CN103331520A - 一种混合集成电路封装的激光填料焊接的密封方法 - Google Patents

一种混合集成电路封装的激光填料焊接的密封方法 Download PDF

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Abstract

一种混合集成电路封装的激光填料焊接的密封方法，第一步：利用丙酮清洗铝合金壳体和铝合金盖板；第二步：接头装配：所述铝合金壳体上设置有台阶形凹槽，位于铝合金壳体上安装有铝合金盖板，利用工装将铝合金壳体和铝合金盖板对接，所述对接方式为角接，并在接头处形成有接头缝隙；第三步：在接头缝隙中填入预填料；第四步：点焊：利用Nd：YAG激光器，固定铝合金壳体与铝合金盖板以及预填料的相对位置，点焊过程在保护气体中进行；第五步：整体焊接：使用Nd：YAG激光器，采用“□”形焊接，焊接过程在保护气体中进行。焊接可靠性好，气密封好，焊缝美观无裂纹。

Description

一种混合集成电路封装的激光填料焊接的密封方法
技术领域
本发明涉及金属外壳封装技术领域，尤其是一种用于混合集成电路封装的激光填料焊接的密封方法。
背景技术
铝及铝合金具有密度小耐腐蚀性好，导电性及导热性高等特征。在航空航天电子产品中有广泛应用，铝及铝合金的种类较多，在实际应用中特性差异也较大。
铝的线膨胀系数和结晶收缩率为钢的2倍，容易产生较大的焊接变形和内应力，对刚性较大的结构，焊接过程中易产生裂纹。铝合金的主要合金元素是Cu、Mg、Mn、Si和Zn等，这些合金元素的参与可以提高铝合金的机械性能。但铝合金中的合金元素种类和数量对焊接热裂纹的影响较大，焊接时合金结晶的温度区间越宽，产生热裂纹的倾向性就越大。实际经验表明，Al-Mg系、Al-Si系和Al-Mn系合金的可焊接性良好，不易产生焊接裂纹，但这些Al-Cu系、Al-Zn系和Al- Mg-Si系的热裂倾向性较大。同时对于封装壳体以及盖板材料的选择，需综合考虑其本身的结构强度、密封性以及线性膨胀系数是否满足设计者的要求。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中铝合金壳体与盖板易在焊接过程中产生裂纹的缺点，提供一种混合集成电路封装的激光填料焊接的密封方法，从而通过在铝合金壳体与盖板的接头缝隙之间放置预填料，然后再进行焊接，有效的保证焊接可靠性，焊接深度可控，可返修性好，气密封好，焊缝美观无裂纹。
本发明所采用的技术方案如下：
一种混合集成电路封装的激光填料焊接的密封方法，包括如下步骤：
第一步：利用丙酮清洗铝合金壳体和铝合金盖板；
第二步：接头装配：所述铝合金壳体上设置有台阶形凹槽，位于铝合金壳体上安装有铝合金盖板，利用工装将铝合金壳体和铝合金盖板对接，所述对接方式为角接，并在接头处形成有接头缝隙；
第三步：在接头缝隙中填入预填料；
第四步：点焊：利用Nd：YAG激光器，固定铝合金壳体与铝合金盖板以及预填料的相对位置，点焊过程在保护气体中进行； 
第五步：整体焊接：使用Nd：YAG激光器，采用“□”形焊接，焊接过程在保护气体中进行。
其进一步技术方案在于：
第二步中：所述接头缝隙为0.1mm-0.2mm；
第三步中：所述预填料为4047铝合金焊料片；
第三步中：所述预填料的尺寸与接头缝隙的尺寸相同；
第四步与第五步中，其焊接参数为：脉冲高度：10%～40%；脉冲宽度：2.0 ms～5.0 ms；脉冲频率：15 Hz～45Hz；进给率：100 mm/min～300mm/min；离焦量为1.4 mm～2.4mm；
第四步与第五步中，所述保护气体为高纯氮气；
焊缝的深度可控为0.3mm-0.4mm，密封漏率能为1×10-8Pa．m3/s以下。
本发明的有益效果如下：
本发明在焊接过程中，是对两种不同材料的铝合金壳体与铝合金盖板间填入4047铝合金焊料片进行激光填料的密封性焊接，采用本方法得到的焊接接头能满足微电子封装的各种要求，并且焊接接头的密封性良好。适用于激光焊接时易产生裂纹的铝合金壳体的封装。可广泛应用于混合集成电路，毫米波/微波集成电路，多芯片组件等微电子器件的铝合金壳体的封装。
本发明所述的预填料采用4047铝合金焊料片，对易产生裂纹的铝合金壳体和盖板间进行填料激光密封焊接。4047铝合金焊料片的特点为：延展性好，热膨胀小，可焊性好，高温下变形小，是较理想的激光焊接材料。4047铝合金含硅量在11.5～13.5%，其组织的硅主要以共晶硅形式存在。
附图说明
图1为本发明铝合金壳体与铝合金盖板的装配示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为本发明点焊时的结构示意图。
图4为本发明整体焊接时的结构示意图。
其中：1、铝合金壳体；2、预填料；3、铝合金盖板。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本实施例的混合集成电路封装的激光填料焊接的密封方法，包括如下步骤：
第一步：利用丙酮清洗铝合金壳体1和铝合金盖板3；
第二步：接头装配：铝合金壳体1上设置有台阶形凹槽，位于铝合金壳体1上安装有铝合金盖板3，利用工装将铝合金壳体1和铝合金盖板3对接，对接方式为角接，并在接头处形成有接头缝隙；
第三步：在接头缝隙中填入预填料2；
第四步：点焊：利用Nd：YAG激光器，固定铝合金壳体1与铝合金盖板3以及预填料2的相对位置，点焊过程在保护气体中进行； 
第五步：整体焊接：使用Nd：YAG激光器，采用“□”形焊接，焊接过程在保护气体中进行。
第二步中：接头缝隙为0.1mm-0.2mm。
第三步中：预填料2为4047铝合金焊料片。
第三步中：预填料2的尺寸与接头缝隙的尺寸相同。
第四步与第五步中，其焊接参数为：脉冲高度：10%～40%；脉冲宽度：2.0 ms～5.0 ms；脉冲频率：15 Hz～45Hz；进给率：100 mm/min～300mm/min；离焦量为1.4 mm～2.4mm。
第四步与第五步中，保护气体为高纯氮气。
焊缝的深度可控为0.3mm-0.4mm，密封漏率能为1×10-8Pa．m3/s以下。
本发明采用点焊，点焊可以很好的固定铝合金壳体1、铝合金盖板3及4047铝合金焊料片之间的相对位置，防止在整体焊接的过程中出现相对位置的偏移，而影响密封效果。
本发明在点焊之后采用整体焊接，“口”形焊接，整体焊接气密性可达1×10-8Pa．m3/s，焊接深度可控在0.3～0.4mm。
通过上述说明，可知本发明使用了4047铝合金焊料片为预填料焊接来保证不同材料铝合金壳体1与铝合金盖板3的气密封装，解决了铝合金壳体1与铝合金盖板3分别为两种不同铝合金材料激光焊接时易产生裂纹的缺陷，从而保证封装组件的气密性能达1×10-8Pa.m3/s以下。同时本发明通过调整焊接参数，实现其焊接深度可控，使封装组件的返修更易于实施。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。 

Claims (7)

1.一种混合集成电路封装的激光填料焊接的密封方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步：利用丙酮清洗铝合金壳体（1）和铝合金盖板（3）；
第二步：接头装配：所述铝合金壳体（1）上设置有台阶形凹槽，位于铝合金壳体（1）上安装有铝合金盖板（3），利用工装将铝合金壳体（1）和铝合金盖板（3）对接，所述对接方式为角接，并在接头处形成有接头缝隙；
第三步：在接头缝隙中填入预填料（2）；
第四步：点焊：利用Nd：YAG激光器，固定铝合金壳体（1）与铝合金盖板（3）以及预填料（2）的相对位置，点焊过程在保护气体中进行； 
第五步：整体焊接：使用Nd:YAG激光器，采用“□”形焊接，焊接过程在保护气体中进行。
2.如权利要求1所述的一种混合集成电路封装的激光填料焊接的密封方法，其特征在于：第二步中：所述接头缝隙为0.1mm-0.2mm。
3.如权利要求1所述的一种混合集成电路封装的激光填料焊接的密封方法，其特征在于：第三步中：所述预填料（2）为4047铝合金焊料片。
4.如权利要求1所述的一种混合集成电路封装的激光填料焊接的密封方法，其特征在于：第三步中：所述预填料（2）的尺寸与接头缝隙的尺寸相同。
5.如权利要求1所述的一种混合集成电路封装的激光填料焊接的密封方法，其特征在于：第四步与第五步中，其焊接参数为：脉冲高度：10%～40%；脉冲宽度：2.0 ms～5.0 ms；脉冲频率：15 Hz～45Hz；进给率：100 mm/min～300mm/min；离焦量为1.4 mm～2.4mm。
6.如权利要求1所述的一种混合集成电路封装的激光填料焊接的密封方法，其特征在于：第四步与第五步中，所述保护气体为高纯氮气。
7.如权利要求1所述的一种混合集成电路封装的激光填料焊接的密封方法，其特征在于：焊缝的深度可控为0.3mm-0.4mm，密封漏率能为1×10-8Pa．m3/s以下。
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