真空燒結(jié)主要是利用真空燒結(jié)爐的真空技術(shù),有效控制爐內(nèi)氣氛,通過預(yù)熱、排氣、真空、加溫、降溫和進(jìn)氣等過程,設(shè)置出相應(yīng)的溫度和氣體控制曲線,從而實(shí)現(xiàn)燒結(jié)的全過程。該工藝方法多由一個(gè)均勻的石墨電阻加熱單元來提供熱量,例如美國SST公司的SST系列燒結(jié)爐和太原二所的GJL系列燒結(jié)爐。
石墨電阻加熱單元是一個(gè)可以取下的夾具,一般是用高發(fā)射率的石墨制成。在石墨夾具內(nèi)有一根直接插入的熱電偶用來監(jiān)視處理溫度并提供反饋給溫度控制器。真空燒結(jié)爐采用的一種典型石墨夾具可以通過頂部的壓柱為器件提供壓力。外部的真空泵是用以快速對(duì)爐腔抽真空。通過對(duì)溫度、真空以及惰性氣體的控制和程序組合,可獲得高質(zhì)量的釬焊連接。相較于普通的焊接工藝真空燒結(jié)工藝有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)與普通的焊接工藝相比,燒結(jié)工藝沒有助焊劑的參與,因而無助焊劑殘留;
(2)通過抽真空,排除了大氣中的氧氣,有效控制了工作氣氛,因此能夠有效避免氧化物的產(chǎn)生;
(3)真空環(huán)境下燒結(jié),所有氣體在燒結(jié)完成前就會(huì)從焊料邊緣逸出,使焊接面不含氣泡,從而提高有效焊接面積;
(4)可以一次完成多個(gè)產(chǎn)品的燒結(jié)或多只芯片的同時(shí)組裝,也可以一次完成基片與芯片的安裝;
(5)整個(gè)燒結(jié)過程完全通過參數(shù)曲線進(jìn)行控制,可以避免人為操作帶來的誤差。