专利名称：电子器件胶粘剂预制盖的制造方法
本申请主张以下专利申请的利益1998年6月23日申请的美国临时申请系列号60/090295、1998年7月9日申请的美国临时申请系列号60/092170和1999年1月19日申请的美国专利申请系列号09/232936。
本发明涉及一种胶粘剂预制件，尤其是一种胶粘剂预制件和包括这种胶粘剂预制件的电子器件盖的制造方法。
已经尝试过许多方法对包装电子器件进行封装，以防止如手摸和其他机械损害、环境因素、化学侵袭和其他潜在有害要素等的外部损坏。根据功能和审美的需要，这些电子器件按多层封装的方式进行封装。最外层最可能是设备的外罩或外壳，而该电子器件是设备的一部分。
通常，一个电子电路或集成电路等有用的电子器件封装在提供至少几层保护中的第一层的小封壳或组件内。半导体器件等电子器件经常由固态有机封装进行保护。当几个这些封装的电子器件作为一个功能单元放在一起时，比如放在电路组件中或印刷电路板上或其他基底上时，它们常常由一外部盖、罩或其他封闭件形成的护罩保护。这些外部盖或罩可以用粘接剂、焊料、或用如螺钉、螺栓和夹子等机械紧固件来连接。
在一些应用中，电子器件中的半导体器件不能可靠地封装在固体封装件中，因为半导体器件与封装直接接触而在器件中引起了不利的应力。在其他应用中，封装的使用可能太昂贵。在另外的应用中，可能会需要一个导电的盖或罩，来屏蔽电磁干扰(EMI)。这些电磁干扰可能来自被盖住的器件或来自外部，而且可能影响到被盖住的器件。在这种类型的抗电磁干扰的应用中，盖必须是导电的，而且也必须与电子器件的电接地连接。使用不能提供屏蔽的绝缘有机封装件，或者使用可能会将电子器件或与之连接的导体短路的导电封装件，都不容易满足这个要求。由于焊接连接所需的高温对电子器件会产生不良后果，所以即使将导电盖焊接就位，也可能使用起来不方便或不实用。另外，如果需要返工一个已焊好的组件，脱焊操作也可能引起过热、其他损坏或盒体内部其他电子元件的意外脱焊。
事实上，用于航天、军事和其他高可靠性领域的大部分电子器件使用一种密封盖以防止水气和其他有害元素影响或损坏内部的电子部件。然而，真正的密封封装制作成本昂贵。多数高可靠性密封封装在安装盖时采用金属焊或钎焊，特别是在需要导电外壳进行EMI保护的应用场合中。在那些必须使用绝缘盖或罩的情况中，常使用高温玻璃密封。为防止形成玻璃密封所必需的高温过程对电子器件的损坏，必须沿封装和盖的边缘局部加热。其结果是，操作过程长和保护盖的安装工作要非常精细。另外，玻璃密封和盖所使用的材料必须有相对应的热膨胀系数(CTE)，而且要与安装玻璃密封和盖的电基底或封装相匹配。基底、密封材料和盖的CTE要相互匹配的这个附加要求增加了封装的设计难度和成品器件的成本。一般来说，对于象日常电子产品等商业电子产品，材料和制作匹配CTE封装的成本就过高了。
然而，在要求实现某些必要性能参数的情况下，在商业电子产品中一定程度上也使用电子封装和罩。例如，易受由应力引起的机械变形导致的频率误差影响的频率检测电子器件，或象压电发声器和在通讯设备中应用的频率晶体等必须经机械上的变形才能起作用的频率检测电子器件都不能简单封装，然后用盖保护。这些盖通常用胶粘剂粘接。
在现有技术中，在盖粘接安装过程前或作为盖粘接过程的一部分，在器件或盖上涂上可分配胶粘剂或模切预制件形状的胶粘剂。比如在某些情况下，盖安装数量很大，盖预先涂上胶粘剂或模切胶粘剂预制件，当施以热和压力时，它们就会在盖安装期间产生流动和凝固。但是，预涂胶粘剂和用于盖或罩的胶粘剂预制件的成本仍然很高。部分原因是所要求的步骤数多，而且要对各个盖甚至各个胶粘剂预制件进行处理。液态形式的胶粘剂通常用可编程自动分配机分配在或滚涂在每个盖的密封区域上，然后在比指定胶粘剂具体的凝固温度和时间低的温度下干燥或半熔一段时间。在干燥或半熔期间通过溶剂挥发或胶粘剂的化学交联，液态胶粘剂变成固态。
授予Ross等人的美国专利5056296、题目为“电子器件的等温密封方法”披露了一种设备和方法，其中该设备加热盖、封装和周围的热固胶粘剂，这样在粘接工序中，在盖装到封装上之前它们都能获得了一个等温条件，即均匀的温度。Ross专利将密封前等温条件描述成防止封装内外压差的必要条件。当这些零件粘在一起然后被加热时，该压差能沿密封热固胶粘剂形成的粘接线引起喷气导致的小孔。因为需要时间来使盖和封装的温度升高，差不多几分钟才达到均匀温度，所以，Ross方法看起来只有当用在盖的批量加工时，才能达到大批量，而这通常并不实用。还有，因为加热时间长，Ross方法看起来需要缓慢凝固胶粘剂，以在把盖安装到封装之前避免预热胶粘剂的胶化或局部凝固，因此也延长了胶粘剂连接之后的固化时间而且还降低了实现批量生产的能力。
因此，需要一种在盖和罩上预涂和预施加胶粘剂预制件的有效方法，为保护如敏感的电子元件提供一个经济的解决方案。也期望该方法能用到自动化过程中，能在某一温度下去掉预制件的胶粘剂，而且所施加的力不会损坏封装内的电子元件和/或它们连接到的基底。
还需要能够屏蔽EMI和能够在比通常的220℃焊接温度低的温度下连接的盖或罩。还期望这里用到的胶粘剂是导电的，达到结合温度后能够基本立即结合，以及这样连接的盖或罩在比普通焊接温度低的温度下是可去掉的，以便消除封装内由热引起的对元件的损坏或对不准。
为实现这个目的，本发明的方法包括制备多个盖，每个盖有一个确定一粘接模型的粘接表面；涂覆一个包括多个粘接模型的胶粘剂模型；及在每个胶粘剂粘接模型上安放每个盖，以将每个盖连接到每个胶粘剂粘接模型上。
通过参照附图将更容易和更好地理解关于本发明最佳实施例的详细描述，附图包括
图1是包括本发明一个实施例的电子器件剖开透视图；图2是脱模基底上多个胶粘剂预制件的平面图；图3是沿图2的Ⅰ-Ⅰ线的胶粘剂预制件和脱模基底的侧截面图；图4是图3中的胶粘剂预制件和脱模基底上有多个盖或罩的侧截面图；图5是根据本发明一方面的，其上有多个盖或罩的电子器件的透视图。
图1是电子器件10的截断透视图，该器件包括一个电子基底20，其上安装有一个或多个电子元件22，比如半导体芯片、集成电路、晶体管、二极管、电阻器、电容器、电感器及其组合。正如本领域普通技术人员所知，电子器件由形成于基底20上或内的电导体连接成回路(在图1中看不出)。比如，电导线24、26以一个“扁平片”布置从基底20向外延伸，在电导体和电子器件10的元件22以及包含电子器件10的设备之间提供导电连接。
因为电子元件22通常包括非常纤细特征，脆弱并且容易被机械和电子方法损坏，以及/或容易被湿气或其他外来物质玷污，因此就要附加一个保护盖或罩40保护电子元件22。保护罩40由胶粘剂30的连线连接到基底20上，该连线完全绕四周将罩40的边缘42连接在基底20的表面。罩40的边缘42是一个确定一粘接模型的粘接面，其中，胶粘剂30以基本上与粘接模型对应的尺寸和形状涂覆在模型内。
当罩40只作为一个保护罩，可以由冲压或浇铸或模制环氧基树脂、液晶聚合物或其他合适塑料制成，胶粘剂30可以是不导电的热塑胶粘剂，比如TP7150、TP7090、TP7750和TP7260，或者是不导电的热固胶粘剂，比如ESP7675、ESP7670和ESP7450，它们都可以很方便地从位于新泽西普林斯顿的AI Technology,Inc.得到。使用胶粘剂的塑料罩表面最好准备成改良的附着面，比如用火焰或电晕处理氧化粘接表面。罩典型尺寸范围是约2.5mm×2.5mm(约100密耳×100密耳)到约1或2英寸×约1或2英寸，前者尺寸可以用来保护一个晶体管或二极管或一个小集成电路，后者可以用来保护一个比如微处理器那样大的集成电路。
当罩40用做它包围的电子元件的静电和/或电磁屏蔽时，可以由铜、铝、钢、不锈钢及其合金等金属制成，有和没有保护电镀均可。可选择地，罩40可以由上述不导电材料制成并镀上如铜、银、金或其化合物的导电层，或者可以填充铜、银、金、铝和/或碳颗粒等的导电颗粒。在也提供这种静电和/或电磁屏蔽的场合，胶粘剂30可以是一导电的热塑胶粘剂，比如类型TP8090(填充银颗粒)、TP8093(填充镀银的铜颗粒)和TP8150(填充银颗粒)，或是一导电的热固胶粘剂，比如类型ESP8680(填充银颗粒)、ESP8450(填充银颗粒)和ESP8453(填充镀银的铜颗粒)，这些也都可以从AI Technology,Inc.得到。上述类型的胶粘剂能看成是能变形的胶粘剂，它们在电子器件的规定和/或操作温度范围内有一个小于14000kg/cm2(约200,000psi)的弹性模量，在断裂之前能延伸至少10％。例如，类型ESP8450胶粘剂在-55℃到+150℃的温度范围内弹性模量在14000kg/cm2和1400kg/cm2之间(约200,000psi和20,000psi)。注意到由上述材料制成并采用上述示范材料的胶粘剂预制件30的罩40将阻挡湿气和化学清洁剂以及在电子设备制造中常用到的溶剂通过，比如异丙基酒精、可挥发的甲基硅氧烷、萜烯和其他溶剂。胶粘剂预制件30依据胶粘剂材料和其中的填充料(如果有的话)而展现出范围约100百万欧姆-厘米到0.1欧姆-厘米的容积电阻率，因此能够消除静电电压。
根据本发明，使用有预制胶粘剂30的罩40由在图2，3和4中描述的下列方法制成。制备脱模基底32，例如，在钢板涂覆一层聚四氟乙烯，比如Teflon，可以从位于特拉华州威尔明顿的E.I.duPont de Nemoirs得到，并在上面通过冲孔、压铸切割或激光切割得到一组至少两个相互对齐的孔34，36。脱模基底32也可以采用聚丙烯板，如果需要一个机械自支撑脱模基底，那么它可以由一低表面能(如低于30达因/厘米的表面能)材料的自支撑板制成，比如聚四氟乙烯，或由铝、不锈钢、钢或其他金属制成并涂上这种低表面能材料。如平面图2所示，该相互对齐的孔34、36以已知的预先确定的相互关系定位。
在脱模基底32上涂覆能变形的胶粘剂以形成多个胶粘剂预制件30的一个模型，基本上与罩40的边缘42所确定的粘接模型一致，其位置由用来涂覆可变形胶粘剂的筛、模版或掩模上的相互对齐的孔34′、36′。这些相互对齐的孔34′、36′和脱模基底32上的对应相互对齐的孔34、36处于相同的已知预定位置关系。可用网格筛、模版筛、接触筛、掩模筛、喷墨印刷或其他适合的方法完成能变形的胶粘剂的涂覆。如前所述，能变形的胶粘剂预制件30可以由电绝缘或导电的能变形的胶粘剂的涂覆制成，也可能由热塑或热固胶粘剂制成。每个胶粘剂预制件30都有一个与罩或盖40的边缘42所确定的胶粘模型相应的形状，罩或盖40装在电基底上。例如，若罩40如图1所示呈空心长方体，胶粘剂预制件30就如图2所示呈矩形；若罩40呈空心圆柱体(未示出)，胶粘剂预制件30即呈圆形。
图3是图2中有多个胶粘剂预制件30的脱模基底32沿截面线Ⅰ-Ⅰ的侧视剖面图。每个胶粘剂预制件30都相当薄，因为它仅需容纳足量的胶粘剂，以在装配一个电子器件过程中当罩40和基底20压在一起时，在两者之间形成粘接。其上有湿胶粘剂预制件30的模型的脱模基底32随时可接受相应湿预制件30上的罩40。
导向板50中有插孔52的模型，它与脱模基底32上胶粘剂预制件30的模型相应。每个插孔52都适于在其中可脱开地接受罩40。优选的是，导向板50也有一组相互对齐的孔34′、36′，定位在脱模基底32上对应的相互对齐的孔组34、36上，同相互对齐的孔34、36与胶粘剂预制件30模型的位置关系一样，相互对齐的孔34′、36′与插孔52模型有同样的已知位置关系。导向板50放在脱模基底32上以使导向板50上的插孔52与胶粘剂预制件30在形状和尺寸上正对，最好用定位销穿过每对相对应的相互对齐的孔34、36和34′、36′。插孔52也最好比罩40的尺寸大千分之几英寸，以便于安装。然后，罩40通过导向板50上的插孔52直接安装在湿胶粘剂预制件30的顶部。当所有罩40都安装在胶粘剂预制件30上后，将导向板50拿开，产生如图4所示的结果。在例如带式炉或箱式炉中，胶粘剂预制件30上有罩40的脱模基底32被干燥或半熔足够长的时间以从胶粘剂中除去溶剂，并且/或产生一些胶粘剂的化学交联，湿胶粘剂预制件30由此变成固体胶粘剂预制件30，每个都粘接到一个对应的罩40上。
有干胶粘剂预制件30的罩40可随后从脱模衬32上脱模出来并留做备用，例如，连接到一个电子或其他功能器件的基底上。可选择地，有胶粘剂预制件30的罩40可按带-轮包装或格栅包装，便于以后使用时的运输和储存，例如，可以使用传统的“拾取-安放”设备(pick-and-place apparatus)。
可选择地，脱模基底32可以两种不同的方法用于常规的“拾取-安放”设备。首先，图3所示的带湿胶粘剂预制件30的脱模基底32被送到拾取-安放设备上，例如从位于宾夕法尼亚洲的Huntingdon Valley的Manncorp得到的型号为ECM93的拾取-安放机，该设备然后拾取每个罩40并放在脱模基底32上的每个胶粘剂预制件30上，这样也能产生图4中的结果。然后对包含湿胶粘剂预制件30的脱模基底32进行如上所述的处理。然后，如图4所示的用干胶粘剂预制件连接有罩40的脱模基底32可以送到如ECM93型号的拾取-安放设备中，该设备然后拾取粘有干胶粘剂预制件30的罩40并放在电子或其他功能器件基底上的预先确定的位置内。在利用带拾取-安放设备的脱模基底32的上述任一方法中，脱模基底32可以通过使用对应相互对齐的孔34,36在该拾取-安放设备上定位，由此每个胶粘剂预制件30和/或每个罩40在拾取-安放设备上的位置可以根据情况精确定位。
在图5的透视图中，表示出连接在如印刷线路板等电子基底20′上的多个非导电盖或罩40和多个导电盖或罩40′。每个罩40,40′盖住并保护通过如胶粘、焊接、线连接或其他已知安装方法连接在印刷线路板20′上的一个或多个元件。每一个罩40,40′通过由上述方法形成于罩40上的绝缘胶粘剂预制件30或导电胶粘剂预制件30′连接到印刷线路板上。
实施例1．实施例1包括一个盖40，保护小模块10′内的半导体器件22，小模块10′用在如便携式寻呼机和移动或蜂窝电话等通讯设备上。半导体器件22固定在功能板20′上。功能板20′在此是比如由标准FR4基底材料制成的印刷线路板20′。线路板20′和器件22之间的相互连接，比如可以由传统的线连接或“倒装晶片(flip-chip)”连接法连接。该电子模块通常安装在多重线路板内。带有预先施加的胶粘剂预制件30的盖40放在线路板20′顶部，并通过加热和加压由胶粘剂确定的一段具体时间连接。在该实例中，从AI.Technology Inc.得到的一种LESP7670型可半熔的绝缘环氧胶粘剂用于盖密封。LESP7670胶水首先以矩形预制件30的独立单元形式涂覆在脱模基底32上，并按与图2所示的一组相互对齐的孔34,36相关的已知预定关系定位。孔34,36最好事先已经在用来涂覆胶粘剂预制件30的有用区域之外作出了。通常，胶粘剂预制件30有约75到150微米(μm)的厚度。虽然发现使用包括丝网印刷、模版印刷的涂覆方法和接触碰撞涂覆法是有用的，但是本例中最好用模版印刷。当胶粘剂预制件30要涂覆在许多脱模基底32上，使用相互对齐的孔34,36尤其有利。这些基底有利于胶粘剂的大量的流水线般的胶粘剂涂覆。然后将有湿胶粘剂预制件30的脱模基底32传到另一工作站，在此有一个导向板50放在脱模基底32上，并且用导向板50中对应的一组相互对齐的孔34′,36′与基底对齐，如上所述。然后盖40通过插孔52直接安放到湿胶粘剂预制件30上。盖40这样安放好后，就可以移去导向板50。然后把其上有由胶粘剂预制件30粘接的盖40的脱模基底32放进温度为60-80℃的带式炉或箱式炉保持足够长的一段时间，比如30-60分钟，使溶剂从胶粘剂预制件30中去掉并产生部分化学交联，这样，湿胶粘剂预制件30变成装在盖40上的固体胶粘剂预制件。其上有干胶粘剂预制件30的盖40从脱模基底32脱模并准备由拾取-安放设备连接在线路板20′上。在盖40连接到线路板20′的过程中，有胶粘剂预制件30的盖40在150-180℃温度下以0.7kg/cm2(约10psi)的压力压在电子线路板20′基底上(如图5所示)保持3-10分钟，该压力值足够使胶粘剂预制件30产生合适的流动。型号为LESP7670的环氧胶粘剂可以不需额外固化即可使用。盖40可以通过在胶粘剂预制件30上集中应力容易地被移走而不会损坏线路板20′，比如推盖、拧动盖、或撬起盖，以及可以通过加热胶粘剂预制件到足够减少它的连接强度的温度来推动盖。
实施例2．实施例2是采用与实例1相同的胶粘剂涂覆方法和胶粘剂材料的替代方案，但是，为代替用导向板50使盖40在湿胶粘剂预制件30上的精确定位，而采用惯常的用由表面安装技术(SMT)精确安装元件的标准拾取-安放设备。适合的SMT拾取-安放设备可以从位于麻萨诸塞州的皮博迪市的Mydata Automation、位于纽约宾厄姆顿的Universal Instrument、位于北卡罗莱纳州的Morrisville的Zevatech Inc.和Manncorp买到，能以25微米(千分之一英寸)或更小的定位误差以及每秒多于一个盖的速率将元件放在线路板上。实际上，在50微米(千分之二英寸)以内定位盖40对于大多数应用场合已过于精确了。一旦脱模基底32完全组装完盖40，就被加热得到半熔态胶粘剂预制件30。根据本发明，安装在脱模基底32上的湿胶粘剂预制件30按与传统印刷线路板涂覆固体胶粘剂几乎完全一样的方法进行处理而且盖可以象元件一样处理，这样大大促进了将胶粘剂预制件30加在盖40上的自动化过程，由此而增加了胶粘预制盖的生产率和一致性，而降低生产成本。有利的是，本发明与本发明用户已经拥有的传统自动装配设备是兼容的，因此可以选择使用这些设备。
实施例3．实施例3利用同样的过程预先将胶粘剂预制件30施加在保护盖40上并将盖40粘接到线路板20′上。但是，实施例3中的盖40有一个更宽的粘接边缘，比如，因为盖40的材料较厚或它的边缘向外展开而增加粘接面积。结果是，盖40连接有一个有着较低粘接强度却提供相同的机械保护的胶粘剂预制件30。为了该目的，采用一种也可以从AI Technology Inc.得到的型号为LESP7450的可半熔的可变形环氧胶水。型号LESP7450在环境温度下的固有粘接强度大约是140kg/cm2(约2000psi)，比常规高强度盖密封胶粘剂的粘接强度小30％，并且在其基本上一半的具体操作和储存温度范围上，例如-55℃和150℃的温度范围上，容易变形(即弹性模量低于14000kg/cm2(约200,000psi))。在90℃或90℃之上，即明显低于焊料融化温度的温度，型号为LESP7450的胶粘剂粘接强度下降到约21kg/cm2(约300psi)，由此允许使用扭转、撬动或其他集中应力的方法轻易移走盖40。易于移走是一个理想的特征，尤其对于大盖和有大粘接面的盖更如此。
实施例4．实施例4采用一种导电的可半熔的易变形的热塑胶水，型号为LTP8090，从AI Technology Inc.可以得到，与导电的盖一起提供EMI屏蔽。具体地，罩40′是由约150微米厚的磁性不锈钢钢板制成的金属壳。罩40′的顶部设有小开口能从此看到内部，比如为了检查，并且允许气流进入以冷却被罩40′封闭的电子元件。这些开口与感兴趣的电磁射线波长相比很小，这样阻止了EMI从罩40′漏进和漏出，比如当罩40′用于移动蜂窝电话听筒的情况。例如，小于5mm的开口将不会使低于50GHz频率的电磁信号通过。型号LTP8090的导电胶水涂覆在脱模基底32上，其采用的预制件的形状，与罩40′的粘接面积形状吻合，罩40′用实施例1中那样的导向板50被放在湿胶粘剂预制件30′上。有湿胶粘剂预制件30′的罩40′然后被半熔化形成连接于罩40′上的干预制件30′，然后在150-180℃的温度下、0.7kg/cm2(约10psi)压力下连接到电子模块20′上。注意到胶粘剂预制件30′和罩40′形成了一个法拉第静电屏蔽防止EMI泄露。因为型号为LTP8090的胶粘剂是一种热塑树脂，具有明显或明确的110℃的融化温度，一但粘接区的温度升到融化温度之上罩40′就可以容易地被移走。结果是，包括根据本发明的罩的电子器件可以容易地在低于焊料熔点温度下以及半导体及其他电子元件能够忍受的最大温度下反复工作，因此避免了电子元件的褪化和损坏。
在上述1-4例子中，胶粘剂预制件通常最好比盖40、40′作为粘接面的边缘稍宽，以便在连接到电子器件10、10′之前预制件能够有足够粘接面连接在盖40、40′上。但是，当盖40、40′的边缘较宽，特别是胶粘剂预制件30、30′是导电胶粘剂时，为了避免由胶粘剂预制件30、30′引起比如位置靠近盖40、40′的电子元件和导体的不希望的导电、电桥和短路，限制盖40、40′上的胶粘剂预制件30、30′的胶粘面积和体积可能很重要。注意到即便绝缘的胶粘剂也可以形成一高阻抗(比如多个兆欧)通路，会干扰某些高阻抗电路。某些情况下，明显地向盖40、40′的外部边缘转移胶粘剂预制件30、30′是有利的，这样不但能够避免潜在电桥和其他损害问题，而且能够避免不易检查到的胶粘剂流进盖盖住的空间内部问题。还注意到，完成实施例1-4中的盖40、40′的连接和移走需要的温度大大低于焊接需要的220℃温度，由此减少了高温对靠近盖的电子元件的干扰、损坏或退化的可能性。
通常不希望对热固胶粘剂预制件30、30′用传统的等温加工方法或类似加工方法，因为除非操作非常小心，否则盖40、40′和粘附的胶粘剂预制件30、30′的加热时间会太长。如果将预连接加热到胶粘剂固化温度或附近的某一温度的时间太长，胶粘剂可能凝固太多或者可能局部固化，这样没有足够的强度适当粘接在基底20、20′上。相应地，希望采用选作本发明胶粘剂预制件30、30′的胶粘剂的粘结过程比现有技术有改进。
在一改进的盖连接过程中，基底20、20′被预热到比盖40、40′明显高的温度。例如，电路基底20、20′被加热到约150-200℃，即一个足以安装热固胶粘剂预制件30、30′的温度。而有热固胶粘剂预制件30、30′的盖40、40′维持在环境温度或低于80的升高温度。有预先施加的热固胶粘剂预制件30、30′的盖40、40′可以由一标准拾取-安放设备安放在预热电路基底20、20′上，并且在放上后，有胶粘剂预制件30、30′的盖40、40′被加热并粘在基底20、20′上。然后基底20、20′可以被放进一个加热带式炉，在略低于基底20、20′预热状态的温度下再保持3-5分钟。例如，基底20、20′被预热到175℃，随后在一带式炉中在150℃下再加热3分钟而与盖40、40′固化连接。
在热塑胶粘剂预制件30、30′的情况下，不需要连接后的固化，而且将盖40、40′连接到基底20、20′的过程所需要的温度只是热塑胶粘剂预制件30、30′加热到热塑胶粘剂熔流(melt-flow)的温度。需要的热量可以由预热盖40、40′或从预热基底20、20′向盖40、40′的热传递提供。最好将盖40、40′预热到一个明显高于热塑胶粘剂预制件30、30′熔流的温度的温度，然后将盖压在比盖40、40′的温度低的50-100℃的温热基底20、20′上。盖40、40′一压在基底20、20′上，温差引起热塑胶粘剂预制件30、30′迅速冷却，由此促进热塑胶粘剂的迅速安装。
这样，在比如每秒一个的高速率下、使用在多数现代制造设备中目前能够得到自动装配设备，可以将盖或罩40、40′连接到一个电路基底20、20′上。不管基底接收一个还是大量的连接其上的盖或罩，用热塑性和热固性胶粘剂、电路模块、倒装晶片模块和印刷线路板可以获得这样的结果。按照上述方式使用的具有根据本发明的有胶粘剂预制件的盖可以有相同或不同的尺寸和形状，可以是相同或不同材料，可以提供物理保护和/或静电或电磁保护。
另外，根据本发明的胶粘剂预制件和具有这种胶粘剂预制件的盖有利的是可以用来避免称作“向外喷气”的问题。该问题是由挡在盖或罩内部的气体在连接过程中盖被加热时引起，使盖40和封装之间的胶粘连接件破裂，由此引起盖40和基底20之间的胶粘剂密封30失败。为此，预制件30、30′上形成有一个或多个缝隙，如图1所示，通过缝隙气体可以放出或流动。例如，胶粘剂预制件30a在其一侧有一个缝隙31，而胶粘剂预制件30b有两个缝隙31，分别在两个相对侧面内。胶粘剂预制件30c有四个缝隙31，分别在四个面内。类似地，胶粘剂预制件30d、30e和30f分别在一个、两个和四个角上有缝隙，每个缝隙是窄的却足以允许被围住的气体分子通过，但是它足够窄使得当加热盖40并压向基底20而连接在基底20上时会由于胶粘剂30流动而封闭。例如，在由型号ESP7450胶粘剂形成的边长为8.8mm(约0.35英寸)的正方形胶粘剂预制件30中，其中胶粘剂预制件侧面宽1毫米厚150微米(40密耳宽和6密耳厚)，四个缝隙都是125微米(5密耳)的断面长度。通过使用本发明的方法可以容易地制作分段的胶粘剂预制件30a,30b,30c,30d,30e,30f并用在盖40、40′上，因为这些预制件由精确方法涂覆在脱模基底32上，当预制件仍然连接在脱模基底32上时盖40、40′被连接其上。其后，有胶粘剂预制件30a,30b,30c,30d,30e,30f的盖40、40′容易地由拾取-安放设备操作。企图用传统方法形成这样有缝隙的胶粘剂预制件30a,30b,30c,30d,30e,30f，就算不是不可能的，也是非常困难的，因为传统方法需要对预制件进行处理，而单个预制件的尺寸小而且精细。
虽然用上述实施例的形式对本发明做了描述，但是本领域的普通技术人员将会清楚，可以在权利要求限定的本发明的范围和精神内做各种变化。例如，形成预制件30、30′的胶粘剂可以填充某些材料使其具有适合特殊用途的特性。可以通过添加高导热率材料颗粒来增加胶粘剂的导热性，比如氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、氮化硼(BN)、碳化硅(SiC)、或石墨，其填充剂还可用来调整热膨胀系数。比如可以通过添加玻璃硅酸盐颗粒来减小其热膨胀系数。
权利要求
1．一种制备预制盖(30,40,30′,40′)的方法，包括获得多个盖(40,40′),每个盖有一个确定一粘接模型的粘接面；涂覆一个包含多个所述粘接模型的胶粘剂(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)模型；及安放每个所述多个盖(40,40′)于每个所述多个胶粘剂(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)的所述多个粘接模型上,来粘接所述每个所述盖(40,40′)于每个所述胶粘剂(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)粘接模型上。
2．根据权利要求1所述的方法，其中所述涂覆一个胶粘剂(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)模型包括在一个脱模基底(32)上涂覆一个胶粘剂(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)模型，以及从脱模基底(32)脱模所述多个胶粘剂(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)粘接模型和附着在其上的各个盖(40,40′)。
3．根据权利要求1所述的方法，其中所述安放每个所述多个盖(40)包括靠近所述胶粘剂(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)模型定位一个导向板(50)，所述导向板(50)内有对应所述多个胶粘剂(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)粘接模型位置的多个插孔(52)，并在所述导向板(50)的每个插孔(52)内安放每个所述多个盖(40,40′)。
4．根据权利要求1所述的方法，其中所述安放每个所述多个盖(40,40′)包括用拾取-安装设备在每个多个胶粘剂(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)粘接模型上安放每个所述多个盖(40,40′)。
5．根据权利要求1所述的方法,进一步包括对连接在所述盖(40,40′)上的所述每个所述胶粘剂(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)粘接模型进行干燥和半熔中的至少一种处理。
6．根据权利要求1所述的方法，其中涂覆胶粘剂(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)模型包括至少下列处理之一(a)涂覆从热塑胶粘剂和热固胶粘剂组成的组中选择的一种胶粘剂，和(b)用从网孔筛网印刷、模版筛网印刷、接触筛网印刷、掩模筛网印刷和喷墨印刷组成的组中选择的一种方法涂覆胶粘剂。
7．根据权利要求1所述的方法，其中所述涂覆胶粘剂(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)模型包括涂覆胶粘剂(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)的粘接模型，每个模型上有至少一个缝隙(31)，其中当所述胶粘剂流动时缝隙(31)被所述胶粘剂填满。
8．根据权利要求1所述的方法，进一步包括在基底(20、20′)上安放每个其上有所述胶粘剂(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)粘接模型的所述盖(40,40′)，并加热所述胶粘剂，将每个所述盖(40,40′)连接到所述基底(20,20′)上。
9．根据权利要求8所述的方法,其中所述胶粘剂是一个有一个粘接温度和一个固化温度的热固胶粘剂，进一步包括加热所述基底(20,20′)至少到粘接温度，将所述热固胶粘剂粘接到基底上，其中所述盖(40,40′)在安放在所述基底(20,20′)上前，其温度一直低于粘接温度。
10．根据权利要求8所述的方法，其中所述胶粘剂是一种有一熔流温度的热塑胶粘剂，进一步包括加热所述盖(40,40′)至少到达所述热塑胶粘剂的熔流温度，其中当所述盖被安放在基底上时所述基底(20,20′)的温度低于熔流温度。
11．根据权利要求1所述的方法，其中所述胶粘剂的粘接强度在温度低于焊料熔化温度时显著减小。
12．一种根据权利要求1的方法制作的预制盖(30,40,30′,40′)。
13．一种根据权利要求8的方法制作的粘接有预制盖(30,40,30′,40′)的基底(20,20′)。
14．一种其上连接有一个胶粘剂预制件(30,30′)的盖(40,40′)的制作方法，包括获得一个有确定粘接模型的粘接面的盖(40,40′)；在一个脱模基底(32)上涂覆一个对应于所述粘接模型的胶粘剂(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)模型；在所述胶粘剂粘接模型上安放所述盖(40,40′)，使所述盖连接在所述胶粘剂(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)的粘接模型上；和从脱模基底(32)移走所述胶粘剂(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)和与之连接的盖(40,40′)。
15．根据权利要求14所述的方法，其中所述安放所述盖(40,40′)包括将一个导向板(50)设置在所述胶粘剂模型(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)的附近，所述导向板(50)上有一个对应于所述胶粘剂粘接模型(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)位置的插孔(52)，并且将所述盖(40,40′)放进所述导向板(50)的插孔(52)内。
16．根据权利要求14所述的方法，其中所述安放所述盖(40,40′)包括用拾取-安装设备将所述盖(40,40′)安放在所述脱模基底(32)上的胶粘剂粘接模型(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)上。
17．根据权利要求14所述的方法，进一步包括，从所述脱模基底(32)移走所述胶粘剂粘接模型(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)和与之连接的盖(40,40′)之前，对连接于所述盖(40,40′)的所述胶粘剂粘接模型(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)进行干燥或者半熔处理中的至少一种。
18．根据权利要求14所述的方法，其中涂覆胶粘剂模型(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)包括涂覆从由热塑胶粘剂和热固胶粘剂组成的组里选择的一种胶粘剂，该热塑胶粘剂有低于焊料熔化温度的熔流温度，该热固胶粘剂有低于焊料熔化温度的固化温度。
19．根据权利要求14所述的方法，其中所述涂覆胶粘剂模型(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)包括涂覆其上有至少一个缝隙(31)的胶粘剂粘接模型(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f),其中当所述胶粘剂流动时缝隙(31)被所述胶粘剂填满。
20．根据权利要求14所述的方法，进一步包括在一个电路基底(20,20′)上安放其上有与之连接的所述胶粘剂粘接模型(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)的所述盖(40,40′),并且加热所述胶粘剂将所述盖(40,40′)粘接到所述电路基底(20,20′)上。
21．根据权利要求20所述的方法，其中所述安放所述盖(40,40′)包括用足够的压力使所述胶粘剂在所述盖(40,40′)和所述电路基底(20,20′)之间流动。
22．根据权利要求20所述的方法，其中所述胶粘剂是一种有一粘接温度和一固化温度的热固胶粘剂，进一步包括将所述电路基底(20,20′)至少加热到粘接温度使所述热固胶粘剂与之粘接，其中所述盖(40,40′)放在所述电路基底(20,20′)上之前的温度低于焊接温度，其后在固化温度下固化所述热固胶粘剂。
23．根据权利要求20所述的方法，其中所述胶粘剂是有一熔流温度的热塑胶粘剂，进一步包括将所述盖(40,40′)至少加热到所述热塑胶粘剂的熔流温度，其中当所述盖(40,40′)安放其上时所述电路基底(20,20′)的温度低于所述热塑胶粘剂的熔流温度。
24．根据权利要求14方法制成的一个盖(40,40′)，其上有与之连接的胶粘剂预制件(30,30a,30b,30c,30d,30e,30f)。
25．根据权利要求20方法制成的一个基底(20,20′)，其上有与之粘接的预制盖(30,40,30′,40′)。
全文摘要
电子器件(22)装入一个封装或组件(10)中,该封装有一个用胶粘剂预制件(30)密封的盖(40),该预制件预先放在盖(40)的粘接面上。粘接剂预制件(30)由作为预制件涂覆在脱模基片(32)上相对于一组参考导孔(34,36)的预定位置上的湿胶粘剂形成,随后用拾取－安放设备或导向板粘接在盖子(40)上。湿胶粘剂预制件(30)被半熔或干燥形成干胶粘剂预制件(30)。盖子(40)和胶粘剂预制件(30)都可由电绝缘或导电材料制成。使用时,在温度显著低于焊接传统盖的温度的情况下,通过粘接胶粘剂预制件(30)安装盖子(40)和胶粘剂预制件(30)并封闭电子器件(22)。
文档编号H05K9/00GK1306476SQ99807604
公开日2001年8月1日 申请日期1999年6月17日 优先权日1998年6月23日
发明者凯文·K·T·钟 申请人:阿梅拉西亚国际技术公司