專利名稱：一種封裝焊接方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，尤其涉及一種封裝焊接方法和裝置。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體產(chǎn)品封裝工藝中涉及到芯片焊接、蓋板焊接以及窗口焊接。其焊接方式一般在氮氣保護(hù)環(huán)境或真空環(huán)境中，加熱熔化焊料或焊膏使芯片與基板、蓋板與管殼或其他之間組件組裝在一起。通常一個產(chǎn)品不止一個部件需要焊接，例如一種MEMS器件封裝，采用焊料將蓋板、基板和管殼焊接起來，形成一個氣密性封裝器件。該器件的封裝有兩個焊接面，即蓋板與管殼焊接以及管殼與基板焊接，目前主要有兩種方法進(jìn)行焊接:1)采用同一種焊料，將各組件一起放到焊接爐的加熱板上進(jìn)行加熱，使焊料熔化，然后冷卻完成器件的焊接；2)采用兩種不同熔點的焊料，先將蓋板與管殼焊接在一起，然后再用另一種熔點較低的焊料把前面焊好的組件與基板焊接起來(也可以先焊接管殼和基板，再焊接蓋板)。目前的焊接方式在針對這種需要焊接兩個組件的焊接方式存在以下不足:(I)方法I將蓋板、基板和管殼一起焊接，由于熱量主要從與加熱板直接接觸的基板導(dǎo)熱，然后通過蓋板焊料傳遞到管殼，再傳遞到蓋板焊料和蓋板，試驗器件的組裝焊接。采用電流加熱的爐子焊接器件，該焊接方式會導(dǎo)致蓋板與管殼焊接處溫度比管殼和基板焊接處溫度低，尤其是在真空環(huán)境中焊接，會出現(xiàn)隨著加熱板升溫，使基板與管殼之間的焊料熔化時，蓋板處焊料尚未熔化的現(xiàn)象，如果要完成蓋板的焊接就必須提高工藝溫度，這樣可能導(dǎo)致基板與管殼焊接處過熔，焊接不牢的現(xiàn)象，如果是氣密性封裝，往往會導(dǎo)致器件密封性差。(2)方法2分兩次焊接，先焊接管殼與蓋板，再一起與基板焊接起來(反過來也可以)。這樣降低了生產(chǎn)效率，且增加了工藝復(fù)雜性，為避免第二次焊接出現(xiàn)再熔，導(dǎo)致過熔的現(xiàn)象，通常基板焊料的熔點比蓋板焊料要高出50°C以上；另外隨著當(dāng)前國際市場對無鉛產(chǎn)品的要求，無鉛焊料必然是發(fā)展的趨勢，且很多電子產(chǎn)品不能承受高溫焊料焊接時的溫度，選擇兩款熔點相差大于50°C，物理性能良好，且價格低的低溫焊料，也是封裝的一個難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決現(xiàn)有技術(shù)中單項加熱模式導(dǎo)致的溫度梯度較大，兩次焊接導(dǎo)致的不易找到合適焊料，效率低的缺點，提供一種生產(chǎn)效率高的封裝焊接裝置和方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種封裝焊接的方法，其特征在于，包括以下步驟:步驟一，將待封裝器件放置于焊接爐的下加熱板上；步驟二，通過上加熱板 金屬電極和導(dǎo)電塊固定上加熱板，使上加熱板置于待封裝器件的上端；步驟三，控制上加熱板和下加熱板的加熱溫度，對待封裝器件進(jìn)行焊接。
本發(fā)明的有益效果是采用上下加熱板共同加熱的方式，對需要焊接多個組件的器件從底部和頂部同時共同進(jìn)行加熱，解決了由于待封裝器件各組件熱阻導(dǎo)致的各個焊接點溫度相差較大，影響焊接效率的問題，提高了焊接效率。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。進(jìn)一步，所述步驟一中的待封裝器件包括基板、管殼和蓋板，管殼置于基板和蓋板之間，所述的基板和管殼之間設(shè)有基板焊料，所述管殼和蓋板之間都設(shè)有蓋板焊料。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是待封裝的半導(dǎo)體器件在基板和管殼之間，管殼和蓋板之間均設(shè)有焊料，采用同時加熱，提高了焊接效率。進(jìn)一步，所述步驟三中，當(dāng)基板焊料與殼體和蓋板焊料種類相同時，同時控制下加熱板和上加熱板的溫度保持一致的升溫曲線(升溫曲線是指溫度隨時間的變換相同)，同時對待封裝器件的基板和蓋板進(jìn)行加熱，實現(xiàn)待封裝器件的焊接。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是對相同的焊料，從底部和頂部同時加熱，避免了各焊接點溫度相差較大，影響焊接效果的問題。進(jìn)一步，所述步驟三中，當(dāng)基板焊料和蓋板焊料種類不同時，分別控制上加熱板和下加熱板的溫度，對待封裝器件的基板和蓋板分別加熱(分別加熱是指，控制上加熱板對蓋板加熱，控制下加熱板對基板加熱)，使基板焊料與殼體和蓋板焊料存在一定的溫度梯度(所謂的溫度梯度，是指由于基板焊料和蓋板焊料的位置不同而溫度不同)，實現(xiàn)對基板和蓋板的分別焊接，來達(dá)到不同焊料一次性焊接的效果。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是分別控制器件基板和蓋板處的焊接溫度，可用于不同焊料同時進(jìn)行焊接，降低產(chǎn)品加熱的難度。進(jìn)一步，所述步驟二中，所述的導(dǎo)電塊設(shè)在上加熱板金屬電極和上加熱板之間，通過調(diào)節(jié)導(dǎo)電塊的厚度來調(diào)節(jié)上加熱板和待封裝器件的間距。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是通過調(diào)節(jié)導(dǎo)電塊的厚度來調(diào)節(jié)上加熱板和待封裝器件的間距，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)上加熱板和待封裝器件的間距，從而使得上加熱板對待封裝器件的加熱在最有效地加熱距離。進(jìn)一步，所述的上加熱板和待封裝器件之間具有一定間距，所述間距滿足使上加熱板能夠接觸待封裝器件且上加熱板不擠壓待封裝器件。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是保證上加熱板和待封裝器件的間距足夠小，但不擠壓待封裝器件，能在保證良好的加熱效果的前提下，不損壞待封裝器件。一種實現(xiàn)上述方法的封裝焊接裝置，包括下加熱金屬電極、下加熱板和絕緣墊片，下加熱板固定在兩個并列放置的下加熱金屬電極上，下加熱金屬電極下設(shè)有絕緣墊片，所述的兩個下加熱金屬電極的外側(cè)設(shè)有兩個與下加熱金屬電極并列放置的上加熱板金屬電極，所述的上加熱金屬電極與下加熱金屬電極不相接觸，所述的上加熱板金屬電極上固定有導(dǎo)電塊，所述的上加熱板固定在兩個上加熱板金屬電極上的導(dǎo)電塊上，所述的上加熱板和下加熱板上下平行，所述的上加熱金屬電極和下加熱金屬電極分別連接有獨立的加熱控溫裝置。本發(fā)明的有益效果是設(shè)置上加熱板和下加熱板，實現(xiàn)了待封裝器件的頂部和底部根據(jù)焊料的需要同時獨立加熱。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
進(jìn)一步，所述的上加熱板金屬電極上設(shè)有定位銷，所述的導(dǎo)電塊上設(shè)有導(dǎo)電塊定位孔，所述的上加熱板上設(shè)有上加熱板定位孔，所述的導(dǎo)電塊和上加熱板上通過上加熱板金屬電極定位銷定位。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是利用定位孔和定位銷定位，可以方便地根據(jù)需要更換導(dǎo)電塊，也使得裝置的安裝更加方便。進(jìn)一步，所述的上加熱板上設(shè)有上加熱板熱電偶定位孔。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是上加熱板上設(shè)有上加熱板熱電偶定位孔，在使用中可以時刻監(jiān)控上加熱板的溫度，確保上加熱板在最合適的加熱溫度。進(jìn)一步，所述的下加熱板上設(shè)有下加熱板熱電偶定位孔。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是下加熱板上設(shè)有下加熱板熱電偶定位孔，在使用中可以時刻監(jiān)控下加熱板的溫度，確保下加熱板在最合適的加熱溫度。進(jìn)一步，所述的下加熱板上設(shè)有定位槽。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是定位槽使得待封裝器件能方便安放在下加熱板上。


圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明焊接工藝各組件分離的示意圖；圖3為本發(fā)明待封裝器件圖；圖4為本發(fā)明金屬電極結(jié)構(gòu)圖；圖5為本發(fā)明下加熱板結(jié)構(gòu)圖；圖6為本發(fā)明導(dǎo)電塊結(jié)構(gòu)圖；圖7為本發(fā)明上加熱板結(jié)構(gòu)圖。附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下1、管殼，2、下加熱板，3、導(dǎo)電塊，4、上加熱板，5、待封裝器件，6、絕緣墊片，7、下加熱板金屬電極，8、下加熱板金屬電極定位銷，9、上加熱板金屬電極，10、上加熱板金屬電極定位銷，11、下加熱板定位孔，12、下加熱板熱電偶定位孔,13、定位槽,14、導(dǎo)電塊定位孔，
15、上加熱板定位孔，16、上加熱板熱電偶定位孔，17、基板，18、蓋板，19、蓋板焊料，20、基板焊料。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明采用兩對電極分別控制上下加熱板的方式，同時對待封裝器件5的基板17和蓋板18 (如圖3)進(jìn)行加熱，使蓋板焊料19和基板焊料20熔化，完成蓋板18、基板17和管殼I的焊接。圖3是本發(fā)明主要組件的分離圖，主要包括了上加熱板金屬電極9、下加熱板金屬電極7、下加熱板2、導(dǎo)電塊3、上加熱板4以及待封裝器件5組成。金屬電極如圖4所示，共有兩對電極結(jié)構(gòu)，其中絕緣墊片6是保證電極與焊接爐子的腔體電導(dǎo)通；下加熱板金屬電極7是連接下加熱板2，對下加熱板2通電進(jìn)行加熱，下加熱板金屬電極定位銷8對下加熱板2進(jìn)行固定；上加熱板金屬電極9連接導(dǎo)電塊3，再通過導(dǎo)電塊3連接上加熱板4，對上加熱板4通電加熱，上加熱板金屬電極定位銷10對導(dǎo)電塊3和上加熱板4進(jìn)行定位。圖5是下加熱板2，其下加熱板定位孔11與下加熱板金屬電極定位銷8對應(yīng)，固定下加熱板2的位置；下加熱板熱電偶定位孔12插入熱電偶探測下加熱板2的溫度，并反饋給溫控系統(tǒng)，實現(xiàn)下加熱板2的溫度控制；定位槽13對待封裝器件5進(jìn)行固定。然后將導(dǎo)電塊定位孔14插入上加熱板金屬電極定位銷10固定導(dǎo)電塊3 (如圖7)，將圖7的上加熱板定位孔15插入上加熱板金屬電極定位銷10，保證上加熱板4與導(dǎo)電塊3良好電連接，將上加熱板熱電偶定位孔16插入熱電偶探測上加熱板4的溫度，并反饋給溫控系統(tǒng)，實現(xiàn)對上加熱板4的溫度控制。圖2是組裝起來的模型，通過調(diào)節(jié)導(dǎo)電塊3的厚度來控制上加熱板4與待封裝器件5的間距，盡量保證間距足夠小(〈100 μ m)，以保證上加熱板4對待封裝器件5具有良好的加熱效果，但要避免上加熱板4與待封裝器件5接觸，壓壞待封裝器件5。分別控制上加熱板2和下加熱板4的溫度，來實現(xiàn)對待封裝器件5的基板17和蓋板18單獨加熱，實現(xiàn)待封裝器件5的焊接。如果待封裝器件5采用的蓋板焊料19和基板焊料20是同種焊料，可控制下加熱板2和上加熱板4的溫度，保持一致的升溫曲線，同時對待封裝器件5的基板17和蓋板18進(jìn)行加熱，來實現(xiàn)待封裝器件5的焊接；如果蓋板焊料19和基板焊料20不是同種焊料，其焊接溫度存在一定梯度，可分別控制上加熱板4和下加熱板2，分別對待封裝器件5的基板17和蓋板18進(jìn)行加熱，使蓋板焊料19和基板焊料20存在一定的溫度差，實現(xiàn)不同焊料焊接。如圖1所示，本發(fā)明的一種封裝焊接裝置，包括下加熱金屬電極7、下加熱板2和絕緣墊片6，下加熱板2固定在兩個并列放置的下加熱金屬電極7上，下加熱金屬電極7下設(shè)有絕緣墊片6，兩個下加熱金屬電極7的外側(cè)設(shè)有兩個與下加熱金屬電極7并列放置的上加熱板金屬電極9，上加熱金屬電極9與下加熱金屬電極7不相接觸，上加熱板金屬電極9上固定有導(dǎo)電塊3，上加熱板4固定在兩個上加熱板金屬電極9上的導(dǎo)電塊3上，上加熱板4和下加熱板2上下平行，上加熱金屬電極9和下加熱金屬電極7分別連接各自獨立的加熱控溫裝置。上加熱板金屬電極9上設(shè)有上加熱板金屬電極定位銷10，導(dǎo)電塊3和上加熱板4上均設(shè)有定位孔，導(dǎo)電塊3和上加熱板4上通過上熱板金屬電極定位銷10定位，上加熱板4上設(shè)有上加熱板熱電偶定位孔16，下加熱板上設(shè)有下加熱板熱電偶定位孔15，下加熱板上設(shè)有定位槽13。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種封裝焊接的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一，將待封裝器件放置于焊接爐的下加熱板上； 步驟二，通過上加熱板金屬電極和導(dǎo)電塊固定上加熱板，使上加熱板置于待封裝器件的上端； 步驟三，控制上加熱板和下加熱板的加熱溫度，對待封裝器件進(jìn)行焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種封裝焊接的方法，其特征是:所述步驟一中的待封裝器件包括基板、管殼和蓋板，管殼置于基板和蓋板之間，所述的基板和管殼之間設(shè)有基板焊料，所述管殼和蓋板之間設(shè)有蓋板焊料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種封裝焊接的方法，其特征是:所述步驟三中，當(dāng)基板焊料和蓋板焊料種類相同時，同時控制下加熱板和上加熱板的溫度保持一致的升溫曲線，同時對待封裝器件的基板和蓋板進(jìn)行加熱，實現(xiàn)器件的焊接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種封裝焊接的方法，其特征是:所述步驟三中，當(dāng)基板焊料和蓋板焊料種類不同時，分別控制上加熱板和下加熱板的溫度，對待封裝器件的基板和蓋板分別加熱，使基板焊料與蓋板焊料存在一定的溫度梯度，實現(xiàn)對基板和蓋板的分別焊接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種封裝焊接的方法，其特征是:所述步驟二中，所述的導(dǎo)電塊設(shè)在上加熱板金屬電極和上加熱板之間，通過調(diào)節(jié)導(dǎo)電塊的厚度來調(diào)節(jié)上加熱板和待封裝器件的間距。
6.根據(jù)權(quán)利要求書5所述的一種封裝焊接的方法，其特征是:所述的上加熱板和待封裝器件之間具有一定間距，所述間距滿足使上加熱板能夠接觸待封裝器件且上加熱板不擠壓待封裝器件。
7.一種封裝焊接裝置，包括下加熱金屬電極、下加熱板和絕緣墊片，下加熱板固定在兩個并列放置的下加熱金屬電極上，下加熱金屬電極下設(shè)有絕緣墊片，其特征是:所述的兩個下加熱金屬電極的外側(cè)設(shè)有兩個與下加熱金屬電極并列放置的上加熱板金屬電極，所述的上加熱金屬電極與下加熱金屬電極不相接觸，所述的上加熱板金屬電極上固定有導(dǎo)電塊，所述的上加熱板固定在兩個上加熱板金屬電極上的導(dǎo)電塊上，所述的上加熱板和下加熱板上下平行，所述的上加熱金屬電極和下加熱金屬電極分別連接有獨立的加熱控溫裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種封裝焊接裝置，其特征是:所述的上加熱板金屬電極上設(shè)有定位銷，所述的導(dǎo)電塊上設(shè)有導(dǎo)電塊定位孔，所述的上加熱板上設(shè)有上加熱板定位孔，所述的導(dǎo)電塊和上加熱板上通過上加熱板金屬電極定位銷定位。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種封裝焊接裝置，其特征是:所述的上加熱板上設(shè)有上加熱板熱電偶定位孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種封 裝焊接裝置，其特征是:所述的下加熱板上設(shè)有下加熱板熱電偶定位孔。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種封裝焊接裝置，其特征是:所述的下加熱板上設(shè)有定位槽。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，尤其涉及一種封裝焊接方法和裝置。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種封裝焊接的方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一，將待封裝器件放置于焊接爐的下加熱板上；步驟二，通過金屬電極和導(dǎo)電塊固定上加熱板，使上加熱板置于待封裝器件的上端；步驟三，控制上加熱板和下加熱板的溫度，完成對待封裝器件的焊接。本發(fā)明的有益效果是采用上下加熱板共同加熱的方式，對需要焊接多個組件的器件從底部和頂部同時共同進(jìn)行加熱，解決了由于待封裝器件各組件熱阻導(dǎo)致的各個焊接點溫度相差較大，影響焊接效率的問題，提高了焊接效率。
文檔編號B23K1/008GK103071876SQ20131000252
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者陳文祥, 熊筆鋒 申請人:煙臺睿創(chuàng)微納技術(shù)有限公司