毛细管块的制作方法

本文公开的技术总体涉及软钎焊或硬钎焊材料，并且更具体地，一些实施例涉及用于软钎焊或硬钎焊应用的毛细管块(capillaryblock)。

背景技术：

软钎焊和硬钎焊用于在各种各样的应用中进行电连接、机械连接和热连接。软钎焊和硬钎焊工艺用于通过使软钎焊或硬钎焊材料熔化并流动到物品之间的接合部中并且然后允许其冷却和硬化而将金属物品接合在一起。软钎焊和硬钎焊材料通常是金属或合金，并且通常具有比被接合的金属的熔化温度低的熔化温度。例如，可以使用金属，诸如银、金、元素铋、合金或化合物形式的铋。在任何情况下，根据应用，选择具有特定组成的合金以获得所需的性能或结果。这些能够包括例如材料的流动或回流性质；接合部的热和电性质；以及接合部性质，诸如强度、跌落试验性能、可靠性等。

当进行软钎焊或硬钎焊时，通常将软钎焊或硬钎焊预成型件(preform)放置在壁的下方以便产生接合部。软钎焊预成型件，诸如框架预成型件，是限定形状和尺寸的焊料合金。其可以在适当位置使用或与钎料膏结合使用，以将两个物品接合在一起。例如，在微电子封装件的情况下，可以用于将封装盖和侧壁附接到微电子封装件。该示例在图1中示出，图1提供了微电子封装件的横截面图。该示例包括组装以包封半导体芯片108的侧壁104和封装盖106。使用软钎焊或硬钎焊框架预成型件112将侧壁104附接到封装基底110。类似地，使用框架预成型件114将封装盖106附接到侧壁。当加热时，框架预成型件112、114熔化，并且随后在移除热之后硬化以形成所需的接合部。在侧壁104和基底110的情况下，接合部有时被称为壁到地(wall-to-floor)接合部。

在框架预成型件用于接合部件诸如这些部件的情况下，预制的软钎焊或硬钎焊件必须在几何形状上特定于封装，并且只能用于该几何形状。而且，在封装组装期间必须包括预成型件，因此规定了组装顺序的部分。

技术实现要素：

根据各种实施例，可以提供用于软钎焊和硬钎焊的多种不同几何形状的毛细管块。毛细管块可以被配置成在加热之前定位成与待形成的接合部相邻。然后可以加热以熔化毛细管块并使其芯吸(wick)进入接合部中。在各种实施例中，毛细管块可以代替框架预成型件使用或者除了框架预成型件之外使用以产生接合部，例如组件中的壁到地接合部。

一种用于使用硬钎焊或软钎焊预成型件对封装件的第一构件和第二构件进行回流软钎焊或硬钎焊的方法可包括在各种实施例中，在添加硬钎焊或软钎焊预成型件之前，通过接合第一构件和第二构件来组装封装件；将硬钎焊或软钎焊预成型件添加到与界面相邻的组装的封装件，该界面在第一构件和第二构件之间形成；以及将组件加热到高于硬钎焊或软钎焊预成型件的熔点，从而致使硬钎焊或软钎焊预成型件的熔化材料芯吸进入第一构件与第二构件之间的界面中。

过程可包括在组装之后并在加热之前检查组装的封装件以确定第一构件与第二构件之间的界面的间隙体积，以及根据确定的间隙体积来选择硬钎焊或软钎焊预成型件的几何形状。过程还可包括在加热操作之后检查组装的封装件，以确定是否需要额外体积的软钎焊或硬钎焊。

在一些实施例中，过程包括将第二硬钎焊或软钎焊预成型件定位成与界面相邻，和将组件重新加热到高于第二硬钎焊或软钎焊预成型件的熔点，从而致使硬钎焊或软钎焊预成型件的材料熔化并芯吸进入接合部中，从而将额外的软钎焊材料添加到接合部。

硬钎焊或软钎焊预成型件可以被配置为在加热之前进行修整以调节体积并减少硬钎焊流散(blush)。硬钎焊或软钎焊预成型件可以被配置成包括至少一个平坦侧面，使得预成型件可以相邻于界面定位。其还可以被配置成包括至少一个平坦表面，以防止块在加热之前在组件中滚动。

在一些实施例中，硬钎焊或软钎焊预成型件具有被配置成与第一构件和第二构件中的至少一个邻近并且接触的几何形状。硬钎焊或软钎焊预成型件还包括大量软钎焊或硬钎焊材料，其具有与组装之后的第一构件和第二构件互补的几何形状。

在另一个实施例中，具有限定长度、宽度和高度的大量软钎焊或硬钎焊材料的毛细管预成型件包括至少一个平坦表面，使得毛细管预成型件可以相邻于界面定位，其中毛细管预成型件被配置为被定位用于封装组装之后的回流。平坦表面可以被配置成防止块在加热之前在组件中滚动。

根据结合附图的以下详细描述，所公开的技术的其他特征和方面将变得明显，附图通过示例示出了根据所公开技术的实施例的特征。该发明内容不旨在限制本文所描述的任何发明的范围，本发明仅由所附权利要求限定。

附图说明

本文所公开的根据一个或更多个各种实施例的技术参照以下附图进行详细描述。提供附图仅用于说明的目的和仅仅描绘所公开的技术的典型或示例实施例。提供这些附图以便于读者理解所公开的技术，且不应被认为是其广度、范围或适用性的限制。应当注意的是，为了清楚和便于说明，这些附图不一定按比例绘制。

图1为示出组装的封装件的示例的图示。

图2为示出根据本文所述的系统和方法的一个实施例的包括两个构件和作为软钎焊预成型件的毛细管块的组件的示例的图示。

图3为示出根据本文所述的系统和方法的一个实施例的与被接合的第一构件和第二构件之间的界面相邻的毛细管块的横截面视图的图示。

图4为示出根据各种实施例的用于毛细管块的示例几何形状的图示。

附图不旨在穷举或将本发明限于所公开的精确形式。应当理解，本发明可以通过修改和变更来实施，并且所公开的技术仅由权利要求及其等价物限制。

具体实施方式

本文公开的技术的实施例针对用于软钎焊和硬钎焊的毛细管块元件。根据各种实施例，可以提供用于软钎焊和硬钎焊的多种不同几何形状中的任一种的毛细管块。毛细管块可以被配置为在加热之前与待形成的接合部相邻定位。然后可以加热以熔化毛细管块并使其芯吸进入接合部中。在各种实施例中，毛细管块可以代替框架预成型件使用或者除了框架预成型件之外使用，以在组件中产生接合部，例如壁到地接合部。

图2是示出根据本文所述的系统和方法的一个实施例的毛细管块的示例使用的图示。图2示出使用示例毛细管块212接合到第二构件208的第一构件206。尽管第一构件206和第二构件208可以是能够通过软钎焊或硬钎焊材料接合的多个不同部件中的任一个，但是考虑其中第一构件206是电子部件或壳体的侧壁并且第二构件208是其上安装有侧壁的基底的示例。在图2的顶部绘制220中，第一构件206与第二构件208间隔开并准备组装。虚线表示用于组装过程的第一构件206的移动方向。在图2的中心绘制222中，第一构件206相邻于第二构件208放置。应注意的是，在该示例中，没有预成型件(例如，没有框架预成型件或其他软钎焊预成型件)定位在第一构件206和第二构件208之间。因此，这些部件可以在添加软钎焊元件或预成型件之前组装。

在图2的底部绘制224中，第一构件206和第二构件208彼此邻接，并且毛细管块212相邻于第一构件206与第二构件208之间的界面定位。毛细管块212可以由特定金属或合金制成，这取决于被接合的构件和接合部所需的特性。

图3是示出相邻于待形成的接合部310定位的毛细管块的横截面视图的图示。在该示例中，毛细管块212是矩形的，具有相对平滑的平坦边缘，使得其可以抵靠待接合的构件放置。在毛细管块上提供至少一个相对平坦的表面允许毛细管块被定位在与接合部相邻的适当位置，而不需要机构去保持它。这能够防止块在加热之前从位置上滚出。如图所示，该示例中的毛细管块具有两个平坦表面，每个表面被配置成与其对应的组装构件的表面接触。因此，毛细管块具有在组装构件已被组装之后和在加热以熔化该块之前与组装构件互补的几何形状。这可以用于例如使预成型件与和其相遇的组件的每个构件的表面紧密地贴合邻近并接触。

虽然被示出为具有矩形横截面，但是在其它实施例中，毛细管块可以具有正方形横截面，而在另外的实施例中，毛细管块可以具有如图4(如下所述)所示的其他横截面几何形状。现在参考图4，现在示出了具有矩形横截面并且具有大于其宽度或其高度的长度的示例性毛细管块(其尺寸不一定按比例示出)。在该示例中，其长度l也大于其组合的宽度w和高度h。横截面424提供了用于毛细管块的矩形横截面的示例。横截面426提供了用于毛细管块的正方形横截面的示例。作为另外的示例，毛细管块可以包括圆形边缘，诸如在428处示出的示例(两个平坦边缘)和在432处示出的示例(一个平坦边缘)。此外，可以提供三角形横截面，如430处的示例所示。由于这些示例用于说明，根据应用和形成适当的接合部所需的材料量，多种不同几何形状中的任一种可以用于毛细管块。

毛细管块的尺寸(长度、宽度和高度)可以基于接合部的尺寸和将在被连接的构件之间填充的体积来选择。换句话说，可以提供足够的体积以确保足够的软钎焊或硬钎焊材料可用于形成具有所需特性(例如，强度、热或导电性等)的接合部。在一个实施例中，例如，毛细管块可以具有横跨0.020”和0.100”之间的任何位置的正方形横截面，但是可以使用该范围之外的尺寸。例如，具有正方形横截面的毛细管块可以具有0.020”×0.020”、0.030"×0.030"、0.040"×0.040"、0.050"×0.050”等尺寸。具有矩形横截面的毛细管块可以配置有在该范围内或者也在该范围上的长度和宽度。

毛细管块的长度可以基于所形成的接合部的长度(例如，壁长)来选择。在一些实施例中，毛细管块被选择为与接合部长度相同的长度，诸如足够量的材料可以芯吸进入接合部中。在其它实施例中，毛细管块的长度可以稍微小于接合部的长度，因为材料不仅芯吸进入与块相邻的接合部中，而且还将沿着接合部在毛细作用下纵向地芯吸超过块的长度。

在另外的实施例中，毛细管块的长度可足够短，使得多个块用于延伸接合部的长度。因此，在各种配置中，可以使用多个块以便增加或减小体积，并且块的几何形状并不特定于封装，因此它可以用于多个应用。可以制造用于一般应用的标准几何形状和尺寸的毛细管块。在其它实施例中，毛细管块可以被制造成用于独特或定制应用的规格。

如图4中的示例所示，优选的是，采用块形式或其它形状的毛细管块的几何形状具有至少一个平坦边缘，而不是具有圆或圆形横截面。具有一个且优选两个平坦边缘允许毛细管块抵靠被接合的任一或两个构件(例如，封装件的壁)对接，使得当其熔化时，可以通过毛细作用在两个构件之间的界面下进行芯吸。因为熔化的软钎焊和硬钎焊材料将趋向于芯吸或到目前为止仅“润湿”，所以需要提供允许紧密放置到接合部的几何形状。例如，当被接合的两个构件相互成直角放置时，具有正方形90°角的正方形或矩形形状的毛细管块允许毛细管块材料尽可能靠近界面对接。

硬钎焊流散(brazeblush)是使用太多硬钎焊或具有非优化回流轮廓的常见副作用。在各种实施例中，毛细管块可被配置成使得可以通过修整块以减小体积或增加更多块以增加体积而容易地增加或减少在组件中使用的硬钎焊的量。因此，毛细管块能够有效地“调整尺寸”以提供所需的材料量以形成接合部。这可以是超过软钎焊或硬钎焊框架的优点，其在中间组装中不能调节。

在各种实施例中，毛细管块可以包括有助焊剂以提高软钎焊或硬钎焊的性能。例如，在一个实施例中，毛细管块可以涂覆有助焊剂涂层以在回流期间去除氧化物。在另一个实施例中，毛细管块可以在毛细管块内部具有一个或更多个助焊剂线芯(fluxcore)。在又一个实施例中，可以提供外部涂层和一个或更多个内部助焊剂线芯的组合。在其它实施例中，在毛细管块被定位在适当位置之前，可以将诸如液体助焊剂的助焊剂直接施加到工件。

因为毛细管块不必如软钎焊或硬钎焊框架那样插入在部件之间，所以可以在添加硬钎焊或软钎焊毛细管块之前组装封装件。并且，因为毛细管块可以被配置成抵靠封装壁(或者在组件中使用的其他构件)对接，组装者能够预先组装封装件并寻找间隙或调整对准。然后，在执行该预组装检查之后，用户能够基于间隙的量添加所需量的硬钎焊或软钎焊材料(例如，添加适当几何形状的一个或多个毛细管块)。例如，可以在预装配封装件之后执行间隙体积计算，以确定充分填充间隙所需的软钎焊或硬钎焊的量。在一些实施例中，电子检查工具可以用于确定被接合的构件的边缘和计算它们之间的间隙体积。

此外，毛细管块可用于再加工过程中以提供对已经形成的两个接合部的额外软钎焊或硬钎焊(无论是使用毛细管块、软钎焊或硬钎焊框架还是原始接合部结构中的其他材料)。例如，可以检查完整的接合部以确定是否存在足够的软钎焊或硬钎焊以满足所需的接合部特性。例如，可以检查接合部以确定是否已形成气密密封，是否存在足够的材料用于适当的键合，是否将满足适当的热或电导率特性等。在确定需要施加额外的软钎焊或硬钎焊材料的情况下，可以向组件和再次通过回流轮廓发送的组件添加额外的块(例如，被定位成相邻于不合要求的接合部)。

此外，由于毛细管块不一定特定于封装的几何形状，如同预成型框架的情况，如果被接合的构件不是特定于或以其他方式具有预期的其它几何形状或配置，则不一定需要特殊的工具。用户能够使用(can)适当的几何形状，甚至调整几何形状，诸如通过修正或刮掉块的长度、宽度或高度，以为应用提供所需的几何形状。

尽管上面已经描述了所公开的技术的各种实施例，但是应当理解，它们仅仅是作为示例而不是限制来呈现。同样，各种图示可以描绘用于所公开的技术的示例架构或其他配置，其用于帮助理解可以包括在所公开的技术中的特征和功能。所公开的技术不限于所示出的示例性架构或配置，而是可以使用各种替代架构和配置来实现所需的特征。实际上，对于本领域技术人员明显的是，可以如何实现替代的功能、逻辑或物理分区和配置以实现本文公开的技术的期望特征。此外，除了本文描述的那些之外的多个不同的组成模块名称可以应用于各种分区。另外，关于流程图、操作描述和方法权利要求，本文呈现步骤的顺序不应授权各种实施例被实现为以相同的顺序执行所列举的功能，除非上下文另有规定。

虽然上面根据各种示例性实施例和实现方式描述了所公开的技术，但是应当理解，在一个或更多个单独实施例中描述的各种特征、方面和功能性并不限于它们对特定实施例的适用性，而是可以单独地或以各种组合应用于所公开的技术的一个或更多个其它实施例，无论这样的实施例是否被描述以及这些特征是否被呈现为所描述的实施例的一部分。因此，本文所公开的技术的广度和范围不应当由上述示例性实施例中的任一个限制。

除非另有明确说明，否则本文档中使用的术语和短语及其变型应当被解释为开放式的而不是限制性的。作为前述的示例：术语“包括”应该理解为意味着“包括但不限于”等；术语“示例”用于提供讨论中的项目的示例性实例，而不是其详尽或限制性列表；术语“一”或“一个”应当被理解为表示“至少一个”、“一个或更多个”等；以及形容词，诸如“常规的”、“传统的”、“正常的”、“标准的”、“已知”和类似含义的术语不应被解释为将所描述的项目限制为给定时间段或者限制为给定时间可用的项目，而是应当被理解为涵盖可以包括在现在或未来任何时间可用或已知的常规、传统、正常或标准技术。同样地，当本文件涉及本领域普通技术人员显而易见或已知的技术时，这些技术包括现在或在未来的任何时间对于本领域技术人员显而易见或已知的那些技术。

在一些情况下，扩展词和短语(诸如“一个或更多个”、“至少”、“但不限于”或其他类似短语)的存在不应理解为意味着在可能缺少这样的扩展短语情况下意指或需要较窄情况。术语“模块”的使用并不意味着作为模块的一部分描述的或要求保护的部件或功能都被配置在共同的封装件中。实际上，模块的各种组件(无论是控制逻辑还是其他组件)中的任何一个或全部可以组合在单个封装中或单独维护，并且可以进一步分布在多个分组或封装件中或跨越多个位置。

另外，根据示例性框图、流程图和其他图示来描述本文阐述的各种实施例。如在阅读本文件之后对于本领域普通技术人员将变得明显的是，可以在不限制于所示示例的情况下实现所示出的实施例及其各种替代方案。例如，框图及其相关描述不应被解释为强制特定架构或配置。