CN111883434A - 流量标准器模块制作工艺 - Google Patents

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陈兴盛
朱良凡
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Abstract

本发明提供一种流量标准器模块制作工艺，包括以下步骤：S1：管壳打标，通过在管壳侧壁激光打标，为管壳做标识编号；S2：将LTCC基板与管壳通过黑胶粘接；S3：通过等离子清洗，增强LTCC基板表面的粘合能力；S4：手动贴装阻容器件，用导电胶将元器件粘接在LTCC基板上；S5：用自动贴片机将裸芯片用导电胶粘接在LTCC基板上；S6：通过等离子清洗，增强裸芯片表面焊盘的金丝键合结合能力；S7：通过自动键合机对裸芯片以及管柱进行金丝键合；S8：真空烘烤、封盖、激光打标；S9：气密性检测；气密性检测包括细检漏和粗检漏，本发明通过科学合理的工艺流程，制作的产品尺寸小、可靠性高等优点，完全可替代进口产品，并且适合批量化生产。

Description

流量标准器模块制作工艺
技术领域
本发明属于微电子模块制作工艺的技术领域，具体涉及一种流量标准器模块制作工艺。
背景技术
流量标准器模块是一款专门控制流量增减的高精度流量控制模块。本模块系XX型飞机油量控制系统的配套产品，用于机载油量的控制。本发明采用LTCC基板、片式元器件、裸芯片引线键合微组装工艺，使其电性能、稳定性完全符合原模块的特性指标，并能完全将其替代。
发明内容
本发明主要提供了一种KU波段40W功率放大器模块的制作方法，用以解决上述背景技术中提出的技术问题。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：流量标准器模块制作工艺，包括以下步骤：
S1：管壳打标，通过在管壳侧壁激光打标，为管壳做标识编号；
S2：将LTCC基板与管壳通过黑胶粘接；
S3：通过等离子清洗，增强LTCC基板表面的粘合能力；
S4：手动贴装阻容器件，用导电胶将元器件粘接在LTCC基板上；
S5：用自动贴片机将裸芯片用导电胶粘接在LTCC基板上；
S6：通过等离子清洗，增强裸芯片表面焊盘的金丝键合结合能力；
S7：通过自动键合机对裸芯片以及管柱进行金丝键合；
S8：真空烘烤、封盖、激光打标；
S9：气密性检测；气密性检测包括细检漏和粗检漏，粗检漏合格后，一种流量标准器模块制作完成。
进一步的，所述步骤S2包括以下步骤：
S201：用气动点胶机将针管里的黑胶向管壳限位凹槽区域注入，将注入的胶体在限位凹槽里涂覆均匀，静置（15±5）分钟，让胶体自流延，使胶体更加均匀的覆盖在限位凹槽内，然后将与LTCC基板同尺寸大小的云母片放置在管壳的黑胶上，并用镊子按压；
S202：用气动点胶机将针管里的黑胶涂覆在管壳里云母片上，静置（15±5）分钟，让胶体自流延，使胶体更加均匀的覆盖在涂覆区域内，然后将LTCC基板放置在涂覆有黑胶的云母片管壳内，并用镊子按压，使黑胶溢出，外溢的量达到基板外围半壁高度即可；
S203：将步骤S202制得的产物放置在温度为150℃精密烘箱中，烘烤120±5分钟，进行黑胶固化，得到组件A。
进一步的，所述步骤S3包括以下步骤：将组件A放置在等离子清洗机内，选用强清洗模式，设置清洗参数：功率500W，时间：10分钟，选择氩气清洗；通过等离子清洗，增强LTCC基板表面的粘合能力。
进一步的，所述步骤S4包括以下步骤：
S401：用气动点胶机将绝缘红胶点涂在组件A 待贴装阻容器件焊盘之间；
S402：用镊子夹取9个电容和4个电阻贴装在相应焊盘上，此时阻容器件粘接在红胶上；放置在温度为80℃精密烘箱中，烘烤40±5分钟；
S403：用气动点胶机在阻容器件电极两端点涂导电胶，使导电胶高度至少达到电极高度的1/2即可；然后放置在温度为120℃精密烘箱中，烘烤60±5分钟，进行导电胶固化，使阻容器件粘接在组件A上，得到组件B。
进一步的，所述步骤S5包括以下步骤：
S501：采用自动贴片机进行裸芯片贴装，根据所需要贴片的裸芯片尺寸大小，选择合适蘸胶头，设置自动贴片蘸胶台蘸胶刻度、吸嘴吸取裸芯片力度、吸嘴放置裸芯片下降高度等参数；
S502：设置好自动贴片机参数后，运行程序，蘸胶头自动蘸取导电胶均匀的布满在LTCC基板待贴装裸芯片焊盘处，然后通过吸嘴吸力自动吸取裸芯片，吸嘴放置芯片下降高度，轻轻放置在相应LTCC基板焊盘处，使裸芯片四边溢胶状态均匀适量。
S503：然后放置在温度为120℃精密烘箱中，烘烤60±5分钟，进行导电胶固化，使裸芯片牢固粘接在LTCC基板上，得到组件C。
进一步的，所述步骤S6包括具体步骤为：将组件C放置在等离子清洗机内，选用弱清洗模式，设置清洗参数：功率300W，时间：3分钟，选择氩气清洗；通过等离子清洗，增强裸芯片表面焊盘的金丝键合结合能力。
进一步的，所述步骤S7包括以下步骤：
S701:采用自动键合机HESSE BJ8020进行裸芯片及管柱的金丝键合，选用直径为25.4μm金丝，采用单根金丝键合，在金丝键合裸芯片工艺实施时，先将组件C放置在温度为100±5℃键合平台上，设置自动键合机的键合参数：金丝变形量：40%；裸芯片到基板的焊接压力第一点和第二点分别为12cN、16 cN，键合时间第一点和第二点分别为5mS、50mS，尾丝长度：85µm，运行键合程序，对裸芯片进行自动键合，实现裸芯片与LTCC基板电气互联；
S702:采用双丝键合，在金丝键合管柱工艺实施时，先将组件C放置在温度为100±5℃键合平台上，设置自动键合机的键合参数：金丝变形量：40%；管柱到基板的焊接压力第一点和第二点分别为15cN、16 cN，键合时间第一点和第二点分别为40mS、50mS，尾丝长度：85µm，运行键合程序，对管柱进行自动键合，实现管柱与LTCC基板电气互联，得到组件D。
进一步的，所述步骤S8包括以下步骤：
S801:真空烘烤；将测试合格的组件D放置在温度为125±5℃真空烘箱中，烘烤24小时，以去除产品内的湿气及挥发性材料的放气；
S802:封盖；采用平行缝焊机进行测试合格的组件D封盖，设置平行缝焊参数：脉冲电流：0.4~0.5KA；脉冲宽度：2~3mS；滚轮缝焊速度：0~1inch/S；滚轮压力：1200~1400g；缝焊参数设置完成后，对烘烤后的组件D进行平行缝焊，使盖板与壳体四边完整吻合，熔融结合，形成气密性封盖；
S803:激光打标；设置激光打标机程序参数：电流6.2A，频率2.4KHZ；对盖板进行激光打标。
进一步的，所述步骤S9包括以下步骤：
S901:细检漏；对打标后的产品进行气密性检测，将产品放置在压力为5017±15KPa加压仓内加压4小时，加压时间到后取出，用氦质谱检漏仪检测产品的漏率，漏率要求小于5.0×10-3（Pa·cm3）/S；
S902:粗检漏；将产品浸泡在盛有轻氟油的加压仓，施加压力为5017±15Kpa，加压2小时，加压时间到后取出，放入125±5℃重氟油中，观察30S时间内产品是否有一串连续的气泡产生，若没有气泡，说明产品粗检漏合格，至此，一种流量标准器模块制作完成。
与现有技术相比，本发明通过科学合理的工艺流程，制作的产品尺寸小、可靠性高等优点，完全可替代进口产品，并且适合批量化生产。
以下将结合附图与具体的实施例对本发明进行详细的解释说明。
附图说明
图1为本发明管壳打标图；
图2为本发明流量标准器模块装配图；
图3为本发明流量标准器模块标识图。
图中：1-壳体；2-LTCC基板；3-盖板。
以下将结合附图与具体的实施例对本发明进行详细的解释说明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更加全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于文本所描述的实施例，相反的，提供这些实施例是为了使对本发明公开的内容更加透彻全面。
本实施例提供一种流量标准器模块制作方法，具体包括下述步骤：
步骤S1：管壳打标
设置激光打标机程序参数：电流7.2A，频率2.4KHZ；
设置后参数后，按照管壳打标图1，将在管壳侧壁进行激光打标，编号为XX0001， 作为管壳的唯一编号。例如： 3月份该批次第一只产品，产品编号即为030001；
步骤S2：LTCC基板与管壳通过黑胶粘接
对照流量标准器模块装配图2，用气动点胶机将针管里的黑胶（EO1016）向管壳限位凹槽区域注入，将注入的胶体在限位凹槽里涂覆均匀，静置（15±5）分钟，让胶体自流延，使其更加均匀的覆盖在限位凹槽内，然后将与LTCC基板2尺寸大小的云母片放置在管壳的黑胶上，并用镊子按压；
用气动点胶机将针管里的黑胶（EO1016）向管壳里云母片上涂覆，静置（15±5）分钟，让胶体自流延，使其更加均匀的覆盖在涂覆区域内，然后将LTCC基板2放置在涂覆有黑胶的云母片管壳内，并用镊子按压，使黑胶溢出，外溢的量刚好达到基板外围半壁高度为适量；
然后放置在温度为150℃精密烘箱中，烘烤120±5分钟，进行黑胶固化，得到组件A；
步骤S3：通过等离子清洗，增强LTCC基板表面的粘合能力
将组件A放置在等离子清洗机内，选用强清洗模式，设置清洗参数：功率500W，时间：10分钟，选择氩气清洗；通过等离子清洗，增强LTCC基板2表面的粘合能力。
步骤S4：手动贴装阻容器件，用导电胶将元器件粘接在LTCC基板上
用气动点胶机将绝缘红胶（型号：Loctite 3609）点涂在组件A 待贴装阻容器件焊盘之间；
对照流量标准器模块装配图2，用镊子夹取9个电容（C1~C9）和4个电阻（R16、R26、R28、R30）贴装在相应焊盘上，此时阻容器件粘接在红胶上；放置在温度为80℃精密烘箱中，烘烤40±5分钟；
用气动点胶机在阻容器件电极两端点涂导电胶（H20E），使导电胶高度至少达到电极高度的1/2即可；然后放置在温度为120℃精密烘箱中，烘烤60±5分钟，进行导电胶固化，使阻容器件粘接在组件A上，得到组件B。
步骤S5：用自动贴片机将裸芯片用导电胶粘接在LTCC基板2上
本发明采用自动贴片机PALOMAR3800进行裸芯片贴装，根据所需要贴片的裸芯片尺寸大小，选择合适蘸胶头，设置自动贴片蘸胶台蘸胶刻度、吸嘴吸取裸芯片力度、吸嘴放置裸芯片下降高度等关键参数，见下表：
芯片型号 蘸胶头 导电胶刻度 吸嘴吸取芯片力度 吸嘴放置芯片下降高度
D1~D4 10D 0.5mm 15mil 0.5mil
T1~T5 10D 0.5mm 15mil 0.5mil
M1~M8 40D 1.5mm 25mil 0.5mil
设置好自动贴片机参数后，运行程序，蘸胶头自动蘸取导电胶（型号：H20E）均匀的布满在LTCC基板2待贴装裸芯片焊盘处，然后通过吸嘴吸力自动吸取裸芯片，吸嘴放置芯片下降高度，轻轻放置在相应LTCC基板2焊盘处，使裸芯片四边溢胶状态均匀适量。
然后放置在温度为120℃精密烘箱中，烘烤60±5分钟，进行导电胶固化，使裸芯片牢固粘接在LTCC基板2上，得到组件C。
步骤S6：通过等离子清洗，增强裸芯片表面焊盘的金丝键合结合能力
将组件C放置在等离子清洗机内，选用弱清洗模式，设置清洗参数：功率300W，时间：3分钟，选择氩气清洗；通过等离子清洗，增强裸芯片表面焊盘的金丝键合结合能力。
步骤S7：通过自动键合机对裸芯片以及管柱进行金丝键合
对照流量标准器模块装配图2，本发明采用自动键合机HESSE BJ8020进行裸芯片及管柱的金丝键合，选用直径为25.4μm金丝，采用单根金丝键合，在金丝键合裸芯片工艺实施时，先将组件C放置在温度为100±5℃键合平台上，设置自动键合机的键合参数：金丝变形量：40%；裸芯片到基板的焊接压力第一点和第二点分别为12cN、16 cN，键合时间第一点和第二点分别为5mS、50mS，尾丝长度：85µm，运行键合程序，对裸芯片进行自动键合，实现裸芯片与LTCC基板2电气互联；
采用双丝键合，在金丝键合管柱工艺实施时，先将组件C放置在温度为100±5℃键合平台上，设置自动键合机的键合参数：金丝变形量：40%；管柱到基板的焊接压力第一点和第二点分别为15cN、16 cN，键合时间第一点和第二点分别为40mS、50mS，尾丝长度：85µm，运行键合程序，对管柱进行自动键合，实现管柱与LTCC基板2电气互联，得到组件D；
步骤S8：真空烘烤、封盖、激光打标
真空烘烤；将测试合格的组件D放置在温度为125±5℃真空烘箱中，烘烤24小时，以去除产品内的湿气及挥发性材料的放气；
封盖；本发明采用SM8500平行缝焊机进行测试合格的组件D封盖，设置平行缝焊参数：脉冲电流：0.4~0.5KA；脉冲宽度：2~3mS；滚轮缝焊速度：0~1inch/S；滚轮压力：1200~1400g；缝焊参数设置完成后，对烘烤后的组件D进行平行缝焊，使盖板3与壳体1四边完整吻合，熔融结合，形成气密性封盖。
激光打标；设置激光打标机程序参数：电流6.2A，频率2.4KHZ；按照流量标准器模块标识图3，对盖板3进行激光打标。
步骤S9；气密性检测
细检漏；对打标后的产品进行气密性检测。将产品放置在压力为5017±15KPa加压仓内加压4小时，加压时间到后取出，用氦质谱检漏仪检测产品的漏率，漏率要求小于5.0×10-3（Pa·cm3）/S。
粗检漏；将产品浸泡在盛有轻氟油的加压仓，施加压力为5017±15Kpa，加压2小时，加压时间到后取出，放入125±5℃重氟油中，观察30S时间内产品是否有一串连续的气泡产生，若没有气泡，说明产品粗检漏合格。
至此，一种流量标准器模块制作完成。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.流量标准器模块制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：管壳打标，通过在管壳侧壁激光打标，为管壳做标识编号；
S2：将LTCC基板与管壳通过黑胶粘接；
S3：通过等离子清洗，增强LTCC基板表面的粘合能力；
S4：手动贴装阻容器件，用导电胶将元器件粘接在LTCC基板上；
S5：用自动贴片机将裸芯片用导电胶粘接在LTCC基板上；
S6：通过等离子清洗，增强裸芯片表面焊盘的金丝键合结合能力；
S7：通过自动键合机对裸芯片以及管柱进行金丝键合；
S8：真空烘烤、封盖、激光打标；
S9：气密性检测；气密性检测包括细检漏和粗检漏，粗检漏合格后，一种流量标准器模块制作完成。
2.根据权利要求1所述的流量标准器模块制作工艺，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：
S201：用气动点胶机将针管里的黑胶向管壳限位凹槽区域注入，将注入的胶体在限位凹槽里涂覆均匀，静置（15±5）分钟，让胶体自流延，使胶体更加均匀的覆盖在限位凹槽内，然后将与LTCC基板同尺寸大小的云母片放置在管壳的黑胶上，并用镊子按压；
S202：用气动点胶机将针管里的黑胶涂覆在管壳里云母片上，静置（15±5）分钟，让胶体自流延，使胶体更加均匀的覆盖在涂覆区域内，然后将LTCC基板放置在涂覆有黑胶的云母片管壳内，并用镊子按压，使黑胶溢出，外溢的量达到基板外围半壁高度即可；
S203：将步骤S202制得的产物放置在温度为150℃精密烘箱中，烘烤120±5分钟，进行黑胶固化，得到组件A。
3.根据权利要求2所述的流量标准器模块制作工艺，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：将组件A放置在等离子清洗机内，选用强清洗模式，设置清洗参数：功率500W，时间：10分钟，选择氩气清洗；通过等离子清洗，增强LTCC基板表面的粘合能力。
4.根据权利要求3所述的流量标准器模块制作工艺，其特征在于，所述步骤S4包括以下步骤：
S401：用气动点胶机将绝缘红胶点涂在组件A 待贴装阻容器件焊盘之间；
S402：用镊子夹取9个电容和4个电阻贴装在相应焊盘上，此时阻容器件粘接在红胶上；放置在温度为80℃精密烘箱中，烘烤40±5分钟；
S403：用气动点胶机在阻容器件电极两端点涂导电胶，使导电胶高度至少达到电极高度的1/2即可；然后放置在温度为120℃精密烘箱中，烘烤60±5分钟，进行导电胶固化，使阻容器件粘接在组件A上，得到组件B。
5.根据权利要求4所述的流量标准器模块制作工艺，其特征在于，所述步骤S5包括以下步骤：
S501：采用自动贴片机进行裸芯片贴装，根据所需要贴片的裸芯片尺寸大小，选择合适蘸胶头，设置自动贴片蘸胶台蘸胶刻度、吸嘴吸取裸芯片力度、吸嘴放置裸芯片下降高度等参数；
S502：设置好自动贴片机参数后，运行程序，蘸胶头自动蘸取导电胶均匀的布满在LTCC基板待贴装裸芯片焊盘处，然后通过吸嘴吸力自动吸取裸芯片，吸嘴放置芯片下降高度，轻轻放置在相应LTCC基板焊盘处，使裸芯片四边溢胶状态均匀适量。
6.S503：然后放置在温度为120℃精密烘箱中，烘烤60±5分钟，进行导电胶固化，使裸芯片牢固粘接在LTCC基板上，得到组件C。
7.根据权利要求5所述的流量标准器模块制作工艺，其特征在于，所述步骤S6包括具体步骤为：将组件C放置在等离子清洗机内，选用弱清洗模式，设置清洗参数：功率300W，时间：3分钟，选择氩气清洗；通过等离子清洗，增强裸芯片表面焊盘的金丝键合结合能力。
8.根据权利要求6所述的流量标准器模块制作工艺，其特征在于，所述步骤S7包括以下步骤：
S701:采用自动键合机HESSE BJ8020进行裸芯片及管柱的金丝键合，选用直径为25.4μm金丝，采用单根金丝键合，在金丝键合裸芯片工艺实施时，先将组件C放置在温度为100±5℃键合平台上，设置自动键合机的键合参数：金丝变形量：40%；裸芯片到基板的焊接压力第一点和第二点分别为12cN、16 cN，键合时间第一点和第二点分别为5mS、50mS，尾丝长度：85µm，运行键合程序，对裸芯片进行自动键合，实现裸芯片与LTCC基板电气互联；
S702:采用双丝键合，在金丝键合管柱工艺实施时，先将组件C放置在温度为100±5℃键合平台上，设置自动键合机的键合参数：金丝变形量：40%；管柱到基板的焊接压力第一点和第二点分别为15cN、16 cN，键合时间第一点和第二点分别为40mS、50mS，尾丝长度：85µm，运行键合程序，对管柱进行自动键合，实现管柱与LTCC基板电气互联，得到组件D。
9.根据权利要求7所述的流量标准器模块制作工艺，其特征在于，所述步骤S8包括以下步骤：
S801:真空烘烤；将测试合格的组件D放置在温度为125±5℃真空烘箱中，烘烤24小时，以去除产品内的湿气及挥发性材料的放气；
S802:封盖；采用平行缝焊机进行测试合格的组件D封盖，设置平行缝焊参数：脉冲电流：0.4~0.5KA；脉冲宽度：2~3mS；滚轮缝焊速度：0~1inch/S；滚轮压力：1200~1400g；缝焊参数设置完成后，对烘烤后的组件D进行平行缝焊，使盖板与壳体四边完整吻合，熔融结合，形成气密性封盖；
S803:激光打标；设置激光打标机程序参数：电流6.2A，频率2.4KHZ；对盖板进行激光打标。
10.根据权利要求8所述的流量标准器模块制作工艺，其特征在于，所述步骤S9包括以下步骤：
S901:细检漏；对打标后的产品进行气密性检测，将产品放置在压力为5017±15KPa加压仓内加压4小时，加压时间到后取出，用氦质谱检漏仪检测产品的漏率，漏率要求小于5.0×10-3（Pa·cm3）/S；
S902:粗检漏；将产品浸泡在盛有轻氟油的加压仓，施加压力为5017±15Kpa，加压2小时，加压时间到后取出，放入125±5℃重氟油中，观察30S时间内产品是否有一串连续的气泡产生，若没有气泡，说明产品粗检漏合格，至此，一种流量标准器模块制作完成。
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