[发明专利]一种贫氧低温烧结纳米银焊膏的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种贫氧低温烧结纳米银焊膏的装置及方法，具体涉及一种为连接芯片与铜基板或直接键合铜基板(DBC)的新型绿色高效纳米银焊膏提供惰性贫氧气体氛围的密闭加热装置，及贫氧低温烧结纳米银焊膏的方法。

背景技术

功率电子封装领城中经常需要在惰性气体保护下进行无氧、无尘操作。绿色连接材料纳米银焊膏的出现为连接芯片与基板提出了一种新思路。纳米银焊膏的烧结温度为275℃，远远低于银的熔点960℃，故封装领域将其烧结过程称为低温烧结。诸多优势使纳米银焊膏成为功率电子封装领域的研究热点，并逐渐在工业界推广。铜基板或DBC基板近些年来被广泛应用于功率电子器件中，但是由于金属铜受热极易在空气中氧化，这严重影响其电、热性能。因此，为实现芯片与铜基板或DBC基板的直接连接，纳米银焊膏的烧结过程需在惰性气体氛围中进行。目前常见的惰性氛围操作箱多为有机玻璃箱体，采用有机玻璃粘合成各种形体，强度低、气密性差、不耐高温，不能满足在275℃内无氧烧结纳米银焊膏的工艺，也无法为此烧结工艺提供必需的智能加热保温装置。因此需要发明新的装置，完成纳米银焊膏的贫氧烧结，实现功率电子芯片与铜基板或DBC基板实现可靠连接。

发明内容

本发明提出了一种结构合理、操作性强的贫氧低温烧结纳米银焊膏的装置，及一种贫氧低温烧结纳米银焊膏的方法。

本发明的技术方案如下：

一种贫氧低温烧结纳米银焊膏的装置，包括不锈钢箱体(1)以及设置在箱体上(1)的温度表(2)、采光视镜(3)、照明灯(4)及顶部通气阀(5)，所述箱体(1)的前侧壁面上密封连接有观察视镜(6)，所述箱体(1)的前侧壁面下部有手套孔(7)，手套孔(7)上装有耐高温手套，所述箱体左侧面有电源线挠性保护管(8)，所述电源线挠性保护管(8)内通过开关插座电源线，所述箱体(1)左侧面有舱门(9)及通气阀(5)，所述箱体(1)右侧面有一通气阀(5)，所述箱体(1)右侧面与一不锈钢过渡室(10)固定连接，所述过渡室(10)侧面及顶部装有通气阀(5)，所述过渡室(10)顶面装有一个过渡室压力表(11)，所述过渡室设有内门(12)和外门(13)，过渡室内门(12)位于箱体(1)与过渡室(10)之间，所述箱体(1)与过渡室(10)上各通气阀通过气体管路连通。所述箱体(1)内有两个智能加热台(14)与开关插座相连。

所述箱体(1)前侧面上部朝箱体(1)外侧倾斜，与观察者目光呈一定角度，并装有观察视镜(6)，便于观察。

所述箱体(1)前侧面下部手套孔(7)处装有耐高温手套，两者连接处用硅胶垫密封，耐高温手套可换。

所述箱体(1)右侧面与过渡室(10)焊接连接，过渡室(10)位于箱体(1)右侧面中部，结构合理。过渡室(10)的设计使用避免了取放试样时对箱体内惰性气体氛围的破坏，大大缩短了充惰性气体气体所需时间，避免了气体浪费。

所述箱体(1)左侧面装有电源挠性保护管(8)，箱体(1)内开关插座电源线通过挠性保护线(8)引出，挠性保护线(8)外端部由密封胶密封。

所述箱体(1)内有两个智能加热台(14)与开关插座相连。加热台(14)的智能性体现在，其可记忆并自动执行操作人员预先设定的加热温度、升温速率、保温时间等参数，并在各保温阶段结束时报鸣提醒。此外，其可记忆保存多条烧结曲线，以满足不同的烧结工艺需求。

本发明涉及一种贫氧低温烧结纳米银焊膏的方法，通过使用过渡室(10)和耐高温手套将用纳米银焊膏连接的芯片与铜基板或DBC基板的连接结构放在箱体(1)内的智能加热台(14)上对纳米银焊膏进行烧结；保证过渡室与箱体间的内门(12)敞开，打开箱体及过渡室各处的通气阀(5)，往箱体内部充入惰性气体；智能加热台开始按照预先设定的各项参数烧结连接芯片与铜基板或DBC基板的纳米银焊膏；若试验过程中需要放入试样，先将过渡室内门(12)关闭，然后关闭过渡室的过渡室顶部通气阀(5)，打开过渡室外门(13)，放入试样；然后，关闭过渡室外门(13)，打开过渡室顶部通气阀(5)，往过渡室内充入保护性气体，过渡室内空气由过渡室侧面通气阀(5)排除；当过渡室内气体氛围与箱体内气体氛围相同时，关闭过渡室侧面通气阀(5)，打开过渡室内门(12)，试验人员通过耐高温手套拿到试样，然后按需要对试验进行烧结。