用于维持组件的安全操作温度的组件封装制造技术

公开了热绝缘的电子组件封装以及合适于高温环境中的处理条件的仪器。该组件封装包括薄电子组件、热绝缘的外壳、以及由热绝缘材料制成的且尺寸和形状被制成可装配在该外壳内的插入件。插入件包括尺寸和形状制成为可容纳薄电子组件的内部腔体。在该仪器中，外壳可被设置为安装至衬底。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及高温、无线测量设备，且更具体地涉及当该设备暴露于高温超过延长 的时间段时保持该设备的组件安全的方法。
技术介绍
集成电路、显示器或磁盘存储器的制造通常采用很多处理步骤。必须仔细监测每一处理步骤，从而提供可工作的设备。在整个成像处理、沉积与生长处理、蚀刻与掩模处理等中，关键的是，例如，在每一个步骤过程中仔细控制温度、气流、真空压力、化学气体或等离子体组分、及曝露距离。仔细注意每一个步骤中所涉及的各种处理条件是最优的半导体或薄膜工艺的要求。与最优处理条件的任何偏差可导致使随后的集成电路或设备以低于标准的等级工作，或更差地，完全失效。在处理腔室中，处理条件不同。诸如温度、气体流速、和/或气体组分之类的处理条件中的变化极大地影响集成电路的形成以及因此造成的性能。使用具有与集成电路或其它设备相同或类似材料的类似衬底的设备来测量处理条件提供了对条件的最准确的测量，因为该衬底的热导率与将要处理的实际电路是一样的。对于实际上所有处理条件而言，在整个腔室中存在梯度及变化。因此，这些梯度也存在于整个衬底表面上。为了准确地控制在衬底处的处理条件，重要的是在衬底上进行测量且这些读数可用于自动控制系统或操作者，从而可易于获得腔室处理条件的优化。处理条件包含用于控制半导体或其它设备制造的任何参数或制造者期望监测的任意条件。授予Freed等的美国专利No. 6, 691, 068教示了能够为被用于处理工件的处理工具而测量数据、处理数据、储存数据、以及发射数据的传感器装置。该传感器装置包括信息处理器、用于控制该装置的嵌入可执行命令、以及至少一个传感器。该传感器装置能够被装载到处理工具中。该传感器装置具有用于近乎实时数据收集及通信的能力。传统地，将低轮廓无线测量设备安装于衬底上用于测量处理条件。对于用于在高温环境(例如，高于约150°C的温度)下工作的低轮廓无线量测设备而言，当该设备暴露于高温环境时该设备的特定关键组件(诸如，薄电池及微处理器)必须能够运行。传统地，背部AR涂布(BARC)处理在250°C下操作；CVD处理可在约500°C的温度下操作；且PVD处理可在约300°C下操作。不幸的是，很多类型的电池(举例而言，薄膜Li电池)在180°C下熔化。电池封装材料会在180°C下放气,这也造成电池损坏。为建立无线温度测量设备的高温(150°C或更高)版本，一些可购得的特定组件在高温下操作的能力有限。进一步，近期不可能购得具有充分的高温能力的组件。除对热传导绝缘以外，进一步的挑战在于无线测量设备中的电池应保持2_或更少的轮廓，从而可装配到各种处理腔室中。在这样的背景下，本专利技术的实施例出现了。附图说明一旦阅读了以下详细说明并参考附图，本专利技术的其它目的和优点就将变得显而易见，在附图中图IA是根据本专利技术的实施例的薄绝缘组件封装的分解的三维图。图IB是根据本专利技术的实施例的薄绝缘组件封装的截面图。 图IC是根据本专利技术的替代实施例的薄绝缘薄组件封装的截面图。图2A是具有安装在衬底顶部的薄绝缘组件封装的测量衬底的俯视示意图。图2B是根据本专利技术的实施例的、在不含支架的情况下，具有安装在衬底顶部的薄绝缘组件封装的图2A的测量衬底的侧视图。图2C是根据本专利技术的实施例的、在含支架的情况下，具有安装在衬底顶部的薄绝缘组件封装的图2A的测量衬底的侧视图。图2D是根据本专利技术的实施例的，具有安装在衬底腔内的薄绝缘组件封装的图2A的测量衬底的侧面剖视图。特定实施例的描述尽管下述详细描述出于说明的目的包含诸多特定细节，然而任何本领域普通技术人员将理解对于下述细节的许多变化和改变是落入本专利技术的范围内的。因此，本专利技术的示例性实施例不丧失任何一般性地，不强加限制地，阐述了要求保护的专利技术。Renken等人的美国专利No. 6，889，568和美国公开案No. 20060174720 (两者的全部揭示内容通过引用并入本文)教示了被用于在制造过程中测量衬底的处理条件的测量设备，该测量设备结合了衬底，该衬底具有附着至该衬底的多个传感器。该衬底可由自动头插入到处理室中，且该测量设备可实时传输条件或储存条件以供后续分析。该设备的敏感电子组件可与最有害的处理条件间隔或隔离，从而增加该设备的准确性、操作范围、及设备可靠性。然而，通常，如果期望低轮廓，在引脚部抬高电子组件可能是不实际或不期望的。另夕卜，在衬底上抬高组件可能本身不足以保护曝露于高温超过延长的时间段的组件。本专利技术的实施例利用新颖的薄绝缘组件封装，当该设备暴露于高温超过延长的时间段(诸如，勘测时间)时所述薄绝缘组件封装将温度敏感组件保持在安全操作温度范围内。图IA是根据本专利技术的实施例的薄绝缘组件封装100A的分解的三维图，且图IB是其示意截面图。封装100A可包括热绝缘外壳126，其可由热绝缘材料(诸如陶瓷玻璃)制成。期望的是由高比热材料制成外壳126以在不增加过多高度的情况下增加封装100A的热质量。如此处所使用的，术语“热绝缘”是指作为低热导率和/或高热容的结果而对抗跨材料或介质的热传导的性。如此处所使用的，术语“热吸收”是指作为高热容的结果、但未必是作为低热导率的结果，而对抗热传导的性质。从上文可看出，“热吸收”是“热绝缘”的子集。热绝缘外壳126可由薄的、平的、且高模数材料制成，如，兰宝石、云母、因科镍合金(Inconel alloy)、Kovar (柯伐合金)、陶瓷、或Kovar与陶瓷的组合。因科镍(Inconel)是Special Metals Corporation的注册商标,是指奥氏体镍铬基超耐热合金。因科镍合金的非限制性示例为Inconel600,是72%镍、14%至17%铬、6%至10%铁、1%锰、O. 5%铜、O. 5%娃、O. 15% 碳、及 O. 015% 硫。Kovar 是 Carpenter Technology Corporation 的商标且是指镍钴铁合金，其被设计为与硼硅酸盐玻璃的热膨胀特性兼容。Kovar的组分为约29%镍、17%钴、少于O. 1%的碳、O. 2%硅、O. 3%锰，其与部分为铁。绝缘插入件128的大小和形状为可装配到外壳126中的腔体或凹部内。插入件128可以基本由高温可加工的热绝缘耐火陶瓷材料制成。这样的材料的示例包括但不限于，可购得的用硅石(SiO2)制成的刚性陶瓷材料或氧化钇稳定的陶瓷纤维(例如，氧化锆(ZrO2)纤维)，其不经受与陶瓷纯形式相关联的普通相变。其它适合的材料包括云母陶瓷。以示例的方式而不是以限制的方式，适合的陶瓷材料可具有重量占约90%的氧化锆(ZrO2)及氧化铪(HfO2)(例如，约I至2wt%的氧化铪，其自然地与氧化锆一起出现)和重量占约10%的 氧化钇(Y2O3)的标称组份。可能存在其它氧化物作为杂质，如O. 1%或更少。绝缘插入件128可封围住薄电子组件102，例如，薄膜电池。以示例的方式而不是以限制的方式，该组件102的厚度可以为约6密耳(mil)。以示例的方式，插入件128可包括内部腔体或凹部130，其大小及形状为可容纳组件102。以示例的方式而不是以限制的方式，电子组件102可以是例如薄膜电池或集成电路，诸如处理器。内部腔体130 —般比壳126中的腔体薄。以示例的方式而不是以限制的方式，内部腔体130可以是组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.18 US 61/274,116;2010.01.20 US 12/690,8821.一种热绝缘电子组件封装，包括薄电子组件；热绝缘外壳；以及由热绝缘材料制成的且尺寸和形状被制成可装配在该外壳中的插入件，其中所述插入件包括尺寸和大小被制成可容纳所述薄电子组件的内部腔体。2.如权利要求I所述的热绝缘电子组件封装，其特征在于，所述薄电子组件包括电池。3.如权利要求I所述的热绝缘电子组件封装，其特征在于，所述热绝缘外壳由ー种或多种高热容材料制成。4.如权利要求3所述的热绝缘电子组件封装，其特征在于，所述高热容材料包括不锈钢、奥氏体镍铬基超耐热合金、镍钴铁合金、或陶瓷材料。5.如权利要求I所述的热绝缘电子组件封装，其特征在于，所述外壳由低热导率材料制成。6.如权利要求I所述的热绝缘电子组件封装，其特征在于，所述外壳由低发射率及高热容材料制成。7.如权利要求I所述的热绝缘电子组件封装，其特征在于，所述外壳由不锈钢、奥氏体镍铬基超耐热合金、镍钴铁合金、或陶瓷材料制成。8.如权利要求7所述的热绝缘电子组件封装，其特征在于，所述壳的壁的厚度为约10到15密耳。9.如权利要求I所述的热绝缘电子组件封装，其特征在于，所述外壳的内和外表面被涂覆有包含地发射率材料的薄膜。10.如权利要求9所述的热绝缘电子组件封装，其特征在于，所述低发射率材料是金。11.如权利要求I所述的热绝缘电子组件封装，其特征在于，还包括被设置为将所述外壳安装至衬底的ー个或多个结构。12.如权利要求11所述的热绝缘电子组件封装，其特征在于，一个或多个所述结构包括被设置成可装配至所述外壳的侧中的一个或多个对应孔中的一个或多个销。13.如权利要求I所述的热绝缘电子组件封装，其特征在于，所述外壳的总厚度为约5到6mm或更少。14.如权利要求I所述的热绝缘电子组件封装，其特征在于，所述壳被抽空且被密封的。15.如权利要求I所述的热绝缘电子组件封装，其特征在于，还包括大小和形状被制成覆盖所述电子组件并封闭所述内部腔体的覆盖件。16.如权利要求15所述的热绝缘电子组件封装，其特征在于，所述覆盖件由与所述插入件一祥的材料制成。17.如权利要求I所述的热绝缘电...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·孙，P·尚帕涅，
申请(专利权)人：克拉坦科股份有限公司，
类型：
国别省市：