可控气氛真空电阻炉 [ＧＪＬ－２２５真空／可控气氛共晶炉]

　　 中国电子科技集团公司第二研究所的GJL-225真空/可控气氛共晶炉 荣获2008年度中国半导体创新产品和技术奖。 　　真空/可控气氛共晶炉是微电子封装领域的专用设备，可用于共晶管芯贴片、光纤封装、陶瓷封装封焊、共晶凸点的焊接等领域。
　　此类设备是为适应微电子行业大功率、高频器件的发展而推出的新产品。它利用共晶合金的特性实现芯片与基板、基板与管壳、盖板与壳体的焊接。共晶时无需使用助焊剂；真空环境下共晶可有效地减少空洞；具有充惰性气体提供气氛保护功能；如辅以专用的夹具，能实现多芯片一次共晶。由于共晶焊接是电子行业的基础工艺，使得这种设备应用范围广、市场需求量很大。
　　中国电子科技集团公司的GJL-225真空/可控气氛共晶炉是机电一体化设备，具有真空系统、冷却系统、加热系统、充气系统。用户通过控制软件界面设定工艺曲线,系统自动完成整个工艺过程。
　　
　　1创新性和先进性
　　
　　中国电子科技集团公司的GJL-225真空/可控气氛共晶炉属消化吸收创新产品，关键技术及创新点包括：
　　1） 炉体密封结构设计
　　炉体是设备的主体，也是核心部件。本设备在研制过程中解决了石英灯与炉体结合部的密封、水路密封、真空管路的冷却与密封等结构问题。炉盖采用旋转方式密封，密封条位于盖体下平面，可起到高真空密封的作用，且压升率较好。使用直联泵与分子泵组合抽气系统，炉内真空度可达5×10-3Pa。
　　2） 解决了快速升温、快速降温、柔性设定温度曲线的温度控制技术。
　　本设备的温升速率最高可达220℃／分，控温精度±1℃。降温速率最高可达120℃／分。用户可根据工艺需要设定工艺曲线，工艺曲线运行的同时可对炉内气氛环境进行控制。
　　3） 多芯片一次共晶夹具设计
　　多芯片共晶是使用本产品进行芯片共晶焊接的优势之一。对于芯片数量多且体积小的产品或异形产品，需借助夹具来完成。夹具的精确设计与精密加工使芯片的放置变得容易。设备采用高纯石墨为夹具的基本材料，不锈钢，SKD11等为辅料。石墨是一种非金属产品，具有耐高温、导热性好、化学稳定性强、可塑性好、温度突变时体积变化不大、不会产生裂纹的特点。更重要的是，有焊料溢出时，石墨夹具不会被粘接。利用石墨设计加工共晶夹具可实现多芯片一次共晶、阶梯共晶工艺。
　　4）无空洞共晶工艺技术
　　共晶焊时形成的空洞会降低器件可靠性；增大芯片断裂的可能性；不利于散热，增加器件工作温度；降低剪切力。本设备共晶工艺利用控制炉内共晶环境，结合夹具的使用，以及工艺曲线的设定可有效减少共晶空洞，帮助用户提高产品质量。
　　本产品已获得实用新型专利证书。
　　
　　4应用和市场
　　
　　我所研发的真空/可控气氛炉设备与芯片组件共晶工艺的研究有助于提高大功率、高频器件的制造技术；适用的夹具有助于提高生产效率，提高成品率，对促进微封装产业的发展具有重要意义。该设备可应用于微电子封装、混合微电子电路组装等领域，可实现管芯粘接、基板粘接、管壳封帽、芯片电镀凸点再流成球、光纤封装、陶瓷封装封焊、共晶凸点焊接等工艺，为航空、航天及军事工程等高可靠要求的混合集成电路、微波、光集成电路以及MCM器件的生产及试验研究提供设备支持。本产品应用方向不仅在微电子封装行业，还可拓展到LED等电子行业。由于共晶焊接是电子行业的基础工艺，使得此设备应用范围广、市场需求量大。
　　我所研制的真空/可控气氛共晶炉的主要性能指标与国际主流产品的指标相同，满足了用户的实际工艺需求；清晰、简明的控制界面使用户操作方便；快捷、全面的售后服务得到用户的肯定。用户使用该设备改善了工艺手段，减少了共晶空洞；可一次共晶多个芯片、多个器件，避免了手工操作时对芯片的损坏，提高了生产效率和成品率；该产品外形美观、操作简便，易于工艺拓展。
　　随着微电子行业的发展及人们对共晶工艺认识的逐渐提升，此设备必将越来越受到用户的认可，具有可观的市场前景。该设备的国产化，为国内用户节约了大量外汇，同时增强了军品生产单位对产品的保密性，降低了国内用户对进口设备的依赖性。该设备及其共晶工艺的成功推广，对推进我国电子封装行业的发展起到了积极促进作用。