[发明专利]一种一体化封装微波器件阵列式平行焊接装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子器件封盖技术，尤其涉及的是一种一体化封装微波器件阵列式平行焊接装置及方法。

背景技术

随着现代雷达向着阵列化，多单元化的发展，对微波器件快速高效低成本大规模批量制造的需求开始变得强烈，通过一体化封装来制造微波器件正是一种前沿的解决途径。在引脚通过焊接方式与陶瓷基板和围框实现了密封紧密连接后，如何在裸芯片等昂贵精密元件安装完毕后再通过加盖板快速高效密封的方式实现一体化封装器件的完全密封是接下来需要面临的问题。

在盖板和围框之间实现密封连接，平行缝焊的封盖方式有其独特的特点：可靠性高，成本低，操作速度快，手工难度低等，正在一体化封装微波器件封装领域被广泛使用。它的原理是通过电阻焊方式发热，实现盖板与围框的熔焊连接，缝焊时盖板和围框之间由于存在电阻，在通过电流时产生热量，使围框和盖板的边缘熔化并连接到一起，形成焊接。但由于焊接发热量大，漏电流容易通过引脚破坏内部裸芯片等原因，目前还局限于逐只器件的平行缝焊。随着现代雷达的阵列化趋势进一步发展，对微波器件巨量的需求让逐只进行平行缝焊的工艺成为整个制造流水线上的瓶颈，往往在该处堆积大量未封盖器件，操作人员劳动强度大，工作时间长。

为了解决这个问题，在平行缝焊工艺中尝试采用前道工序普遍采用的阵列式解决方案，试图一次性完成多个器件的封盖，又面临新的问题：阵列式排布的器件依次封盖过程中产生的热量相互之间扩散，导致器件温度迅速上升，存在器件内部焊料重熔，胶料老化，裸芯片失效等一系列隐患。一体化封装微波器件的发展又倾向于在一个器件内安装多个裸芯片，由于平行缝焊过程中产生的大电流通过引脚等会被导入器件内部，造成对裸芯片的破坏。以上问题大大限制了平行缝焊在一体化封装微波器件封装领域中的使用范围和使用效率，限制了一体化封装微波器件的大规模制造。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种一体化封装微波器件阵列式平行焊接装置及方法，提高缝焊效率减少对裸芯片的伤害。

本发明是通过以下技术方案实现的：本发明的装置包括定位夹具、夹具盖板、紧固螺钉、夹具绝缘层和盖板绝缘层，所述定位夹具的正面设有多个阵列式排布的焊接腔，所述焊接腔内焊接有绝缘散热基板，所述绝缘散热基板与定位夹具的正面平齐，所述夹具盖板上开设多个阵列式排布的固定通孔，所述固定通孔和待焊接器件的围框尺寸相匹配，所述固定通孔和焊接腔相匹配，所述夹具盖板的正面平齐，所述夹具盖板的背面在每个固定通孔的两侧开设有用于容纳待焊接器件引脚的容纳台阶，所述定位夹具和夹具盖板上分别设有相对应的紧固螺钉孔，所述夹具绝缘层覆盖在夹具盖板的背面，所述盖板绝缘层覆盖在定位夹具的焊接腔以外的正面。

作为本发明的优选方式之一，所述焊接装置还包括定位销钉，所述定位夹具和夹具盖板上分别设有相对应的定位销钉孔。

所述定位夹具和夹具盖板为热膨胀系数与待焊接器件相匹配的材质制成，选自可伐合金、铜合金、铝合金、碳硅铝复合材料、铝硅复合材料中的一种。

所述定位夹具和夹具盖板上阵列式排布的焊接腔和阵列式排布的固定通孔的横向和纵向数目均大于2。

所述夹具绝缘层和盖板绝缘层分别为有机耐热绝缘薄膜，选自聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜、聚胺酯薄膜、硅树脂薄膜中的一种或多种的复配。

所述绝缘散热基板选自氧化铍、氮化铝中的一种或两种的复配。

一种一体化封装微波器件阵列式平行焊接方法，包括以下步骤：

(1)将待焊接器件逐个倒扣在夹具盖板的固定通孔上，定位夹具和绝缘散热基板上涂覆一层散热硅脂，再将夹具盖板和定位夹具相固定，形成装配好的一体化装置；

(2)对待焊接器件的器件盖板长边进行点焊，实现待焊器件的器件盖板和壳体的点连接；

(3)将完成点焊的一体化装置进行真空烘焙，除去水汽和易挥发的低分子物质；

(4)按阵列顺序，依次在器件盖板的长边上顺序滚动缝焊，完成一行后再进行下一行，完成器件盖板的长边高温自熔，形成长边边口密封，然后再依次完成对器件盖板的短边边口密封。

所述点焊工艺的功率：1200～2000W，点焊时间为0.1～0.3秒。

所述器件盖板长边和短边顺序滚过的滚动速率为1～4mm/s，功率为1800～2000W，脉冲宽度为10ms，重复周期为80ms。

所述器件盖板长边顺序滚过后间隔至少一分钟后定位夹具旋转90°，再对器件盖板进行短边边口密封。