半导体封装石墨过炉工装夹具的介绍

半导体封装石墨过炉工装夹具

也叫石墨过炉载具、石墨舟、共晶焊接治具、回流石墨夹具，用于半导体封装高温过炉工序，首要是共晶焊、回流焊、芯片退火、引线结构烧结、BGA植球回流、功率器材 DBC基板焊接，在真空/氮气保护炉内承载芯片、基板、引线结构完成高温工艺。

一、工作原理

1. 精准定位限位：CNC加工成型阵列型腔、定位销、限位框，把芯片、DBC基板、引线结构固定限位，抑制高温下工件偏移、错位，确保批量产品方位一致性。

2. 均温导热载体：依托石墨高导热、低热膨胀特性，炉内热量均匀传导至每一颗器材，缩小炉腔内部温差，防止局部过热、虚焊、芯片翘曲；冷热循环下本身尺寸变形极小，重复过炉精度稳定。

3. 慵懒防污染：高纯石墨化学慵懒，高温不与焊料、芯片、基板产生反响，低放气，削减金属杂质分出污染芯片。部分产品做BN、SiC涂层，进一步防粘焊锡、抗氧化、削减掉粉。

4. 辅佐施压（部分结构）：配套石墨压块、配重块，给芯片与焊层施加均匀压力，排出焊层气泡，提高共晶焊接浸润作用，降低空泛率，提高焊接良率。

完整过炉流程：器材/基板装入石墨型腔定位→整套工装送入回流/真空共晶炉→升温‑保温焊接/退火→炉内随炉缓冷 →出炉后取出器材，工装可循环复用。

二、首要应用工艺场景

功率半导体：IGBT、MOSFET、SiC器材DBC基板共晶焊接

IC先进封装：BGA、CSP植球回流焊

光电器材：激光器、LED芯片共晶焊

引线结构：烧结、退火、高温回流

MEMS器材高温热处理、芯片真空退火

三、资料与要害技术参数

基材选用半导体级高纯等静压细颗粒石墨，灰分≤10ppm，密度1.75‑1.85g/cm³；

要害尺寸公差可达±0.01mm，型腔外表研磨Ra0.4‑1.6μm；
可选外表：氮化硼BN涂层、SiC涂层，提高抗粘、抗氧化寿数。

四、核心产品优势

1. 热膨胀系数低，重复高低温循环，形变小，定位精度耐久；

2. 导热均匀，批量器材温差小，焊接空泛率可控；

3. 化学慵懒，低杂质分出，防止芯片金属污染；

4. 可加工复杂阵列型腔，兼容多拼板批量生产；

5. 可清洗修正，工装可屡次循环运用，降低生产成本。

五、常见结构方式

1. 单纯承载载板：型腔凹槽，只做定位承载；

2. 压合式工装：底座 + 石墨压块/配重，用于共晶加压焊接；

3. 石墨舟式：带定位孔、导热透气孔，适合接连炉批量流转；

4. 定位框治具：限位框，搭配载板运用，适配基板、引线结构。

六、常见痛点

1. 无涂层工装高温容易氧化掉粉，粉尘落在芯片形成不良；

2. 石墨孔隙吸附切削粉尘，清洗不到位，高温放气污染器材；

3. 选型石墨纯度不行，高温分出金属离子污染芯片；

4. 精度不足，高温工件跑位，出现偏位、虚焊。

改善方案：选用高纯基材；超声清洗+真空高温除气；要害工况选用BN/SiC涂层；严格管控加工与研磨光洁度。