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真空 ›› 2021, Vol. 58 ›› Issue (4): 58-62.doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2021.04.11

• 真空冶金与热工 • 上一篇    下一篇

基于半导体器件钎焊技术的温度场研究

解永强1, 靳丽岩1, 杨晓东1, 王成君1, 夏丹2, 苏春2   

  1. 1.中国电子科技集团公司第二研究所,山西 太原 030024;
    2.东南大学机械工程学院,江苏 南京 211189
  • 收稿日期:2020-06-22 出版日期:2021-07-25 发布日期:2021-08-05
  • 作者简介:解永强(1980-),男,山西平陆人,硕士,工程师。

Finite Elements Analysis and Optimal Design for the Temperature Field of Vacuum Brazing Furnace

XIE Yong-qiang1, JIN Li-yan1, YANG Xiao-dong1, WANG Cheng-jun1, XIA Dan2, SU Chun2   

  1. 1. The 2th Research Institute of CETC,Taiyuan 030024,China;
    2. School of Mechanical Engineering,Southeast University,Nanjing 211189,China
  • Received:2020-06-22 Online:2021-07-25 Published:2021-08-05

摘要: 随着半导体器件封装向小型化、高密度化、高可靠性的方向发展,半导体等行业对钎焊热场提出了高温度均匀性的要求。本文以半导体器件钎焊设备为研究对象,利用有限元仿真技术分析炉体内部温度场分布及其变化规律。文中分析温度场有限元分析的基本流程;以评估真空钎焊设备工作区温度分布均匀性为目标,根据工程实际数据完成真空钎焊设备有限元仿真建模,开展不同工况下温度场分布及其演变规律分析;通过与实测数据对比,验证模型以及仿真流程的准确性与可行性。研究结果表明,真空钎焊设备温度场分布符合设计要求。此外,仿真结果为此类设备的优化与改进提供了理论依据和有效手段。

关键词: 真空钎焊, 温度场均匀性, 有限元分析, 持续改进

Abstract: With the development of miniaturization,high density and high reliability of semiconductor device packaging,high temperature uniformity is required for brazing heat field in semiconductor industry. Selecting a type of vacuum brazing furnace as the research object,the technique of finite elements simulation is applied to analyze the distribution of temperature field as well as its change rule inside of the furnace. The basic procedure for carrying out finite elements analysis is introduced. With the aim to analyze the temperature uniformity,the finite elements simulation model is established based on practical engineering data,and the distribution of temperature field and its change process are obtained. By comparing with the test data,the effectiveness of the model and simulation procedure is verified. The results show that the distribution of the furnace temperature field meets the design requirement. Moreover,the corresponding simulation results also provide theoretical foundation and effective means for the optimization and improvement of such kinds of equipments.

Key words: vacuum brazing of semiconductor device, temperature uniformity, finite elements analysis, continuous improvement

中图分类号: 

  • TH122
[1] 李晓斌, 吴燕翔, 孙海燕, 等. 真空钎焊温度的建模与解耦控制[J]. 真空科学与技术学报, 2009, 29(2): 150-154.
[2] 卢少波. 真空扩散焊炉水冷系统和热屏蔽的优化设计[J]. 真空电子技术, 2012(2): 65-67.
[3] 许晓平, 王跃飞, 雷金辉, 等. 内热式多级连续真空炉温度场的有限元分析[J]. 特种铸造及有色合金, 2013, 33(10): 904-907.
[4] 石磊, 解永蓉. 真空热处理炉瞬态传热过程的数值模拟[J]. 真空, 2013, 50(5): 38-40.
[5] 王成君, 王宏杰, 郭华锋, 等. 真空共晶焊接设备温度场设计及仿真优化[J]. 真空, 2016, 53(4): 75-78.
[6] 王成君, 杨兆建. 基于AMS2750E标准的低温真空焊接设备温度均匀性的实现[J]. 电子工业专用设备, 2015(10): 42-45, 65.
[7] 郭华锋, 唐宏波, 王成君, 等.加热板温度场仿真优化设计[J]. 装备制造技术, 2018(3): 150-152, 156.
[8] 易光. 真空处理炉炉温均匀性探讨[J]. 材料工程, 1997(4): 14-17.
[9] 江智轩. 真空气淬炉温度及系统精度不合格故障分析[J]. 设备管理与维修, 2020(7): 21-22.
[10] 柴俊彬, 刘戎. 从温度均匀性测试看HB5425-89的改进方向[J]. 计测技术, 2008(S1): 10-12.
[11] 王跃飞. 基于ANSYS的内热式真空炉温度场有限元分析与建模研究[D]. 昆明: 昆明理工大学, 2015.
[12] 姚彩虹, 蒋兴加. 基于PLC真空钎焊炉控制系统设计[J]. 工业加热, 2005, 34(4): 47.
[13] 姚彩虹. 真空钎焊炉温度控制方案研究[J]. 工业加热, 2006, 35(4): 45-47.
[14] 阎承沛. 真空热处理工艺与设备设计[M]. 北京: 机械工业出版社, 1998: 194-195.
[15] 徐成海. 真空工程技术[M]. 北京: 化工工业出版社, 2006: 984.
[1] 鄂东梅. 真空技术在航空航天中的应用[J]. 真空, 2021, 58(3): 77-81.
[2] 石扬, 解永强, 武春晖, 暴翔, 王成君, 王永卿, 赵兴亮. 真空钎焊系统内材料出气对压升率的影响研究[J]. 真空, 2021, 58(2): 42-47.
[3] 曾环, 邓家良, 孙志和. 250mm口径低温泵设计*[J]. 真空, 2020, 57(2): 13-16.
[4] 孙志明, 何超, 张英莉, 朱志鹏, 岳向吉, 张斌, 巴德纯. 大型卧式真空容器的设计及有限元分析[J]. 真空, 2019, 56(2): 26-30.
[5] 申付波, 王 杰, 翟 悦, 周志鹏. 轻型低温吸附床壳体的研究与优化设计[J]. 真空, 2018, 55(6): 42-44.
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[1] 李得天, 成永军, 张虎忠, 孙雯君, 王永军, 孙 健, 李 刚, 裴晓强. 碳纳米管场发射阴极制备及其应用研究[J]. 真空, 2018, 55(5): 1 -9 .
[2] 周彬彬, 张 建, 何剑锋, 董长昆. 基于 CVD 直接生长法的碳纳米管场发射阴极[J]. 真空, 2018, 55(5): 10 -14 .
[3] 李志胜. 空间环境下超大型红外定标用辐射屏蔽门的研制[J]. 真空, 2018, 55(5): 66 -70 .
[4] 郑 列, 李 宏. 200kV/2mA 连续可调直流高压发生器的设计[J]. 真空, 2018, 55(6): 10 -13 .
[5] 柴晓彤, 汪 亮, 王永庆, 刘明昆, 刘星洲, 干蜀毅. 基于 STM32F103 单片机的单泵运行参数数据采集系统[J]. 真空, 2018, 55(5): 15 -18 .
[6] 孙立志, 闫荣鑫, 李天野, 贾瑞金, 李 征, 孙立臣, 王 勇, 王 健, 张 强. 放样氙气在大型收集室内分布规律研究[J]. 真空, 2018, 55(5): 38 -41 .
[7] 黄 思 , 王学谦 , 莫宇石 , 张展发 , 应 冰 . 液环压缩机性能相似定律的实验研究[J]. 真空, 2018, 55(5): 42 -45 .
[8] 纪 明, 孙 亮, 杨敏勃. 一种用于对月球样品自动密封锁紧的设计[J]. 真空, 2018, 55(6): 24 -27 .
[9] 李民久, 熊 涛, 姜亚南, 贺岩斌, 陈庆川. 基于双管正激式变换器的金属表面去毛刺 20kV 高压脉冲电源[J]. 真空, 2018, 55(5): 19 -24 .
[10] 刘燕文, 孟宪展, 田 宏, 李 芬, 石文奇, 朱 虹, 谷 兵, 王小霞 . 空间行波管极高真空的获得与测量[J]. 真空, 2018, 55(5): 25 -28 .