[发明专利]用于增加空腔封装制造速率的真空辅助的密封工艺和系统

说明书

本公开说明了使用热固性、热塑性塑料、其它已知的或尚未知的粘合剂或这种粘合剂的混合组合来密封空腔电子封装的密封工艺和结构。所公开的工艺包括提供基部和盖子的步骤，基部和盖子中的至少一个具有涂覆有粘合剂的配合表面。首先，在基部、盖子和粘合剂之间保持气隙，并在基部、盖子和粘合剂周围产生真空。一旦已经产生真空，就使基部和盖子配合以形成其中具有真空的配合的封装组件。在配合之后，将配合的封装组件加热至固化温度以固化粘合剂，并且也可以施加压力。因为配合的封装组件内的空气在加热之前已经被抽空，所以其中没有空气压力积聚，减少或消除了井喷和针孔的出现。

技术领域

本公开一般涉及使用粘合剂以密封电子封装、装置、容器等在密封后其内有腔体的密封设备以及密封工艺。本公开还总体上涉及定位机构以保持密封部件的一致的零件对准和高度。

背景技术

用于密封其中具有腔体的电子封装(或“空腔封装”)的常规方法使用粘合剂以将封装头部(header)(通常是由附接到附接有引线的基部的陶瓷环或者其它类似的材料和设计制成的两件式封装和/或封装基部/主体组合(通常是使用基部、主体或侧壁以及盖子的三件式空腔塑料封装)以及共同配合在已知的固定装置、密封系统、“夹子和烘烤”系统或用于配合和密封部件的系统和工艺中的封装盖子。在这方面，通常将有机粘合剂施加到基部、主体和/或盖子的配合表面，并使这些部件对准并接触。对各件之间的界面施加压力，并加热粘合剂直至粘合剂固化，以密封封装件。

在早期的现有技术中，大多数电子封装密封是通过以利用粘合剂组装两个或多个件(例如，基部和盖子)开始而实现的，全部以室温或接近室温开始。然后施加热和机械力(例如夹紧)以保持组件对准并使粘合剂流动和固化。

然而，使用这样的程序经常产生诸如“针孔(pin holes)”或“井喷(blowouts)”的不期望的异常。具体地，当夹紧件之间的粘合剂从室温加热到其固化温度时，粘合剂变得柔软且粘性的，并且夹紧力使其流动并形成无泄漏的密封部。然而，该密封部捕集并包含此时封装件内的气体(例如，空气、惰性气体等)的任何体积。连续加热的结果导致封装中的气体压力升高，并且因为较高的温度也导致粘合剂变得更薄(即，具有较低的粘度)，其保持气体的能力减弱，迫使气体通过密封部并产生井喷或针孔。

对于一些粘合剂(例如B段粘合剂)，随着其受热，其从固体转变为液体。随着粘合剂继续加热，其进入硬化状态。在加热的早期阶段，如果粘合剂没有行进到半硬化的状态，则当井喷发生时，粘合剂可以回流并填充孔。但是，如果粘合剂已经过度地硬化，则它可能无法在井喷时回流，留下针孔或井喷。

诸如在名称为“Iso-Thermal Seal Process for Electronic Devices(用于电子装置的隔热密封工艺)”的美国专利第5,056,296号中公开的减少井喷的尝试包括在配合部件和施加压力之前预热封装部件和已经涂覆有粘合剂的配合表面。例如，参考图1，通过在保持基部101和盖子102分离的同时预热基部101和盖子102，在部件之间且重要的是在其中的空气空间产生温度平衡(Te)。因为在配合之前获得平衡，所以减小了压差，从而减少或消除了热固性粘合剂103中的井喷。虽然在盖子由于腔体的闭合而与主体接触之后可能保持正压力，但是剩余压力通常不足以引起针孔或井喷。

然而，虽然这种预热是防止井喷的有效方案，但它也有一些缺点。例如，预热需要用于将部件的温度上升到所期望的水平的等待期。在此等待期间，封装上不能进行其它处理。取决于封装部件的质量，该等待期可以持续几分钟，限制了在给定时间段内可以生产的密封封装的数量(例如，每小时单位数或“UPH”)。

另外，使用现有的制造工艺，每次获得具有一致的对准和高度的密封封装可能是具有挑战性的。除了其它原因之外，不一致的对准以及高度的原因包括构成封装的部件(例如，基部、盖子、环氧树脂厚度变化等)规格的变化。这些部件有自己的规格和公差。当公差极值(例如，用于盖子的高端部、用于基部的高端部等等)复合时，对准和高度的不一致性会加剧。同样地，粘合线厚度可以根据诸如施加的粘合剂的量、在密封工艺中施加的压力、粘合剂的加热和流出等因素而变化。