本發(fā)明涉及一種用于微電子封裝外殼的激光標(biāo)刻方法,屬于微電子制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著通信、航空航天、汽車和電子消費(fèi)品等行業(yè)的發(fā)展和自動(dòng)化水平的提高，對(duì)所用電子電路和器件的尺寸、功能以及穩(wěn)定性要求越來越高；成品局部電路斷開，唯一性標(biāo)識(shí)等是實(shí)現(xiàn)局部功能、信息采集、追蹤和管理的重要方法；傳統(tǒng)采用絲網(wǎng)印刷、打印等方式適用于一致性較好，同一模板的產(chǎn)品，工藝靈活性低、不能連續(xù)編號(hào)，后續(xù)加工和使用過程易脫落；激光切割是利用高能量密度的激光束對(duì)目標(biāo)作用，使目標(biāo)表面發(fā)生物理或化學(xué)變化，從而獲得設(shè)計(jì)圖案的加工方式，具有圖形、字符、條碼清晰、永久不脫落；非接觸式自動(dòng)加工、運(yùn)行靈活、速度快、無磨損等特點(diǎn)，但是由于基材本身特征、基材對(duì)激光的吸收、后續(xù)加工使用條件等不同，激光在材料上形成的切痕深度不同，從而導(dǎo)致產(chǎn)品外觀、氣密性、絕緣電阻、鹽霧、機(jī)械沖擊等性能降低。
氧化鈹、AlN、Cu、Mo、W、鋼、可伐合金以及Cu／W和Cu／Mo等材料因熱膨脹系數(shù)與芯片相近；優(yōu)良的熱傳導(dǎo)率；化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、非常好的電氣性能；良好的EMI／RFI屏蔽能力；熱膨脹系數(shù)與芯片相近、較低的密度，足夠的強(qiáng)度和硬度；良好的加工或成形性能；可鍍覆性、可焊性和耐蝕性優(yōu)良，常用于實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片支持、電連接、熱吸收和發(fā)散；隨著通信、航空航天、汽車和電子消費(fèi)品等行業(yè)的發(fā)展和自動(dòng)化水平的提高，對(duì)所用電子電路和器件的功能、尺寸、氣密性、絕緣電阻、鹽霧、機(jī)械沖擊等穩(wěn)定性要求越來越高，成品局部電路斷開，唯一性標(biāo)識(shí)等是實(shí)現(xiàn)局部功能、信息采集、追蹤和管理的重要方法。
激光切割是在計(jì)算機(jī)的控制下，通過脈沖激光器放電輸出具有一定功率、頻率的脈沖激光束，該脈沖激光束經(jīng)過光路傳導(dǎo)、反射及聚焦透鏡組聚焦在加工基材的表面上，形成一個(gè)細(xì)微的、高能量密度的光斑，焦斑在待加工材料表面附近產(chǎn)生瞬間高溫熔化、汽化和強(qiáng)大氣流使材料表面形成凹坑，在計(jì)算機(jī)精確控制下激光束與被加工材料按預(yù)先設(shè)定好的路線、速度、延時(shí)等進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)達(dá)，從而得到設(shè)計(jì)的圖形、字符、條碼等，根據(jù)需要經(jīng)中間層鍍覆、組裝、焊接和鍍覆等工藝加工成為具有一定功能和用途的微電子封裝外殼。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提出的是一種用于微電子封裝外殼的激光標(biāo)刻方法，根據(jù)基材尺寸特征和對(duì)激光的吸收特性選擇合適類型、輸出功率、中心波長(zhǎng)的激光器，首先對(duì)設(shè)計(jì)的圖形、字符和條碼等進(jìn)行適當(dāng)編輯，然后采用合適的加工工藝參數(shù)，經(jīng)切割、中間層鍍覆、組裝、焊接和鍍覆等工藝，其目的旨在使產(chǎn)品的外觀和氣密性、絕緣電阻、鹽霧、機(jī)械沖擊等性能得到大幅提高。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案：本發(fā)明提出的是一種用于微電子封裝外殼的激光標(biāo)刻方法，該方法包括如下步驟：
1）用AutoCAD或設(shè)備自帶軟件對(duì)激光標(biāo)刻的內(nèi)容進(jìn)行編輯和儲(chǔ)存；
2）依據(jù)基材的類型選擇合適的激光器，完成開機(jī)、設(shè)備校準(zhǔn)、工裝夾具和耗材的準(zhǔn)備；
3）設(shè)置工藝參數(shù)；
4）用激光器所發(fā)射激光在基材上切割出步驟1）中所編輯的內(nèi)容；
5）鍍覆形成防護(hù)性中間鍍層；
7）將基材進(jìn)行組裝，形成外殼；
8）在外殼上鍍覆功能性鍍層，形成成品；
9）進(jìn)行成品的性能指標(biāo)檢測(cè)。
本發(fā)明的有益效果：
1）采用輸出功率在0.5W～1000W，中心波長(zhǎng)在100nm～2μm的光纖激光器、半導(dǎo)體激光器或CO2激光器在氧化鈹、氮化鋁、銅、鉬、鎢、鋼、可伐合金、銅鎢合金、銅鉬合金、陶瓷等基材上切割出深度為0.1～200μm的圖形、字符和條碼等，經(jīng)鍍覆形成中間鍍層層、組裝、焊接和外殼鍍覆等工藝，使激光標(biāo)刻的圖形、字符、條碼清晰、永久不脫落，性能指標(biāo)滿足外殼考核要求；
2）本發(fā)明為非接觸式自動(dòng)加工，具有運(yùn)行靈活、速度快、無磨損等優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
一種用于微電子封裝外殼的激光標(biāo)刻方法，該方法包括如下步驟:
1）用AutoCAD或設(shè)備自帶軟件對(duì)激光標(biāo)刻的內(nèi)容進(jìn)行編輯和儲(chǔ)存；
2）依據(jù)基材的類型選擇合適的激光器，完成開機(jī)、設(shè)備校準(zhǔn)、工裝夾具和耗材的準(zhǔn)備；
3）設(shè)置工藝參數(shù)；
4）用激光器所發(fā)射激光在基材上切割出步驟1）中所編輯的內(nèi)容；
5）鍍覆形成防護(hù)性中間鍍層；
7）將基材進(jìn)行組裝，形成外殼；組裝時(shí)可用常規(guī)釬焊工藝進(jìn)行焊接；
8）在外殼上鍍覆功能性鍍層，形成成品；
9）進(jìn)行成品的性能指標(biāo)檢測(cè)。
所述激光標(biāo)刻的內(nèi)容為圖形和/或字符和/或條碼。
所述的基材是氧化鈹、氮化鋁、銅、鉬、鎢、鋼、可伐合金、銅鎢合金、銅鉬合金、陶瓷中的一種。
所述的激光器是光纖激光器、半導(dǎo)體激光器、CO2激光器中的一種；
所述激光器的輸出功率為0.5 W～1000W，激光器所發(fā)射激光的中心波長(zhǎng)為100nm～2μm；所述的工藝參數(shù)包括額定輸出功率、切割圈數(shù)、切割速度 、延時(shí)；其中額定輸出功率為0.5 W～1000W、切割圈數(shù)為1～100、切割速度為10 mm～1000mm/s、延時(shí)為10～1000μs。
所述成品上圖形和/或字符和/或條碼的深度為0.1μm～100μm。
所述中間防護(hù)性鍍層是銀層、銅層、錫層、鎳層、鉻層、金層中的一種，鍍層厚度為0.1μm～20μm；所述外殼功能性鍍層是銀層、銅層、錫層、鎳層、鉻層、金層中的一種，鍍層厚度為0.1μm～20μm；通過鍍層，標(biāo)刻的圖形、字符、條碼清晰、可永久不脫落，滿足外殼氣密性、耐鹽霧性能等指標(biāo)考核要求。
所述依據(jù)基材的類型選擇合適的激光器，具體為可以采用二氧化碳激光器、UV激光器切割氧化鈹、氮化鋁、氧化鋁陶瓷等；采用Nd:YAG激光器，UV激光器切割銅、鉬、鎢、鋼、可伐合金、銅鎢合金、銅鉬合金。
所述中間鍍層起到防護(hù)性、功能性和裝飾性作用。
實(shí)施例1
一種用于微電子封裝外殼的激光標(biāo)刻方法，該方法包括如下步驟：
a)用AutoCAD進(jìn)行圖形和字符編輯，采用宋體，字符高度2.0mm；
b)選擇UV激光器、二氧化碳激光器切割氧化鈹、氮化鋁、氧化鋁陶瓷等，激光器額定輸出功率在10W，激光器所發(fā)射激光的中心波長(zhǎng)為355nm，10.6um；完成開機(jī)，工作臺(tái)、攝像頭及焦距校準(zhǔn)，選擇適合的工裝夾具和耗材準(zhǔn)備；
c)工藝參數(shù)設(shè)置，輸出功率5 W、切割圈數(shù)2、速度120mm/s、延時(shí)500μs；
d)用激光在基材上切割設(shè)計(jì)的圖形、字符和條碼等并完成必要的指標(biāo)檢測(cè)；
e)在基材上鍍鎳，厚度在2μm；
f)零件組裝，用常規(guī)釬焊工藝進(jìn)行焊接；
g)防護(hù)性、功能性和裝飾性金層鍍覆，鍍層厚度在2μm；
h)成品性能指標(biāo)檢測(cè)。
實(shí)施例2
一種用于微電子封裝外殼的激光標(biāo)刻方法，該方法包括如下步驟：
a)用設(shè)備自帶軟件進(jìn)行圖形和字符編輯，采用宋體，字符高度2.0mm；
b)選擇UV激光器，Nd:YAG激光器切割銅、鉬、鎢、鋼、可伐合金、銅鎢合金、銅鉬合金等，激光器額定輸出功率在20 W，激光器所發(fā)射激光的中心波長(zhǎng)在355nm ，1064nm；完成開機(jī)，工作臺(tái)、攝像頭及焦距校準(zhǔn)，選擇適合的工裝夾具和耗材準(zhǔn)備；
c)工藝參數(shù)設(shè)置，輸出功率12 W、切割圈數(shù)5、速度300mm/s、延時(shí)500μs；
d)用激光在基材上切割設(shè)計(jì)的圖形、字符和條碼等并完成必要的指標(biāo)檢測(cè)；
e)在基材上鍍鎳，厚度在5μm；
f)零件組裝，用常規(guī)釬焊工藝進(jìn)行焊接；
g)防護(hù)性、功能性和裝飾性金層鍍覆，鍍層厚度在10μm；
h)成品性能指標(biāo)檢測(cè)。
實(shí)施例3
一種用于微電子封裝外殼的激光標(biāo)刻方法，該方法包括如下步驟：
a)用AutoCAD進(jìn)行圖形和字符編輯，采用宋體，字符高度2.0mm；
b)選擇UV激光器切割氧化鈹、氮化鋁、氧化鋁陶瓷，激光器額定輸出功率在10W，激光器所發(fā)射激光的中心波長(zhǎng)為355nm，10.6um；完成開機(jī)，工作臺(tái)、攝像頭及焦距校準(zhǔn)，選擇適合的工裝夾具和耗材準(zhǔn)備；
c)工藝參數(shù)設(shè)置，輸出功率5 W、切割圈數(shù)2、速度120mm/s、延時(shí)500μs；
d)用激光在基材上切割設(shè)計(jì)的圖形、字符和條碼等并完成必要的指標(biāo)檢測(cè)；
e)在基材上鍍鎳，厚度在2μm；
f)零件組裝，用常規(guī)釬焊工藝進(jìn)行焊接；
g)防護(hù)性、功能性和裝飾性金層鍍覆，鍍層厚度在2μm；
h)成品性能指標(biāo)檢測(cè)。
實(shí)施例4
一種用于微電子封裝外殼的激光標(biāo)刻方法，該方法包括如下步驟：
a)用AutoCAD進(jìn)行圖形和字符編輯，采用宋體，字符高度2.0mm；
b)選擇二氧化碳激光器切割氧化鈹、氮化鋁、氧化鋁陶瓷，激光器額定輸出功率在10W，激光器所發(fā)射激光的中心波長(zhǎng)為355nm，10.6um；完成開機(jī)，工作臺(tái)、攝像頭及焦距校準(zhǔn)，選擇適合的工裝夾具和耗材準(zhǔn)備；
c)工藝參數(shù)設(shè)置，輸出功率5 W、切割圈數(shù)2、速度120mm/s、延時(shí)500μs；
d)用激光在基材上切割設(shè)計(jì)的圖形、字符和條碼等并完成必要的指標(biāo)檢測(cè)；
e)在基材上鍍鎳，厚度在2μm；
f)零件組裝，用常規(guī)釬焊工藝進(jìn)行焊接；
g)防護(hù)性、功能性和裝飾性金層鍍覆，鍍層厚度在2μm；
h)成品性能指標(biāo)檢測(cè)。
實(shí)施例5
一種用于微電子封裝外殼的激光標(biāo)刻方法，該方法包括如下步驟：
a)用設(shè)備自帶軟件進(jìn)行圖形和字符編輯，采用宋體，字符高度2.0mm；
b)選擇UV激光器切割銅、鉬、鎢、鋼、可伐合金、銅鎢合金、銅鉬合金，激光器額定輸出功率在20 W，激光器所發(fā)射激光的中心波長(zhǎng)在355nm ，1064nm；完成開機(jī)，工作臺(tái)、攝像頭及焦距校準(zhǔn)，選擇適合的工裝夾具和耗材準(zhǔn)備；
c)工藝參數(shù)設(shè)置，輸出功率12 W、切割圈數(shù)5、速度300mm/s、延時(shí)500μs；
d)用激光在基材上切割設(shè)計(jì)的圖形、字符和條碼等并完成必要的指標(biāo)檢測(cè)；
e)在基材上鍍鎳，厚度在5μm；
f)零件組裝，用常規(guī)釬焊工藝進(jìn)行焊接；
g)防護(hù)性、功能性和裝飾性金層鍍覆，鍍層厚度在10μm；
h)成品性能指標(biāo)檢測(cè)。
實(shí)施例6
一種用于微電子封裝外殼的激光標(biāo)刻方法，該方法包括如下步驟：
a)用設(shè)備自帶軟件進(jìn)行圖形和字符編輯，采用宋體，字符高度2.0mm；
b)選擇Nd:YAG激光器切割銅、鉬、鎢、鋼、可伐合金、銅鎢合金、銅鉬合金，激光器額定輸出功率在20 W，激光器所發(fā)射激光的中心波長(zhǎng)在355nm ，1064nm；完成開機(jī)，工作臺(tái)、攝像頭及焦距校準(zhǔn)，選擇適合的工裝夾具和耗材準(zhǔn)備；
c)工藝參數(shù)設(shè)置，輸出功率12 W、切割圈數(shù)5、速度300mm/s、延時(shí)500μs；
d)用激光在基材上切割設(shè)計(jì)的圖形、字符和條碼等并完成必要的指標(biāo)檢測(cè)；
e)在基材上鍍鎳，厚度在5μm；
f)零件組裝，用常規(guī)釬焊工藝進(jìn)行焊接；
g)防護(hù)性、功能性和裝飾性金層鍍覆，鍍層厚度在10μm；
h)成品性能指標(biāo)檢測(cè)。