半導體元件的封接或封裝方式分為氣密性封裝和樹脂封裝兩大類。氣密性封裝又可分為金屬封裝、陶瓷封裝和玻璃封裝。在最初的微電子氣密封裝中,是用金屬罐(Metal Can)作為外殼,用與外界完全隔離的、氣密的方法,來保護脆弱的電子元件。半導體器件的氣密性封裝主要目的是確保芯片與外界環(huán)境的隔絕,避免外界有害氣體的侵襲,限制封裝腔體內(nèi)水汽含量,和對自由粒子的控制。20世紀90年代以后,半導體發(fā)展進入超大規(guī)模半導體時代,特征尺寸達到0.18-0.25µm,要求半導體氣密封裝向更高密度和更高速度方向發(fā)展。在有些特殊領(lǐng)域(軍工、航空、航天、航海等),氣密性封裝是必不可少的。
在半導體行業(yè),常規(guī)的封焊方式大概有兩種:平行封焊和激光封焊。
平行封焊
平平行封焊屬于電阻焊,在封焊時,電極在移動的同時轉(zhuǎn)動(通過電極輪),在一定的壓力下電極之間斷續(xù)通電,電極與蓋板及蓋板與焊框之間存在接觸電阻,焊接電流將在這2個接觸電阻處產(chǎn)生焦耳熱量,使其蓋板與焊框之間局部形成熔融狀態(tài)凝固后形成焊點,從它的封焊軌跡看像一條縫所以也稱為“縫焊”
激光封焊
利用半導體物質(zhì)(即利用電子)在能帶間躍遷發(fā)光,用半導體晶體的解理面形成兩個平行反射鏡面作為反射鏡組成諧振腔,使光振蕩、反饋、產(chǎn)生光的輻射放大,輸出激光;半導體激光器通過光纖輸出焊接,實現(xiàn)非接觸性的遠距離操作,方便與自動化生產(chǎn)線集成,激光器有電流反饋閉環(huán)控制,實時監(jiān)測調(diào)節(jié)輸出激光,保證輸出激光的穩(wěn)定光束能量分布均勻,光斑較大,焊接金屬時,焊縫表面光滑美觀。而更為重要的是在這兩種封焊過程中,還要創(chuàng)造一個無水無氧的環(huán)境,才能保證最終更好的封蓋,在這種情況下,手套箱激光焊接機應運而生。
手套箱為封蓋工藝提供低氧低水汽含量的工藝環(huán)境。管殼封蓋機放置于手套箱的操作箱內(nèi)。物料經(jīng)過真空烘箱的烘烤后,從操作箱的內(nèi)門傳遞到操作箱內(nèi),完成封蓋工藝后,通過交換箱取出來。
通過真空烘烤和在手套箱內(nèi)操作封蓋工藝,可以降低管殼內(nèi)的水氣及氧氣含量,滿足高性能高可靠性的需求。
手套箱激光焊接機性能特點:1、高精度工作臺,高品質(zhì)手套箱,真空密封焊接。2.不銹鋼結(jié)構(gòu)、抗腐蝕、易清洗、無污染。3.觀察窗視角廣闊清晰明亮。4.操作手套采用厚乳膠手套,密封可靠。5、視覺定位,智能焊接,可精確定位跟蹤焊接,保證焊接質(zhì)量。6、激光器采用國際知名品牌,保證設(shè)備質(zhì)量和設(shè)備運行穩(wěn)定性。7、底板結(jié)構(gòu)致密、抗壓強度好。8、焊縫平整、細致、密封。
手套箱激光焊接機廣泛應用于無水、無氧、無塵的超純環(huán)境,如:鋰離子電池及材料、半導體、電容、特種燈、激光焊接、釬焊、可伐合金、鋁、銅等各種金屬合金。(滿GJB548B-2005檢漏指標)可用于微波器件、RF封裝 、T/R組件、心臟起搏器、傳感器、材料合成、OLED、MOCVD等。也包括生物方面應用,如厭氧菌培養(yǎng)、細胞低氧培養(yǎng)等。