[发明专利]一种微器件真空封装排气装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子封装领域，尤其是一种微器件真空封装排气装置及方法。

背景技术

微器件真空封装是根据芯片工作在真空环境下的需求，将芯片及其他组件封装在具有良好气密性和长期真空度的器件中的封装技术，是器件级封装技术中重要的组成部分，目前在越来越多的产品封装工艺领域得到应用，如非制冷红外探测器件、微陀螺仪、MEMS射频开关等。

现有的微器件真空封装管壳通常设计加工为在管壳的侧壁上焊接一根无氧铜管，长度近40mm，使管壳腔内外相通。封装工艺中，当完成管壳内组件安装和盖板封接后，对其进行一定温度下的烘烤，同时通过无氧铜管进行真空排气，当规定的时间到达后，采用专用工具对器件上的无氧铜管进行冷压剪切，使之成为一只封闭独立的高真空微器件。

采用焊接无氧铜管的管壳进行微器件封装，使得高真空器件留有一根长约10mm左右的无氧铜尾管，该尾管在实际应用中不仅不美观，而且占据了较大的组装空间容积，从而限制了整机的小型化开发；

在对完成封接的器件进行高真空排气和烘烤后，需要无氧铜管进行冷压剪切，由于无氧铜管内壁的氧化层和杂质，导致内壁铜材料原子间键合质量受到影响，难以保证器件的气密性，并进而影响到器件的真空寿命，使封装工艺的成品率下降；

带有近40mm长度无氧铜管的管壳在封装各道工序中不利于工艺操作，各种夹具须为此特别设计，生产效率低；

在对完成封接的器件进行高真空排气和烘烤时，每一只管壳需要通过一次性的不锈钢卡套将无氧铜管与真空排气系统安装在一起；同时须加工可活动的烘箱用于对器件进行烘烤，通过空气热传导方式给器件加热，热传递效率低，升降温速度慢，高真空排气烘烤设备结构复杂，造价和维护成本高，使用不便。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而提供一种微器件真空封装排气装置及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：包括真空排气腔体、电加热板，顶端开口的封装管壳，所述封装管壳侧壁设有微器件引出的引脚，所述封装管壳顶端设有盖板，所述管壳底板上设有用于放置焊料块的焊料槽，所述焊料槽的底部设有第一排气圆孔，所述电加热板设置在所述真空排气腔体内，所述电加热板上设有相连通的第二排气圆孔和排气通道，所述第二排气圆孔与所述第一排气圆孔的形状相适配、位置相对应，所述排气通道通过所述电加热板上的第三排气圆孔与所述真空排气腔体相连通，所述真空排气腔体与外部真空泵相连接。

进一步的，还包括真空排气腔体，所述电加热板设置在真空排气腔体内，所述真空排气腔体与外部真空泵连接。

进一步的，所述管壳底板、所述焊料槽的表面和所述第一排气圆孔的表面镀有用于浸润的金属层。

进一步的，所述焊料块的形状与所述焊料槽的形状相匹配，所述焊料块上设有与所述第一排气圆孔相连通的通孔。

进一步的，所述焊料块为中间设有第四排气圆孔的圆柱体结构，所述第四排气圆孔的直径与所述第一排气圆孔的直径相同。

进一步的，所述第四排气圆孔直径0.8mm-1.2mm，所述焊料块的外圆直径1.6mm-2.4mm，所述焊料块高度1.5mm-2mm。

进一步的，所述焊料块采用无助焊剂焊料制成，所述焊料熔点为150度-220度。

一种微器件真空封装排气装置的微器件真空封装排气方法，包括以下步骤：

步骤1：将焊料块放置在所述焊料槽内，并与其预焊接；

步骤2：在所述封装管壳的顶端采用合金焊料将盖板封接在管壳上；

步骤3：将所述封装管壳置于所述电加热板上，所述第二排气圆孔的位置与所述第一排气圆孔的位置相对应；

步骤4：真空排气，同时电加热板加热，加热温度为120度-150度，对所述封装管壳进行烘烤，真空排气腔体内的真空度达到1*10-3Pa以上；

步骤5：真空排气24h-48h，以充分去除所述封装管壳内的水气和其它吸附气体，然后停止排气，在保持封装管壳内的真空环境下，提高所述电加热板的温度直到高于所述焊料块的熔点，使焊料块溶化；

步骤6：焊料融化并封接所述封装管壳的第一排气圆孔后，停止电加热板加热，待所述封装管壳自然冷却后，打开真空排气腔，从电加热板上取下封装管壳，向所述第一排气圆孔内注入硅橡胶，凝固后形成保护层，获得真空封装的微器件。

进一步的，所述步骤2中，在所述封装管壳的顶端开口采用平行缝焊接或真空共晶焊接的方式将盖板封接在管壳上。