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半导体封装的零氧化烘烤:抗氧化真空烤箱在倒装焊工艺中的氮气保护技术创新

点击次数:55 更新时间:2025-06-19
在半导体封装领域,倒装焊工艺凭借高密度、高性能等优势成为封装的主流技术。然而,焊接过程中芯片与基板表面极易氧化,严重影响连接可靠性与电气性能。抗氧化真空烤箱通过创新氮气保护技术,为倒装焊工艺实现零氧化烘烤提供了突破性解决方案。

倒装焊工艺对烘烤环境要求近乎苛刻。焊接前的预热与回流焊过程中,芯片凸点与基板焊盘表面一旦接触氧气,会迅速形成氧化层,导致焊接界面出现虚焊、脱焊等缺陷。传统空气环境烘烤下,氧化层厚度可达数十纳米,直接使焊接良率降低 20% - 30%。因此,构建无氧、稳定的烘烤环境成为倒装焊工艺的核心诉求。

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抗氧化真空烤箱的氮气保护技术从气体供给、气氛控制与设备结构三方面实现创新突破。在气体供给端,采用双级高纯氮气供应系统,初级氮气纯度达 99.99%,经终端纯化装置进一步提纯至 99.999%,消除氮气中微量氧气、水汽等杂质。同时,创新性设计的涡流制冷氮气分配器,可将低温氮气(-10℃ - 0℃)以层流形式均匀注入腔体,既快速置换腔内空气,又通过低温抑制材料表面氧化反应活性。

气氛控制方面,烤箱内置五维气体监测网络,由氧气传感器、湿度传感器、压力传感器等组成,实时监测腔内氧含量、湿度、气压等参数。基于神经网络算法的智能控制系统,可根据工艺需求动态调节氮气流量与压力。例如,在回流焊高温阶段(250℃ - 300℃),系统自动将氮气流量提升至 50 L/min,确保腔内氧含量始终低于 10 ppm,形成致密氮气保护屏障;降温阶段则智能降低流量,减少气体消耗。




设备结构设计上,烤箱采用双层腔体隔离技术。外层腔体充入常压氮气作为缓冲层,内层工作腔维持微正压(5 - 10 kPa),配合全密封磁流体转轴与气帘密封装置,杜绝外界空气渗入。同时,内壁涂覆纳米级疏氧涂层,进一步降低气体吸附与扩散,使氮气保护效率提升 40%。
某半导体封装企业的实际应用数据显示,采用该氮气保护技术后,倒装焊工艺的零氧化烘烤得以实现,焊接良率从 75% 提升至 98.5%,芯片电气性能一致性显著提高。此外,氮气循环回收系统使气体利用率达 90%,年运行成本降低 60 万元。这项技术不仅攻克了倒装焊氧化难题,更为半导体封装工艺的大规模量产提供了可靠保障,推动半导体产业向更高性能、更低成本的方向迈进。