CN111128757A - 一种集成电路密封腔体内部水汽和氢气含量的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成电路密封腔体内部水汽和氢气含量的控制方法，属于电子产品封装技术领域。该方法是在集成电路封装过程中进行气氛控制，具体包括(1)将盖板和管壳进行烘焙处理；(2)采用高温烘箱对待密封半成品电路进行高温烘焙，烘焙温度为100～150℃，烘焙时间为200min～300min；(3)密封装配。本发明控制方法，针对水汽和氢气的来源，采用多重手段有针对性的进行逐一控制，本发明方法可以很好的控制封装腔体内的气氛，大幅降低集成电路封装腔体内部气氛含量，将水汽的含量控制在500ppm以下，氢气的含量控制500ppm以下。
Description
技术领域
本发明涉及电子产品封装技术领域，具体涉及一种集成电路密封腔体内部水汽和氢气含量的控制方法。
背景技术
随着航空航天技术的发展，对电子元器件封装腔体内的气氛控制要求越来越高；元器件国产化、集成化的发展，国内元器件所使用的芯片面积越来越大，芯片尺寸的增加，封装腔体的尺寸也随之增加，对封装腔体内气氛控制也越来越困难，普通的气密性封装及预处理很难达到对封装腔体内气氛达到宇航级的控制。
传统封装工艺质量控制方法中，密封后封装腔体内的水汽含量可以控制在5000ppm以下，氢气20000ppm。这主要是由于水汽和氢气的来源多样化，且容易在组装过程中反复吸附。
发明内容
本发明的目的在于提供一种集成电路封装腔体内部水汽和氢气含量的控制方法，针对水汽和氢气的来源，采用多重手段有针对性的进行逐一控制，本发明方法可以很好的控制封装腔体内的气氛，大幅降低集成电路封装腔体内部气氛含量，将水汽的含量控制在500ppm以下，氢气的含量控制500ppm以下。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种集成电路封装腔体内部水汽和氢气含量的控制方法，该方法是在集成电路封装过程中进行气氛控制，具体包括如下步骤：
(1)将盖板和管壳进行预处理：所述预处理是指对盖板和管壳进行烘焙处理；
(2)待密封半成品电路预处理：采用高温烘箱对待密封半成品电路进行高温烘焙，烘焙温度为100～150℃，烘焙时间为200min～300min；
(3)密封装配：包括焊料环装配、密封和时间控制过程。
上述步骤(1)中，对于盖板和焊料环为一体的原材料，先将盖板上的焊料环进行拆卸后，再对盖板进行烘焙处理；所述拆卸过程为：将盖板放置在平面上，使焊料环朝上，使用拆卸工具将焊料环拆卸，所述拆卸工具为刀片等。
所述盖板和管壳的烘焙处理在真空烧结炉中进行，具体包括如下步骤(A)-(F)：
(A)抽真空：在室温条件下进行抽真空，抽至炉内真空度为 0.1～1.5mbar；
(B)升温Ⅰ：真空烧结炉腔体从室温加热到预热温度T1，T1＝ 100～150℃；
(C)恒温Ⅰ：真空烧结炉腔体温度在T1温度时持续时间为t1，t1 ＝1～2.5小时；
(D)升温Ⅱ：真空烧结炉腔体从T1加热到预热温度T2，T2＝ 370～450℃；
(E)恒温Ⅱ：真空烧结炉腔体温度在T2温度时持续时间为t2，t2 ＝48～96小时；
(F)降温：设置一种或多种降温斜率，优选采用自然冷却的方式。
上述步骤(A)抽真空过程，采用1次或多次抽真空过程达到预定真空度，优选为1次。通过步骤(A)抽真空过程达到预定真空度后，一直保持，贯穿整个烘焙过程。
上述步骤(2)中，采用高温烘箱进行高温烘焙过程中采用高纯氮气进行保护，氮气纯度在99.99％以上。
上述步骤(3)中，所述焊料环装配过程，是将待密封电路的半成品、拆卸的焊料环和盖板按照次序叠装在一起，并采用夹具进行固紧和夹持。
上述步骤(3)中，所述密封过程，是根据焊料环的熔化温度，选取合适的密封工艺曲线进行密封。
上述步骤(3)中，所述时间控制过程，是指从完成对待密封半成品电路的高温烘焙过程起，到开始进行焊料环的密封时止，这段时间控制在30min以内。
本发明设计原理及有益效果如下：
本发明在集成电路封装过程中，针对水汽和氢气的来源，采用多重手段有针对性的进行逐一控制，可以很好的控制封装腔体内的气氛，大幅降低集成电路封装腔体内部气氛含量，将水汽的含量控制在500ppm 以下，氢气的含量控制500ppm以下。
附图说明
图1为本发明控制方法流程图。
图2为本发明在进行盖板预处理时盖板烘焙过程工艺曲线。
图3为待组装部件及装配好的集成电路封装体；其中：(a)待组装电路半成品；(b)焊料环；(c)盖板；(d)集成电路封装体。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，以下结合实例对本发明进行描述，但实例仅为对本发明的特点和优点做进一步阐述，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1：
本实施例为集成电路封装腔体内部水汽和氢气含量的控制方法，流程如图1所示，具体包括如下步骤(1)-(3)：
(1)将盖板和管壳进行预处理：所述预处理是指对盖板和管壳进行烘焙处理；对于盖板和焊料环为一体的原材料，先将盖板上的焊料环进行拆卸后，再对盖板进行烘焙；所述拆卸过程为：将盖板放置在平面上，使焊料环朝上，使用刀片等拆卸工具将焊料环拆卸掉；
按照如下步骤(A)-(F)对盖板和管壳烘焙处理(盖板烘焙过程工艺曲线如图2)：
(A)抽真空：在室温条件下将炉内抽真空至真空度为1mbar；之后烘焙过程中一直保持1mbar真空状态，在烘焙环境与待烘焙原材料之间形成较大的气体浓度差，更有利于后续烘焙中，水汽和氢气从被烘焙材料中逸散到真空环境中并排出。
(B)升温Ⅰ：真空烧结炉腔体从室温加热到预热温度T1，T1＝ 125℃；
(C)恒温Ⅰ：真空烧结炉腔体温度在T1时持续时间为t1，t1＝1.5 小时；恒温Ⅰ过程主要作用是去除盖板(或管壳)原材料中吸附的水汽，水汽在高于100℃时，清除效果较好，当温度超过100℃时，盖板(或管壳)中吸附的水汽开始剧烈逃逸，但是，逃逸量随着时间的推移而减少，也就是说，大部分水汽已经清除后，再继续针对水汽进行长时间的清除，收益就逐渐减小了，因此只控制在1.5小时即可。
(D)升温Ⅱ：真空烧结炉腔体从T1加热到预热温度T2，T2＝ 420℃；
(E)恒温Ⅱ：真空烧结炉腔体温度在T2时持续时间为t2，t2＝72 小时；该过程主要作用是去除盖板(或管壳)原材料中吸附的氢气。在盖板(或管壳)原材料制造加工过程中，易附着大量的氢气，氢气在较高的温度时，体积膨胀，活性增大，具有了从盖板(或管壳)原材料中逃逸的能力。
(F)降温：采用自然冷却的方式。
(2)待密封半成品电路预处理：采用高温烘箱对待密封半成品电路进行高温烘焙，烘焙温度125℃；烘焙时间为240min；高温烘焙过程中采用高纯氮气进行保护，氮气纯度99.999％。
(3)密封装配：包括焊料环装配、密封和时间控制过程，具体如下：首先将待密封电路的半成品、拆卸的焊料环和盖板按照次序叠装在一起(如图3)，并采用夹具进行固紧和夹持；
然后根据焊料环的熔化温度，选取合适的密封工艺曲线进行密封；
从完成对待密封半成品电路的高温烘焙过程起(步骤(2)完成时起)，到开始进行焊料环的密封时止，这段时间控制在30min以内。
经检测，经本实施例封装后，封装腔体内水汽的含量控制在500ppm 以下，氢气的含量控制500ppm以下。
Claims (9)
1.一种集成电路封装腔体内部水汽和氢气含量的控制方法，其特征在于：该方法是在集成电路封装过程中进行气氛控制，具体包括如下步骤：
(1)将盖板和管壳进行预处理：所述预处理是指对盖板和管壳进行烘焙处理；
(2)待密封半成品电路预处理：采用高温烘箱对待密封半成品电路进行高温烘焙，烘焙温度为100～150℃，烘焙时间为200min～300min；
(3)密封装配：包括焊料环装配、密封和时间控制过程。
2.根据权利要求1所述的集成电路封装腔体内部水汽和氢气含量的控制方法，其特征在于：步骤(1)中，对于盖板和焊料环为一体的原材料，先将盖板上的焊料环进行拆卸后，再对盖板进行烘焙处理；所述拆卸过程为：将盖板放置在平面上，使焊料环朝上，使用拆卸工具将焊料环拆卸，所述拆卸工具为刀片等。
3.根据权利要求1所述的集成电路封装腔体内部水汽和氢气含量的控制方法，其特征在于：所述盖板和管壳的烘焙处理在真空烧结炉中进行，具体包括如下步骤(A)-(F)：
(A)抽真空：在室温条件下进行抽真空，抽至炉内真空度为0.1～1.5mbar；
(B)升温Ⅰ：真空烧结炉腔体从室温加热到预热温度T1，T1＝100～150℃；
(C)恒温Ⅰ：真空烧结炉腔体温度在T1温度时持续时间为t1，t1＝1～2.5小时；
(D)升温Ⅱ：真空烧结炉腔体从T1加热到预热温度T2，T2＝370～450℃；
(E)恒温Ⅱ：真空烧结炉腔体温度在T2时持续时间为t2，t2＝48～96小时；
(F)降温：设置一种或多种降温斜率进行冷却。
4.根据权利要求3所述的集成电路封装腔体内部水汽和氢气含量的控制方法，其特征在于：步骤(A)抽真空过程，采用1次或多次抽真空过程达到预定真空度。
5.根据权利要求3所述的集成电路封装腔体内部水汽和氢气含量的控制方法，其特征在于：通过步骤(A)抽真空过程达到预定真空度后，一直保持，贯穿整个烘焙过程。
6.根据权利要求1所述的集成电路封装腔体内部水汽和氢气含量的控制方法，其特征在于：步骤(2)中，采用高温烘箱进行高温烘焙过程中采用高纯氮气进行保护，氮气纯度在99.99％以上。
7.根据权利要求1所述的集成电路封装腔体内部水汽和氢气含量的控制方法，其特征在于：步骤(3)中，所述焊料环装配过程，是将待密封电路的半成品、拆卸的焊料环和盖板按照次序叠装在一起，并采用夹具进行固紧和夹持。
8.根据权利要求1所述的集成电路封装腔体内部水汽和氢气含量的控制方法，其特征在于：步骤(3)中，所述密封过程，是根据焊料环的熔化温度，选取合适的密封工艺曲线进行密封。
9.根据权利要求1所述的集成电路封装腔体内部水汽和氢气含量的控制方法，其特征在于：步骤(3)中，所述时间控制过程，是指从完成对待密封半成品电路的高温烘焙过程起，到开始进行焊料环的密封时止，这段时间控制在30min以内。
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