CN107378166B - 一种减少电子元件盖板熔封空洞的熔封工艺 - Google Patents

Abstract

一种减少电子元件盖板熔封空洞的熔封工艺，包括制作焊料片、焊料片固定、烧结熔封、冷却，通过将焊料片置于封装盖板和底座之间然后采用烧结炉的方式使焊料熔化，可很好的实现小型元器件的密封封装，由于采用烧结炉，所用本发明具有控温精度高、焊料熔化程度可控、温度曲线可程序设定、不破坏零件自身形态、密封性好等显著特点，尤其适合于外形尺寸小以及质量水平较高的金属或陶瓷封装器件的密封焊接，并且解决了产品的盖板熔封空洞问题。

Description

一种减少电子元件盖板熔封空洞的熔封工艺

技术领域

本发明涉及一种减少电子元件盖板熔封空洞的熔封工艺。

背景技术

随着我国各种电子装备系统的发展和更新，电子控制系统本身的性能、可靠性和其体积与重量也对武器系统的性能和可靠性有着重要的影响。因此，电子控制系统也对电子元器件的小型化和高可靠性提出了越来越高的要求，以前金属封装的电子元器件因体积和重量大，已经不能适应电子控制系统的发展和需求，电子元器件的体积和重量越来越向小型化发展。

因为芯片必须与外界隔离以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降，所以封装必须具有很好的密封性能，封装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB的设计和制造，因此它是至关重要的。但是，小型化的电子元器件由于外形尺寸非常小，无法采用目前常用的平行缝焊方式进行密封封装。

现在有的封装方法是通过在盖板和底座之间添加焊料后放入高温烧结炉中熔封，例如公开号为CN102528199A的一种电子元器件密封封装的焊接方法，其通过按封装盖板与底座接触部分的形状制备出焊料片，将封装盖板、焊料片和底座固定在一起，置于烧结炉中，加热至焊料熔化，焊料充分熔化后冷却，即可；其还公开了将焊料片固定在封装盖板与底座之间置于烧结炉中后，先加热至340～360℃，恒温3～5min，在此期间烧结炉抽真空并充保护气，继续升温至焊料熔化温度，在此温度下使焊料充分熔化，冷却，即可。其通过在预热阶段通过抽真空并充氮气的方式排除排除烧结炉内的水汽和氧气等有害气体并去除产品表面湿气，但焊料其制作过程中难免会在其内部包含有一定量的气体，在烧结炉内高温融化时会使其内部的气体散发出来，导致熔封后盖板与焊接环之间存在较大的面积空洞，导致焊接质量下降，可靠性降低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种减少电子元件盖板熔封空洞的熔封工艺。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种减少电子元件盖板熔封空洞的熔封工艺，包括制作焊料片、焊料片固定、烧结熔封、冷却，其步骤为：

制作焊料片，按封装盖板与底座接触部分的形状制作焊料片；

焊料片固定，将焊料片采用点焊的方式先固定在封装盖板上，再将封装盖板与底座叠合后用夹子固定；

烧结熔封，将焊料与盖板和底座固定后放入烧结炉中，通过100～160℃的温度排气，然后升温并恒温在200～270℃预热，最终通过340～380℃的温度进行烧结熔封，在预热、烧结熔封过程中烧结炉始终进行抽真空、充入保护气体的循环操作；

冷却，在抽真空60～80s后在持续充保护气体的情况下以100～160℃的温度预冷40～70秒后关闭烧结炉自然冷却

所述排气时间为60～120s。

所述排气过程中烧结炉进行抽真空操作。

所述预热过程中烧结炉进行充保护气体后抽真空的循环操作，循环次数为4～8次，其中充保护气体的单次时间为40～70s，抽真空的单次时间为60～120s。

所述烧结熔封过程中首先充保护气体30～50s，然后抽真空30～50s，最后充保护气体30～50s。

所述保护气体为氮气。

本发明的有益效果在于：通过将焊料片置于封装盖板和底座之间然后采用烧结炉的方式使焊料熔化，可很好的实现小型元器件的密封封装，由于采用烧结炉，所用本发明具有控温精度高、焊料熔化程度可控、温度曲线可程序设定、不破坏零件自身形态、密封性好等显著特点，尤其适合于外形尺寸小以及质量水平较高的金属或陶瓷封装器件的密封焊接，并且解决了产品的盖板熔封空洞问题。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

一种减少电子元件盖板熔封空洞的熔封工艺，包括制作焊料片、焊料片固定、烧结熔封、冷却，其步骤为：

制作焊料片，按封装盖板与底座接触部分的形状制作焊料片；焊片的形状与封装盖板与底座接触部分的形状相同。

焊料片固定，将焊料片采用点焊的方式先固定在封装盖板上，再将封装盖板与底座叠合后用夹子固定；夹子选用钼夹子将整个产品夹住固定。

烧结熔封，将焊料与盖板和底座固定后放入烧结炉中，通过100～160℃的温度先将烧结炉内的空气和湿气抽出，然后升温并恒温在200～270℃预热，预热阶段可以将烧结炉和盖板及底座表面的附着的湿气充分抽出，最终通过340～380℃的温度进行烧结熔封，在预热、排气、烧结熔封过程中烧结炉始终进行抽真空、充入保护气体的循环操作；通过在高温使焊料熔化后在次抽真空，使焊料熔化产生的湿气及空气完全抽出，后在冷却减少熔封面气泡的产生。

冷却，在抽真空60～80s后在持续充保护气体的情况下以100～160℃的温度预冷40～70秒后关闭烧结炉自然冷却，保持充气的情况下冷却，可以防止在冷却过程中熔封面进入空气或湿气。

所述排气时间为60～120s。

所述排气过程中烧结炉进行抽真空操作。

所述预热过程中烧结炉进行充保护气体后抽真空的循环操作，循环次数为4～8次，其中充保护气体的单次时间为40～70s，抽真空的单次时间为60～120s。

所述烧结熔封过程中首先充保护气体30～50s，然后抽真空30～50s，最后充保护气体30～50s。

所述保护气体为氮气。

实施例1，以SOT系列陶瓷贴片的熔封工艺为例，

按封装盖板与底座接触部分的形状制作焊料片；焊片的形状与封装盖板与底座接触部分的形状相同，然后将焊料片采用点焊的方式先固定在封装盖板上，再将封装盖板与底座叠合后用夹子固定；夹子选用钼夹子将整个产品夹住固定；将夹好后的焊料与盖板和底座固定后放入烧结炉中，通过130℃的温度并抽真空75s将烧结炉内的空气和湿气抽出，然后升温并恒温在230℃预热，预热阶段通过在加热过程中使盖板及焊料受热膨胀，使其中的湿气和空气容易排出，预热过程中通过充入氮气55s→抽真空80s→充入氮气55s→抽真空80s→充入氮气55s→抽真空80s→充入氮气55s→抽真空80s的循环操作使受热预热阶段可以将烧结炉和盖板及底座内的附着的湿气充分抽出，最终通过350℃的温度进行烧结熔封，在在熔封时先充入氮气35s后抽真空40s；在高温使焊料熔化后在次抽真空，使焊料熔化产生的湿气及空气完全抽出，后在冷却减少熔封面气泡的产生，然后降低温度在130℃先抽真空69s将焊料熔化过程中排出的气体及湿气排出，然后后在持续充保护气体的情况下以130℃的温度预冷49秒后关闭烧结炉自然冷却，保持充气的情况下冷却，可以防止在冷却过程中熔封面进入空气或湿气。

实施例2，以SOT-23C陶瓷贴片的熔封工艺为例，

按封装盖板与底座接触部分的形状制作焊料片；焊片的形状与封装盖板与底座接触部分的形状相同，然后将焊料片采用点焊的方式先固定在封装盖板上，再将封装盖板与底座叠合后用夹子固定；夹子选用钼夹子将整个产品夹住固定；将夹好后的焊料与盖板和底座固定后放入烧结炉中，通过145℃的温度并抽真空110s将烧结炉内的空气和湿气抽出，然后升温并恒温在255℃预热，预热阶段通过在加热过程中使盖板及焊料受热膨胀，使其中的湿气和空气容易排出，预热过程中通过充入氮气65s→抽真空110s→充入氮气65s→抽真空110s→充入氮气65s→抽真空110s→充入氮气65s→抽真空110s→入氮气65s→抽真空110s→充入氮气65s→抽真空110s的循环操作使受热预热阶段可以将烧结炉和盖板及底座内的附着的湿气充分抽出，最终通过370℃的温度进行烧结熔封，在在熔封时先充入氮气45s后抽真空45s；在高温使焊料熔化后在次抽真空，使焊料熔化产生的湿气及空气完全抽出，后在冷却减少熔封面气泡的产生，然后降低温度在150℃先抽真空75s将焊料熔化过程中排出的气体及湿气排出，然后后在持续充保护气体的情况下以150℃的温度预冷60秒后关闭烧结炉自然冷却，保持充气的情况下冷却，可以防止在冷却过程中熔封面进入空气或湿气。

Claims (1)

1.一种减少电子元件盖板熔封空洞的熔封工艺，包括制作焊料片、焊料片固定、烧结熔封、冷却，其具体步骤为：

制作焊料片，按封装盖板与底座接触部分的形状制作焊料片；

焊料片固定，将焊料片采用点焊的方式先固定在封装盖板上，再将封装盖板与底座叠合后用夹子固定；

烧结熔封，将焊料与盖板和底座固定后放入烧结炉中，通过100～160℃的温度排气，排气时间为60～120s,排气过程中烧结炉进行抽真空操作；然后升温并恒温在200～270℃预热，最终通过340～380℃的温度进行烧结熔封，在预热、烧结熔封过程中烧结炉始终进行抽真空、充入保护气体的循环操作，循环次数为4～8次，其中充保护气体的单次时间为40～70s，抽真空的单次时间为60～120s,保护气体为氮气；

冷却，在抽真空60～80s后在持续充保护气体的情况下以100～160℃的温度预冷40～70秒后关闭烧结炉自然冷却。