[发明专利]一种实现耐高温金属外壳的焊接方法

说明书

本发明公开了一种实现耐高温金属外壳的焊接方法，包括以下步骤：步骤一：采用4J29材料的金属帽体电镀底镍后表面电镀金，帽口尺寸为15mm×20mm，光窗材料选取硒化锌，尺寸为14.9mm×19.9mm(光窗边缘金属化处理，表面焊接层为金层)，InSn48预成型焊片尺寸根据帽口长宽、光窗片金属化层的宽度及所需填充的焊接体积确定，步骤二：准备实验仪器，实验仪器采用真空钎焊炉替代传统钎焊所用的链式网带炉，真空炉具有温度控制准确、炉内气氛与真空度可控、操作方法简便的特点，本发明通过设置的金属限位块，通过金属限位块方便对硒化锌光窗在金属帽体内的位置进行固定。

技术领域

本发明属于芯片封装技术领域，具体涉及一种实现耐高温金属外壳的焊接方法。

背景技术

安装半导体集成电路芯片用的外壳，起着安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁；芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接；因此，封装对CPU和其他LSI集成电路都起着重要的作用。

通常在对芯片进行封装时，芯片外壳上的硒化锌或蓝宝石光窗与金属通过常规的钎焊技术达到的效果并不好，常规的焊接技术焊接完成后，芯片只能耐受400度以下高温，当温度达到400度以上时，光窗将会和金属分离，造成芯片无法使用的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种实现耐高温金属外壳的焊接方法，以解决上述背景技术中提出的通常在对芯片进行封装时，芯片外壳上的硒化锌或蓝宝石光窗与金属通过常规的钎焊技术达到的效果并不好，常规的焊接技术焊接完成后，芯片只能耐受400度以下高温，当温度达到400度以上时，光窗将会和金属分离，造成芯片无法使用的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种实现耐高温金属外壳的焊接方法，包括以下步骤：

步骤一：采用4J29材料的金属帽体电镀底镍后表面电镀金，帽口尺寸为15mm×20mm，光窗材料选取硒化锌，尺寸为14.9mm×19.9mm(光窗边缘金属化处理，表面焊接层为金层)，InSn48预成型焊片尺寸根据帽口长宽、光窗片金属化层的宽度及所需填充的焊接体积确定；

步骤二：准备实验仪器，实验仪器采用真空钎焊炉替代传统钎焊所用的链式网带炉，真空炉具有温度控制准确、炉内气氛与真空度可控、操作方法简便的特点；

步骤三：进炉前使用无水乙醇清洗金属帽体与硒化锌光窗，去除材料表面的油污和其他污物，挑选平整的焊片进行装夹，真空焊接炉加热平板上的温度均匀性良好，且通过抽真空方式使炉腔真空度维持在50Pa左右，减少焊料氧化物的生成；

步骤四：焊料在真空条件或保护气氛下加热至熔化，与金属帽体和光窗片金属化表面发生化学反应形成金属间化合物实现金属帽体与光窗片的可靠连接，焊料熔化后部分气体残余在光窗片底部的焊料中，通过向内部施加一定的气压，减小残余气体的体积，并根据公式

式中，P₁为施加气压前的初始压强，V₁为施加气压前的焊接界面初始体积，T₁为施加气压前的温度，P₂为施加气压后的最终压强，V₂为施加气压后的焊接界面残余气体体积，即空洞体积，T₂为施加气压后的温度；

步骤五：在焊料熔化前将真空腔内的压强降低到P₁，待焊料完全熔化后再往真空腔内充气至气压P₂，则焊接界面内的残余气体(即空洞)被压缩为很小的体积V₂，焊接过程中施加气压前后的T₁与T₂基本相等，所以真空焊接后的空洞体积由此可知，真空焊接后的空洞体积主要取决于P₁/P₂的比值，更有助于减小残留在光窗片底部的残余气体体积，获得较低的焊接空洞率；