專利名稱：銀漿固化烘箱內(nèi)氣體壓力控制裝置及其控制方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及微電子裝配行業(yè)的膠接裝置及其烘箱內(nèi)部氣體壓力的控制方法。
背景技術(shù)：
在半導體封裝工藝過程中，芯片與引線框架的連接(鍵合)采用金線、銀線或銅線焊接或者膠接連接，連接時一般需要在N2保護的烘箱中進行焊接點或膠接層的固化。其中的N2 (氮氣)的流量視烘箱大小進行設定控制，固化溫度和固化時間由焊接或膠接的品種和用量確定。對固化工序的要求為充分固化，確保芯片和框架連接強度、減小連接層電阻；防止框架、芯片的表面氧化、膠揮發(fā)物沾污，既確保連接強度，提高焊點可靠性，又要防止揮發(fā)物沾污劈刀后降低劈刀使用壽命。
但是，如何解決好焊接或交接材料揮發(fā)物沾污和氧化問題，一直是行業(yè)內(nèi)的一道難題。專利申請?zhí)枮?0213603. I的說明書中公開的一種“固化烘箱”，包括箱體、鼓風機、加熱器、進風口和出風口，其箱體的頂部設有強排風機和鼓風機，鼓風機的出口朝向加熱器，加熱器的另一側(cè)通向箱體一側(cè)的進風道，進風道通過其上的進風口與工作室相通，工作室的另一側(cè)通過排風口與回風道相通，回風道通向鼓風機的吸風口，回風道的下端與一敞開給排風道連通。該設備對溫度、氣壓、時間等缺少具體要求和有效控制手段，尤其缺少自動控制手段，技術(shù)比較落后，效率低下。專利申請?zhí)枮?01010222897. 4的說明書中公開的一種“用于涂層織物固化烘燥的智能烘箱”，包括烘箱本體，在烘箱本體的兩側(cè)設有涂層織物通入孔，涂層織物通入孔上下兩側(cè)裝有拉布輥，烘箱本體底部裝有可調(diào)流量風道，可調(diào)流量風道上裝有調(diào)節(jié)閥，在烘箱本體內(nèi)，位于兩側(cè)涂層織物通入孔所在直線的上方裝有溫度傳感器。本發(fā)明智能烘箱用于涂層織物漿料涂刮后的固化烘燥，烘箱內(nèi)部聯(lián)通大氣，非密閉環(huán)境，內(nèi)部設備易于氧化腐蝕，膠接強度較低，不適合電子產(chǎn)品等精密器件的膠接固化使用。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明提供一種帶有自動風門的烘箱，能夠根據(jù)烘箱溫度自動打開或關閉風門，而且烘箱內(nèi)氣體的負壓、正壓可以調(diào)節(jié)，能有效解決焊接或者膠接固化過程中框架、芯片等表面易于沾污和氧化之間的矛盾。技術(shù)方案本發(fā)明的銀漿固化烘箱內(nèi)氣體壓力控制裝置，含有主抽風管道、付抽風管道、微壓測量表、N2保護的烘箱、溫度傳感器，還含有下列組成部件氣動式自動風門、手動負壓調(diào)節(jié)閥、手動正壓調(diào)節(jié)閥、微壓測量表、自控裝置。烘箱內(nèi)部放置芯片、框架、焊接或者膠接用銀漿(包括銀漿、錫膏、高分子膠、無機膠等膠粘劑)，烘箱連接N2氣源作為烘箱中的保護性惰性氣體，烘箱還連接主抽風管道入風口。主抽風管道出風口連接有抽風機；主抽風管道上連接付抽風管道入風口、付抽風管道出風口 ；主抽風管道中，在付抽風管道入風口與付抽風管道出風口之間設置有氣動式自動風門，能夠根據(jù)烘箱中氣體的溫度自動控制器風門的開關；在付抽風管道出風口與主抽風管道出風口之間設置有手動正壓調(diào)節(jié)閥，能夠根據(jù)微壓測量表顯示的氣體壓力手動控制其風門的開關；付抽風管道中設置有手動負壓調(diào)節(jié)閥，能夠根據(jù)微壓測量表顯示的氣體壓力手動控制其風門的開關。理論上講，由于框架、芯片表面氧化和膠揮發(fā)物沾污與烘箱中氣體的溫度和壓力有較大關系。固化烘箱排風量越大，膠固化過程中揮發(fā)物對框架表面的沾污越輕；但大風量排風使烘箱內(nèi)部呈負壓狀態(tài)，而由于烘箱非完全密封，負壓時空氣中的氧氣會進入烘箱內(nèi)。當達到一定溫度時框架表面開始氧化，溫度越高氧化越嚴重，因此要求烘箱在框架發(fā)生氧化前大風量排風轉(zhuǎn)換為小風量排風，利用烘箱充N2作用使烘箱內(nèi)部呈正壓狀態(tài)，阻止空氣中的氧氣進入烘箱，避免高溫下框架氧化。在本發(fā)明中，溫度傳感器連接在所述的烘箱上，用于感知或測得其內(nèi)部氣體的溫度，溫度傳感器測得的溫度數(shù)據(jù)通過自控裝置連接控制上述的氣動式自動風門。溫度高于某個數(shù)值時，自動風門關閉，溫度低于某個數(shù)值時，自動風門打開排風。
所述的微壓測量表可以連接在主抽風管道上或者烘箱上；優(yōu)選連接于主抽風管道上，在主抽風管道入風口與付抽風管道入風口之間。所述的手動正壓調(diào)節(jié)閥和手動負壓調(diào)節(jié)閥均可以帶有鎖緊裝置，以維持需要的開關狀態(tài)。所述的付抽風管道的管徑優(yōu)選為主抽風管道管徑的1/10-1/2。所述的微壓測量表優(yōu)選選用零位在中間的正負壓表，使用一個表既能夠測量正壓又能夠測量負壓。所述的烘箱上還可以設置有溫度報警器，溫度高于某數(shù)值時，發(fā)出報警提示聲。第二發(fā)明目的提供一種如上所述的銀漿固化烘箱內(nèi)氣體壓力控制裝置的控制方法。第二技術(shù)方案所述的銀漿固化烘箱內(nèi)氣體壓力控制裝置的控制方法中，含有下述控制工藝步驟
A、根據(jù)銀漿的品種及其固化溫度要求，設定溫度傳感器感知并通過自控裝置發(fā)出動作指令的下限溫度為x°c ；
B、當烘箱溫度小于X°C時，溫度傳感器通過自控裝置自動控制氣動式自動風門完全打開，烘箱內(nèi)大部分膠揮發(fā)物通過氣動式自動風門一主抽風管道一手動負壓調(diào)節(jié)閥主抽風管道出風口，進入外置的排風總管；
C、當排風量大于烘箱中N2供給量，烘箱內(nèi)處于負壓時，由手動負壓調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)負壓量，負壓大小顯示在微壓測量表上；
D、當烘箱溫度大于X°C時，溫度傳感器通過自控裝置自動控制氣動式自動風門完全關閉；由于付抽風管道直徑小，烘箱在N2氣體壓力的作用下，內(nèi)部呈正壓狀態(tài)，阻止空氣中氧氣的進入，使框架在高溫下不發(fā)生表面氧化，同時殘余的膠揮發(fā)物通過付抽風管道一手動正壓調(diào)節(jié)閥一主抽風管道出風口，再進入排風總管；
E、由手動正壓調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)正壓量，正壓大小顯示在微壓測量表上。上述技術(shù)方案中，當所述的烘箱溫度達到x°c時，溫度報警器可以有報警。x°c根據(jù)銀漿的品種優(yōu)選為60V 150°C。
所述的步驟B中的微壓測量表顯示的負壓范圍優(yōu)選為25 Pa 125Pa ;步驟C中的微壓測量表顯示的正壓范圍優(yōu)選為-10 Pa -100 Pa。有益效果本發(fā)明具有如下優(yōu)點
I、解決了長期以來膠粘劑固化過程中存在的框架、芯片表面氧化和膠接材料沾污的問題，減少膠揮發(fā)物對鍵合絲劈刀(比如陶瓷劈刀)的沾污，使劈刀使用壽命提高一倍以上。2、在本行業(yè)內(nèi)首次采用微壓表對膠固化烘箱內(nèi)部工作壓力進行實時監(jiān)控，方便工藝調(diào)整和控制。3、為提高鍵合焊點拉力一致性、焊點可靠性、提高鍵合強度提供了必要的保障條件；比如能夠提高銅線鍵合產(chǎn)品TC試驗壽命周期一倍以上。4、本發(fā)明能廣泛應用于電子器件封裝行業(yè)的金線、銀線、銅線產(chǎn)品焊接或者膠接 固化工序。


圖I是本發(fā)明的一個烘箱內(nèi)氣體壓力控制裝置結(jié)構(gòu)示意 圖中1、N2氣源；2、烘箱；3、溫度傳感器；4、自控裝置；5、氣動式自動風門；6、主抽風管道；7、主抽風管道出風口 ；8、手動負壓調(diào)節(jié)閥；9、付抽風管道出風口 ；10、手動正壓調(diào)節(jié)閥；11、付抽風管道；12、付抽風管道入風口 ；13、微壓測量表；14主抽風管道入風口。
具體實施方式
實施例如圖I所示的銀漿固化烘箱內(nèi)氣體壓力控制裝置，由主抽風管道6、付抽風管道
11、微壓測量表13、烘箱2、氣動式自動風門5、手動負壓調(diào)節(jié)閥8、手動正壓調(diào)節(jié)閥10、微壓測量表13、溫度傳感器3、自控裝置4等部件組成。主抽風管道出風口 7連接有抽風機，烘箱2連接有N2氣源I作為烘箱2中的惰性保護氣體，烘箱2連接著主抽風管道入風口 14，主抽風管道6上連接付抽風管道入風口 12、付抽風管道出風口 9。在付抽風管道入風口 12與付抽風管道出風口 9之間的主抽風管道6中設置有氣動式自動風門5，在付抽風管道出風口 9與主抽風管道出風口 7之間設置有手動負壓調(diào)節(jié)閥8，在付抽風管道11中設置有手動正壓調(diào)節(jié)閥10。所述的溫度傳感器3連接在烘箱2上，用于感知或測量其內(nèi)部氣體的溫度數(shù)據(jù)。所述的微壓測量表13連接在主抽風管道6上，連接在主抽風管道入風口 14與付抽風管道入風口 12之間。所述的手動正壓調(diào)節(jié)閥10和手動負壓調(diào)節(jié)閥8均帶有鎖緊裝置，所述的付抽風管道11的管徑是主抽風管道6管徑的1/4，所述的微壓測量表13選用零位在中間的正負壓表。上述裝置在使用時，可以采用如下操作控制方法
A、烘箱2內(nèi)部放置待膠接零件、膠接用銀漿，根據(jù)銀漿種類，設定溫度傳感器3感知并通過自控裝置4發(fā)出動作指令的下限溫度為90°C ；B、當烘箱2溫度小于90°C時，溫度傳感器3通過自控裝置4自動控制氣動式自動風門5完全打開，烘箱2內(nèi)大部分膠揮發(fā)物通過氣動式自動風門5 —主抽風管道6，進入排風
總管；
C、當排風量大于烘箱2中N2供給量，烘箱2內(nèi)處于負壓時，由手動負壓調(diào)節(jié)閥8調(diào)節(jié)負壓量，負壓大小顯示在微壓測量表13上，負壓約為_50Pa ；
D、當烘箱2溫度大于90°C時，溫度傳感器3通過自控裝置4自動控制氣動式自動風門5完全關閉；殘余的膠揮發(fā)物通過付抽風管道11 —手動正壓調(diào)節(jié)閥10，進入排風總管；
E、由手動正壓調(diào)節(jié)閥10調(diào)節(jié)正壓量，正壓大小顯示在微壓測量表13上，約為50Pa。經(jīng)過大量試驗，證實上述控制裝置能夠比較圓滿地解決膠粘劑固化過程中存在的 框架、芯片表面氧化和沾污的問題，減少膠揮發(fā)物對鍵合絲劈刀等器件的沾污，劈刀使用壽命提高一倍以上，銅線鍵合產(chǎn)品TC試驗壽命周期提高一倍以上。
權(quán)利要求
1.一種銀漿固化烘箱內(nèi)氣體壓力控制裝置，含有主抽風管道(6)、付抽風管道(11)、微壓測量表(13)、烘箱(2)及其內(nèi)部能放置的待膠接零件、焊接或者膠接用銀漿，主抽風管道出風口(7)連接有抽風機，烘箱(2)連接有N2氣源(I)作為烘箱(2)中的惰性保護氣體，其特征在于 還含有下列組成部件氣動式自動風門(5)、手動負壓調(diào)節(jié)閥(8)、手動正壓調(diào)節(jié)閥(10)、微壓測量表(13)、溫度傳感器(3)、自控裝置(4)； 烘箱(2)連接著主抽風管道入風口(14);主抽風管道(6)上連接付抽風管道入風口(12)、付抽風管道出風口(9)； 在主抽風管道(6)中，付抽風管道入風口(12)與付抽風管道出風口(9)之間設置有氣動式自動風門(5)，能夠根據(jù)烘箱(2)中氣體的溫度控制氣動式自動風門(5)的開關；付抽風管道出風口(9)與主抽風管道出風口(7)之間設置有手動正壓調(diào)節(jié)閥(10)，能夠根據(jù)微壓測量表(13)顯示的氣體壓力手動控制其風門的開關； 在付抽風管道(11)中，設置有手動負壓調(diào)節(jié)閥(8)，能夠根據(jù)微壓測量表(13)顯示的氣體壓力手動控制其風門的開關； 溫度傳感器(3 )連接在烘箱(2 )上，用于感知或測量其內(nèi)部氣體的溫度數(shù)據(jù)，溫度傳感器(3 )通過自控裝置(4 )連接控制氣動式自動風門(5 )，實現(xiàn)其風門的自動開關。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銀漿固化烘箱內(nèi)氣體壓力控制裝置，其特征在于所述的微壓測量表(13)連接在主抽風管道(6)上或者烘箱(2)上；連接于主抽風管道(6)上時，連接在主抽風管道入風口( 14)與付抽風管道入風口( 12)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銀漿固化烘箱內(nèi)氣體壓力控制裝置，其特征在于所述的手動正壓調(diào)節(jié)閥(10)或手動負壓調(diào)節(jié)閥(8)帶有鎖緊裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銀漿固化烘箱內(nèi)氣體壓力控制裝置，其特征在于所述的付抽風管道(11)的管徑是主抽風管道(6)管徑的1/10-1/2。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的銀漿固化烘箱內(nèi)氣體壓力控制裝置，其特征在于所述的微壓測量表(13)選用零位在中間的正負壓表。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的銀漿固化烘箱內(nèi)氣體壓力控制裝置，其特征在于所述的烘箱(2)上設置有溫度報警器。
7.—種如權(quán)利要求I所述的銀漿固化烘箱內(nèi)氣體壓力控制方法，其特征在于具有下述工藝步驟 A.根據(jù)銀漿的品種及其固化溫度要求，設定溫度傳感器(3)感知并通過自控裝置(4)發(fā)出動作指令的下限溫度為X°C ； B.當烘箱(2)溫度小于X°C時，溫度傳感器(3)通過自控裝置(4)自動控制氣動式自動風門(5)完全打開，烘箱(2)內(nèi)大部分膠揮發(fā)物通過氣動式自動風門(5)—主抽風管道(6)—手動負壓調(diào)節(jié)閥(8)—主抽風管道出風口(7)，進入排風總管； C、當排風量大于烘箱(2)中N2供給量，烘箱(2)內(nèi)處于負壓時，由手動負壓調(diào)節(jié)閥(8)調(diào)節(jié)負壓量，負壓大小顯示在微壓測量表(13)上； D、當烘箱(2)溫度大于X°C時，溫度傳感器(3)通過自控裝置(4)自動控制氣動式自動風門(5)完全關閉；由于付抽風管道(11)直徑小，烘箱(2)在N2氣體壓力的作用下，內(nèi)部呈正壓狀態(tài)，阻止空氣中氧氣的進入，使框架在高溫下不發(fā)生表面氧化，同時殘余的膠揮發(fā)物通過付抽風管道(11)—手動正壓調(diào)節(jié)閥(10)—主抽風管道出風口(7)； E、由手動正壓調(diào)節(jié)閥(10)調(diào)節(jié)正壓量，正壓大小顯示在微壓測量表(13)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的銀漿固化烘箱內(nèi)氣體壓力控制方法，其特征在于當所述的烘箱(2)溫度達到或者超過X°C時，溫度報警器報警。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的銀漿固化烘箱內(nèi)氣體控制方法，其特征在于所述的X°C為 60°C 150°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的銀漿固化烘箱內(nèi)氣體壓力控制方法，其特征在于所述的步驟C中的微壓測量表(13)顯示的負壓范圍25 Pa 125Pa，步驟E中的微壓測量表(13)顯示的正壓范圍-10 Pa -100 Pa。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種銀漿固化烘箱內(nèi)氣體壓力的控制裝置，具有氣動式自動風門、手動負壓調(diào)節(jié)閥、手動正壓調(diào)節(jié)閥、主抽風管道、付抽風管道、烘箱、溫度傳感器等部件。烘箱連接主抽風管道，主抽風管道中段連接有付抽風管道；主抽風管道中設置有氣動式自動風門和手動負壓調(diào)節(jié)閥，付抽風管道中設置有手動正壓調(diào)節(jié)閥，溫度傳感器連接烘箱上，微壓測量表連接在主抽風管道上。本發(fā)明使用時，當烘箱溫度小于X℃，溫度傳感器通過自控裝置控制氣動式自動風門打開；當烘箱溫度大于X℃時，氣動式風門關閉，殘余的膠揮發(fā)物通過付抽風管道排放。本發(fā)明解決了膠固化過程中器件氧化和沾污的問題，提高了鍵合質(zhì)量和器件的壽命，可廣泛應用于電子產(chǎn)品封裝行業(yè)。
文檔編號B05D3/02GK102798283SQ20121028412
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月11日
發(fā)明者季達, 儲新建 申請人:南通華達微電子集團有限公司