平行缝焊用盖板可靠性研究报告

1、平行缝焊焊用盖板板可靠性性研究摘要： 本文文主要阐阐述了平平行缝焊焊用盖板板影响封封装可靠靠性的五五个方面面问题。并且讨讨论得它它的解决决办法。 1 引言言 目前平平行缝焊焊工艺在在有气密密性要求求的各种种电子封封装中大大量使用用。由于于密封过过程中封封装体的的温升较较低、不不使用焊焊料、对对器件性性能影响响较小、焊接强强度高等等优点，在对温温度较敏敏感的电电子元器器件，如如集成电电路、混混合集成成电路、表面安安装型石石英晶体体振荡器器、谐振振器以及及声表面面波滤波波器(SSAW)等电子子元器件件封装中中普遍采采用。其其封装气气密性可可达：漏漏率L1110-33Pacm33S(He)，是一一种

2、可靠靠性较高高的封帽帽方式，可用于于气密性性要求较较高的封封装中。 平行缝缝焊虽然然是一种种可靠性性较高的的封帽方方式，但但作为平平行缝焊焊重要部部件-平行缝缝焊用盖盖板，它它是平行行缝焊重重要的结结构性材材料，对对封装中中气密性性及气密密性成品品率有重重要影响响。要想想提高平平行缝焊焊的可靠靠性，除除了封装装底座要要有高的的质量，还必须须要有高高质量的的盖板。而高质质量的平平行缝焊焊盖板必必须具备备：热膨胀胀系数与与底座焊焊环的相相同，与与瓷体的的相近。焊接熔熔点温度度要尽可可能低。耐腐蚀蚀性能优优良。尺寸误误差小。平整、光洁、毛刺小小、沾污污少等特特性。下下面就分分别阐述述高质量量平行缝缝

3、焊盖板板所必需需具备的的几个要要素。2 热膨膨胀系数数的匹配配 平行缝缝焊盖板板的热膨膨胀系数数主要取取决于盖盖板基础础体材料料本身。首先要要依据底底座焊环环的热膨膨胀系数数来决定定盖板基基体材料料的选择择。目前前用量最最大的是是氧化铝铝陶瓷底底座，其其次就是是可伐(KOVVAR合合金)底底座。而而与陶瓷瓷膨胀系系数相匹匹配的金金属焊环环是KOOVARR合金或或4J442铁镍镍合金。因此，我公司司生产的的平行缝缝焊用盖盖板均采采用KOOVARR合金材材料，与与陶瓷底底座相匹匹配。这这一材料料封帽成成品率高高(999.55)，封装后后器件经经-555+1550、500次循环环，漏气气L99100

4、-87110-110attmccm3s(相相当于99100-37110-55Pacm33s(He)。3 焊接接熔点温温度要求求 平行缝缝焊焊接接熔点温温度高低低对于保保护电子子元器件件性能不不受影响响是个比比较关键键的技术术问题。我们知知道半导导体器件件、石英英晶体振振荡器对对于高温温都比较较敏感。如果封封装体温温升偏高高，会使使石英晶晶体振荡荡频率偏偏离设计计范围、误差加加大，甚甚至使器器件失效效。为了了保护所所封装电电路及石石英晶体体振荡器器等电子子元器件件性能及及成品率率，必须须努力降降低焊接接熔点温温度，以以减少封封焊时所所产生的的温升。有时温温升太高高，还会会使陶瓷瓷底座与与焊环因因

5、应力而而开裂、甚至使使焊环金金属化脱脱落等，造成 整个器器件报废废，降低低焊接熔熔点温度度有利于于提高封封帽的成成品率和和可靠性性。而KKOVAAR材料料熔点为为14660，铁镍镍合金44J422熔点也也高达114400，若要要降低平平行缝焊焊焊接熔熔点温度度，就要要在盖板板镀层上上来解决决问题。平行缝缝焊盖板板常用镀镀镍、镀镀金或镀镀镍合金金的工艺艺。纯镍镍的熔点点为14453，纯金金的温度度为10063。我们们开始采采用电镀镀镍，发发现无法法降低熔熔点焊接接温度。因为电电解镀镍镍接近于于纯镍，其熔点点温度高高，在用用户焊接接时需要要采用较较大的电电流，可可焊性差差。只有有合金镍镍才能有有效

6、降低低熔点温温度。化化镀镍合合金有镍镍磷合金金和镍硼硼合金，而含磷磷量在112.44Wt时达到到最低。参见图图1和图图2。从图1可可以看出出，镍磷磷合金最最低熔点点8800，比镍镍硼最低低温度110933低。显显然采用用镀镍磷磷合金较较优。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，平平行缝焊焊时易产产生微裂裂纹。采采用含磷磷量适中中的工艺艺配方，在实际际生产及及用户使使用中均均取得了了满意的的效果。镀镍盖盖板在经经氢气炉炉中高温温(7880)退火和和不退火火，其使使用效果果无明显显差异。选用化镀镀镍磷，还有一一种考虑虑，就是是镀层的的体电阻阻和接触触电阻、化镀镍镍磷镀层层的电

7、阻阻比较大大，其电电导率一一般为(1.44722.222)1106nn-1m-11，电解解镀层的的电导率率为133.71066n-11m-1。显显而易见见，化学学镀镍层层的电阻阻要比电电解镀镍镍层大。因平行行缝焊实实质上是是电阻焊焊，在焊焊接过程程中其电电阻集中中在电极极与盖板板接触处处，也就就是镀层层部位应应要有较较大电阻阻，体电电阻大的的镀层其其接触电电阻大，这样脉脉冲电流流通过时时，其产产生的热热量就集集中在电电极接触触处，使使接触处处盖板与与焊框熔熔融而结结合在一一起。因因此其电电阻大些些是有好好处的。4 耐腐腐蚀性能能作为高可可靠平行行缝焊盖盖板，耐耐锈蚀性性能是非非常重要要的。尤尤

8、其是器器件在潮潮湿及海海洋性气气候条件件下工作作。如果果耐腐蚀蚀性差，该器件件将很快快锈蚀穿穿孔而失失效。因因此人们们在盖板板镀镍工工艺配方方及工艺艺优化上上做了大大量的工工作。发发现化镀镀镍的耐耐腐蚀性性能在镀镀层厚度度同样条条件下要要比电解解镀镍的的好、酸酸性化镀镀镍的要要比碱性性化镀镍镍的好、镀层厚厚些的要要比镀层层薄些的的好、仅仅镀镍的的要比镀镀镍后再再镀金的的好、基基体材料料光洁度度高的要要比光洁洁度低的的好。国国外许多多有耐腐腐蚀要求求的军用用盖板就就只镀镍镍而不镀镀金。我我公司镀镀镍的盖盖板在某某晶振生生产厂的的摸底试试验中已已通过了了温度440、相对对湿度99095、5000小

9、时时耐腐蚀蚀考核，其结果果与日本本同类产产品不相相上下。5 平行行缝焊盖盖板尺寸寸的确定定及误差差平行缝焊焊工序一一般是产产品生产产中较后后的重要要工序，其成品品率的高高低对成成本影响响很大。尤其在在当今电电子元器器件规模模化产业业化大生生产中，对产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，成品品率要达达到999.8以上，因此要要求对盖盖板尺寸寸精度提提出更高高的要求求。作为为IC封封帽用的的平行缝缝焊，盖盖板尺寸寸应比焊焊环尺寸寸小0.100.220mmm，作为为石英晶晶体振荡荡器外壳壳平缝焊焊盖板尺尺寸也应应比焊环环尺寸小小0.00500.2mmm，但但确定尺尺寸后其其同一批批

10、产品公公差应在在0.03mmm之内内，否则则平行缝缝焊过程程中的成成品率会会出现较较大波动动，甚至至使生产产无法正正常进行行。 66 平行行缝焊盖盖板平整整度、毛毛刺及表表面质量量平行缝缝焊盖板板要求平平整度高高，其材材料就要要求平整整，不应应有弯曲曲现象。成品盖盖板的平平整度应应小于00.0005mmmmmm，毛刺刺也应小小于0.0055mm，否则对对封帽气气密性及及气密性性成品率率、封帽帽强度也也有影响响。表面面光洁度度、尘埃埃等亦对对器件产产品质量量有极大大影响。要求尘尘埃粒度度尽可能能小，数数量尽可可能少。尤其作作为高密密度封装装的集成成电路及及声表面面波(SSAW)其尘埃埃粒度应应小于11，粒粒数不能能超过44个。因因此盖板板生产涂涂镀及盖盖板检验验及包装装均应在在洁净车车间进行行。7 小结结以上阐述述了平行行缝焊用用盖板封封装可靠