CN103056500A - 半导体陶瓷外壳封帽的焊接方法 - Google Patents

半导体陶瓷外壳封帽的焊接方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103056500A
CN103056500A CN2012105161621A CN201210516162A CN103056500A CN 103056500 A CN103056500 A CN 103056500A CN 2012105161621 A CN2012105161621 A CN 2012105161621A CN 201210516162 A CN201210516162 A CN 201210516162A CN 103056500 A CN103056500 A CN 103056500A
Authority
CN
China
Prior art keywords
welding
metal
welding method
cover board
metal cover
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012105161621A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103056500B (zh
Inventor
冯小成
李冬梅
荆林晓
郝贵争
陈建安
贺晋春
井立鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Microelectronic Technology Institute
Mxtronics Corp
Original Assignee
Beijing Microelectronic Technology Institute
Mxtronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Microelectronic Technology Institute, Mxtronics Corp filed Critical Beijing Microelectronic Technology Institute
Priority to CN201210516162.1A priority Critical patent/CN103056500B/zh
Publication of CN103056500A publication Critical patent/CN103056500A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103056500B publication Critical patent/CN103056500B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

本发明涉及半导体陶瓷外壳封帽的焊接方法,属于半导体陶瓷封装技术领域。在金属盖板表面预置镀金属层,在陶瓷外壳焊接区域预置镀层金属封口框;将焊料环点焊在金属盖板的镀金属层上;在氮气气氛下,将金属盖板与陶瓷外壳的金属封口框对位,利用平行缝焊设备使用小角度(5°)铜电极进行低功率焊接,使焊料环充分熔化并分别与金属盖板的镀金层和陶瓷外壳的金属封口框焊接,完成电路的熔封。本发明的方法避免了平行缝焊过程中,脉冲过大,局部集中加热温度过高的问题;避免了熔封工艺中使电路内部芯片和键合处在高温状态中;降低了平行缝焊的最高温度。

Description

半导体陶瓷外壳封帽的焊接方法
技术领域
本发明涉及半导体陶瓷外壳封帽的焊接方法,属于半导体陶瓷封装技术领域。
背景技术
随着陶瓷封装的迅速发展,对封装电路的气密性要求也越来越高,良好的气密性封装可以有效的保证良好的内部气氛,保证产品的长期可靠性,实现气密性封装的方法主要有平行缝焊和熔封。
采用平行缝焊进行陶瓷封装过程中,很多公司都采用金属盖板与陶瓷外壳的可伐框直接焊接,利用两个圆锥形滚轮电极压住待封装的金属盖板和外壳上的金属框,电极一般为15°电极和10°电极,功率为1750W,整个回路的高电阻在电极与盖板的接触点处,由于脉冲电流产生大量的热,使接触点呈熔融状态,在滚轮电极的压力下,凝固后即形成一连串的焊点。从而实现气密性焊接。其缺点是焊点处所受到的温度较高。
熔封工艺是将焊环镀金的外壳与带有Au80Sn20合金焊料的金属盖板使用专门夹具固定好后,放在链式炉入口处随传送带匀速进入炉体,经过预设链速与各温区温度形成的温度曲线,使焊料熔化,与盖板、焊环形成良好的气密性焊接。具有成品率高(接近100%)、工艺参数易控、可靠性高等优点,但是该工艺利用链式炉对电路整体加热到焊料的熔点以上,金的熔点为1064℃,使整个电路处在设置的温度下,器件内部芯片也会受到高温的作用。
发明内容
本发明的目的是为了克服原有封帽工艺的不足,提出半导体陶瓷外壳封帽的焊接方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的半导体陶瓷外壳封帽的焊接方法,所述的封帽包括陶瓷外壳、芯片和金属盖板;所述的陶瓷外壳带有空腔,所述的芯片放置在陶瓷外壳的空腔内;所述的金属盖板盖在陶瓷外壳的顶端,通过焊接方法将所述的陶瓷外壳和金属盖板进行密封,所述的焊接方法的步骤包括:
1)在金属盖板表面依次镀覆Ni/Au/Ni/Au层,在陶瓷外壳焊接区域预置镀层金属封口框;
2)将焊料环点焊在金属盖板上;
3)在氮气气氛下,将步骤2)得到的金属盖板与陶瓷外壳的金属封口框对位,利用平行缝焊设备使用小角度铜电极进行低功率(800~1000W)焊接,使焊料环充分熔化并分别与金属盖板的镀金层和陶瓷外壳的金属封口框焊接,完成封帽的密封。
有益效果
本发明的方法避免了半导体陶瓷封装器件在采用普通金属盖板直接与陶瓷外壳可伐框进行平行缝焊过程中,脉冲过大,局部集中加热温度过高的问题;避免了熔封工艺中使电路内部芯片和键合处在高温状态中;金锡焊料的熔点为280℃,相对于金属盖板表面的金镀层的熔点(1064℃)大幅度降低,最大限度的降低了平行缝焊的最高温度;
只对电极与盖板的接触点加热,有效地避免了熔封过程中对电路腔体内部的加热;
焊接温度的大幅度降低,对陶瓷上的金属封口框进行封帽时,改善了由于陶瓷传热系数较小,热量不易散失,产生热应力的问题,避免了陶瓷外壳的金属框和陶瓷的接触面处发生脱离而导致外壳漏气的发生;
大角度电极与盖板的接触为点接触,完成平行缝焊工艺之后,焊接区域为线连接,电极的角度降低,电极与盖板的接触为线接触,将盖板与陶瓷金属框的焊接之后,焊接区域为带连接,电极与盖板的接触面积大幅度增大,经试验验证将原有的15°和10°电极更换为5°电极,有效的改善金属盖板与陶瓷金属框的结合面积;
平行缝焊设备使用5°的小角度电极进行低功率焊接,使其温度只在金锡焊料熔点以上,金锡焊料环熔化,与金属盖板和陶瓷外壳的金属封口框进行焊接,实现熔封。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例
半导体陶瓷外壳封帽的焊接方法,所述的封帽包括陶瓷外壳、芯片和金属盖板;所述的陶瓷外壳带有空腔,所述的芯片放置在陶瓷外壳的空腔内;所述的金属盖板盖在陶瓷外壳的顶端,通过焊接方法将所述的陶瓷外壳和金属盖板进行密封,所述的焊接方法的步骤包括:
1)在金属盖板表面预置Ni层、Au层、Ni层、Au层,在陶瓷外壳焊接区域预置Ni层、然后在Ni层外预置Au层,形成Au封口框;
2)制备预成型焊料环,焊料环的厚度为50μm;
3)将步骤2)制备的焊料环点焊在金属盖板的镀金层上;
4)在氮气气氛下,将步骤3)得到的金属盖板与陶瓷外壳的Au封口框对位,利用平行缝焊设备使用5°铜电极进行低功率焊接,使焊料环充分熔化并分别与金属盖板的镀金层和陶瓷外壳的Au封口框焊接,完成盖板与陶瓷外壳的熔封焊接。
上述步骤1)中金属盖板为可伐盖板;陶瓷外壳为氧化铝陶瓷;
上述步骤2)中焊料环由Au和Sn组成,Au的质量百分含量为80%,Sn的质量百分含量为20%;焊料环的熔点为280℃;
上述步骤4)中使用的电极为5°电极,电极材料为铜。
上述步骤4)中焊接参数:功率为800~1000W,脉宽为4~8ms,脉冲周期为20~60ms,焊接速度为1~3mm/s,焊接压力为100~500g,延迟距离为1~3mm。

Claims (9)

1.半导体陶瓷外壳封帽的焊接方法,所述的封帽包括陶瓷外壳、芯片和金属盖板;所述的陶瓷外壳带有空腔,所述的芯片放置在陶瓷外壳的空腔内;所述的金属盖板盖在陶瓷外壳的顶端,通过焊接方法将所述的陶瓷外壳和金属盖板进行密封,其特征在于焊接方法的步骤包括:
1)在金属盖板焊接区域预置镀金属层,在陶瓷外壳焊接区域预置镀层金属封口框;
2)将焊料环点焊在金属盖板的镀金属层上;
3)在氮气气氛下,将步骤2)得到的金属盖板与陶瓷外壳的金属封口框对位,利用平行缝焊设备使用小角度电极进行焊接,使焊料环充分熔化并分别与金属盖板的镀金属层和陶瓷外壳的金属封口框焊接,完成盖板与陶瓷外壳的熔封。
2.根据权利要求1所述的半导体陶瓷封装封帽的焊接方法,其特征在于:步骤1)中金属盖板预置镀金属层的过程是在金属盖板表面依次预置Ni层、Au层、Ni层、Au层。
3.根据权利要求1所述的半导体陶瓷封装封帽的焊接方法,其特征在于:步骤1)中陶瓷外壳焊接区域预置镀层金属封口框的过程为在陶瓷外壳焊接区域预置Ni层、然后在Ni层外预置Au层,形成Au封口框。
4.根据权利要求1所述的半导体陶瓷封装封帽的焊接方法,其特征在于:步骤2)中焊料环的厚度为50μm。
5.根据权利要求1所述的半导体陶瓷封装封帽的焊接方法,其特征在于:步骤1)中金属盖板为可伐盖板。
6.根据权利要求1所述的半导体陶瓷封装封帽的焊接方法,其特征在于:步骤1)中陶瓷外壳为氧化铝陶瓷。
7.根据权利要求1所述的半导体陶瓷封装封帽的焊接方法,其特征在于:步骤2)中焊料环由Au和Sn组成,Au的质量百分含量为80%,Sn的质量百分含量为20%。
8.根据权利要求1所述的半导体陶瓷封装封帽的焊接方法,其特征在于:步骤3)中小角度电极为5°电极,电极材料为铜。
9.根据权利要求1所述的半导体陶瓷封装封帽的焊接方法,其特征在于:步骤3)中焊接参数:功率为800~1000W,脉宽为4~8ms,脉冲周期为20~60ms,焊接速度为1~3mm/s,焊接压力为100~500g,延迟距离为1~3mm。
CN201210516162.1A 2012-11-30 2012-11-30 半导体陶瓷外壳封帽的焊接方法 Active CN103056500B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210516162.1A CN103056500B (zh) 2012-11-30 2012-11-30 半导体陶瓷外壳封帽的焊接方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210516162.1A CN103056500B (zh) 2012-11-30 2012-11-30 半导体陶瓷外壳封帽的焊接方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103056500A true CN103056500A (zh) 2013-04-24
CN103056500B CN103056500B (zh) 2015-09-02

Family

ID=48099546

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210516162.1A Active CN103056500B (zh) 2012-11-30 2012-11-30 半导体陶瓷外壳封帽的焊接方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103056500B (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103956344A (zh) * 2014-04-01 2014-07-30 中国电子科技集团公司第五十五研究所 一种适合平行封焊工艺的陶瓷管帽及其制造方法
CN104952808A (zh) * 2015-06-12 2015-09-30 广州先艺电子科技有限公司 一种预置金锡盖板及其制造方法
CN105206593A (zh) * 2015-08-31 2015-12-30 成都嘉纳海威科技有限责任公司 一种高集成模块化射频sip的封装方法
CN106373925A (zh) * 2016-11-30 2017-02-01 济南市半导体元件实验所 一种抗大电流冲击高可靠表面贴装的二极管及其制备方法
CN106413976A (zh) * 2014-05-29 2017-02-15 田中贵金属工业株式会社 用于电子部件的气密密封的包层材料及其制造方法
CN106847714A (zh) * 2016-12-29 2017-06-13 潮州三环(集团)股份有限公司 封装结构及其制备方法
CN109712895A (zh) * 2018-12-21 2019-05-03 中国电子科技集团公司第四十七研究所 一种基于金锡合金焊料环的陶瓷外壳平行缝焊密封方法
CN110899978A (zh) * 2019-12-26 2020-03-24 江阴丽晶电子科技有限公司 一种陶瓷盖板的金锡焊料激光附着组件及其附着方法
CN111128757A (zh) * 2019-12-31 2020-05-08 中国电子科技集团公司第四十七研究所 一种集成电路密封腔体内部水汽和氢气含量的控制方法
CN112820703A (zh) * 2021-02-20 2021-05-18 深圳市中讯声表研究中心有限公司 芯片封装结构及其装配方法
CN114799588A (zh) * 2022-06-07 2022-07-29 广东省索艺柏科技有限公司 一种预成型盖板附着金锡焊环的电阻点焊预封装方法
CN114932314A (zh) * 2022-06-01 2022-08-23 武汉逸飞激光股份有限公司 一种密封钉的激光焊接方法
CN115338495A (zh) * 2022-07-25 2022-11-15 中国电子科技集团公司第十研究所 一种陶瓷管壳气密封装方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5343478A (en) * 1976-09-30 1978-04-19 Nec Corp Roll electrode for cap sealing of semiconductor device
JPS5429567A (en) * 1977-08-09 1979-03-05 Nec Corp Welded electrode for air tight sealing of semiconductor device package
JPS54155768A (en) * 1978-05-29 1979-12-08 Nec Corp Manufacture of semiconductor device
US4551745A (en) * 1981-09-30 1985-11-05 Fujitsu Limited Package for semiconductor device
JPH01248646A (ja) * 1988-03-30 1989-10-04 Nippon Avionics Co Ltd 半導体装置の気密封止方法および気密封止用電極
CN2674648Y (zh) * 2003-12-31 2005-01-26 贵研铂业股份有限公司 集成电路用气密封装复合盖板
CN102157405A (zh) * 2010-12-22 2011-08-17 北京时代民芯科技有限公司 基于熔封封帽工艺的芯片真空共晶焊接方法
CN102528199A (zh) * 2011-12-10 2012-07-04 中国振华集团永光电子有限公司 一种电子元器件密封封装的焊接方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5343478A (en) * 1976-09-30 1978-04-19 Nec Corp Roll electrode for cap sealing of semiconductor device
JPS5429567A (en) * 1977-08-09 1979-03-05 Nec Corp Welded electrode for air tight sealing of semiconductor device package
JPS54155768A (en) * 1978-05-29 1979-12-08 Nec Corp Manufacture of semiconductor device
US4551745A (en) * 1981-09-30 1985-11-05 Fujitsu Limited Package for semiconductor device
JPH01248646A (ja) * 1988-03-30 1989-10-04 Nippon Avionics Co Ltd 半導体装置の気密封止方法および気密封止用電極
CN2674648Y (zh) * 2003-12-31 2005-01-26 贵研铂业股份有限公司 集成电路用气密封装复合盖板
CN102157405A (zh) * 2010-12-22 2011-08-17 北京时代民芯科技有限公司 基于熔封封帽工艺的芯片真空共晶焊接方法
CN102528199A (zh) * 2011-12-10 2012-07-04 中国振华集团永光电子有限公司 一种电子元器件密封封装的焊接方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
关亚男等: "采用平行缝焊机封盖的工艺研究", 《微机处理》, no. 1, 28 February 2005 (2005-02-28), pages 9 - 10 *
姚秀华: "浅谈电极对平行缝焊质量的影响", 《电子与封装》, vol. 10, no. 4, 30 April 2010 (2010-04-30), pages 3 - 1 *

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103956344B (zh) * 2014-04-01 2017-03-08 中国电子科技集团公司第五十五研究所 一种适合平行封焊工艺的陶瓷管帽及其制造方法
CN103956344A (zh) * 2014-04-01 2014-07-30 中国电子科技集团公司第五十五研究所 一种适合平行封焊工艺的陶瓷管帽及其制造方法
CN106413976A (zh) * 2014-05-29 2017-02-15 田中贵金属工业株式会社 用于电子部件的气密密封的包层材料及其制造方法
CN104952808A (zh) * 2015-06-12 2015-09-30 广州先艺电子科技有限公司 一种预置金锡盖板及其制造方法
CN105206593A (zh) * 2015-08-31 2015-12-30 成都嘉纳海威科技有限责任公司 一种高集成模块化射频sip的封装方法
CN106373925A (zh) * 2016-11-30 2017-02-01 济南市半导体元件实验所 一种抗大电流冲击高可靠表面贴装的二极管及其制备方法
CN106373925B (zh) * 2016-11-30 2018-07-20 济南市半导体元件实验所 一种抗大电流冲击高可靠表面贴装的二极管及其制备方法
CN106847714B (zh) * 2016-12-29 2019-08-09 潮州三环(集团)股份有限公司 封装结构及其制备方法
CN106847714A (zh) * 2016-12-29 2017-06-13 潮州三环(集团)股份有限公司 封装结构及其制备方法
CN109712895A (zh) * 2018-12-21 2019-05-03 中国电子科技集团公司第四十七研究所 一种基于金锡合金焊料环的陶瓷外壳平行缝焊密封方法
CN110899978A (zh) * 2019-12-26 2020-03-24 江阴丽晶电子科技有限公司 一种陶瓷盖板的金锡焊料激光附着组件及其附着方法
CN111128757A (zh) * 2019-12-31 2020-05-08 中国电子科技集团公司第四十七研究所 一种集成电路密封腔体内部水汽和氢气含量的控制方法
CN111128757B (zh) * 2019-12-31 2021-12-14 中国电子科技集团公司第四十七研究所 一种集成电路密封腔体内部水汽和氢气含量的控制方法
CN112820703A (zh) * 2021-02-20 2021-05-18 深圳市中讯声表研究中心有限公司 芯片封装结构及其装配方法
CN114932314A (zh) * 2022-06-01 2022-08-23 武汉逸飞激光股份有限公司 一种密封钉的激光焊接方法
CN114799588A (zh) * 2022-06-07 2022-07-29 广东省索艺柏科技有限公司 一种预成型盖板附着金锡焊环的电阻点焊预封装方法
CN114799588B (zh) * 2022-06-07 2024-04-26 合肥索思表面处理科技有限公司 一种预成型盖板附着金锡焊环的电阻点焊预封装方法
CN115338495A (zh) * 2022-07-25 2022-11-15 中国电子科技集团公司第十研究所 一种陶瓷管壳气密封装方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103056500B (zh) 2015-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103056500A (zh) 半导体陶瓷外壳封帽的焊接方法
CN106449542B (zh) 一种视窗气密无硅胶的半导体发光芯片的封装结构
CN105305995B (zh) 一种smd石英晶体谐振器及其整板封装加工工艺
CN104037316B (zh) 一种led无机封装支架及其封装方法
CN101885095B (zh) 镁合金的粉末介质扩散反应电阻钎焊方法
CN106373925B (zh) 一种抗大电流冲击高可靠表面贴装的二极管及其制备方法
CN104576905A (zh) 芯片安装方法以及芯片封装体
CN102169839B (zh) 一种使用金锡焊料预成型片的封装方法
CN109473512A (zh) 一种全无机led灯及其封装方法
JP5968046B2 (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
CN102184875B (zh) 一种钉头金凸点的制备方法
CN103972165A (zh) 一种实现硅通孔叠层芯片互连的方法
TW201839944A (zh) 封裝結構及其製造方法
CN105127532A (zh) 一种光电子器件管口的封装方法
CN203910858U (zh) 一种全无机贴片led封装结构
CN103231181A (zh) 低成本、环保型氧化物陶瓷靶材与铜背板焊接的研究
CN102522343A (zh) 一种微器件真空封装排气装置及方法
WO2021233333A1 (zh) 半导体封装结构及其封装方法
CN103165480A (zh) 倒装芯片凸点的制备方法
CN103151430B (zh) 纳米金属粒实现led的低温金属界面连接的制备方法
CN107838576A (zh) 一种微波磁控管封接合金焊料
CN207021251U (zh) 一种半导体封装结构
CN105633041A (zh) 一种大功率可控硅封装结构及其制造方法
CN109712895A (zh) 一种基于金锡合金焊料环的陶瓷外壳平行缝焊密封方法
CN206210768U (zh) 一种高可靠表面贴装的二极管

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant