專利名稱：半導體元件燒結的工藝方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體元件燒結的工藝方法。
背景技術：
隨著模擬電路技術的發(fā)展，半導體元件越來越廣泛地應用于電路設計。其中，半導體元件中的燒結工藝在整個半導體元件制作流程中占有十分重要的地位。在半導體元件燒結工藝的工序中，控制燒結爐爐膛的燒結溫度非常關鍵，出燒結爐爐口的半導體元件及隨行夾具的溫度必須控制在60°以下，且整個工藝過程必須在氣體保護下進行燒結和冷卻，同時又必須保持無塵化。目前半導體元件的燒結工藝是采用傳統(tǒng)的電阻絲加熱的方法來實現，這種方法雖然能實現半導體元件的燒結，但存在嚴重的不足第一、熱源型式的加熱條件及燒結的工藝要求決定其只能采用空氣對流傳熱的間接加熱方式，而在三相物體中，空氣熱阻最高，容易造成能耗高、熱效低的不良影響，最終導致生產效率低下；第二、由于燒結的加熱型式造成燒結工場的環(huán)境溫度很高；第三、由于其加熱方式決定的結構型式，使得助焊劑松香水以及氮氣很難回收再用，逸出進入大氣中，對工場空氣造成污染；第四、由于大部分松香氣體在燒結過程中會附著在爐膛內壁形成結斑，結斑碳化后會污染半導體元件。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種半導體元件燒結的工藝方法，以解決現有燒結工藝中采用電阻絲加熱造成的生產效率低下的問題。為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種半導體元件燒結的工藝方法，包括將半導體元件放置在傳輸絲網上；開啟設置在燒結爐內的紅外輻射管；啟動所述傳輸絲網，使所述半導體元件通過所述傳輸絲網傳輸到所述燒結爐內，所述燒結爐內的紅外輻射管輻射所述半導體元件，使所述半導體元件依次完成烘干、預燒結以及燒結工藝。優(yōu)選地，所述半導體元件完成烘干、預燒結以及燒結工藝后，所述半導體元件經過漸冷卻單元完成逐漸冷卻工藝。優(yōu)選地，所述漸冷卻單元包括第一漸冷卻元件以及第二漸冷卻元件，所述第一漸冷卻元件和所述第二漸冷卻元件分別設置在所述傳輸絲網的兩側，并且所述第一漸冷卻元件與所述傳輸絲網之間的距離大于所述第二漸冷卻元件與所述傳輸絲網之間的距離。優(yōu)選地，所述第一漸冷卻元件和所述第二漸冷卻元件均為多個高導熱率鑄鐵塊， 通過所述高導熱率鑄鐵塊吸收所述半導體元件的輻射熱。優(yōu)選地，所述傳輸絲網貫穿所述燒結爐爐體，所述傳輸絲網至少一側設置多個支架，所述支架內設置紅外輻射管，所述多個支架串接設置。優(yōu)選地，在所述傳輸網的兩側設置所述紅外輻射管。優(yōu)選地，所述紅外輻射管包括中波紅外輻射管、短波紅外輻射管以及中波紅外輻射管和短波紅外輻射管的組合。
優(yōu)選地，所述紅外輻射管通過多個支撐件固定在所述支架內。優(yōu)選地，在燒結爐爐體的腔內壁周邊設置高反射率薄板。本發(fā)明提供的半導體元件燒結的工藝方法，通過設置在燒結爐爐體內的紅外輻射管對半導體元件進行直接加熱，采用不同波長的紅外輻射管依次完成對半導體元件的烘干、預燒結以及燒結工藝，優(yōu)化了提供能源的結構，使半導體元件的成品率和產出率得到了提尚。進一步地，所述半導體元件燒結的工藝方法使用了漸冷卻單元，利用漸冷卻單元吸收半導體元件的輻射熱，以達到對半導體元件漸行冷卻的目的，以防止半導體元件受到冷沖擊而造成硅晶片破裂。進一步地，在所述燒結爐爐體的腔內周邊設置高反射率薄板，以使漫射的紅外線集中反射到半導體元件及隨行夾具上，提高熱效率，同時減少輻射熱外傳。


圖1為本發(fā)明實施例提供的半導體元件燒結的工藝方法的流程示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的半導體元件的燒結裝置的剖面結構示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的半導體元件的燒結裝置中燒結區(qū)剖面結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的半導體元件燒結的工藝方法作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。本發(fā)明的核心思想在于，提供一種半導體元件燒結的工藝方法，通過設置在燒結爐爐體內的紅外輻射管對半導體元件進行直接加熱，采用不同波長的紅外輻射管依次完成對半導體元件的烘干、預燒結以及燒結工藝，優(yōu)化了提供能源的結構，使半導體元件的成品率和產出率得到了提高。圖1為本發(fā)明實施例提供的半導體元件燒結的工藝方法的流程示意圖。參照圖1， 半導體元件燒結的工藝方法包括S11、將半導體元件放置在傳輸絲網上；S12、開啟設置在燒結爐內的紅外輻射管；S13、啟動所述傳輸絲網，使所述半導體元件通過所述傳輸絲網傳輸到所述燒結爐內，所述燒結爐內的紅外輻射管輻射所述半導體元件，使所述半導體元件依次完成烘干、預燒結以及燒結工藝。下面將結合剖面示意圖對本發(fā)明的半導體元件燒結的工藝方法進行更詳細的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實現本發(fā)明的有利效果。在對半導體元件燒結的工藝方法進行描述前，首先詳細介紹半導體元件的燒結裝置。圖2為本發(fā)明實施例提供的半導體元件的燒結裝置的剖面結構示意圖。參照圖2，半導體元件的燒結裝置包括燒結爐爐體11、貫穿所述燒結爐爐體11的傳輸絲網14、所述傳輸絲網14至少一側設置多個支架12、設置在所述支架12內的紅外輻射管13，所述多個支架 12串接設置。進一步地，半導體元件的燒結裝置還包括漸冷卻單元，所述漸冷卻單元包括第一漸冷卻元件1 以及第二漸冷卻元件15b，所述第一漸冷卻元件1 和所述第二漸冷卻元件 15b分別設置在所述傳輸絲網14的兩側，并且所述第一漸冷卻元件1 與所述傳輸絲網14 之間的距離大于所述第二漸冷卻元件1 與所述傳輸絲網14之間的距離。在本實施例中， 第一漸冷卻元件1 和所述第二漸冷卻元件1 均為多個高導熱率鑄鐵塊，所述高導熱率鑄鐵塊吸收輻射熱，以達到輻射冷卻的目的，并傳導熱量至大氣。為描述方便，根據加熱功能的不同分別將紅外輻射管13所在的不同區(qū)域分成烘干區(qū)131、預燒結區(qū)132、燒結區(qū)133、保溫區(qū)134。此外，第一漸冷卻元件15a以及第二漸冷卻元件1 形成漸冷卻區(qū)136，與所述漸冷卻區(qū)136連接有一急冷區(qū)137，在所述漸冷卻區(qū)136與所述保溫區(qū)134之間設置有第一隔離區(qū)135a，在燒結爐爐口處設置有第二隔離區(qū) 135b，所述第二隔離區(qū)13 與所述烘干區(qū)131連接，所述第一隔離區(qū)13 和第二隔離區(qū) 135b的設置能夠加強燒結爐爐體內溫度的平衡。此外，在烘干區(qū)131以及預燒結區(qū)132內分別與所述支架12連通設置混合氣體的分離裝置16，進一步地，所述半導體元件的燒結裝備還包括風幕17，所述風幕17設置在支架12的內壁上，將風幕17設置在每個區(qū)之間，以保證每個區(qū)的溫度穩(wěn)定。在爐口處設置的風幕17不僅保溫并且防止灰塵進入燒結爐爐體腔內，在本實施例中所述風幕17采用的是氮氣，而在漸冷卻區(qū)136與急冷區(qū)137之間設置的風幕17采用的是壓縮空氣，所述壓縮空氣起到一定的對流傳導冷卻作用，使整個冷卻過程漸行進行，避免冷沖擊。在所述烘干區(qū)131內，傳輸絲網14的一側設置有紅外輻射管13，所述紅外輻射管 13為中波紅外輻射管，在本實施例中，有兩件中波紅外輻射管設置在傳輸絲網14的一側， 在半導體元件的燒結部位放置如錫片以及涂覆有機溶劑稀釋的助焊劑松香水，在烘干區(qū) 131內主要是烘干半導體元件的有機溶劑和松香樹脂。由于有機溶劑及樹脂類吸收中波，故在烘干區(qū)131內采用中波紅外輻射管。此時，在烘干區(qū)131內與所述支架12連通設置的混合氣體的分離裝置16收集有機溶劑，便于將有機溶劑及時排出。在所述預燒結區(qū)132內，傳輸絲網14的兩側均設置有紅外輻射管13，所述紅外輻射管13為中波紅外輻射管和短波紅外輻射管混合配置，傳輸絲網14每一側各設置一個中波紅外輻射管和一個短波紅外輻射管。此預燒結區(qū)132主要功能是對半導體元件繼續(xù)烘干，同時對半導體元件及隨行夾具進行高溫預加熱，由于金屬及石墨是吸收短波的，因此在對半導體元件及隨行夾具進行高溫預加熱時需用短波紅外輻射管。在預燒結區(qū)132內與所述支架12連通設置的混合氣體的分離裝置16收集松香油，便于將預燒結區(qū)132及時排出， 利于清潔生產。圖3為本發(fā)明實施例提供的半導體元件的燒結裝置中燒結區(qū)剖面結構示意圖。參照圖3，在傳輸絲網14的兩側分別設置有兩件短波紅外輻射管，燒結區(qū)133的主要功能是對半導體元件23進行高溫燒結完成金屬融結。具體地，所述紅外輻射管13通過多個支撐件21固定在所述支架12內，同時爐體設置有頂蓋22便于爐體內清洗，在燒結區(qū)的爐腔內壁周邊設置高反射率薄板25，使漫射的紅外線集中反射到半導體元件23及隨行夾具M上， 提高熱效率，同時減少輻射熱外傳。
具體地，在烘干區(qū)131、預燒結區(qū)132以及保溫區(qū)134內的紅外輻射管13也是通過多個支撐件21固定在所述支架12內。保溫區(qū)134的傳輸絲網14的兩側分別布置兩件短波紅外輻射管，主要是對半導體元件23進行保溫保護以及放慢冷卻速度。結合步驟Sl 1，對半導體元件23進行燒結前，將半導體元件23和隨行夾具M置于傳輸絲網14上，在本實施例中，所述傳輸絲網14為不銹鋼網帶，所述不銹鋼網帶置于鏤空不銹鋼支撐導軌上，同時應用重力張緊機構自動調節(jié)網帶張力。通過調節(jié)與傳輸絲網14 連接的變頻電機，控制半導體元件23依次通過烘干區(qū)131、預燒結區(qū)132、燒結區(qū)133、保溫區(qū)134、漸冷卻區(qū)136以及急冷區(qū)137的速度，使半導體元件23烘干充分，金屬化完全。結合步驟S12、步驟S13，開啟燒結爐內的紅外輻射管13，啟動所述傳輸絲網14，使所述半導體元件23通過所述傳輸絲網14傳輸到所述燒結爐內，所述燒結爐內的紅外輻射管13輻射所述半導體元件23，使所述半導體元件23依次完成烘干、預燒結以及燒結工藝，在漸冷卻區(qū) 136利用熾熱物體的熱輻射向外散熱的特性，設置的高導熱率鑄鐵塊能夠吸收輻射熱，以達到輻射冷卻目的，并傳導熱至大氣。完成燒結的對象需要進一步快速冷卻，在短時間內降溫達到預設溫度，因此最后完成燒結的對象通過急冷區(qū)137后，整個燒結過程結束。在整個燒結過程中，燒結工藝所需要用到的保護氣體只在燒結區(qū)133內使用，大大節(jié)省了保護氣體的使用量。顯然，本領域的技術人員可以對發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種半導體元件燒結的工藝方法，其特征在于，包括將半導體元件放置在傳輸絲網上；開啟設置在燒結爐內的紅外輻射管；啟動所述傳輸絲網，使所述半導體元件通過所述傳輸絲網傳輸到所述燒結爐內，所述燒結爐內的紅外輻射管輻射所述半導體元件，使所述半導體元件依次完成烘干、預燒結以及燒結工藝。
2.如權利要求1所述的半導體元件燒結的工藝方法，其特征在于，所述半導體元件完成烘干、預燒結以及燒結工藝后，所述半導體元件經過漸冷卻單元完成逐漸冷卻工藝。
3.如權利要求2所述的半導體元件燒結的工藝方法，其特征在于，所述漸冷卻單元包括第一漸冷卻元件以及第二漸冷卻元件，所述第一漸冷卻元件和所述第二漸冷卻元件分別設置在所述傳輸絲網的兩側，并且所述第一漸冷卻元件與所述傳輸絲網之間的距離大于所述第二漸冷卻元件與所述傳輸絲網之間的距離。
4.如權利要求3所述的燒結裝備，其特征在于，所述第一漸冷卻元件和所述第二漸冷卻元件均為多個高導熱率鑄鐵塊，通過所述高導熱率鑄鐵塊吸收所述半導體元件的輻射熱。
5.如權利要求1所述的半導體元件燒結的工藝方法，其特征在于，所述傳輸絲網貫穿所述燒結爐爐體，所述傳輸絲網至少一側設置多個支架，所述支架內設置紅外輻射管，所述多個支架串接設置。
6.如權利要求1所述的半導體元件燒結的工藝方法，其特征在于，在所述傳輸網的兩側設置所述紅外輻射管。
7.如權利要求1所述的半導體元件燒結的工藝方法，其特征在于，所述紅外輻射管包括中波紅外輻射管、短波紅外輻射管以及中波紅外輻射管和短波紅外輻射管的組合。
8.如權利要求1至7中任一項的半導體元件燒結的工藝方法，其特征在于，所述紅外輻射管通過多個支撐件固定在所述支架內。
9.如權利要求1至7中任一項的半導體元件燒結的工藝方法，其特征在于，在燒結爐爐體的腔內壁周邊設置高反射率薄板。
全文摘要
本發(fā)明提出一種半導體元件燒結的工藝方法，包括將半導體元件放置在傳輸絲網上；開啟設置在燒結爐內的紅外輻射管；啟動所述傳輸絲網，使所述半導體元件通過所述傳輸絲網傳輸到所述燒結爐內，所述燒結爐內的紅外輻射管輻射所述半導體元件，使所述半導體元件依次完成烘干、預燒結以及燒結工藝。本發(fā)明提供的半導體元件燒結的工藝方法，通過設置在燒結爐爐體內的紅外輻射管對半導體元件進行直接加熱，采用不同波長的紅外輻射管依次完成對半導體元件的烘干、預燒結以及燒結工藝，優(yōu)化了提供能源的結構，使半導體元件的成品率和產出率得到了提高。
文檔編號F27B9/30GK102306621SQ201110247639
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月25日 優(yōu)先權日2011年8月25日
發(fā)明者仝韶華, 孫逸, 李桂琴, 陸利新 申請人:上海煦康電子科技有限公司