一种提高电子封装腔体高度的方法与流程

本发明涉及电子产品气密性封装技术领域，具体涉及一种提高电子封装腔体高度的方法。

背景技术：

目前业界没有比较通用的提高电子封装管壳腔体高度的方法，对于传统的电子封装陶瓷管壳，其腔体高度主要由管座和盖板决定，在设计定型和加工制作之后，腔体高度即随之确定。一旦遇到原定管壳腔体高度不足，需要增加腔体高度的时候，往往只能重新定制管壳。重新定制管壳周期长、成本高。因此，开发一种可以提高腔体高度并实现原位替代的方法，有很高的经济价值和实用价值。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的上述不足之处，本发明的目的在于提供一种提高电子封装腔体高度的方法，该方法可以在不改变原有管壳长度、宽度等尺寸参数及其它性能指标的基础上实现电子封装的原位替代。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种提高电子封装腔体高度的方法，该方法包括如下步骤：

(1)在电子封装管壳的盖板和管座之间放置金属密封环，形成管壳装配体；

(2)在盖板与金属密封环的接触面之间以及金属密封环与管座的接触面之间预置焊料，然后使用夹具对步骤(1)所形成的装配体进行固定和预紧，所施加的预紧力为5-10N；该预紧力条件下，能够保证装配体之间的紧密接触，同时有益于合金焊料熔化过程中的均匀流淌。

(3)对经步骤(2)处理后的装配体进行焊接，在所述盖板、金属密封环和 管座之间形成气密封的电子封装腔体。

上述步骤(1)中，进行装配前，先在盖板和管座的待焊接表面上设置镀金层，镀金层厚度为1μm～1.5μm，然后进行装配。镀金层的设置是使焊接后镀金层与焊料形成共晶体保证焊接质量，但镀金层厚度太大时，在焊接温度范围内会引起气密性失效。因此，在焊接温度范围内将镀金层厚度设置在1μm～1.5μm。

上述步骤(2)中，在盖板与金属密封环之间预置的焊料为环状AuSn合金焊料，AuSn合金焊料中Au质量分数80％，Sn质量分数20％；在金属密封环与管座之间预置的焊料为环状AuGe合金焊料，AuGe合金焊料中，Au质量分数88％，Ge质量分数12％。

上述步骤(3)中，所述焊接方法为低温烧结方法，先将金属密封环和管座焊接在一起，焊接温度370-400℃，焊接时间15-20min；然后再将金属密封环和上面的盖板焊接在一起，焊结温度为330-350℃，焊接时间15-20min。

所述气密封金属环与管座材质相同，气密封金属环材质为4J49或4J42可伐合金。

所述金属密封环为筒状结构，金属密封环的高度根据所需提高的腔体高度进行选择，金属密封环的内外径尺寸与所述盖板和管座相匹配。

本发明的有益效果是：

1、本发明是特别针对低温烧结气密封装的陶瓷管壳腔体高度提高方法。通过使用金属密封环连接管座和盖板，增加了管座和盖板之间的距离，提高了电子封装腔体高度。可以在不改变原有管壳长度、宽度等尺寸参数及其它性能指标的基础上实现电子封装的原位替代。

2、本发明焊接过程中，采用两种焊料，先把金属环和下面的底座焊接在一起，选用温度370-400，质量分数Au88％、Ge12％的AuGe焊料。然后在把金属环和上面的盖板焊接在一起，选用温度330-350，质量分数Au80％、Sn20％的AuSn焊料。前者温度比较高，后者温度低，这样，在第二次焊接时，不会达到第一种材料的熔点，不会破坏先前的结构。

附图说明

图1为现有管壳结构示意图。

图2为本发明提高腔体高度后管壳结构示意图。

图3为金属密封环示意图。

图中：1-盖板；2-金属密封环；3-管座；4-电子封装腔体。

具体实施方式

以下结合附图详述本发明。

如图1所示，现有电子封装管壳是由盖板和管座组成，电子封闭腔体的高度主要由管座和盖板决定，加工制作之后腔体高度即随之确定。

本发明在盖板和管座之间装配金属密封环，可通过调整金属密封环高度使腔体达到所需高度。该电子封装腔体结构如图2，所用金属密封环结构如图3。

所述气密封金属环与管座材质相同，气密封金属环材质为4J49或4J42可伐合金。

所述金属密封环为筒状结构，金属密封环的高度根据所需提高的腔体高度进行选择，金属密封环的内外径尺寸与所述盖板和管座相匹配。

实施例1

本实施例提高电子封装腔体高度的方法过程如下：

(1)首先，在盖板和管座的待焊接表面上设1.0μm镀金层，在金属密封环与盖板之间以及金属密封环与管座之间的待焊面上预置环状合金焊料，其中：在盖板与金属密封环之间预置的焊料为环状AuSn合金焊料，AuSn合金焊料中Au质量分数80％，Sn质量分数20％；在金属密封环与管座之间预置的焊料为环状AuGe合金焊料，AuGe合金焊料中，Au质量分数88％，Ge质量分数12％。然后进行装配形成管壳装配体；根据所需的封装腔体高度选择金属密封环的高度。

(2)使用夹具对管壳装配体进行固定和预紧，所施加的预紧力为8N；

(3)对经步骤(2)处理后的装配体采用低温烧结方法进行焊接，在所述盖板、金属密封环和管座之间形成气密封的电子封装腔体；焊接过程中：先将金属 密封环和管座焊接在一起，焊接温度380℃，焊接时间15min；然后再将金属密封环和上面的盖板焊接在一起，焊结温度为340℃，焊接时间18min。

对焊接后的管壳进行气密性检测，其气密性漏气速率小于1×10^-3Pa·cm³/s。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。