金属热压工艺、设备及存储介质制造技术

技术编号：44757262 阅读：4 留言：0更新日期：2025-03-26 12:42

本发明专利技术涉及一种金属热压工艺、设备及存储介质，工艺包括以下步骤：S1、金属材料进行预加热；S2、在预设温度下通过对金属材料预压缩达到更高的压缩率；S3、在高温条件下使用具有特定微结构图案的模具进行多阶段热压，每个阶段都精确控制压力和温度，逐步形成所需的芯片结构；S4、芯片结构形成后进行冷却脱模操作。本发明专利技术通过自适应温控系统以及精度的压力调节系统，对金属热压工艺中对温度、压力和时间的精确控制，减少温度和压力不稳定，可能导致金属层的裂纹、接触不良、甚至导致芯片损坏，提高芯片的性能和可靠性。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及芯片制造，特别涉及一种金属热压工艺、设备及存储介质。

技术介绍

1、随着信息技术的快速发展，电子设备对集成电路(ic)和芯片的需求不断增长。特别是在半导体制造领域，芯片的尺寸不断缩小，性能不断提升，对材料和工艺的要求也愈加严格。为了满足现代芯片对高性能、高可靠性以及超微型化的要求，芯片制造过程中的金属连接技术，尤其是金属热压工艺，扮演着越来越重要的角色。

2、金属热压工艺是一种利用高温和高压条件下，通过金属材料的塑性变形实现微型化结构的工艺方法，广泛应用于芯片封装、连接以及其他微电子产品的制造过程中。在芯片封装过程中，金属材料通常用于芯片与外部电路板的连接，确保良好的导电性和机械强度。然而，金属热压工艺中对温度、压力和时间的精确控制，仍然是影响产品质量的关键因素。温度和压力不稳定，可能导致金属层的裂纹、接触不良、甚至导致芯片损坏，进而影响芯片的性能和可靠性。

3、传统的金属热压工艺多依赖人工操作或单一的自动化控制系统，这往往导致热压过程中的温度和压力难以实现精准控制，特别是在高精度要求的芯片制造过程中。为了解决这些问题，业内需要一种更加智能化、精确控制的金属热压技术，以确保金属连接质量，从而提高芯片的生产良率和稳定性。

4、当前，一些先进的热压技术采用了温度和压力的反馈调节机制，但仍然面临着高温环境下的控制不稳定性、复杂性高、控制系统响应速度不足等问题。此外，金属材料的种类繁多，不同金属材料在热压过程中的热膨胀系数、导热性等性能差异也要求热压工艺具备更高的适应性和灵活性。

5、因此，亟需一种创新的金属热压工艺，通过智能控制系统精确调节温度和压力，克服传统技术的局限性，确保在不同金属材料及复杂工艺条件下，热压过程能够高效、稳定、精确地进行，从而提高芯片生产的质量与效率。

技术实现思路

1、本专利技术的主要目的为提供一种金属热压工艺、设备及存储介质，旨在金属热压过程中对金属材料的温度、压力进行监控和控制，以提高热压金属的质量。

2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种金属热压工艺，包括以下步骤：

3、s1、金属材料进行预加热；

4、s2、在预设温度下通过对金属材料预压缩达到更高的压缩率；

5、所述预设温度通过自适应温控系统进行动态调整，包括高级自适应温控系统，所述系统工艺过程中的实时数据和高温下金属粉末的响应特征自动调节温度，对温度进行精确调整，温度调整范围从450℃至750℃；

6、s3、在高温条件下使用具有特定微结构图案的模具进行多阶段热压，每个阶段都精确控制压力和温度，逐步形成所需的芯片结构；

7、s4、芯片结构形成后进行冷却脱模操作，冷却脱模过程中在自适应温控系统中选定金属材料的种类，根据选定的金属材料种类通过自适应温控系统对脱模温度进行动态调整，控制脱模的时间。

8、进一步地，所述高级自适应温控系统调节系统的方式包括配备有高灵敏度的温度传感器，所述温度传感器设置有多个，分别安装在工件附近的不同位置，并将每个温度传感器所负责的区域进行划分；高级自适应温控系统还配备有监控屏幕，监控屏幕内设有画面切分单元，所述画面切分单元对上述划分的区域进行分割，得到多个成像区，每个成像区显示的数据对应一个温度传感器负责区域的温度数据。

9、进一步地，所述热压阶段的压力和持续时间根据金属粉末的物理性质和预期的微结构特性进行优化配置，压力调整范围从150至600mpa，压力的精确调节包括通过一个高精度的压力调节系统实现，所述系统能够根据压缩阶段和所用金属粉末类型自动调整压力。

10、进一步地，所述压力调节系统包括高精度压力传感器，所述压力传感器设置在每个所述温度传感器划分的区域内，压力调节系统与温控系统相结合运行，根据高精度压力传感器何高灵敏度的温度传感器实时反馈调整压力和温度。

11、进一步地，所述具有特定微结构图案的模具，包括在高压下自我调整的动态模式，所述动态模式允许模具在压力作用下根据预设的图案微调其形状和大小，这种自调整能力是通过在模具材料中加入特定的形状记忆合金和编程微粒来实现。

12、进一步地，高温下金属粉末的响应特征，具体为特定温度条件下金属粉末的物理和化学行为，包括热稳定性、反应速率以及导热率，自适应温控系统通过对应的传感器，并结合以下公式对高温下金属粉末的响应特征进行检测和控制：

13、

14、其中α是热膨胀系数，l0是初始长度，dl是长度的变化，dt是温度的变化；

15、

16、其中r是反应速率，κ是速率常数，ea是活化能，r是气体常数，t是绝对温度；

17、λ＝λ0·(1+β·(t+t0))

18、其中λ是材料导热率，λ0是基准温度下的热导率，β是与温度相关的调节系数，t是材料的当前温度，t0是基准温度。

19、进一步地，所述对金属的预加热，是通过高频电磁场使金属内部产生涡流，产生热量；通过自适应温控系统进行对金属预加热的温度调整，自适应温控系统能够提前预设金属材料以及预热温度及时长。

20、本专利技术还提供一种金属热压设备，包括：

21、加热单元：对金属材料进行加热，加热温度、频率以及时长均可调，同时还能通过高频电磁场使金属内部产生涡流，对金属进行预加热；

22、温控单元：温控单元中安装有自适应温控系统，并于加热单元电性连接，温控单元通过预设金属材料，获取到该材料的基本信息以及物理性质，计算出高温下金属粉末的响应特征，并通过温度传感器在金属的预热阶段和加热阶段对材料的温度进行监控，并控制加热单元的加热温度；

23、热压单元：热压单元用于执行对金属材料的热压，包括有压力调节系统，压力调节系统与温控单元进行数据连携，结合金属材料内的温度对热压阶段的压力进行控制，并对通过压力传感器对压力进行监控。

24、具有特定微结构图案的模具：所述模具能够在高压下自我调整的动态模式，所述动态模式允许模具在压力作用下根据预设的图案微调其形状和大小，这种自调整能力是通过在模具材料中加入特定的形状记忆合金和编程微粒来实现。

25、本专利技术还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述金属热压工艺的步骤。

26、本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述金属热压工艺的步骤。

27、本专利技术提供的金属热压、设备及存储介质，具有以下有益效果：

28、(1)本专利技术通过自适应温控系统以及精度的压力调节系统，对金属热压工艺中对温度、压力和时间的精确控制，减少温度和压力不稳定，可能导致金属层的裂纹、接触不良、甚至导致芯片损坏，提高芯片的性能和可靠性。

29、(2)通过金属的预加热，通过高频电磁场使金属内部产生涡流，产生热量；通过自适应温控系统进行对金属预加本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种金属热压工艺，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的金属热压工艺，其特征在于，所述高级自适应温控系统调节系统的方式包括配备有高灵敏度的温度传感器，所述温度传感器设置有多个，分别安装在工件附近的不同位置，并将每个温度传感器所负责的区域进行划分；高级自适应温控系统还配备有监控屏幕，监控屏幕内设有画面切分单元，所述画面切分单元对上述划分的区域进行分割，得到多个成像区，每个成像区显示的数据对应一个温度传感器负责区域的温度数据。

3.根据权利要求2所述的金属热压工艺，其特征在于，所述热压阶段的压力和持续时间根据金属粉末的物理性质和预期的微结构特性进行优化配置，压力调整范围从150至600MPa，压力的精确调节包括通过一个高精度的压力调节系统实现，所述系统能够根据压缩阶段和所用金属粉末类型自动调整压力。

4.根据权利要求3所述的金属热压工艺，其特征在于，所述压力调节系统包括高精度压力传感器，所述压力传感器设置在每个所述温度传感器划分的区域内，压力调节系统与温控系统相结合运行，根据高精度压力传感器何高灵敏度的温度传感器实时反馈调整压力和温度。

5.根据权利要求1所述的金属热压工艺，其特征在于，所述具有特定微结构图案的模具，包括在高压下自我调整的动态模式，所述动态模式允许模具在压力作用下根据预设的图案微调其形状和大小，这种自调整能力是通过在模具材料中加入特定的形状记忆合金和编程微粒来实现。

6.根据权利要求1所述的金属热压工艺，其特征在于，高温下金属粉末的响应特征，具体为特定温度条件下金属粉末的物理和化学行为，包括热稳定性、反应速率以及导热率，自适应温控系统通过对应的传感器，并结合以下公式对高温下金属粉末的响应特征进行检测和控制：

7.根据权利要求1所述的金属热压工艺，其特征在于，所述对金属的预加热，是通过高频电磁场使金属内部产生涡流，产生热量；通过自适应温控系统进行对金属预加热的温度调整，自适应温控系统能够提前预设金属材料以及预热温度及时长。

8.一种金属热压设备，其特征在于，包括：

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述金属热压工艺的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的金属热压工艺的步骤。

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【技术特征摘要】

1.一种金属热压工艺，其特征在于，所述方法包括：

3.根据权利要求2所述的金属热压工艺，其特征在于，所述热压阶段的压力和持续时间根据金属粉末的物理性质和预期的微结构特性进行优化配置，压力调整范围从150至600mpa，压力的精确调节包括通过一个高精度的压力调节系统实现，所述系统能够根据压缩阶段和所用金属粉末类型自动调整压力。

5.根据权利要求1所述的金属热压工艺，其特征在于，所述具...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖衍帆，温展超，
申请(专利权)人：芯得铭科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：

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