在芯片封装过程中，工业烘箱的主要功能的去除潮气、消除应力和固化封装材料。芯片在封装前可能会吸附一定量的水分，工业烘箱通过高温加热能有效去除这些潮气，防止水分在后续过程导致芯片内部氧化等问题，提升芯片稳定性和可靠性。封装过程中不同材料热膨胀系数差异会产生应力，烘箱的烘烤可使封装材料逐渐适应温度变化，释放内部应力。封装时使用的胶水、环氧树脂等材料需在烘箱提供的适宜温度条件下加速化学反应，实现快速固化，增强封装材料的机械强度和热稳定性，确保芯片在不同操作环境下稳固地固定在基板上，提高封装质量。
一、工业烘箱在芯片封装固化中的作用
去除潮气 ：在电子元器件生产过程中，潮气是一个潜在的损坏。芯片在封装前，其表面可能会吸附一定量的水分，若不去除，这些水分在后续的生产过程或使用过程中，可能会导致芯片内部发生氧化反应，进而影响芯片的性能和寿命。工业烘箱通过高温加热的方式，能够有效地去除芯片表面的潮气，确保芯片在封装前处于干燥状态，从而提高芯片的稳定性和可靠性。
消除应力 ：芯片封装过程中，由于不同材料的热膨胀系数存在差异，当温度发生变化时，会在芯片内部产生应力。这些应力如果不能及时消除，可能会导致芯片在使用过程中出现性能下降、失效等问题。工业烘箱的烘烤过程可以使芯片封装材料逐渐适应温度变化，从而释放内部应力，提高芯片的稳定性和可靠性。
固化封装材料 ：在芯片封装中，通常会使用各种胶水、环氧树脂等封装材料来将芯片固定在基板上，或填充芯片与引线框架之间的空隙等。工业烘箱能够提供适宜的温度条件，加速封装材料的化学反应，使其快速固化，从而增强封装材料的机械强度和热稳定性，确保芯片在不同的操作环境下能够牢固地固定在基板上，提高封装质量。
二、芯片封装固化的烘烤工艺
基材烘烤 ：在组装过程中，需要对针栅阵列（PGA）、球栅阵列（BGA）和芯片级（CSP）封装的有机基板进行烘烤，以去除其中的潜在水分。烘烤温度和时间会根据基板的材料和具体要求而有所不同，一般在 125℃~175℃之间，烘烤 1 ~ 6 小时
底部填充固化 ：对于倒装芯片（FC）管芯，在其焊接到基板后，IC 管芯表面和基板之间的间隙会用低粘度、二氧化硅填充的环氧树脂 “底部填充”。填充完成后，需要将芯片放入工业烘箱中进行烘烤固化，以减少管芯之间热膨胀系数的不匹配和层压基板。固化温度通常在 125℃~ 150℃之间，时间约为 1~ 2 小时。
散热器固化 ：随着芯片功耗的增加和管芯尺寸的减小，越来越多的封装需要将散热器连接到封装和 FC 管芯背面。用于此应用的粘合剂材料多种多样，有液体和薄膜等形式。在将散热器与芯片连接后，需经过工业烘箱的烘烤固化，使粘合剂充分固化，确保散热器与芯片之间的良好结合，提高散热效果。固化温度一般在 150℃~ 175℃之间，时间根据粘合剂的类型和具体要求而定，通常为 1 ~ 3 小时。
模具粘合固化 ：在大多数引线键合（WB）应用中，IC 管芯需要被粘合到金属引线框架或层压基板上。粘合剂中含有填充颗粒，使其具有导电性或绝缘性，具体取决于芯片背面是否需要电偏置或热连接。在多芯片和堆叠芯片应用中，芯片键合和固化操作可能会重复两到五次。每次键合后都需要将芯片放入工业烘箱中进行固化，以确保粘合剂能够充分固化，形成可靠的连接。固化温度一般在 150℃~ 175℃之间，时间约为 1 ~ 2 小时。
涂层固化 ：为了保护 IC 芯片免受模塑料中离子杂质的腐蚀影响，以及防止模具上的线扫和电气短路，会采用涂层工艺。在涂覆长、细间距引线键合后，需要将芯片放入工业烘箱中进行烘烤固化，使涂层材料充分固化，形成一层致密的保护膜。固化温度通常在 125℃~ 150℃之间，时间约为 30 分钟至 1 小时。
封装固化 ：对于具有 WB 或 FC 互连的 COB 应用，通常会使用从注射器分配的液态、二氧化硅填充的环氧树脂材料进行封装。在用较低粘度的自流平环氧树脂填充阻塞区域后，需要将芯片放入工业烘箱中进行固化，使填充材料与坝材料和底层组件之间形成良好的、无空隙的附着力。固化温度一般在 125℃~ 150℃之间，时间约为 2 ~ 4 小时。
灌胶固化 ：液体密封剂常用于封装光学元件，例如 LED 灯和显示器，以及许多大型电子元件外壳。在灌胶完成后，需要将产品放入工业烘箱中进行烘烤固化，以确保密封剂充分固化，达到良好的密封效果。固化温度通常在 100℃~ 125℃之间，时间根据密封剂的类型和具体要求而定，一般为 1 ~ 2 小时。
三、工业烘箱的适用类型
热风循环烘箱 ：通过热风循环系统使箱内温度均匀，提高热效率。适用于多种芯片封装材料的固化烘烤，能满足不同工艺对温度均匀性的要求。例如在芯片的底部填充固化过程中，热风循环烘箱能确保整个芯片区域温度均匀，使填充材料均匀固化，保证固化质量的一致性。
真空烘箱 ：能够在真空环境下进行烘烤，有效去除材料内部的空气和水分。在芯片封装的某些特殊工艺中，如对一些易氧化或对水分高度敏感的封装材料进行烘烤固化时，真空烘箱可防止材料氧化和水分残留，提高封装的可靠性和稳定性。比如在一些高端芯片的封装过程中，使用真空烘箱进行散热器粘合固化，能避免粘合剂在固化过程中受到氧气的影响，确保粘合效果的可靠性。
红外线隧道烘箱 ：利用红外线辐射加热，具有加热速度快的特点。适用于对加热速度有较高要求的芯片封装固化工艺。在芯片的快速封装生产线上，红外线隧道烘箱可以在短时间内使封装材料达到固化温度，提高生产效率。不过需要注意的是，红外线隧道烘箱对材料的吸热性和辐射特性有一定要求，在使用过程中要根据不同材料进行适当调整，以保证固化效果。
工业烘箱在芯片封装固化过程中，从去除潮气、消除应力到固化封装材料，其在确保芯片性能和可靠性方面发挥着不可替代的作用。不同的芯片封装固化工艺，如基材烘烤、底部填充固化、散热器固化等，都依赖于工业烘箱提供的精准温控和稳定环境。热风循环烘箱、真空烘箱、红外线隧道烘箱等类型，各具特点，可满足多样化的生产需求。
