平行縫焊用蓋板可靠性研究報告

1、平行縫焊焊用蓋板板可靠性性研究摘要： 本文文主要闡闡述了平平行縫焊焊用蓋板板影響封封裝可靠靠性的五五個方面面問題。并且討討論得它它的解決決辦法。 1 引言言 目前平平行縫焊焊工藝在在有氣密密性要求求的各種種電子封封裝中大大量使用用。由于于密封過過程中封封裝體的的溫升較較低、不不使用焊焊料、對對器件性性能影響響較小、焊接強強度高等等優(yōu)點，在對溫溫度較敏敏感的電電子元器器件，如如集成電電路、混混合集成成電路、表面安安裝型石石英晶體體振蕩器器、諧振振器以及及聲表面面波濾波波器(SSAW)等電子子元器件件封裝中中普遍采采用。其其封裝氣氣密性可可達(dá)：漏漏率L1110-33Pacm33S(He)，是一一種

2、可靠靠性較高高的封帽帽方式，可用于于氣密性性要求較較高的封封裝中。 平行縫縫焊雖然然是一種種可靠性性較高的的封帽方方式，但但作為平平行縫焊焊重要部部件-平行縫縫焊用蓋蓋板，它它是平行行縫焊重重要的結(jié)結(jié)構(gòu)性材材料，對對封裝中中氣密性性及氣密密性成品品率有重重要影響響。要想想提高平平行縫焊焊的可靠靠性，除除了封裝裝底座要要有高的的質(zhì)量，還必須須要有高高質(zhì)量的的蓋板。而高質(zhì)質(zhì)量的平平行縫焊焊蓋板必必須具備備：熱膨脹脹系數(shù)與與底座焊焊環(huán)的相相同，與與瓷體的的相近。焊接熔熔點溫度度要盡可可能低。耐腐蝕蝕性能優(yōu)優(yōu)良。尺寸誤誤差小。平整、光潔、毛刺小小、沾污污少等特特性。下下面就分分別闡述述高質(zhì)量量平行縫縫

3、焊蓋板板所必需需具備的的幾個要要素。2 熱膨膨脹系數(shù)數(shù)的匹配配 平行縫縫焊蓋板板的熱膨膨脹系數(shù)數(shù)主要取取決于蓋蓋板基礎(chǔ)礎(chǔ)體材料料本身。首先要要依據(jù)底底座焊環(huán)環(huán)的熱膨膨脹系數(shù)數(shù)來決定定蓋板基基體材料料的選擇擇。目前前用量最最大的是是氧化鋁鋁陶瓷底底座，其其次就是是可伐(KOVVAR合合金)底底座。而而與陶瓷瓷膨脹系系數(shù)相匹匹配的金金屬焊環(huán)環(huán)是KOOVARR合金或或4J442鐵鎳鎳合金。因此，我公司司生產(chǎn)的的平行縫縫焊用蓋蓋板均采采用KOOVARR合金材材料，與與陶瓷底底座相匹匹配。這這一材料料封帽成成品率高高(999.55)，封裝后后器件經(jīng)經(jīng)-555+1550、500次循環(huán)環(huán)，漏氣氣L99100

4、-87110-110attmccm3s(相相當(dāng)于99100-37110-55Pacm33s(He)。3 焊接接熔點溫溫度要求求 平行縫縫焊焊接接熔點溫溫度高低低對于保保護(hù)電子子元器件件性能不不受影響響是個比比較關(guān)鍵鍵的技術(shù)術(shù)問題。我們知知道半導(dǎo)導(dǎo)體器件件、石英英晶體振振蕩器對對于高溫溫都比較較敏感。如果封封裝體溫溫升偏高高，會使使石英晶晶體振蕩蕩頻率偏偏離設(shè)計計范圍、誤差加加大，甚甚至使器器件失效效。為了了保護(hù)所所封裝電電路及石石英晶體體振蕩器器等電子子元器件件性能及及成品率率，必須須努力降降低焊接接熔點溫溫度，以以減少封封焊時所所產(chǎn)生的的溫升。有時溫溫升太高高，還會會使陶瓷瓷底座與與焊環(huán)因因

5、應(yīng)力而而開裂、甚至使使焊環(huán)金金屬化脫脫落等，造成 整個器器件報廢廢，降低低焊接熔熔點溫度度有利于于提高封封帽的成成品率和和可靠性性。而KKOVAAR材料料熔點為為14660，鐵鎳鎳合金44J422熔點也也高達(dá)114400，若要要降低平平行縫焊焊焊接熔熔點溫度度，就要要在蓋板板鍍層上上來解決決問題。平行縫縫焊蓋板板常用鍍鍍鎳、鍍鍍金或鍍鍍鎳合金金的工藝藝。純鎳鎳的熔點點為14453，純金金的溫度度為10063。我們們開始采采用電鍍鍍鎳，發(fā)發(fā)現(xiàn)無法法降低熔熔點焊接接溫度。因為電電解鍍鎳鎳接近于于純鎳，其熔點點溫度高高，在用用戶焊接接時需要要采用較較大的電電流，可可焊性差差。只有有合金鎳鎳才能有有效

6、降低低熔點溫溫度?；冩嚭虾辖鹩墟囨嚵缀辖鸾鸷玩嚺鹋鸷辖穑琢琢吭?12.44Wt時達(dá)到到最低。參見圖圖1和圖圖2。從圖1可可以看出出，鎳磷磷合金最最低熔點點8800，比鎳鎳硼最低低溫度110933低。顯顯然采用用鍍鎳磷磷合金較較優(yōu)。但但含磷量量也不宜宜太高，太高了了玻璃相相增多，硬度太太大，平平行縫焊焊時易產(chǎn)產(chǎn)生微裂裂紋。采采用含磷磷量適中中的工藝藝配方，在實際際生產(chǎn)及及用戶使使用中均均取得了了滿意的的效果。鍍鎳蓋蓋板在經(jīng)經(jīng)氫氣爐爐中高溫溫(7880)退火和和不退火火，其使使用效果果無明顯顯差異。選用化鍍鍍鎳磷，還有一一種考慮慮，就是是鍍層的的體電阻阻和接觸觸電阻、化鍍鎳鎳磷鍍層層的電

7、阻阻比較大大，其電電導(dǎo)率一一般為(1.44722.222)1106nn-1m-11，電解解鍍層的的電導(dǎo)率率為133.71066n-11m-1。顯顯而易見見，化學(xué)學(xué)鍍鎳層層的電阻阻要比電電解鍍鎳鎳層大。因平行行縫焊實實質(zhì)上是是電阻焊焊，在焊焊接過程程中其電電阻集中中在電極極與蓋板板接觸處處，也就就是鍍層層部位應(yīng)應(yīng)要有較較大電阻阻，體電電阻大的的鍍層其其接觸電電阻大，這樣脈脈沖電流流通過時時，其產(chǎn)產(chǎn)生的熱熱量就集集中在電電極接觸觸處，使使接觸處處蓋板與與焊框熔熔融而結(jié)結(jié)合在一一起。因因此其電電阻大些些是有好好處的。4 耐腐腐蝕性能能作為高可可靠平行行縫焊蓋蓋板，耐耐銹蝕性性能是非非常重要要的。尤尤

8、其是器器件在潮潮濕及海海洋性氣氣候條件件下工作作。如果果耐腐蝕蝕性差，該器件件將很快快銹蝕穿穿孔而失失效。因因此人們們在蓋板板鍍鎳工工藝配方方及工藝藝優(yōu)化上上做了大大量的工工作。發(fā)發(fā)現(xiàn)化鍍鍍鎳的耐耐腐蝕性性能在鍍鍍層厚度度同樣條條件下要要比電解解鍍鎳的的好、酸酸性化鍍鍍鎳的要要比堿性性化鍍鎳鎳的好、鍍層厚厚些的要要比鍍層層薄些的的好、僅僅鍍鎳的的要比鍍鍍鎳后再再鍍金的的好、基基體材料料光潔度度高的要要比光潔潔度低的的好。國國外許多多有耐腐腐蝕要求求的軍用用蓋板就就只鍍鎳鎳而不鍍鍍金。我我公司鍍鍍鎳的蓋蓋板在某某晶振生生產(chǎn)廠的的摸底試試驗中已已通過了了溫度440、相對對濕度99095、5000小

9、時時耐腐蝕蝕考核，其結(jié)果果與日本本同類產(chǎn)產(chǎn)品不相相上下。5 平行行縫焊蓋蓋板尺寸寸的確定定及誤差差平行縫焊焊工序一一般是產(chǎn)產(chǎn)品生產(chǎn)產(chǎn)中較后后的重要要工序，其成品品率的高高低對成成本影響響很大。尤其在在當(dāng)今電電子元器器件規(guī)模模化產(chǎn)業(yè)業(yè)化大生生產(chǎn)中，對產(chǎn)品品的成品品率及可可靠性提提出了非非常苛刻刻的要求求，成品品率要達(dá)達(dá)到999.8以上，因此要要求對蓋蓋板尺寸寸精度提提出更高高的要求求。作為為IC封封帽用的的平行縫縫焊，蓋蓋板尺寸寸應(yīng)比焊焊環(huán)尺寸寸小0.100.220mmm，作為為石英晶晶體振蕩蕩器外殼殼平縫焊焊蓋板尺尺寸也應(yīng)應(yīng)比焊環(huán)環(huán)尺寸小小0.00500.2mmm，但但確定尺尺寸后其其同一批批

10、產(chǎn)品公公差應(yīng)在在0.03mmm之內(nèi)內(nèi)，否則則平行縫縫焊過程程中的成成品率會會出現(xiàn)較較大波動動，甚至至使生產(chǎn)產(chǎn)無法正正常進(jìn)行行。 66 平行行縫焊蓋蓋板平整整度、毛毛刺及表表面質(zhì)量量平行縫縫焊蓋板板要求平平整度高高，其材材料就要要求平整整，不應(yīng)應(yīng)有彎曲曲現(xiàn)象。成品蓋蓋板的平平整度應(yīng)應(yīng)小于00.0005mmmmmm，毛刺刺也應(yīng)小小于0.0055mm，否則對對封帽氣氣密性及及氣密性性成品率率、封帽帽強度也也有影響響。表面面光潔度度、塵埃埃等亦對對器件產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量量有極大大影響。要求塵塵埃粒度度盡可能能小，數(shù)數(shù)量盡可可能少。尤其作作為高密密度封裝裝的集成成電路及及聲表面面波(SSAW)其塵埃埃粒度應(yīng)應(yīng)小于11，粒粒數(shù)不能能超過44個。因因此蓋板板生產(chǎn)涂涂鍍及蓋蓋板檢驗驗及包裝裝均應(yīng)在在潔凈車車間進(jìn)行行。7 小結(jié)結(jié)以上闡述述了平行行縫焊用用蓋板封封裝可靠