴9通入冷却水，可以起 到冷却保护密封圈与防止盖体过热的作用。冷却水经过水路循环。
炉体4内底部装有加热部件石英灯18六根，均匀分布于热板石 墨夹具14下，需要进行共晶焊的器件放置在石墨夹具14上。加热部 件石英灯的结构设计是此设备的重点，如图4所示，所述的加热部件 为石英灯18，它与炉体4的固定与密封方式采用密封圈23、楔形环 22、密封圈26、铜垫片21、紧固螺母20层叠压合的密封方式。
炉体4底部设计有冷却腔24，进气嘴17、分气管16、真空管25 采用焊接的方法固定在炉体4底部。
热电偶19从炉体3下部插入石墨夹具14的孔中；通过显示器1 设定温度曲线及其它工艺参数，通过显示器1上的控制软件交互界面 实现自动或手动方式控制设备的运行。
权利要求1、一种真空/可控气氛共晶炉，包括炉体、真空抽气系统、加热系统、充气气路系统和以工控机为核心的控制电路，其特征在于，所述的炉体(4)上的炉盖(3)下表面装有密封圈(12)，炉盖(3)中设置有冷却腔(11)和进水嘴(9)，可以起到冷却保护密封圈与防止盖体过热的作用，在炉底的热板石墨夹具(14)下方的炉体(4)内底部装有石英灯(18)，在石英灯(18)与炉体(4)之间设置有紧固螺母(20)层叠压合的密封圈(23)、楔形环(22)、密封圈(26)、铜垫片(21)；炉体(4)底部设置有冷却腔(24)、进气嘴(17)、分气管(16)、真空管(25)，所述的真空管(25)与真空抽气系统相连接，对炉体抽真空；所述的进气嘴(17)与充气气路系统相连接对炉体充入惰性气体，所述的分气管(16)将充入的惰性气体分送到炉底的各个部位。
2 、根据权利要求1所述的一种真空/可控气氛共晶炉，其特征 在于，所述的炉盖(3)上设置有手轮(2)，在炉盖(3)的上方和手 轮(2)的下方设置有横压臂(7)，该横压臂(7)上侧位有转轴(8)， 手轮转动可以提升或下降炉盖，炉盖提升后可以沿转轴固定套(8) 旋转180度。
3、根据权利要求l或2所述的一种真空/可控气氛共晶炉，其特 征在于，炉体(4)的底部设置有3个进气嘴(17)。
专利摘要本实用新型公开了一种真空/可控气氛共晶炉，可用于微电子封装、混合微电子电路组装、LED封装等领域，包括炉体、真空抽气系统、加热系统、充气气路系统和控制电路，炉体(4)上的炉盖(3)下表面装有密封圈(12)，炉盖(3)中设置有冷却腔(11)和进水嘴(9)，在炉底的热板石墨夹具(14)下方的炉体(4)内底部装有石英灯(18)，在石英灯(18)与炉体(4)之间设置有紧固螺母(20)层叠压合的密封圈(23)、楔形环(22)、密封圈(26)、铜垫片(21)；炉体(4)底部设置有冷却腔(24)、进气嘴(17)、分气管(16)、真空管(25)，可进行多芯片一次共晶、阶梯共晶、在惰性气氛保护下共晶工艺过程。
文档编号B23K3/04GK201143585SQ200720102438
公开日2008年11月5日 申请日期2007年9月3日 优先权日2007年9月3日
发明者乔海灵, 井文丽, 侯一雪, 张建宏, 杨凯骏, 王晓奎, 王海珍, 王贵平, 芳 田, 霍灼琴 申请人:中国电子科技集团公司第二研究所