專利名稱：半導(dǎo)體外延片自動焊接裝置及其焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子、半導(dǎo)體技術(shù)及焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種半導(dǎo)體外延片自動焊接裝置。
本發(fā)明還涉及所述裝置用于半導(dǎo)體外延片自動焊接的方法。
背景技術(shù)：
在制造發(fā)光二極管(LED)的過程中，首先要對生長的半導(dǎo)體外延片的載流子濃度進(jìn)行檢測，由于還沒有到制作電極的工藝，因此，給測量帶來很大的難度。通常的方法是利用人工方法，即利用電烙鐵焊接，這樣經(jīng)常人為焊接的不正確，導(dǎo)致電阻數(shù)值不穩(wěn)定，時常電阻大，又會出現(xiàn)電阻小，使得很難找到正確的數(shù)值；另外一種是利用小型燒結(jié)爐進(jìn)行焊接，此方法的問題是將外延片防到燒結(jié)爐里加溫焊接，但是，等到降溫后，不知到焊接的結(jié)果如何？經(jīng)常出現(xiàn)沒有正確焊接的情況，每次的焊接的時間約40分鐘至1小時，所以沒有正確焊接，重新焊接將影響生產(chǎn)和研究工作時間。目前焊接存在的主要問題是(1)人工焊接的不準(zhǔn)確，導(dǎo)致電阻數(shù)值不穩(wěn)定；(2)人工焊接很難找到正確的數(shù)值；(3)利用燒結(jié)爐里加溫焊接，不知到焊接的結(jié)果如何；(4)利用小型燒結(jié)爐進(jìn)行焊接，不知到焊接的結(jié)果如何；(5)利用小型燒結(jié)爐焊接時，不準(zhǔn)確灰影響生產(chǎn)和研究的工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種帶PC計算機的可隨時測量外延片的電阻數(shù)值、自動測量外延片所在的環(huán)境溫度、控制加溫、三種方法自動計算載流子濃度、具有微計算機軟件的半導(dǎo)體外延片自動焊接裝置。
本發(fā)明的目的還在于提供所述裝置用于半導(dǎo)體外延片自動焊接的方法。
本發(fā)明半導(dǎo)體外延片自動焊接裝置由控制計算機、控制卡電路、燒結(jié)爐、外延片和測量電路、溫度控制和測量電路、氣體控制閥和氣體控制電路共同連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為控制計算機的輸出控制線與計算機控制卡電路的輸入線相電氣連接；計算機控制卡電路的輸出控制線與測量電路、溫度控制和測量電路的輸入線相電氣連接；外延片和熱敏元件放置在燒結(jié)爐內(nèi)，燒結(jié)爐由活動部分和固定部分、氣體瓶、排氣緩沖瓶構(gòu)成，外延片的輸出控制線與測量電路的輸入線相電氣連接；熱敏元件的輸出控制線與溫度控制和測量電路的輸入線相電氣連接；氣體控制閥的輸出控制線與氣體控制電路的輸入線相電氣連接。
在上述發(fā)明中，測量電路由外延片WYP1、運算放大器IC1和IC2、電阻R1～R6、數(shù)字電位器IC3和IC4、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器IC5和IC6共同電氣連接構(gòu)成；溫度控制和測量電路由控溫電路和測溫電路組成，其中，控溫電路由電源DY1、繼電器J1電阻絲共同電氣連接構(gòu)成，測溫電路由熱敏元件RT1、運算放大器IC2、電阻R7和R8、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器IC8共同電氣連接構(gòu)成；氣體控制電路由氫氣控制電路和氮氣控制電路組成，其中，氫氣控制電路由氣體控制閥QT1、繼電器J2、電阻R9共同電氣連接構(gòu)成；氮氣控制電路由氣體控制閥QT2、繼電器J2、電阻R10共同電氣連接構(gòu)成；控制卡電路由IC7構(gòu)成。
本發(fā)明的工作作用原理及其電路工作原理如下接通裝置控制220V總電源，打開計算機，在PC計算機上運行裝置控制程序，確定外延片的四個測量電極點，焊料銦和導(dǎo)線放到一起并將導(dǎo)線引出到控制卡電路，將外延片、熱敏元件、電阻絲防入燒結(jié)爐活動部分內(nèi)，通氮氣將空氣排出，再通入氫氣，運行程序控制加溫，同時測量溫度，一般情況下溫度T1時焊接才能完成，控制溫度T1只能恒定在350～400℃之間，不能再增加控制溫度，恒定溫度時間t1，一般情況t1為30～40分鐘，時間過長說明外延片的性能不能夠進(jìn)行焊接，分別測量外延片各個引腳之間的電阻，達(dá)到正常電阻R1為準(zhǔn)，一般情況是電阻R1為20～80kΩ，幾十kΩ是正常數(shù)值，達(dá)到正常電阻數(shù)值后，關(guān)閉溫度控制，關(guān)閉氮氣供應(yīng)，再通入氮氣，開始自然降溫，當(dāng)測量溫度達(dá)到40℃時以下時，可以取出焊接好的外延片，焊接結(jié)束。
本發(fā)明的裝置用于半導(dǎo)體外延片自動焊接方法包括如下步驟(1)分別將外延片的四個測量電極放上焊料銦和導(dǎo)線放到一起并將導(dǎo)線引出到控制卡電路，將外延片、熱敏元件、電阻絲防入燒結(jié)爐活動部分內(nèi)，燒結(jié)爐活動部分防入其固定部分。
(2)利用氮氣排出空氣，利用通氫氣來助焊接，排氣緩沖瓶可以使得燒結(jié)爐內(nèi)的空氣與大氣隔離，以保證燒結(jié)爐內(nèi)的溫度；(3)計算機通過控制卡電路自動控制燒結(jié)爐加溫，自動通過熱敏元件測量燒結(jié)爐的溫度；(4)在控制加溫和控制的同時，計算機自動測量外延片各個引腳之間的電阻，隨時掌握焊接的情況，達(dá)到正常的焊接電阻時焊接完成；(5)通入氮氣，具有降溫和排出氫氣的作用，還要自然降溫，等待計算機測量燒結(jié)爐內(nèi)溫度達(dá)到自然溫度時關(guān)閉電源，取出焊接好的外延片。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下的優(yōu)點和效果(1)利用計算機控制和測量燒結(jié)爐內(nèi)的溫度；(2)利用氫氣來助焊接；(3)在燒結(jié)爐焊接的同時，可以測量外延片各個引腳之間的電阻；(4)保證焊接的準(zhǔn)確特點。


圖1是本發(fā)明的半導(dǎo)體外延片自動焊接裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的電路框圖；圖3是圖2的電路原理圖；圖4是圖1的裝置用于半導(dǎo)體外延片自動焊接的控制程序結(jié)構(gòu)框圖。
具體的實施方式在圖1中，計算機1通過控制卡2控制裝置的工作，燒結(jié)爐由活動部分4和固定部分7組成，膠塞3將控制線引出并且將燒結(jié)爐內(nèi)外隔離，加熱電阻絲5、外延片6安放在燒結(jié)爐內(nèi)，排氣瓶8與燒結(jié)爐的出口連接，9是導(dǎo)氣管，10是三通閥，11氣體控制閥，12是氣體控制閥，13是氫氣瓶，14是氮氣瓶。
由圖2可以看出，外延片的輸出線與測量電路的輸入線相互電氣連接，熱敏元件的輸出線與測溫電路的輸入線相互電氣連接，電阻絲與控溫電路相互電氣連接，氣體控制閥的輸入線與氣體控制電路的輸出線相互電氣連接，控制卡電路的輸出線與測量電路、測溫電路、控溫電路、氣體控制電路共同相互電氣連接，計算機與控制卡電路相互電氣連接。
由圖3可以看出，測量電路由外延片WYP1、運算放大器IC1和IC2、電阻R1～R6、數(shù)字電位器IC3和IC4、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器IC5和IC6共同電氣連接構(gòu)成；溫度控制和測量電路由控溫電路和測溫電路組成，其中，控溫電路由電源DY1、繼電器J1電阻絲共同電氣連接構(gòu)成，測溫電路由熱敏元件RT1、運算放大器IC2、電阻R7和R8、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器IC8共同電氣連接構(gòu)成；氣體控制電路由氫氣控制電路和氮氣控制電路組成，其中，氫氣控制電路由氣體控制閥QT1、繼電器J2、電阻R9共同電氣連接構(gòu)成；氮氣控制電路由氣體控制閥QT2、繼電器J2、電阻R10共同電氣連接構(gòu)成；控制卡電路由IC7構(gòu)成。。
由圖4可以看出，程序開始，對運行狀態(tài)進(jìn)行初始化，在外延片上放置焊料和引線并放入燒結(jié)爐內(nèi)，固定燒結(jié)爐的活動和固定部分，通入氮氣排出空氣，經(jīng)過一段時間后關(guān)閉，再通入氫氣，對燒結(jié)爐加溫和控溫，判斷溫度T≥T1？是，不再加溫，否，繼續(xù)加溫，其中，T1可以選400℃，判斷電阻R＜R1？，是焊接完成，否，繼續(xù)下面判斷，判斷時間t≥t1？是，時間超時，準(zhǔn)備退出，t1可以選40分鐘，時間過長說明外延片的性能不能夠進(jìn)行焊接，否繼續(xù)加溫控制，通氮氣降溫，等溫度達(dá)到自然溫度后，取出外延片，焊接結(jié)束。
本發(fā)明的制作以及各元器件要求如下(1)裝置按圖1所示結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計和機械加工，也可以購買成品的燒結(jié)爐；(2)按圖2、圖3設(shè)計裝置電路和電路板；(3)按圖4設(shè)計裝置控制程序，進(jìn)行電路調(diào)試；(4)主要元件和器件的選擇運算放大器IC1和IC2可以選LM124型，數(shù)字電位器IC3和IC4可以選X9313型號，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器IC5、IC6、IC8可以選ICL7135型號。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體外延片自動焊接裝置，其特征在于由控制計算機、控制卡電路、燒結(jié)爐、外延片和測量電路、溫度控制和測量電路、氣體控制閥和氣體控制電路共同連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為控制計算機的輸出控制線與計算機控制卡電路的輸入線相電氣連接；計算機控制卡電路的輸出控制線與測量電路、溫度控制和測量電路的輸入線相電氣連接；外延片和熱敏元件放置在燒結(jié)爐內(nèi)，燒結(jié)爐由活動部分和固定部分、氣體瓶、排氣緩沖瓶構(gòu)成，外延片的輸出控制線與測量電路的輸入線相電氣連接；熱敏元件的輸出控制線與溫度控制和測量電路的輸入線相電氣連接；氣體控制閥的輸出控制線與氣體控制電路的輸入線相電氣連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體外延片自動焊接裝置，其特征在于測量電路由外延片WYP1、運算放大器IC1和IC2、電阻R1～R6、數(shù)字電位器IC3和IC4、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器IC5和IC6共同電氣連接構(gòu)成；溫度控制和測量電路由控溫電路和測溫電路組成，其中，控溫電路由電源DY1、繼電器J1電阻絲共同電氣連接構(gòu)成，測溫電路由熱敏元件RT1、運算放大器IC2、電阻R7和R8、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器IC8共同電氣連接構(gòu)成；氣體控制電路由氫氣控制電路和氮氣控制電路組成，氫氣控制電路由氣體控制閥QT1、繼電器J2、電阻R9共同電氣連接構(gòu)成；氮氣控制電路由氣體控制閥QT2、繼電器J2、電阻R10共同電氣連接構(gòu)成；控制卡電路由IC7構(gòu)成。
3.權(quán)利要求1所述的裝置用于半導(dǎo)體外延片自動焊接方法，其特征在于包括第一步、分別將外延片的四個測量電極放上焊料銦和導(dǎo)線放到一起并將導(dǎo)線引出到控制卡電路，將外延片、熱敏元件、電阻絲防入燒結(jié)爐活動部分內(nèi)，燒結(jié)爐活動部分防入其固定部分。第二步、利用氮氣排出空氣，利用通氫氣來助焊接，排氣緩沖瓶使得燒結(jié)爐內(nèi)的空氣與大氣隔離；第三步、計算機通過控制卡電路自動控制燒結(jié)爐加溫，自動通過熱敏元件測量燒結(jié)爐的溫度；第四步、在控制加溫和控制的同時，計算機自動測量外延片各個引腳之間的電阻，達(dá)到正常的焊接電阻時焊接完成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體外延片自動焊接裝置，由控制計算機、控制卡電路、燒結(jié)爐、外延片和測量電路、溫度控制和測量電路、氣體控制閥和氣體控制電路共同連接構(gòu)成；本發(fā)明還涉及所述的裝置用于半導(dǎo)體外延片自動焊接方法。本發(fā)明利用計算機控制和測量燒結(jié)爐內(nèi)的溫度；利用氫氣來助焊接；在燒結(jié)爐焊接的同時，可以測量外延片各個引腳之間的電阻；從而保證焊接的準(zhǔn)確特點。
文檔編號B23K31/00GK1585104SQ20041002760
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月15日
發(fā)明者孫慧卿, 范廣涵, 郭志友 申請人:華南師范大學(xué)