CN104112676B - 一种sip铅锡封装方法及其封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种SIP铅锡封装方法及其封装结构，该SIP铅锡封装方法包括以下步骤，在腔体和盖板上镀银，清洗腔体和电路片；用导电胶将电路片粘贴在腔体内部底面；将绝缘子焊封在腔体上的安装孔内；用导电胶将芯片，元器件粘贴在电路片上预留位置处；绝缘子内导体与电路片通过锡铅焊连接；用酒精溶液超声清洗盖板，并在盖板边缘缠绕一圈Sn63Pb37焊锡丝后，将腔体和盖板扣合在一起，通过加热台加热使焊锡丝熔化，使腔体与盖板形成良好的气密焊接；最后在腔体的两端绝缘子处用螺钉装配固定上SMA接头。采用SIP铅锡封装方法生产的SIP封装结构解决了SIP封装结构气密性差的问题。

Description

一种SIP铅锡封装方法及其封装结构
技术领域
本发明涉及电子封装技术领域，具体涉及一种SIP铅锡封装方法及其封装结构。
背景技术
SIP封装在同一封装产品内实现多种系统功能的高度整合。目前的SIP封装技术主要有塑封和陶封，塑封工序简单，成本低，便于自动化，但是气密性较差，机械性能差，对电磁波无屏蔽作用，有时塑料中含有有害杂质影响管芯；陶封可以满足气密性，但是工艺比较复杂，成本高。低温玻璃熔封易使芯片沾污，环氧树脂封盖易漏气。因此，对某些特殊环境下的要求，气密要求很高的SIP封装产品，急需一种密封工艺解决密封性问题。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的SIP铅锡封装方法及其封装结构解决了SIP封装结构气密性差的问题。
为了达到上述发明目的，本发明的第一发明目的在于提供一种SIP铅锡封装方法，该方法包括以下工艺步骤：
步骤1，在腔体和盖板的外表面均匀地镀上厚度为4um-8um的银层；
步骤2，将腔体、电路片放在异丙醇溶液中，用超声波清洗10-20分钟；
步骤3，在腔体内部的底面上均匀的涂覆一层厚度为0.05mm-0.12mm的导电胶；在导电胶上安放电路片，用压块压住，并用夹具固定；将腔体放入烘箱中，在120℃高温下烘烤50-60分钟取出；
步骤4，在绝缘子外表面均匀涂覆一层厚度为0.2-0.8mm的Sn63Pb37焊料，将绝缘子插入腔体上的安装孔内固定，并将固定在一起的绝缘子和腔体置于温度设置在205-220℃高温的热台上烘烤45-90s，取出自然冷却；
步骤5，绝缘子内导体与电路片通过Sn63Pb37焊连接，
步骤6，在电路片上的芯片预留位处均匀地涂覆一层厚度为0.05mm-0.12mm的导电胶，安放上芯片，并将整个腔体放入烘箱中，在120℃高温下烘烤50-60分钟取出；
步骤7，芯片与电路片之间及芯片与绝缘子内导体之间通过键合25um或18um金丝将两者连接在一起；
步骤8，将盖板置于酒精溶液中，用超声波清洗10-20分钟，取出放入烘箱，在80℃-100℃温度下烘烤20-30分钟，再用酒精棉清洗腔体的封盖边缘；
沿着盖板台阶边缘缠绕一圈直径为0.2-0.5mm的Sn63Pb37焊锡丝，将盖板与腔体紧密贴合后置于温度为205-220℃的热台上，对盖板施加一定的压力，待焊锡丝熔化15-30s后，取出封装在一起的腔体和盖板置于室温冷却；
步骤9，在腔体的两端绝缘子处用螺钉装配固定上SMA接头。
本发明的地二发明目的在于提供一种SIP封装结构，其包括腔体、盖板、电路片和芯片；腔体和盖板的外表面均匀地镀有银层，盖板的四周设置有一边缘；腔体两端的绝缘子处通过螺钉装配固定有SMA接头；腔体和盖板扣合在一起后，两者之间留有一间隙，间隙内设置有Sn63Pb37焊锡丝；
电路片通过导电胶设置在腔体的内部底面；腔体侧壁的安装孔内安装有绝缘子，绝缘子通过其外表面涂覆的Sn63Pb37焊料与腔体焊接在一起；所述芯片通过导电胶设置在电路片上；所述绝缘子内导体与电路片通过Sn63Pb37焊连接，芯片通过金丝分别与电路片和绝缘子内导体连接。
本发明的有益效果为：在进行SIP封装过程中，部件之间通过Sn63Pb37作为焊料进行密封，利用焊料的毛细管作用充分渗透部件的界面，形成致密的焊接，获得良好的密封效果，从而保证了SIP封装结构的气密性。
附图说明
图1为SIP封装结构的装配图；
图2为SIP封装结构的盖板的侧视图。
其中，1、电路片；2、腔体；3、盖板；31、边缘；4、绝缘子；5、SMA接头；6、芯片。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
下面参考图1示出的SIP封装结构的装配图对本发明提供的SIP铅锡封装方法进行描述，该SIP铅锡封装方法包括以下工艺步骤：
步骤1，在腔体2和盖板3的外表面均匀地镀上厚度为4um-8um的银层；
步骤2，将腔体2、电路片1放在异丙醇溶液中，用超声波清洗10-20分钟；
在本发明的一个实施例中，优选腔体2和盖板3的表面镀银层的厚度为5um；腔体2、电路片1放在异丙醇溶液中用超声波清洗10分钟。
步骤3，在腔体2内部的底面上均匀的涂覆一层厚度为0.05mm-0.12mm的导电胶；在导电胶上安放电路片1，用压块压住，并用夹具固定；将腔体2放入烘箱中，在120℃高温下烘烤50-60分钟取出；
检查电路片1粘接情况，要求电路片1四周有导电胶溢出，每条边可见的粘接轮廓至少是电路片1边长的75％，电路片边缘距离腔壁的距离在50um到150um之间。
步骤4，在绝缘子4外表面均匀涂覆一层厚度为0.2-0.8mm的Sn63Pb37焊料，将绝缘子4插入腔体2上的安装孔内固定，并将固定在一起的绝缘子4和腔体2置于温度设置在205-220℃高温的热台上烘烤45-90s，取出自然冷却；
步骤5，绝缘子内导体与电路片通过锡铅连接，采用电烙铁手工焊接。
步骤6，在电路片1上的芯片预留位处均匀地涂覆一层厚度为0.05mm-0.12mm的导电胶，安放上芯片6，并将整个腔体2放入烘箱中，在120℃高温下烘烤50-60分钟取出；
检查芯片粘接情况，要求芯片四周可以看见溢出的导电胶且不超出规定的粘接区域，粘接合格的导电胶厚度范围在0.03到0.07mm之间。
步骤7，在芯片6与电路片1和绝缘子内导体之间键合25um或18um金丝将两者连接在一起；该金丝具有一定的弧度，弧高设置在150um-200um之间。
在本发明的一个实施例中，优选25um金丝，通过金丝键合工艺连接芯片6与电路片1，芯片与绝缘子内导体。
步骤8，将盖板置于酒精溶液中，用超声波清洗10-20分钟，取出放入烘箱，在80℃-100℃温度下烘烤20-30分钟，再用酒精棉清洗腔体2的封盖边缘；
沿着盖板的台阶边缘31缠绕一圈0.2-0.5mm的Sn63Pb37焊锡丝，将盖板3与腔体2紧密贴合后置于温度为205-220℃的热台上，对盖板3施加一定的压力，待焊锡丝熔化15-30s后，取出封装在一起的腔体2和盖板3置于室温冷却；
在本发明的一个实施例中，优选用酒精溶液超声清洗盖板10分钟，取出放入烘箱，在80℃温度下烘烤30分钟，再用酒精棉清洗腔体2的封盖边缘；
沿着盖板的边缘31缠绕一圈直径为0.4mm的Sn63Pb37焊锡丝，将盖板3与腔体2紧密贴合后置于温度为210℃的热台上，对盖板3施加一定的压力，待焊锡丝熔化20s后，取出封装在一起的腔体2和盖板3置于室温冷却。
步骤9，在腔体2的两端绝缘子处用螺钉装配固定上SMA接头5。
图1和图2示出了采用该SIP铅锡封装方法进行生产得到的SIP封装结构，该封装结构包括腔体2、盖板3、电路片1和芯片6；腔体2和盖板3的外表面均匀地镀有厚度为4um-8um的银层，盖板3的四周设置有一台阶边缘31；腔体2两端绝缘子处通过螺钉装配固定有SMA接头5；腔体2和盖板3扣合在一起后，两者之间留有一间隙，间隙内设置有Sn63Pb37焊锡丝；
电路片1通过导电胶设置在腔体2的内部底面；腔体侧壁的安装孔内安装有绝缘子4，绝缘子4通过其外表面涂覆的Sn63Pb37焊料与腔体2焊接在一起；芯片6通过导电胶设置在电路片1上；绝缘子内导体与电路片1通过Sn63Pb37焊连接，芯片6通过金丝分别与电路片1和绝缘子内导体连接。
在本发明的一个实施例中，腔体2和盖板3扣合在一起后，两者之间留有一宽度为0.4mm的间隙，间隙内设置有直径为0.4mm的Sn63Pb37焊锡丝。
下面对上述采用SIP铅锡封装方法进行生产得到的SIP封装结构根据国军标GJB548B 2005方法1014.2密封的方法，在条件A1进行密封检漏试验：
首先将SIP封装结构放入备压法辅助检漏台的压力容器中，充入氦气加压，压力为0.52MPa，保压时间为4小时。
SIP封装结构取出后，进行粗检漏测试，将加压后的SIP封装结构完全浸入异丙醇中进行观察，未观察到有气泡产生。如果有气泡产生，则证明腔体不密封，并且漏率很大。
紧接着进行细检漏测试，将SIP封装结构放入氦质谱检漏仪的真空容器内，并开始抽气，氦质谱检漏仪检测的氦气流量低于1×10-3pa·cm3/s。
该试验结果远低于国军标GJB548B中的必须小于5×10-3pa·cm3/s的标准。

Claims (5)

1.一种SIP铅锡封装方法，其特征在于，所述方法包括以下工艺步骤：
步骤1，在腔体和盖板的外表面均匀地镀上厚度为4um-8um的银层；
步骤2，将腔体、电路片放在异丙醇溶液中，用超声波清洗10-20分钟；
步骤3，在腔体内部的底面上均匀的涂覆一层厚度为0.05mm-0.12mm的导电胶；在导电胶上安放电路片，用压块压住，并用夹具固定；将腔体放入烘箱中，在120℃高温下烘烤50-60分钟取出；
步骤4，在绝缘子外表面均匀涂覆一层厚度为0.2-0.8mm的Sn63Pb37焊料，将绝缘子插入腔体上的安装孔内固定，并将固定在一起的绝缘子和腔体置于温度设置在205-220℃高温的热台上烘烤45-90s，取出自然冷却；
步骤5，在电路片上的芯片预留位处均匀地涂覆一层厚度为0.05mm-0.12mm的导电胶，安放上芯片，并将整个腔体放入烘箱中，在120℃高温下烘烤50-60分钟取出；
步骤6，绝缘子内导体与电路片通过Sn63Pb37焊连接；
步骤7，芯片与电路片之间及芯片与绝缘子内导体之间通过键合25um或18um金丝将两者连接在一起；
步骤8，将盖板置于酒精溶液中，用超声波清洗10-20分钟，取出放入烘箱，在80℃-100℃温度下烘烤20-30分钟，再用酒精棉清洗腔体的封盖边缘；
沿着盖板边缘缠绕一圈直径为0.2-0.5mm的Sn63Pb37焊锡丝，将盖板与腔体紧密贴合后置于温度为205-220℃的热台上，对盖板施加一定的压力，待焊锡丝熔化15-30s后，取出封装在一起的腔体和盖板置于室温冷却；
步骤9，在腔体的两端的绝缘子处用螺钉装配固定上SMA接头。
2.根据权利要求1所述的SIP铅锡封装方法，其特征在于，所述步骤5中电路片烘干后进一步包括对电路片的粘接情况进行检查：
电路片每条边可见的粘接轮廓至少是电路片边长的75％，电路片边缘距离腔体壁的距离在50um到150um之间。
3.根据权利要求1或2所述的SIP铅锡封装方法，其特征在于，所述金丝具有一弧度，其弧高设置在150um-200um之间。
4.一种采用权利要求1-3任一所述的封装方法密封的SIP封装结构，包括腔体、盖板、电路片和芯片；其特征在于：所述腔体和盖板的外表面均匀地镀有银层，盖板的四周设置有一台阶边缘；所述腔体两端的绝缘子通过螺钉装配固定有SMA接头；所述腔体和盖板扣合在一起后，两者之间留有一间隙，所述间隙内设置有Sn63Pb37焊锡丝；
所述电路片通过导电胶设置在腔体的内部底面；所述腔体侧壁的安装孔内安装有绝缘子，绝缘子通过其外表面涂覆的Sn63Pb37焊料与腔体焊接在一起；所述芯片通过导电胶设置在电路片上；所述绝缘子内导体与电路片通过Sn63Pb37焊连接，芯片通过金丝分别与电路片和绝缘子内导体连接。
5.根据权利要求4所述的SIP封装结构，其特征在于：所述腔体和盖板扣合在一起后，两者之间留有一宽度为0.2-0.5mm的间隙，所述间隙内设置有直径为0.2-0.5mm的Sn63Pb37焊锡。
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