高温共烧多层陶瓷闪烧预处理烧结装置的制作方法

本申请涉及芯片制造，尤其涉及一种高温共烧多层陶瓷闪烧预处理烧结装置。

背景技术：

1、近年来，大规模集成电路和电子设备在多功能、高功率、低损耗和小型化芯片封装领域需求越来越高的芯片封装规格。高温共烧多层陶瓷(htc c)的发展受到越来越多的关注。htc c主要应用于高可靠性器件封装、mcm封装以及sip集成等领域。htc c主要包括aln和al2o 3两种材料体系。由aln制成的陶瓷无毒且具有与硅相当的膨胀系数，与氧化铍(beo)相比，使其成为混合集成电路封装的理想材料。

2、由于高温共烧陶瓷的烧结温度通常较高，从150 0℃到185 0℃不等，因此与这些陶瓷共烧的金属浆料需要能够承受超过150 0℃的高温环境。在大多数情况下，共烧陶瓷的金属化浆料由金属钨制成。由于存在金属钨，高温共烧烧结过程必须在还原环境中进行。并且高温烧结过程用时超过15h，对能源造成了极大的浪费，并且现有烧结方法在进行htc c烧结时，由于重力影响htcc基板烧结后容易出现划痕与变形。

3、电场和磁场对陶瓷致密化、晶粒生长和塑性变形行为的影响已有较长研究历史。201 0年，研究发现在临界直流电场(≥60v/c m)作用下，氧化钇稳定氧化锆陶瓷(3ys z)可以在～85 0℃的炉温下实现烧结，而且试样的相对密度由50％达到完全致密只需要几秒钟，研究人员将这种新型烧结技术命名为“闪烧”(flash sinterin g)。闪烧技术可以实现快速烧结。陶瓷加工与混合集成电路封装领域迫切需要一种能抑制或消除htc c基板烧结时重力引起划痕与形变的闪烧预处理烧结装置。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本申请提出一种高温共烧多层陶瓷闪烧预处理烧结装置，通过htc c基板烧结前在载物台上增加电场辅助的闪烧预处理工艺过程，极大地缩减了htc c基板烧结过程所用时间，抑制htcc基板烧结时重力引起划痕与形变。

2、本申请通过以下技术方案实现的：

3、本申请提出一种高温共烧多层陶瓷闪烧预处理烧结装置，包括：

4、载物台组件，包括载物板、钨导电柱，所述载物板与所述钨导电柱连接，所述载物板第一表面设有钨表面层，所述钨表面层与所述钨导电柱电性连接；

5、加热炉，所述加热炉内设有电极，所述电极一端与钨导电柱电性连接，电极另一端与电源电性连接。

6、进一步地，所述载物板上设有基板卡槽，所述基板卡槽呈矩形，所述基板卡槽的深度为5mm至10mm。

7、进一步地，所述基板卡槽四个边角上设有定位孔，所述定位孔内径为3mm至10mm，所述定位孔用于基板定位。

8、进一步地，所述载物板为矩形，钨导电柱共四根，分别与载物板的四个边角固定。

9、进一步地，所述钨表面层呈矩形结构，并沿所述载物板边缘设置，且所述钨表面层与四根所述钨导电柱电性连接，所述钨表面层宽度为1mm至5mm，厚度为0.1mm至1mm，所述钨表面层用于钨导电柱之间导电。

10、进一步地，所述钨导电柱为空心圆柱体结构，所述钨导电柱套装在所述电极外，且所述钨导电柱和所述电极之间通过螺钉或旋扣连接。

11、进一步地，所述载物板为氮化铝陶瓷板，所述载物板的厚度为10mm至20mm。

12、进一步地，所述加热炉内腔密闭，且加热炉分别与氮气气源和氩气气源连通。

13、进一步地，所述电极的材质为铂或石墨。

14、进一步地，所述电源为直流电源。

15、本申请的有益效果：通过在烧结过程前增加闪烧预处理过程，载物台组件通电后可以在htcc基板周围产生电场，通过电场辅助闪烧预处理过程，提高生瓷片致密度减少高温烧结时间，以抑制htcc基板烧结时因重力引起划痕与形变等缺陷的产生。

技术特征：

1.一种高温共烧多层陶瓷闪烧预处理烧结装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的高温共烧多层陶瓷闪烧预处理烧结装置，其特征在于，所述载物板(11)上设有基板卡槽(14)，所述基板卡槽(14)呈矩形，所述基板卡槽(14)的深度为5mm至10mm。

3.根据权利要求2所述的高温共烧多层陶瓷闪烧预处理烧结装置，其特征在于，所述基板卡槽(14)四个边角上设有定位孔(15)，所述定位孔(15)内径为3mm至10mm，所述定位孔(15)用于基板定位。

4.根据权利要求1所述的高温共烧多层陶瓷闪烧预处理烧结装置，其特征在于，所述载物板(11)为矩形，钨导电柱(12)共四根，分别与载物板(11)的四个边角固定。

5.根据权利要求4所述的高温共烧多层陶瓷闪烧预处理烧结装置，其特征在于，所述钨表面层(13)呈矩形结构，并沿所述载物板(11)边缘设置，且所述钨表面层(13)与四根所述钨导电柱(12)电性连接，所述钨表面层(13)宽度为1mm至5mm，厚度为0.1mm至1mm，所述钨表面层(13)用于钨导电柱(12)之间导电。

6.根据权利要求1所述的高温共烧多层陶瓷闪烧预处理烧结装置，其特征在于，所述钨导电柱(12)为空心圆柱体结构，所述钨导电柱(12)套装在所述电极(21)外，且所述钨导电柱(12)和所述电极(21)之间通过螺钉或旋扣连接。

7.根据权利要求1所述的高温共烧多层陶瓷闪烧预处理烧结装置，其特征在于，所述载物板(11)为氮化铝陶瓷板，所述载物板(11)的厚度为10mm至20mm。

8.根据权利要求1所述的高温共烧多层陶瓷闪烧预处理烧结装置，其特征在于，所述加热炉(2)内腔密闭，且加热炉(2)分别与氮气气源和氩气气源连通。

9.根据权利要求1所述的高温共烧多层陶瓷闪烧预处理烧结装置，其特征在于，所述电极(21)的材质为铂或石墨。

10.根据权利要求1所述的高温共烧多层陶瓷闪烧预处理烧结装置，其特征在于，所述电源为直流电源。

技术总结
本申请提出一种高温共烧多层陶瓷闪烧预处理烧结装置，包括：载物台组件，包括载物板、钨导电柱，所述载物板与所述钨导电柱连接，所述载物板第一表面设有钨表面层，所述钨表面层与所述钨导电柱电性连接；加热炉，所述加热炉内设有电极，所述电极一端与钨导电柱电性连接，电极另一端与电源电性连接。本申请通过在烧结过程前增加闪烧预处理过程，载物台组件通电后可以在HTC C基板周围产生电场，通过电场辅助闪烧预处理过程，提高生瓷片致密度减少高温烧结时间，以抑制HTC C基板烧结时因重力引起划痕与形变等缺陷的产生。

技术研发人员：岳文凯,王晓卫,陈科科,刘颖潇
受保护的技术使用者：深圳市振华微电子有限公司
技术研发日：20230704
技术公布日：2024/3/21