CN114551253B - 一种封装方法及封装装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体封装领域，公开一种封装方法及适用于该封装方法的封装装置，封装方法包括以下步骤：步骤一，在第一温度及第一压力下，将盖板通过胶水粘接于外壳顶端；步骤二，将外壳和盖板设置于密闭腔体中，第一温度和密闭腔体的第二温度均低于固化温度；步骤三，将第二压力减小、以使盖板部分翘起；步骤四，第二压力减小至第三压力后停止减小，并维持第三压力，以使盖板与外壳顶端重新贴合；步骤五，将第二温度提升至固化温度，并不断调整第二压力、以使温度提升过程中第二压力与外壳内部压力始终一致。该封装方法及封装装置能够有效避免气泡和气体通道的形成以及有效避免二次高温焊接时盖板的掉落。

Description

一种封装方法及封装装置
技术领域
本发明涉及半导体封装领域，特别是涉及一种封装方法及封装装置。
背景技术
半导体器件一般包括外壳、芯片以及盖板，外壳的顶端设置有用于将芯片置于外壳内部的开口，盖板用于封闭开口。半导体器件的常用封装方法包括以下步骤：
步骤一，将芯片设置于外壳内部；
步骤二，封闭开口，通过胶水将盖板粘接于外壳顶端；
步骤三，将盖板和外壳整体放入烘箱中烘烤，直至粘接胶水固化。
上述烘烤加热方式，虽然可将盖板粘接在外壳顶端，但是由于加热导致外壳内部气体膨胀，在固化温度不断上升时，会在粘接过程中形成气泡、气体通道。外壳尺寸越大，异常越明显，越严重，从而影响器件的整体密封性。半导体器件在二次高温焊接时还有掉盖板的风险。
因此，如何避免气泡和气体通道的形成以及避免二次高温时盖板掉落情况发生成为本领域技术人员目前亟待解决的问题。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种能够有效避免气泡和气体通道的形成以及有效避免二次高温焊接时盖板掉落情况发生的封装方法及封装装置。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种封装方法，包括以下步骤：步骤一，在第一温度及第一压力下，在外壳顶端设置胶水，并将盖板装配于外壳顶端，所述第一温度低于所述胶水的固化温度；步骤二，将装配完成的所述外壳和所述盖板设置于密闭腔体中，所述密闭腔体中的温度和压力分别为第二温度和第二压力，所述第二温度低于所述固化温度；步骤三，将所述第二压力减小、以使所述盖板部分翘起；步骤四，所述第二压力减小至第三压力后停止减小，并维持所述第三压力，以使所述盖板与所述外壳顶端重新贴合；步骤五，将所述第二温度提升至所述固化温度，并不断调整所述第二压力、以使温度提升过程中所述第二压力与所述外壳内部压力始终一致。
优选地，所述步骤三中，对所述盖板的翘起高度进行限制。
优选地，所述步骤二中，所述第二温度高于所述第一温度。
优选地，所述外壳的顶端设置有与所述盖板形状相匹配的凹槽，所述盖板设置于所述凹槽内。
本发明还提供一种适用于所述的封装方法的封装装置，包括：壳体、负压发生装置以及加热装置，所述壳体内部密闭形成所述密闭腔体，所述负压发生装置与所述密闭腔体相连通，所述加热装置设置于所述密闭腔体内，所述负压发生装置用于调节所述密闭腔体内部压力，所述加热装置用于调节所述密闭腔体内部温度。
优选地，封装装置还包括支撑结构和限位结构，所述支撑结构和所述限位结构均设置于所述密闭腔体内，所述支撑结构用于支撑所述外壳，所述限位结构设置于所述支撑结构的上方，所述限位结构用于限制所述盖板的翘起高度。
优选地，封装装置还包括压力检测装置，所述负压发生装置为真空泵，所述压力检测装置设置于所述密闭腔体内。
优选地，封装装置还包括温度检测装置，所述加热装置为加热丝，所述温度检测装置设置于所述密闭腔体内。
优选地，所述壳体上设置有门孔和门板，所述门板可转动地设置于所述壳体上，所述门板用于开启或者关闭所述门孔，且所述门板朝向所述壳体外部转动、以开启所述门孔。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供的封装方法，包括以下步骤：步骤一，在第一温度及第一压力下，在外壳顶端设置胶水，并将盖板装配于外壳顶端，第一温度低于胶水的固化温度；步骤二，将装配完成的外壳和盖板设置于密闭腔体中，密闭腔体中的温度和压力分别为第二温度和第二压力，第二温度低于固化温度；步骤三，将第二压力减小、以使盖板部分翘起；步骤四，第二压力减小至第三压力后停止减小，并维持第三压力，以使盖板与外壳顶端重新贴合；步骤五，将第二温度提升至固化温度，并不断调整第二压力、以使温度提升过程中第二压力与外壳内部压力始终一致。
本发明提供的封装方法通过先降压减小外壳内部压力，后稳压使盖板内外压力一致的方式有效避免了固化过程中气泡和气体通道的形成。另外，具体封装时，第三压力大小根据二次高温焊接时盖板能够承受的推力大小而定，如此在二次高温焊接时能够保证盖板受力平衡，进而能够有效避免二次高温焊接时盖板掉落的情况发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中提供的封装装置的结构示意图；
图2为半导体器件的剖视图。
图1-图2中附图标记说明：100、封装装置；101、壳体；102、密闭腔体；103、加热装置；104、支撑结构；105、限位结构；106、门板；200、半导体器件；201、外壳；202、芯片；203、盖板；204、胶水。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种能够有效避免气泡和气体通道的形成以及有效避免二次高温焊接时盖板掉落情况发生的封装方法及封装装置。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本实施例提供的封装方法包括以下步骤：步骤一，在第一温度及第一压力下，在外壳201顶端设置胶水204，并将盖板203装配于外壳201顶端，第一温度低于胶水204的固化温度；步骤二，将装配完成的外壳201和盖板203设置于密闭腔体102中，密闭腔体102中的温度和压力分别为第二温度和第二压力，第二温度低于固化温度；步骤三，将第二压力减小、以使盖板203部分翘起；步骤四，第二压力减小至第三压力后停止减小，并维持第三压力，以使盖板203与外壳201顶端重新贴合；步骤五，将第二温度提升至固化温度，并不断调整第二压力、以使温度提升过程中第二压力与外壳201内部压力始终一致。本实施例提供的封装方法能够有效避免气泡和气体通道的形成以及有效避免二次高温焊接时盖板203掉落的情况发生。
于本实施例中，为例防止盖板203位移过量，步骤三中，对盖板203的翘起高度进行限制。
于本实施例中，步骤二中，第二温度高于第一温度。具体地，步骤一一般在常温常压下进行。第二温度为胶水204的活化温度，在此温度下，胶水204的粘度处于最低水平。
于本实施例中，为了防止步骤四中，盖板203下落过程中位置出现偏差，如图1-图2所示，外壳201的顶端设置有与盖板203形状相匹配的凹槽，盖板203设置于凹槽内。凹槽和开孔上下设置，开孔贯穿凹槽。
如图1-图2所示，本实施例还提供一种适用于上述封装方法的封装装置100，包括：壳体101、负压发生装置以及加热装置103，壳体101内部密闭形成密闭腔体102，负压发生装置与密闭腔体102相连通，加热装置103设置于密闭腔体102内，负压发生装置用于调节密闭腔体102内部压力，加热装置103用于调节密闭腔体102内部温度。
于本实施例中，如图1所示，封装装置100还包括支撑结构104和限位结构105，支撑结构104和限位结构105均设置于密闭腔体102内，支撑结构104用于支撑外壳201，限位结构105设置于支撑结构104的上方，限位结构105用于限制盖板203的翘起高度。限位结构105与盖板203的距离，一般是盖板203厚度的1.5-2倍之间。
于本实施例中，封装装置100还包括压力检测装置，负压发生装置为真空泵，压力检测装置设置于密闭腔体102内。本实施例中，压力检测装置具体选用压力传感器。
于本实施例中，封装装置100还包括温度检测装置，加热装置103为加热丝，温度检测装置设置于密闭腔体102内。本实施例中，温度检测装置具体选用温度传感器。
于本实施例中，如图1所示，壳体101上设置有门孔和门板106，门板106可转动地设置于壳体101上，门板106用于开启或者关闭门孔，且门板106朝向壳体101外部转动、以开启门孔。
下面以深紫外LED器件的封装为例来详细论述本实施例提供的封装方法及封装装置100。
深紫外LED器件的外壳201为金属陶瓷外壳，盖板203为玻璃盖板，芯片202为紫外LED芯片，金属陶瓷外壳内部设置有金属焊盘，深紫外LED芯片通过波峰焊、电磁加热或者共晶焊的方式焊接在金属焊盘上，胶水204选用环氧树脂类液态胶水、硅胶类液态胶水或者氟树脂类液态胶水。
具体封装方法如下：
步骤一，将紫外LED芯片焊接在金属陶瓷外壳内的金属焊盘上；
步骤二，在金属陶瓷外壳的凹槽底端点上粘接胶水204；
步骤三，将玻璃盖板装配到金属陶瓷外壳的凹槽内，胶水204将玻璃盖板与金属陶瓷外壳粘在一起；
步骤四，第二温度一般在50℃，且预热时间一般不少于10分钟，封装装置100预热至50℃后，将金属陶瓷外壳与玻璃盖板整体放入壳体101内部并关门；
步骤五，通过负压发生装置将密闭腔体102内气体抽走，金属陶瓷外壳外部压力变小，玻璃盖板一端翘起并排气，设置在其上方的限位结构105，防止玻璃盖板位移过量；
步骤六，第三压力一般维持在-0.08MPa至-0.1MPa之间，且维持时间一般不少于10分钟，本实施例中第三压力具体为-0.09MPa，密闭腔体102内部到达-0.09MPa后，负压发生装置停止工作，密闭腔体102内部维持-0.09MPa，以使盖板203与外壳201顶端重新贴合；
步骤七，固化温度不小于100℃，且维持时间一般不少于60分钟，本实施例中固化温度具体为100℃，加热装置103工作，将密闭腔体102内部温度提升至100℃，升温时通过负压发生装置调整密闭腔体102内部压力，使密闭腔体102内部压力与金属陶瓷外壳内部压力始终保持一致；
步骤八，胶水204完全固化后，紫外LED器件的封装完成。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，在第一温度及第一压力下，在外壳顶端设置胶水，并将盖板装配于外壳顶端，所述第一温度低于所述胶水的固化温度；
步骤二，将装配完成的所述外壳和所述盖板设置于密闭腔体中，所述密闭腔体中的温度和压力分别为第二温度和第二压力，所述第二温度低于所述固化温度；
步骤三，将所述第二压力减小、以使所述盖板部分翘起；
步骤四，所述第二压力减小至第三压力后停止减小，并维持所述第三压力，以使所述盖板与所述外壳顶端重新贴合；
步骤五，将所述第二温度提升至所述固化温度，并不断调整所述第二压力、以使温度提升过程中所述第二压力与所述外壳内部压力始终一致。
2.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述步骤三中，对所述盖板的翘起高度进行限制。
3.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述步骤二中，所述第二温度高于所述第一温度。
4.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述外壳的顶端设置有与所述盖板形状相匹配的凹槽，所述盖板设置于所述凹槽内。
5.一种适用于权利要求1-4任一项所述的封装方法的封装装置，其特征在于，包括：壳体、负压发生装置以及加热装置，所述壳体内部密闭形成所述密闭腔体，所述负压发生装置与所述密闭腔体相连通，所述加热装置设置于所述密闭腔体内，所述负压发生装置用于调节所述密闭腔体内部压力，所述加热装置用于调节所述密闭腔体内部温度；还包括支撑结构和限位结构，所述支撑结构和所述限位结构均设置于所述密闭腔体内，所述支撑结构用于支撑所述外壳，所述限位结构设置于所述支撑结构的上方，所述限位结构用于限制所述盖板的翘起高度。
6.根据权利要求5所述的封装装置，其特征在于，还包括压力检测装置，所述负压发生装置为真空泵，所述压力检测装置设置于所述密闭腔体内。
7.根据权利要求5所述的封装装置，其特征在于，还包括温度检测装置，所述加热装置为加热丝，所述温度检测装置设置于所述密闭腔体内。
8.根据权利要求5所述的封装装置，其特征在于，所述壳体上设置有门孔和门板，所述门板可转动地设置于所述壳体上，所述门板用于开启或者关闭所述门孔，且所述门板朝向所述壳体外部转动、以开启所述门孔。
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