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专利名称：一种用于微电子封装材料测试的环境加热炉的制作方法
技术领域：
本实用新型属于微电子封装领域，具体涉及一种微电子封装中各种封装材料、微型材料、微器件测试的环境加热炉装置，适用于在微电子封装中为封装材料测试提供一个稳定的高温环境。
背景技术：
微电子技术是随着集成电路，尤其是超大规模集成电路的发展而发展起来的一门新技术。它包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、组装等一系列专门技术，而且，微电子技术的发展还带动了其封装与连接材料的进步。如今，电子产品已渗透到人们日常生活的各个领域，微电子封装技术及材料市场获得高速发展。世界上微电子工业发达的国家和地区，如美国、日本、韩国和我国台湾等地，都高度重视微电子封装材料的可靠性测试。微电子封装材料在现代社会中应用非常广泛，因此其材料性能(例如热-机械特性)和可靠性非常重要。但传统的材料测试机理和测试装置并不适用于微电子封装材料等微小样品，因此需要研究面向这些微型材料、微器件的测试技术和测试装置。在微电子器件的制造和使用过程中，封装材料的热-机械特性对材料性能有重大的影响。因此，对微电子器件与封装材料的热-机械特征行为进行检测有着重大的意义。
发明内容本实用新型目的在于提出一种用于微电子封装中各种封装材料、微型材料、微器件测试的环境加热炉装置，该装置与各种材料测试设备相结合可以实现在不同的温度条件下封装材料的热-机械特性测试。同时，在测试过程中，还可以通过加热箱的高温玻璃窗口观察，实现在热条件下，集成光学测量方法(例如云纹测试法、泰曼格林干涉法等)进行应变测试。为实现上述目的所采用的具体技术方案为一种用于微电子封装中封装材料测试的环境加热炉装置，该加热炉的壁面由外而内依次是金属外壳、绝热层、云母片、加热片、云母片和铜板，其中，所述加热片为缠绕有电阻丝的云母片。进一步地，所述加热片一共为六片，其中底面包括并排布置的两片，其余四片分别在四周的四个壁面内。进一步地，所述六片加热片共同采用一根电阻丝缠绕，以保证加热时每一加热面的温度相同。进一步地，所述绝热层由Al2O3陶瓷、石棉和聚四氟乙烯三层构成，与云母片接触的内层采用Al2O3陶瓷，中间一层为石棉层，与金属外壳接触的外层采用聚四氟乙烯层。进一步地，所述加热炉的上方设置有观察窗，采用石英玻璃制成。进一步地，所述加热炉其中两侧壁上开有槽，用于待测样品的放入取出。[0012]进一步地，该加热炉还包括聚四氟乙烯堵块，用于在加热时封堵所述侧壁上的槽， 避免热量流出。加热箱外壳用不锈钢薄板制作，内部衬底用Al2O3陶瓷、石棉和聚四氟乙烯层作为绝缘层，加热方式采用电阻加热，采用精密热电耦(ACEZ 328 Type K)进行测量，反馈控制加热系统，加热温度范围为室温 500°C，温度精度可达士 1 °C。本实用新型与已有的加热炉装置相比较，具有以下的优点其一，本实用新型加热炉装置设计成上方为观察窗，其余五面为加热面，与现有只有底面一个面进行加热的加热炉相比较，在工作过程中可以使加热更加均勻和迅速。其二，本实用新型加热炉装置的加热范围更大，现有加热炉一般可以加热到300°C 左右，本实用新型加热温度范围为室温 500°C，可以适应更高温度的加热需求。

图1是加热片电阻丝布置方案。图2是加热面结构简图。其中a是铜板，b和d是云母片，c是绕有电阻丝的云母片，e是绝热层图3是加热炉结构示意图。其中1和5是金属外壳，2和4是电阻丝，3是加热片 (云母片)，6是绝热层
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明本实用新型的微电子封装材料测试的环境加热炉装置会用到的部件或材料1.金属外壳支撑作用，便于安装内部加热部件2.绝热层材料为Al2O3陶瓷、石棉和聚四氟乙烯，布置在加热片的外侧，防止热量散失到外面3.加热片云母片缠绕上电阻丝即成了加热片，云母片是热的良好导体，却不会导电，所以选用云母片4.云母片导热不导电5.铜板固定加热片，并向加热炉内部传导热量加热炉的壁面由外而内依次是金属外壳、绝热层、云母片、加热片、云母片、铜板。 这样布置的好处在于，加热片产生的热量很少向外散失，都沿着云母片、铜板这个方向传递，并且在加热片和铜板之间还有一层甚至多层云母片，这就防止了电流向内传播，造成漏电伤人事件。绝热层由Al2O3陶瓷、石棉和聚四氟乙烯构成，与云母片接触的内层采用Al2O3陶瓷，能够承受较高的温度，中间布置一层石棉，外层采用聚四氟乙烯起绝热作用，减少热量流失。加热片一共有六片，其中底面两片，其余四片分别在四周的四个壁面内，电阻丝的缠绕方向如图1所示。6片加热片采用一根电阻丝缠绕而成，以保证加热时每一加热面的温度相同，提高了加热炉加热的均勻性。上部的观察窗采用的是高纯度高透光率的石英玻璃，可以承受高温，同时也有着
4良好的透光率，方便观察试样。同时也可以与各种光测设备结合在一起，进行各种试样的应变测试(例如与翘曲测试设备结合在一起用光学方法测量试样的翘曲度)。云母片是一种导热不导电的材料。如图2所示，在每一个加热面的结构中，电阻丝缠绕在最中间的云母片上，再在该云母片的上下分别贴上一层云母片作为绝缘层，导热不导电。然后，在最上面放置一块铜板，使热量均勻分布，使加热箱内的试样均勻受热。金属外套和绝缘层的左右两板都开有U型槽，以便夹持待测样品的夹持机构顺利的放入、取出，其结构如图3所示在两侧开了 U型槽后夹爪的放入和取出会比较方便，但热量也会从这里流出，所以还另外增加了两个聚四氟乙烯的堵块，两个堵块固定在玻璃盖板上，当盖上玻璃上板后， 两个堵块自然堵住了两侧的U型槽，只有两个夹爪从圆孔中伸出。完成后的加热炉如图3 所示。
权利要求1.一种用于微电子封装中封装材料测试的环境加热炉装置，该加热炉的壁面由外而内依次是金属外壳、绝热层、云母片、加热片、云母片和铜板，其中，所述加热片为缠绕有电阻丝的云母片。
2.根据权利要求1所述的加热炉装置，其特征在于，所述加热片一共为六片，其中底面并排布置有两片，其余四片分别在四周的四个壁面内。
3.根据权利要求2所述的加热炉装置，其特征在于，所述六片加热片共同采用一根电阻丝缠绕，以保证加热时每一加热面的温度相同。
4.根据权利要求1-3之一所述的加热炉装置，其特征在于，所述绝热层由Al2O3陶瓷、 石棉和聚四氟乙烯三层构成，与云母片接触的内层采用Al2O3陶瓷，中间一层为石棉层，与金属外壳接触的外层采用聚四氟乙烯层。
5.根据权利要求1-3之一所述的加热炉装置，其特征在于，所述加热炉的上方设置有观察窗，采用石英玻璃制成。
6.根据权利要求1-3之一所述的加热炉装置，其特征在于，所述加热炉其中两侧壁上开有槽，用于待测样品的放入取出。
7.根据权利要求6所述的加热炉装置，其特征在于，该加热炉还包括聚四氟乙烯堵块， 用于在加热时封堵所述侧壁上的槽，避免热量流出。
专利摘要本实用新型公开了一种用于微电子封装中各种封装材料、微型材料、微器件测试的环境加热炉装置，包括金属外壳、绝热层、加热片、云母片和铜板，其中加热片一共有六片，其中底面两片，其余四片分别在四周的四个壁面内，适用于在微电子封装中为封装材料测试提供一个稳定的高温环境。本实用新型与各种材料测试设备相结合可以实现在不同的温度条件下封装材料的热—机械特性测试。同时，在测试过程中，还可以通过加热箱的高温石英玻璃窗口观察，实现在热条件下，集成光学测量方法进行热机形变测试。
文档编号G01N25/00GK202057187SQ201120031369
公开日2011年11月30日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者刘胜, 宋劭, 张伟, 朱福龙 申请人:华中科技大学