[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于功率器件封裝的夾具系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010865421.6
• 申請(qǐng)日: 2020-08-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112053973A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉旭;葉懷宇;田天成;張國(guó)旗
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳第三代半導(dǎo)體研究院
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/67
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/67;H01L21/687
• 代理公司: 北京中知法苑知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11226
• 代理人: 劉敦楓

本發(fā)明涉及功率半導(dǎo)體器件制造技術(shù)領(lǐng)域，具體提供一種用于功率器件封裝的夾具系統(tǒng)，包括：第一夾具(1)，用于盛裝、處理和轉(zhuǎn)移焊料；第二夾具(2)，對(duì)經(jīng)過(guò)所述第一夾具(1)運(yùn)送的焊料進(jìn)行涂抹并完成貼片的功率器件進(jìn)行燒結(jié)鍵合；所述第一夾具(1)可自由移動(dòng)地布置在所述第二夾具(2)旁。根據(jù)本發(fā)明的用于功率器件封裝的夾具系統(tǒng)第一夾具可以對(duì)焊料進(jìn)行快速處理，當(dāng)?shù)诙A具需要對(duì)芯片和電路板進(jìn)行燒結(jié)鍵合前，第一夾具中的焊膏可以即取即用，保證印刷焊膏的電路板可以及時(shí)供給給第二夾具進(jìn)行燒結(jié)，這樣節(jié)省了功率器件在燒結(jié)前需要做的諸多前序工作，例如制作焊膏和印刷焊膏等。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功率半導(dǎo)體器件制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于功率器件封裝的夾具系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在功率半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，在電路板表面貼裝工藝中，需要將焊料攪拌均勻后印刷在電路板上，而焊料是將粉狀焊料和液體攪拌形成的焊膏，現(xiàn)有技術(shù)在將粉狀焊料和液體攪拌時(shí)需要容納容器盛裝，攪拌后再通過(guò)真空脫泡機(jī)進(jìn)行脫泡，處理完成以后再人工將膏狀焊料涂抹至電路板上進(jìn)行刮涂印刷操作。如此使得焊料的制作和使用極其繁瑣，操作復(fù)雜，人工和時(shí)間成本投入較大。

不僅如此，在功率半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，尋求低溫工藝、高溫服役、熱膨脹系數(shù)相匹配、高導(dǎo)熱導(dǎo)電、低成本的互連材料成為現(xiàn)在急需解決的問(wèn)題。焊接及引線鍵合的傳統(tǒng)材料工藝存在熔點(diǎn)低、高溫蠕變失效、引線纏繞、寄生參數(shù)等無(wú)法解決的問(wèn)題，新型互連材料正從焊接向燒結(jié)技術(shù)發(fā)展。

現(xiàn)有技術(shù)常用燒結(jié)互連材料為納米銀材料，但是納米銀燒結(jié)技術(shù)存在不足：1)銀材料本身價(jià)格較高，限制其不能被廣泛使用；2)銀和SiC芯片背面材料熱膨脹系數(shù)的不同，需要添加其它中間金屬層提高互連性能，從而增加了工藝復(fù)雜性成本；3)銀層存在電遷移現(xiàn)象，不利于功率器件長(zhǎng)期可靠應(yīng)用。

為解決上述問(wèn)題，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)與納米銀近似的納米銅顆粒，納米銅顆粒可以在低溫條件下熔融，燒結(jié)后熔點(diǎn)接近銅單質(zhì)材料(1083℃)，可構(gòu)筑穩(wěn)定的金屬互連層。然而現(xiàn)有燒結(jié)夾具多數(shù)是基于較為成熟的納米銀材料開(kāi)發(fā)的，其夾具并未深入考慮材料在工藝中的抗氧化要求。而納米銅材料在燒結(jié)鍵合過(guò)程中，容易出現(xiàn)氧化問(wèn)題。不僅如此，納米銅材料功率器件因?yàn)轶w積和重量較小，在燒結(jié)鍵合過(guò)程中，通入惰性氣體時(shí)容易被吹動(dòng)而導(dǎo)致姿態(tài)和位置竄動(dòng)。此外，現(xiàn)有的針對(duì)功率器件進(jìn)行燒結(jié)鍵合的夾具普遍結(jié)構(gòu)復(fù)雜，腔體內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且體積大。

由上可知，針對(duì)功率器件，尤其是對(duì)功率器件所用焊料的制作和使用以及納米銅材料功率器件的燒結(jié)工藝特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的成套夾具系統(tǒng)成為關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述背景技術(shù)中的至少一個(gè)問(wèn)題，提供一種用于功率器件封裝的夾具系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于功率器件封裝的夾具系統(tǒng)，包括：

第一夾具，用于盛裝、處理和轉(zhuǎn)移焊料；

第二夾具，對(duì)經(jīng)過(guò)所述第一夾具運(yùn)送的焊料進(jìn)行涂抹并完成貼片的功率器件進(jìn)行燒結(jié)鍵合；

所述第一夾具可自由移動(dòng)地布置在所述第二夾具旁。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述第一夾具包括用于盛裝焊料的夾具本體和用于封蓋所述夾具本體的封蓋結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述夾具本體上設(shè)有焊料容納腔，所述封蓋結(jié)構(gòu)封蓋所述焊料容納腔。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述夾具本體上還設(shè)有：

連通所述焊料容納腔，用于插接攪拌所述焊料容納腔中的焊料的攪拌結(jié)構(gòu)的第一通孔；

連通所述焊料容納腔，用于插接為所述焊料容納腔中的焊料進(jìn)行真空脫泡的真空脫泡機(jī)的第二通孔；

連通所述焊料容納腔，用于插接轉(zhuǎn)移所述焊料容納腔中的焊料的傳輸結(jié)構(gòu)的第三通孔。