專利名稱：雙向可控硅制造中的真空燒結方法
技術領域：
本發明涉及一種電子器件的制造方法，特別是雙向可控硅生產中的真空爐燒結方法。
背景技術：
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、下節引線框架的燒結。 一般的燒結方法采用的是氫氮爐燒結，這種方法是一種正壓焊接，并且在焊接過程中要連續不斷的充氫氣、氮氣，具體工藝原理如附圖1所表示的內容。這種方法存在一些缺點首先是正壓焊接時，焊接中容易產生氣泡導致產品熱阻增大，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， 一次燒結的工件較少，最后，由于工作中需
要連續不斷加氫氮氣，成本高，而且安全性差。行業中，對于真空爐用于工廠生產雙向可控硅的燒結，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，不能連續生產，效率低，成本高，不具有產業化的優勢，所以現有觀念是不考慮真空爐應用在雙向可控硅的燒結中。
發明內容
本發明的目的是克服背景技術的技術偏見，發明一種將真空燒結爐應用到雙向可控硅的燒結的方法，達到降低成本、提高產品質量的目的。本發明的步驟是這樣的
1、 設備準備，準備適合于產業化燒結用的真空燒結爐，同時準備，配合該真空爐用的燒結模具組合。
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。
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，邊燒邊抽氣，爐子處于真空負壓狀態，溫度控制在35(TC 400'C之間，燒結時間為5 13分鐘；
7、 冷卻，燒結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，整個燒結完成，產品迸入下一道加工程序，進入貼片、鍵合、塑封等。
本發明的優選方案是步驟l中準備的設備，選用三工位真空燒結爐，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。
本發明利用了市售的真空燒結爐，配合一組燒結模具，可以實現大批量的焊接生產，焊接的工件無氣泡、無氧化層，最終產品質量一致性好，熱阻小。由于沒有大量使用氫氣、氮氣，所以相比生產成本低。過去，真空燒結方法僅應用于軍工小批量產品或實驗室研究項目，本發明將該方法應用于工業產業化生產。
圖1、現有氫氮燒結法原理圖。
圖2、本發明流程圖
圖3、本發明在爐中燒結原理圖。
圖4、本發明的裝料模具結構圖
圖5、圖4的剖面圖
圖6、本發明的真空爐結構圖
具體實施方式
:圖2是本發明的具體操作流程，同時結合圖3燒結原理閣，詳細說明如下:
步驟l、準備必要設備，真空爐的結構按照圖6所示的內容，選用市售的三工位真空燒結爐，具體的技術要求是直徑爐管、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， 一邊冷卻，達到了在提高工藝質量的同時，還提髙了生產效率。結構如圖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，平穩放置。
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，燒結焊接，利用三工位真空燒結爐的特性，邊焊接邊抽氣，保持整個爐內的負壓狀態，焊接中焊料產生的氣體被排出，由于本發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顯示的內容，三工位上疊放若干模具組，同財燒結焊接。
步驟7,迅速冷卻工件，焊接完成后，迅速將工^^冷卻，防止出現氧化層，保證產品的品質。冷卻的要求是在60分鐘以內冷卻到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，本發明流程結束，所生產的雙向可控硅的半成品焊接完成，可以進入后道程序繼續加工，最終成品。本發明在雙向可控硅陶瓷片焊接工藝上，克服技術偏見，應用真空爐，產品產量高、品質好，并且生產過程控制簡單、安全可靠。
權利要求
1，雙向可控硅制造中的真空燒結方法，其特征是，步驟如下步驟1，制作一組真空燒結爐用的，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將原料疊放入模具工位，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爐的恒溫區；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5～13分鐘，燒結過程中同時抽氣，保證爐內負壓；步驟7，用真空爐的冷卻系統將工件在60分鐘之內冷卻至80℃以下。
2，按權利要求1所述的雙向可控硅制造中的真空燒結方法，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，按權利要求1或2所述的雙向可控硅制造中的真空燒結方法， 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，按權利要求1或2所述的雙向可控硅制造中的真空燒結方法， 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<sup>-1</sup>Pa，時間15～30分鐘；6.燒結同時抽氣，保證爐內負壓，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偏見，成本低、效率高，制作的產品質量也明顯提高。
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 優先權日2009年6月17日
發明者趙振華 申請人:無錫羅姆半導體科技有限公司