CN105689833B - 一种微电路模块壳体与盖板的钎焊密封封盖方法及结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微电路模块壳体与盖板的钎焊密封封盖方法，包括如下步骤：微电路模块壳体和盖板的机加工和电镀；电路装配后，进行壳体和盖板的钎焊密封；完成密封性检测，补焊泄漏点；电性能不合格的密封模块开盖返工；最后对合格品的壳体和盖板的外表面喷涂三防漆。本发明的钎焊密封封盖方法具有盖板结构简单，机加工容易；可防止焊锡和焊剂流入微电路模块腔体内部；焊锡不易到处流淌，焊后微电路模块美观等优点，可广泛应用于各种类型微电路模块的密封封装。

Description

一种微电路模块壳体与盖板的钎焊密封封盖方法及结构
技术领域
本发明涉及一种密封封盖方法，尤其涉及一种微电路模块的钎焊密封封盖方法，属于电子封装技术领域。
背景技术
随着电子行业的发展，微电路模块在各个领域的广泛运用。由于微电路模块腔体内装配有大量的裸芯片，且其装配焊料熔点较低，为了面对各种不同环境而能长久的保证其性能就必须进行密封封装。
现有的微电路模块密封方法中，钎焊密封方法适用于金属壳体的密封，操作简单，成本低廉，封盖设备要求不高，密封性能良好，返修开盖容易，是一种广泛运用的可靠高的封盖方法。但是该方法有其本身的缺陷，由于采用较低熔点的焊料进行封盖，在封盖过程中，焊锡和焊剂会溅射到壳体腔内，对腔内的裸芯片造成污染，从而影响微电子组件的电性能，降低其使用寿命。
通过国内检索发现以下专利与本发明有相似之处：
申请号为200410056061.6，名称为“半导体部件的钎焊方法及半导体部件的安装构造”的发明提供一种半导体部件的钎焊方法及半导体部件的安装构造，将在里面及侧面形成有金属端子(2)的半导体部件(1)按照仅该金属端子(2)的里面部与膏状钎焊料(3)接触的方式搭载，通过向金属端子(2)的侧面部照射激光，利用从金属端子(2)的侧面部向里面部的热传导，对金属端子(2)的里面部加热，从而将与该金属端子(2)的里面部接触的膏状钎焊料(3)熔融而进行钎焊。由此，在将耐热保证温度低而不能穿过回流炉的半导体部件高密度安装在电路基板上的情况下，即使在小到只能在半导体部件的里侧部分上印刷焊料的程度的连接盘上，也可以可靠地对半导体部件进行钎焊。
申请号为200720041564.5，名称为“具有可拆卸气密封装机构的异形微电路盒”的实用新型涉及适用于金属腔体、有气密及反复开盖要求的异形微电路盒，即具有可拆卸气密封装机构的异形微电路盒。结构特点是盖板为周边具有凸缘的冠状，所述盖板周边凸缘的横截面为阶梯状；所述阶梯的高度为0.2－0.5毫米，宽度为0.2－0.5毫米。使用本实用新型倒扣式气密封装结构的异形微电路盒，进行反复封焊与开盖(3次以上)，经氦质谱检漏检查，漏气速率小于5×10－3Pa·cm3/s，满足军标要求(小于1×10－2Pa·cm3/s)。本实用新型适用于尺寸大于10mm×10mm而小于100mm×100mm的异型微组装组件的气密封装。
以上专利虽然都涉及到钎焊密封的技术方案，尤其是申请号为200720041564.5的实用新型中也是用钎焊来密封电路盒，电路盒上盖板周边凸缘的横截面也为阶梯状，且也用到了氦质谱检漏检查。但其结构中没有设Y形坡口，是直接采用倒扣的形式进行钎焊密封。该方法盖板加工困难，且该方法中没有电镀、涂硅胶等工艺，结构上没有Y形坡口和中心通孔，还需进一步改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对微电路模块在对盖板和壳体焊接封盖的过程中，焊锡和焊剂容易溅射或流淌到壳体的腔体内，对腔内的裸芯片造成污染，而提出一种能在密封时防止焊锡及焊剂到壳体的空腔内。
针以上述问题，本发明提出的技术方案是：一种微电路模块壳体与盖板的钎焊密封封盖方法，在壳体顶部开用于密封盖板和壳体的Y形坡口，在盖板上铣出一个贯通盖板的中心通孔，包括以下步骤：
A．电镀：钎焊前，先对壳体和盖板上除了壳体顶部和盖板边缘的其它位置进行电镀；
B．涂硅胶并固化：用硅胶均匀涂抹壳体台阶，再将盖板装配在壳体台阶上等待硅胶固化；
C．预热：将壳体放置在热台上进行预热；
D．钎焊：将壳体和盖板放置在热台上进行钎焊；
E．抽真空与烘焙：将焊接好的壳体和盖板放入手套箱中抽真空，再充入高纯惰性气体，并对壳体和盖板进行烘焙；
F．封口：用电烙铁和焊锡丝对盖板上的中心通孔进行封口；
G．漏点检测：用氦气质谱仪对产品进行漏点检测；
H．返工：对漏点检测和电性能不合格的产品进行返工；
I．喷漆：对合格产品的壳体（2）和盖板（1）的外表面喷涂三防漆。
进一步地，步骤B中所述的涂硅胶并固化是采用耐温100℃-130℃的硅胶，用刷子将壳体台阶涂抹均匀，然后把盖板装配在壳体台阶上，并按压盖板，等待硅胶固化。
进一步地，步骤C中所述的将壳体放置在热台上进行预热，是将热台温度调至100℃对壳体进行预热，预热时间为3-5分钟。
进一步地，步骤D中所述的钎焊是将铟锡焊料装入壳体与盖板的间隙内，放置在100℃-130℃热台上，并用电烙铁对焊料局部加热，确保焊料熔化填满间隙。
进一步地，所述的铟锡焊料其熔点为118℃，所述的壳体与盖板的间隙为Y形坡口。
进一步地，步骤E中所述的抽真空与烘焙是将已焊接完成的壳体和盖板放在密封手套箱中，抽真空再充入氮气或氮氦混合气体；热台加热至80℃-100℃，对手套箱中的壳体和盖板进行烘焙，并保温20小时以上，以确保水汽能蒸发干净。
进一步地，步骤H中所述的返工是将微电路模块倒置于100℃热台，用热风枪将壳体与盖板之间的间隙的焊料熔化，然后将壳体拿起，以避免焊料进入壳体的腔体内。
一种微电路模块壳体与盖板的钎焊密封封盖的结构，包括壳体和盖板，盖板盖合在壳体上，壳体顶部开有Y形坡口，Y形坡口的下方设有┗形的壳体台阶，盖板上开有贯通盖板的中心通孔。
本发明的优点是：
1.钎焊前，先对壳体和盖板上除了壳体顶部和盖板边缘的其它位置进行电镀，这样钎焊时可有效抑制焊锡流淌，确保微电路模块密封后美观。
2.壳体顶部钎焊接头位置开有Y型坡口，有利于焊料填充焊缝，使得钎焊接头饱满，密封性得到提升，有效降低了泄漏点的产生。
3.壳体封盖的壳体台阶位置用硅胶进行点胶，使壳体与盖板接触部位形成密封，可防止焊锡和焊剂流入微电路模块腔体内部。
4.盖板中心位置开有中心通孔，在完成壳体和盖板密封后，进入手套箱封装密封设备进行抽真空、再充入高纯惰性气体，并除水汽和封口，可有效保证微电路模块的内部水汽含量满足军用要求。
5.选用的密封焊料为低温焊料，熔点为118℃，盖板和壳体的台阶槽处选用的是强度极低的硅胶，开盖返工时，很容易取下盖板。
6.开盖返工时，微电路模块倒置在热台上，钎焊密封接头的焊锡和残留的焊剂不至于流到模块内部，造成污染。
附图说明
图1为本发明结构的主视方向示意图；
图2为本发明壳体的主视方向示意图；
图3为本发明壳体的俯视方向示意图；
图4为本发明盖板的主视方向示意图；
图5为本发明盖板的俯视方向示意图；
图中：1盖板、2壳体、3热台、4壳体台阶胶层、5密封焊缝、6通孔封口焊层、7壳体顶部、8Y形坡口、9中心通孔、10盖板边缘、11壳体台阶。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做一步的描述：
实施例一
如图1和图2所示，盖板1与通过壳体2上的┗形的壳体台阶11盖合在壳体2上，壳体2内有微电路模块，且微电路模块中装配有大量的裸芯片。进行钎焊时，壳体2是放置在热台3上的。壳体顶部7开有Y形坡口8，Y形坡口8的下方设有┗形的壳体台阶11。盖板1盖合在壳体2的┗形壳体台阶11处时，Y形坡口8在盖板1与壳体2之间形成一环状的凹槽的间隙。这有利于钎焊时焊锡的流淌，使得钎焊接头饱满，密封性得到提升，有效降低了泄漏点的产生，同时Y形坡口8形成的环状的凹槽也能起到防止焊锡溢出的作用。
如图1和图5所示，钎焊前，会先对壳体和盖板上除了壳体顶部（7）和盖板边缘（10）的其它位置进行电镀；以确保电镀区域无焊锡镀层，在封盖时能有效抑制焊锡流到电镀区域的表面形成污点，从而能提高产品的美观效果和密封的性能。
如图1、图2和图3所示，钎焊前，会用耐温100℃~130℃的硅胶硅胶均匀涂抹壳体台阶11，然后把盖板1装配在壳体台阶11上，轻轻按压，等待硅胶固化。硅胶固化后会在壳体台阶11处形成一壳体台阶胶层4，壳体台阶胶层4能起到连接并密封壳体2与盖板1，从而有效的防止钎焊时，焊锡及焊剂流入壳体2腔内。
硅胶固化后，将壳体2放置在热台3上进行预热，预热时将热台3温度调至100℃对壳体2进行预热，预热时间为3-5分钟。
预热后，将铟锡焊料装入盖板1与壳体2的Y形坡口8形成的间隙内，为了防止壳体2内的微电路模块中原来的焊锡熔化，只将热台3温度调至100℃-130℃，并用电铬铁对铟锡焊料进行局部加热，铟锡焊料其熔点为118℃，能确保焊料熔化填满间隙，焊料填满间隙并固化后形成密封焊缝5，从而对盖板1与壳体2进行密封封盖。
采用电铬铁对焊料进行局部加热，既能有效的进行密封封盖，又能防止壳体2内的微电路模块中原来的焊锡熔化，从而防止壳体2内的微电路模块出现虚焊、脱离、短路等各种电路安全故障。
如图4和图5所示，盖板1的中间位置开有贯通盖板1的中心通孔9，接焊接完成的壳体2和盖板1会放入手套箱中抽真空，手套箱未画出，抽真空的再充入高纯度氮气或氮氦混合气体。并将热台3加热至80℃-100℃，对手套箱中的壳体2和盖板1进行烘焙，并保温20小时以上，以确保盖板1和壳体2内腔中的水汽，都能通过中心通孔9或盖板1和壳体2表面蒸发干净。
对产品烘焙后，用电烙铁和焊锡丝对盖板1上的中心通孔9进行封口。如图1所示，封口后会在盖板1的中心通孔9处留下通孔封口焊层6，使得盖板1与壳体2完全密封。
对盖板1上的中心通孔9封口后，用氦气质谱仪对产品进行漏点检测，并对产品的电性能进行检测，而对漏点检测和电性能检测不合格的产品进行返工。返工通常需要打开盖板1，具本的做法是：将微电路模块倒置于100℃热台3，用热风枪将壳体2与盖板1之间的间隙的焊料熔化，然后将壳体2拿起，以避免焊料进入壳体2的腔体内。而对合格产品的壳体（2）和盖板（1）的外表面喷涂三防漆，使得产品的表面能形成一层透明的保护层。
很显然，在不脱离本发明所述原理的前提下，作出的若干改进或修饰都应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种微电路模块壳体（2）与盖板（1）的钎焊密封封盖方法，其特征在于，在壳体顶部（7）开用于密封盖板（1）和壳体（2）的Y形坡口（8），在盖板（1）上铣出一个贯通盖板（1）的中心通孔（9），包括以下步骤：
A．电镀：钎焊前，先对壳体和盖板上除了壳体顶部（7）和盖板边缘（10）的其它位置进行电镀；
B．涂硅胶并固化：用硅胶均匀涂抹壳体台阶（11），再将盖板（1）装配在壳体台阶（11）上等待硅胶固化；
C．预热：将壳体（2）放置在热台（3）上进行预热；
D．钎焊：将壳体（2）和盖板（1）放置在热台（3）上进行钎焊；
E．抽真空与烘焙：将焊接好的壳体（2）和盖板（1）放入手套箱中抽真空，再充入高纯惰性气体，并对壳体（2）和盖板（1）进行烘焙；
F．封口：用电烙铁和焊锡丝对盖板（1）上的中心通孔（9）进行封口；
G．漏点检测：用氦气质谱仪对产品进行漏点检测；
H．返工：对漏点检测和电性能不合格的产品进行返工；
I．喷漆：对合格产品的壳体（2）和盖板（1）的外表面喷涂三防漆。
2.根据权利要求1所述的一种微电路模块壳体（2）与盖板（1）的钎焊密封封盖方法，其特征在于，步骤B中所述的涂硅胶并固化是采用耐温100℃-130℃的硅胶，用刷子将壳体台阶（11）涂抹均匀，然后把盖板（1）装配在壳体台阶（11）上，并按压盖板（1），等待硅胶固化。
3.根据权利要求1所述的一种微电路模块壳体（2）与盖板（1）的钎焊密封封盖方法，其特征在于，步骤C中所述的将壳体（2）放置在热台（3）上进行预热，是将热台（3）温度调至100℃对壳体（2）进行预热，预热时间为3-5分钟。
4.根据权利要求1所述的一种微电路模块壳体（2）与盖板（1）的钎焊密封封盖方法，其特征在于，步骤D中所述的钎焊是将铟锡焊料装入壳体（2）与盖板（1）的间隙内，放置在100℃-130℃热台（3）上，并用电烙铁对焊料局部加热，确保焊料熔化填满间隙。
5.根据权利要求4所述的一种微电路模块壳体（2）与盖板（1）的钎焊密封封盖方法，其特征在于，所述的铟锡焊料其熔点为118℃，所述的壳体（2）与盖板（1）的间隙为Y形坡口（8）。
6.根据权利要求1所述的一种微电路模块壳体（2）与盖板（1）的钎焊密封封盖方法，其特征在于，步骤E中所述的抽真空与烘焙是将已焊接完成的壳体（2）和盖板（1）放在密封手套箱中，抽真空再充入氮气或氮氦混合气体；热台（3）加热至80℃-100℃，对手套箱中的壳体（2）和盖板（1）进行烘焙，并保温20小时以上，以确保水汽能蒸发干净。
7.根据权利要求1所述的一种微电路模块壳体（2）与盖板（1）的钎焊密封封盖方法，其特征在于，步骤H中所述的返工是将微电路模块倒置于100℃热台（3），用热风枪将壳体（2）与盖板（1）之间的间隙的焊料熔化，然后将壳体（2）拿起，以避免焊料进入壳体（2）的腔体内。
8.根据权利要求1所述的一种微电路模块壳体（2）与盖板（1）的钎焊密封封盖方法制造的钎焊密封封盖结构，包括壳体（2）和盖板（1），盖板（1）盖合在壳体（2）上，其特征在于，壳体顶部（7）开有Y形坡口（8），Y形坡口（8）的下方设有┗形的壳体台阶（11），盖板（1）上开有贯通盖板（1）的中心通孔（9）。
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