專利名稱：雙向可控硅制造中的真空燒結(jié)方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種電子器件的制造方法，特別是雙向可控硅生產(chǎn)中的真空爐燒結(jié)方法。
背景技術(shù)：
雙向可控硅是一種常用電子元器件，在它的制造流程中，有一個工序是陶瓷片與上、下節(jié)引線框架的燒結(jié)。 一般的燒結(jié)方法采用的是氫氮爐燒結(jié)，這種方法是一種正壓焊接，并且在焊接過程中要連續(xù)不斷的充氫氣、氮氣，具體工藝原理如附圖1所表示的內(nèi)容。這種方法存在一些缺點首先是正壓焊接時，焊接中容易產(chǎn)生氣泡導致產(chǎn)品熱阻增大，其次，這種方法用的爐管不能過大，
一般爐管直徑超不過100 150mm， 一次燒結(jié)的工件較少，最后，由于工作中需
要連續(xù)不斷加氫氮氣，成本高，而且安全性差。行業(yè)中，對于真空爐用于工廠生產(chǎn)雙向可控硅的燒結(jié)，普遍認為是不可行的，原因是真空爐工作，抽氣、加熱、冷卻過程運行周期時間長，不能連續(xù)生產(chǎn)，效率低，成本高，不具有產(chǎn)業(yè)化的優(yōu)勢，所以現(xiàn)有觀念是不考慮真空爐應用在雙向可控硅的燒結(jié)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服背景技術(shù)的技術(shù)偏見，發(fā)明一種將真空燒結(jié)爐應用到雙向可控硅的燒結(jié)的方法，達到降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。本發(fā)明的步驟是這樣的
1、 設備準備，準備適合于產(chǎn)業(yè)化燒結(jié)用的真空燒結(jié)爐，同時準備，配合該真空爐用的燒結(jié)模具組合。
模具由上、下兩模組成，相互配合形成的空間就是工位，為了達到更好的排氣效果，在模具的橫向、縱向開許多排氣孔。多個模具疊加成為模具組合。
2、 裝料，將制造雙向可控硅用的上、下兩節(jié)引線框架、陶瓷片和選用的焊料，依次放入模具中相應位置。陶瓷片在上下引線框架中間，陶瓷片與框架的接觸面涂布悍料或焊料片。
3、 模具疊放成模具組合，原料放滿模具以后，將若干個模具疊放在一起，形成一個于爐管匹配的方形組合，并用嫘栓周定。
4、 入爐，用真空爐自有的機械把模具推入真空爐的恒溫區(qū)。
5、 抽真空，將爐管密閉以后抽真空。真空度1 5X10-1 Pa,時間15 30分鐘；
6、 燒結(jié)，邊燒邊抽氣，爐子處于真空負壓狀態(tài)，溫度控制在35(TC 400'C之間，燒結(jié)時間為5 13分鐘；
7、 冷卻，燒結(jié)完成后利用真空爐的冷卻設備迅速冷卻工件，冷卻至8(TC以下。
至此，整個燒結(jié)完成，產(chǎn)品迸入下一道加工程序，進入貼片、鍵合、塑封等。
本發(fā)明的優(yōu)選方案是步驟l中準備的設備，選用三工位真空燒結(jié)爐，爐
管選用直徑350m的大爐管，真空度達到KH Pa，該爐冷卻時間小于60分鐘。焊接中使用的焊料lt^鉛錫銀悍料。
本發(fā)明利用了市售的真空燒結(jié)爐，配合一組燒結(jié)模具，可以實現(xiàn)大批量的焊接生產(chǎn)，焊接的工件無氣泡、無氧化層，最終產(chǎn)品質(zhì)量一致性好，熱阻小。由于沒有大量使用氫氣、氮氣，所以相比生產(chǎn)成本低。過去，真空燒結(jié)方法僅應用于軍工小批量產(chǎn)品或?qū)嶒炇已芯宽椖?，本發(fā)明將該方法應用于工業(yè)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。


圖1、現(xiàn)有氫氮燒結(jié)法原理圖。
圖2、本發(fā)明流程圖
圖3、本發(fā)明在爐中燒結(jié)原理圖。
圖4、本發(fā)明的裝料模具結(jié)構(gòu)圖
圖5、圖4的剖面圖
圖6、本發(fā)明的真空爐結(jié)構(gòu)圖
具體實施方式
:圖2是本發(fā)明的具體操作流程，同時結(jié)合圖3燒結(jié)原理閣，詳細說明如下:
步驟l、準備必要設備，真空爐的結(jié)構(gòu)按照圖6所示的內(nèi)容，選用市售的三工位真空燒結(jié)爐，具體的技術(shù)要求是直徑爐管、氟利昂冷卻、真空度達到101 Pa;本實施例選用的真空爐爐管大，可以配置相應的模具組合，使一次安放的工件多，提高了工效。其次，設備具有三工位， 一臺設備具有三臺設備的功效， 一邊裝料， 一邊燒結(jié)， 一邊冷卻，達到了在提高工藝質(zhì)量的同時，還提髙了生產(chǎn)效率。結(jié)構(gòu)如圖4、 5模具的制造方法是這樣的，由上、下兩模組成,相互配合的空間就是工位，為了達到更好的排氣效果，在模具的橫向、縱向開許多排氣孔，多個模具可以疊放成模具組合。
步驟2采用人工或機械化裝料，按照上框架錒片、陶瓷片、下框架銅片的順序依次疊放，陶瓷片的兩面涂布焊料，本優(yōu)選例的焊料采用鉛錫銀焊料，其中鉛的比例在97.5%以上》
步驟3模具疊放。本發(fā)明的一個模具能放60個工件，模具放滿以后，將60個(或120個)放滿工件的模具疊放在一起并國定，本實旌例中的國定方法是在模具上開蠊孔，通過嫁栓固定。利用模具自身的重量對工位上的工件進行壓緊，固定是為了固定模具組合之間的抹氣、加熱、散熱通道，并給模具中的原料一個焊接壓力。
步驟4、入爐，用真空爐自有的機MMill裝置，將皿好的模具組裝入真空
爐的恒溫區(qū)，平穩(wěn)放置。
步驟5、抽真空，將爐管密閉以后抽真空。真空度l~5xl0-i Pa,時間15 30分鐘；
步驟6，燒結(jié)焊接，利用三工位真空燒結(jié)爐的特性，邊焊接邊抽氣，保持整個爐內(nèi)的負壓狀態(tài)，焊接中焊料產(chǎn)生的氣體被排出，由于本發(fā)明的模具上有很多排氣孔，所以能保證排氣的頫暢，也就是悍接面不產(chǎn)生氣泡。焊接的爐溫控制在350" 400TC之間，時間為5~13分鐘。整^H^過程的原理按照圖3顯示的內(nèi)容，三工位上疊放若干模具組，同財燒結(jié)焊接。
步驟7,迅速冷卻工件，焊接完成后，迅速將工^^冷卻，防止出現(xiàn)氧化層，保證產(chǎn)品的品質(zhì)。冷卻的要求是在60分鐘以內(nèi)冷卻到80TC以下，采用風冷或者氣冷，本實施例采用的是三工位真空爐自有的氟利昂嫩《
通過以上步驟，本發(fā)明流程結(jié)束，所生產(chǎn)的雙向可控硅的半成品焊接完成，可以進入后道程序繼續(xù)加工，最終成品。本發(fā)明在雙向可控硅陶瓷片焊接工藝上，克服技術(shù)偏見，應用真空爐，產(chǎn)品產(chǎn)量高、品質(zhì)好，并且生產(chǎn)過程控制簡單、安全可靠。
權(quán)利要求
1，雙向可控硅制造中的真空燒結(jié)方法，其特征是，步驟如下步驟1，制作一組真空燒結(jié)爐用的，適合于放置雙向可控硅引線框架的模具；步驟2，把工件按照上、下框架中間夾陶瓷片的順序?qū)⒃席B放入模具工位，陶瓷片與框架接觸的兩面都涂布焊料；步驟3，把多個裝滿工件的模具疊放組合并固定，組成模具組；步驟4，把模具組放入真空燒結(jié)爐的恒溫區(qū)；步驟5，抽真空，將爐管密閉以后抽真空，真空度1～5×10-1Pa，時間15～30分鐘；步驟6，用350～400℃的溫度燒結(jié)5～13分鐘，燒結(jié)過程中同時抽氣，保證爐內(nèi)負壓；步驟7，用真空爐的冷卻系統(tǒng)將工件在60分鐘之內(nèi)冷卻至80℃以下。
2，按權(quán)利要求1所述的雙向可控硅制造中的真空燒結(jié)方法，其 特征是所述的步驟1在制作模具時，在模具的橫向、縱向上開大量的 排氣孔。
3，按權(quán)利要求1或2所述的雙向可控硅制造中的真空燒結(jié)方法， 其特征是所述的步驟2中，焊料的翁J作方法是甩鉛錫銀配成，其中鉛 的含量大于97.5%。
4，按權(quán)利要求1或2所述的雙向可控硅制造中的真空燒結(jié)方法， 其特征是所述的歩驟3中，模具疊放周定的方法是用嫘栓固定。
全文摘要
雙向可控硅制造中的真空燒結(jié)方法，屬于一種電子元件加工方法，具體步驟是1.制作真空燒結(jié)爐用模具；2.填料；3.模具疊成模具組；4.模具組入爐；5.將爐子抽真空管，真空度1～5×10^-1Pa，時間15～30分鐘；6.燒結(jié)同時抽氣，保證爐內(nèi)負壓，溫度控制在350℃～400℃之間燒制5～13分鐘；7.冷卻至80℃以下，這種方法克服了真空爐不能用于雙向可控硅焊接的技術(shù)偏見，成本低、效率高，制作的產(chǎn)品質(zhì)量也明顯提高。
文檔編號H01L21/02GK101604633SQ200910033280
公開日2009年12月16日 申請日期2009年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月17日
發(fā)明者趙振華 申請人:無錫羅姆半導體科技有限公司