[发明专利]一种气密性电子封装金锡封帽方法

说明书

本发明提出一种气密性电子封装金锡封帽方法，包括如下步骤：A、装配；B、限位；C、施压；D、封帽；E、检验。本发明的优点在于：能够高效、方便的实现气密性电子封装的金锡封帽，工艺简单、质量可靠、一致性高，管帽与管壳之间的封装界面耐高温、气密性优，可满足军用电子产品中单片电路、混合电路、多芯片组件及微波组件等电子封装产品的高可靠性研制需求。

技术领域

本发明涉及电子封装领域，具体涉及一种气密性电子封装金锡封帽方法。

背景技术

气密性电子封装是指采用不透气及材料制成的盒体将电子器件与周围的环境隔离开，通过消除密封过程中来自封装腔体的水汽并阻止工作寿命期间环境中潮气的侵入，使产品获得良好的长期可靠性。

封帽指电子器件组装到管壳内并完成电连接后，采用管帽将管壳密封起来。常用的气密性电子封装封帽工艺有：钎焊、平行缝焊和激光封焊。平行缝焊对管壳设计、封装材料要求严格，并且在焊接过程中对管壳有损伤，焊缝质量差。激光封焊对封装尺寸、材料、封帽环境要求严格，气密性一次达标率低。钎焊适用范围广，对管壳设计、封装材料、封装尺寸无特殊要求，焊接质量可控。比如，在文献“半导体陶瓷外壳封帽的焊接方法”中，作者采用平行缝焊和钎焊结合的方式完成封装；在文献“一种黑瓷低温玻璃外壳气密性封帽的方法”中，作者发明了一种黑瓷低温玻璃外壳气密性封帽的方法；在文献“一种采用AuSn合金焊料封盖的陶瓷外壳平行缝焊工艺研究”中，作者采用金锡焊接和平行缝焊的方法对陶瓷管壳金锡气密性封装；在文献“采用金锡合金的气密性封装工艺研究”，作者采用金锡焊接方式进行封装；在文献“耐高过载LTCC一体化LCC封装的研制”中，作者采用平行缝焊的方式对LCC封装器件进行封装。

电子封装的钎焊封帽技术常用的焊料有铅锡基、锡银基、金锡等焊料。在铅锡基、锡银基在封帽过程中，为了保证焊料的浸润性，需要加入助焊剂，而助焊剂的存在常常会导致焊接界面内空洞的产生，影响气密性，并且助焊剂为酸性物质，在产品的服役过程中造成封装内电子器件失效，导致产品失效；另外铅锡基、锡银基焊料的熔点通常不超过220℃，在产品的使用过程中的表面贴装工艺温度窗口较小，大幅度提高了客户的使用难度。现有的钎焊封帽技术难以保证封装的气密性，限制了产品后续应用过程中的工艺窗口，因此开发一种气密性电子封装金锡封帽方法，在电子工业中的电子封装领域具有重要的应用价值及理论指导意义。

发明内容

为解决现有技术中气密性不良、组装工艺窗口窄的问题，本发明提出了一种气密性电子封装金锡封帽方法，包括如下步骤：

A、装配：在管壳上的焊环处放置金锡焊片，将管帽放置于金锡焊片上，管壳、金锡焊片与管帽组成电子封装模块；

B、限位：将电子封装模块放入石墨限位工装，使得管壳与管帽对位准确；

C、施压：对管帽与管壳之间施加50～100g/cm²的压力；

D、封帽：将被施压限位的电子封装模块放置于封帽环境中，并对封帽环境抽真空至5～50mbar，充入氮气保护，氧气含量＜1000ppm，以升温速率为20～30℃/min升温，将电子封装模块加热至270～290℃，然后在270～290℃的环境中保温60～120s，接着在最高温为300～320℃条件下进行封帽，封帽时间30～60s，最后在氮气环境中快速冷却至室温，冷却后取出，撤去施加在管帽与管壳之间的压力，并将其从石墨限位工装中取出；

E、检验：检验焊接区域的空洞率和电子封装的气密性。

通过上述的一种气密性电子封装金锡封帽方法，能够高效、方便的实现气密性电子封装的金锡封帽，工艺简单、质量可靠、一致性高，管帽与管壳之间的封装界面耐高温、气密性优，可满足军用电子产品中单片电路、混合电路、多芯片组件及微波组件等电子封装产品的高可靠性研制需求，大大提升了产品质量和研制效率。