一种超微型半导体制冷器制造工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种超微型半导体制冷器制造工艺，包括如下步骤：晶粒准备：将晶棒切成晶片，再进行晶片电镀，电镀后晶片切粒，晶粒清洗，晶粒上UV膜，得到备用晶粒；将热面陶瓷板进行印刷，再将备用晶粒固定到热面陶瓷板上，冷面陶瓷板进行印刷，将固定好晶粒的热面陶瓷板和印刷后的冷面陶瓷板合模焊接、电阻和红外测试、研磨、焊线、封胶、漏电测试、喷码，得到所述的超微型半导体制冷器。本发明专利技术的工艺采用多线切割机切割晶片，缩短超声清洗时间，合模焊接方法减少了空洞和产品变形的问题，本发明专利技术的方法制备的超微型半导体制冷器具有较好的耐冷热冲击性能，在晶片电镀过程中不容易变形，产品散热均匀。品散热均匀。

【技术实现步骤摘要】
一种超微型半导体制冷器制造工艺


[0001]本专利技术属于半导体制冷器
，具体涉及一种超微型半导体制冷器制造工艺。

技术介绍

[0002]半导体制冷器(TEC)由带导流片的陶瓷板和碲化铋晶粒组成，半导体制冷是电流换能型制冷方式，又称热电制冷，既能制冷，又能加热，通过对输入电流的控制，可实现对温度的高精度控制，制冷过程不需要任何制冷剂，没有旋转部件，无噪音，无振动，广泛应用于武器装备、医疗实验仪器、专用测试仪器以及日常生活方面。
[0003]超微型半导体制冷器体积小，最小为1*2mm，产品控温要求高，目前还没有文献公开超微型半导体制冷器的生产工艺，且超微型半导体制冷器在由晶棒切成晶片及晶片电镀过程中容易变形，在热冷面合模过程中容易错位导致产品散热不均，采用传统的半导体制冷器的工艺焊接容易产生空洞和产品变形，且产品的耐热冷冲击性能差。
[0004]鉴于以上原因，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的以上问题，本专利技术提供了一种超微型半导体制冷器制造工艺，采用本专利技术的工艺制备的超微型半导体制冷器不易产生空洞和变形，具有较好的耐冷热冲击性能。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种超微型半导体制冷器制造工艺，包括如下步骤：
[0008](1)晶粒准备：将晶棒切成晶片，再进行晶片电镀，电镀后晶片切粒，晶粒清洗，晶粒上UV膜，得到备用晶粒；(2)将热面陶瓷板进行印刷，再将备用晶粒固定到热面陶瓷板上，冷面陶瓷板进行印刷，将固定好晶粒的热面陶瓷板和印刷后的冷面陶瓷板合模焊接、电阻和红外测试、研磨、焊线、封胶、漏电测试、喷码，得到所述的超微型半导体制冷器。
[0009]进一步的，所述的晶粒为碲化铋晶粒。
[0010]进一步的，步骤(1)中采用多线切割机将晶棒切成晶片，多线切割机中金刚线径为0.10
‑
0.12mm，给进速度为600
‑
800mm/s，切割速度为0.10
‑
0.18mm/s。
[0011]本专利技术中多线切割机采用上述的参数设置，这样晶片表面可达到后续的电镀需要的平面度。
[0012]进一步的，步骤(1)中晶片的厚度≥0.15mm，清洗采用超声波，清洗时间为4
‑
6min。
[0013]本专利技术中由于晶片的厚度较薄，在电镀过程中容易破碎且变形，本专利技术中缩短超声时间为4
‑
6min。
[0014]进一步的，步骤(1)中切粒中划片机主轴转速为28000
‑
30000rpm，金刚刀厚度为0.12
‑
0.15mm，进刀速度为1
‑
3mm/。
[0015]本专利技术中晶粒切割完成后采用纯水和二流体清洗机清洗。
[0016]进一步的，步骤(2)中热面陶瓷基板或冷面陶瓷基板为氮化铝材料制成，所述的热面陶瓷基板和冷面陶瓷基板的厚度相同。
[0017]超微型TEC产品在工作过程中由于冷热面的温度不同，就会导致热面膨胀和收缩不同步，为减少因此导致晶粒拉断和产品翘曲从而影响产品使用寿命，从而将热面陶瓷基板和冷面陶瓷基板设置成相同的厚度。
[0018]进一步的，步骤(2)中印刷采用点锡膏工艺。
[0019]本专利技术中采用点锡膏工艺为可以依据晶粒大小来设定印刷点的高度和大小。
[0020]如晶粒要求是0.27*0.27*0.37mm的晶粒，点锡膏就要求用0.15*0.15*0.1mm的锡点。
[0021]进一步的，步骤(2)中晶粒固定采用N型和P型同台机固晶，晶粒位置误差为8
‑
10μm。
[0022]本专利技术中采用N型和P型同台机固晶，相比较传统工艺为N型和P型分两台固晶机固晶，可以减少二次定位误差。
[0023]进一步的，步骤(2)中合模焊接采用脉冲焊接，焊接时间为20
‑
30s，焊接过程的压力为300
‑
500g。
[0024]本专利技术的合模和焊接中冷热面自动对位，一次只能生产一个单一产品，利用导流片作为定位基准点，利用脉冲焊接，实现一次焊接减少IMC层厚度，脉冲焊接时间设定为20
‑
30s，温度分3个温度设定，每个温区温度设定视所用的锡膏和产品设定。
[0025]当锡膏选择为Sn95Pb5锡膏，3个温区设置如下：温区一：25
‑
120℃，6
‑
10S，温区二：120
‑
200℃，8
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10S，温区三：200
‑
260℃，6
‑
10S。
[0026]本专利技术中热面固晶完成后，合模焊接机利用夹起装置夹起并置于焊接加热平台，同时利用夹起装置夹起冷面陶瓷基板，利用CCD定位完成冷热面合模，完成后在焊接过程中加300
‑
500g的压力直接焊接完成。
[0027]进一步的，步骤(2)中还包括在所述的超微型半导体制冷器中的晶粒四个侧面和陶瓷板表面的导流片以及焊接层均镀一层10
‑
20μm的膜。
[0028]本专利技术中所镀膜起到提高超微型TEC耐冷热冲击能力和耐腐蚀能力所述的膜成分为聚对二甲苯，当所述的超微型半导体制冷器应用与航天和军工产品上时，必须包含此上述步骤，另外，本专利技术中的封胶主要起到防水防潮的作用。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0030]本专利技术的工艺采用多线切割机切割晶片，缩短超声清洗时间，合模焊接方法减少了空洞和产品变形的问题，本专利技术的方法制备的超微型半导体制冷器具有较好的耐冷热冲击性能，在晶片电镀过程中不容易变形，产品散热均匀。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。
[0032]实施例1
[0033]本实施例的一种超微型半导体制冷器制造工艺，其中，晶粒为碲化铋晶粒，热面陶瓷基板或冷面陶瓷基板为氮化铝材料制成，包括如下步骤：
[0034](1)晶粒准备：将晶棒切成晶片，采用多线切割机将晶棒切成晶片，多线切割机中金刚线径为0.10mm，给进速度为600mm/s，切割速度为0.10mm/s，晶片的厚度≥0.15mm，再进行晶片电镀，电镀后晶片切粒，切粒中划片机主轴转速为28000rpm，金刚刀厚度为0.12mm，进刀速度为1mm/s，晶粒清洗采用超声波，清洗时间为4min，晶粒上UV膜，得到备用晶粒；
[0035](2)将热面陶瓷板进行印刷，再将备用晶粒从UV膜中取出，固定到热面陶瓷板上，晶粒固定采用N型和P型同台机固晶，晶粒位置误差本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超微型半导体制冷器制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)晶粒准备：将晶棒切成晶片，再进行晶片电镀，电镀后晶片切粒，晶粒清洗，晶粒上UV膜，得到备用晶粒；(2)将热面陶瓷板进行印刷，再将备用晶粒固定到热面陶瓷板上，冷面陶瓷板进行印刷，将固定好晶粒的热面陶瓷板和印刷后的冷面陶瓷板合模焊接、电阻和红外测试、研磨、焊线、封胶、漏电测试、喷码，得到所述的超微型半导体制冷器。2.根据权利要求1所述的一种超微型半导体制冷器制造工艺，其特征在于，所述的晶粒为碲化铋晶粒。3.根据权利要求1所述的一种超微型半导体制冷器制造工艺，其特征在于，步骤(1)中采用多线切割机将晶棒切成晶片，多线切割机中金刚线径为0.10
‑
0.12mm，给进速度为600
‑
800mm/s，切割速度为0.10
‑
0.18mm/s。4.根据权利要求1所述的一种超微型半导体制冷器制造工艺，其特征在于，步骤(1)中晶片的厚度≥0.15mm，清洗采用超声波，清洗时间为4
‑
6min。5.根据权利要求1所述的一种超微型半导体制冷器制造工艺，其特征在于，步骤(1)中切粒中划片机主轴转速为...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏丽华，
申请(专利权)人：夏丽华，
类型：发明
国别省市：