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浅道电极对平行缝焊质料的影响

姚秀华 刘笛

（中国电子科技集团公司第47 盘问所）

纲领：

伴跟着当代微电子本领的高速发展，对温度较敏锐的电子元器件在推测打算中被精深领受，为了兴隆这种电子元器件的封装条目，平行缝焊本领应时而生。平行缝焊是一种温升小、气密性高的高可靠性封装方式，精深用于对水汽含量温存密性条目较高的集成电路封装中。影响平行缝焊质料的有诸多成分，如盖板和管壳之间的匹配、工艺参数的树立、电极名义的状态等。咱们通过在SSEC（Solid State Equipment Company）M-2300型平行缝焊机上进行执行，纪念出电极的状态关于平行缝焊的制品率有着径直的影响。

1 小引

平行缝焊是一种温升小、气密性高的高可靠性封盖方式，精深用于对水汽含量温存密性条目圭臬较高的陶瓷封装和金属管壳封装中。影响平行缝焊质料的成分有许多，如夹具的推测打算、盖板质料、盖板与基座的匹配、电极现象以及平行封焊各工艺参数的匹配等。本文主要分析电极现象对器件封装可靠性的影响。

2 平行缝焊使命旨趣

平行缝焊的基答应趣如图 1 所示。它是一种电阻焊，用两个圆柱形的滚轮电极与金属盖板构兵形成闭合回路，焊合的功率以电流的方法从其中一个电极分为两股电流，一股流过盖板，另一股流过管壳，回到另一电极。总共这个词回路的高阻点在电极与盖板构兵处，电流在构兵处产生巨额热量，使其呈熔融状态，凝固后即成一连串焊点。因焊合领受脉冲电流，故焊点能相互交叠，就形成了气密填充焊缝 [1] 。

平行缝焊的能量主要由以下几个工艺参数决定：功率P、脉冲PW、周期PRT、速率S 以及缝焊长度 L。各参数间的洽商如公式（1）所示：

平行缝焊的总能量

E=（P ×PW × L） / （PRT × S ） （1）

在骨子使命中PW、L 、PRT、S为事前树立，在缝焊流程中不变嫌，是以可将（PW ×L）/（PRT × S）用总共A 代替，因此公式（1）可写为E = A × P。

在缝焊流程中，电极与盖板角落构兵，在电极与盖板构兵处产生构兵电阻R，字据P=I 2 R 和E = A× P，联立可得E=I 2 RA。由此可见缝焊的总能量与缝焊流程中的构兵电阻值成正比，而在骨子缝焊流程中电极名义的平整进程、洁净进程和电极位置的变化齐会对构兵电阻产生影响，进而变嫌平行缝焊流程的总能量，对平行缝焊的可靠性产生影响。

3 电极对平行缝焊可靠性的影响

3.1 电极的角度

在骨子缝焊流程中，主要使用两种角度的电极，隔离是 4°电极和 10°电极。电极的角度主如果指电极的斜切面与水平面之间的夹角θ，如图 2所示。

隔离用4°电极和10°电极对DIP-8陶瓷管壳进行封盖熟习，为了不雅察电特殊数对封盖可靠性的影响，将封盖参数养息到使之接近DIP-8陶瓷管壳封盖总能量的极限值，以便捷不雅察和分析，封盖参数树立如表 1 所示。

在进行缝焊的流程中，平行缝焊机通过电极以脉冲放电的方式进行缝焊，电极与盖板构兵，在盖板角落处产生畅达的焊点，焊点间相互叠压，形成一个闭合的焊合链，用4°电极与10°电极以表1中的缝焊智商隔离对10 只样品进行封盖，对封盖后的样品外不雅进行不雅察，发现 4°电极缝焊的焊缝显着宽于10°电极焊缝，因此可知电极的度数决定了在缝焊流程中电极与盖板之间构兵面的大小。

不雅察样品管壳的侧壁，发现用10°电极进行封盖的产物中有6 只在缝焊环与陶瓷接口处出现裂缝，而用 4°电极缝焊的 10 只管壳无该表象出现。样品侧壁出现裂纹是由于缝焊环和陶瓷管座热扩展总共不同酿成的。在4°电极与10°电极缝焊的流程中，字据公式（1）可知两种电极所开释的总能量一致，但唯有10°电极封盖时出现开裂表象是因为 10°电极与盖板的构兵面偏小酿成了热量局部加载到缝焊环处，而用 4°电极缝焊时电极与盖板的构兵面积相对更大，使缝焊流程中产生的热量愈加均匀地加载在缝焊环处，是以使用 10°电极比使用 4°电极封盖更容易出现样品侧壁开裂的表象。

因此在进行陶瓷管壳封盖时，应尽量选取 4°电极，这么更容易开释缝焊流程中加载在壳体上的热应力，有助于进步封装的可靠性。

3.2 电极名义平整进程

对精深量的产物进行畅达封盖和在封盖流程中出现的打火表象齐会酿成电极名义的扞拒整，扞拒整的电极名义对封盖的制品率有着径直的影响，这是因为在缝焊流程中，电极名义的坑洼处与盖板构兵的霎时，构兵电阻 R 发生了变嫌，字据缝焊总能量E=I 2 RA 可知，构兵电阻R 的变嫌影响了缝焊的总能量值，而能量的变化不仅会影响邃密焊点的形成，何况还会酿成打火表象，使产物的漏气率大大增多。

3.3 电极名义洁净进程

在缝焊的流程中电极名义的洁净进程亦然影响封装制品率的主要成分，封盖流程自身的霎时高善良封装环境的不洁净齐会酿成电极名义的不洁净。在缝焊流程中，电流在电极与盖板构兵处产生高温，霎时的高温使盖板镀层部分溶化粘附到电极名义，形成粘附层，如果不足时惩办，会对漏气率产生影响，底下咱们用一组数据来阐发该问题，见表 2。

电极名义的粘附层伴跟着畅达封盖次数的增多，其厚度变大，酿成了电极与盖板之间构兵电阻的变嫌，盖板名义的焊缝变得越来越粗鄙，形成了不良焊点，不仅在缝焊流程中容易发生打火表象，何况封盖漏气率也跟着畅达缝焊数的增多急剧增多，容易形成可靠性隐患。

另外，如果封盖环境不洁净，那么在封盖流程中，封盖环境内的眇小颗粒可能会落到盖板和电极构兵处，使构兵电阻发生变嫌，导致打火表象的发生，以致样品漏气。

因此在缝焊流程中要时代珍爱电极名义的洁净进程，在畅达缝焊时，要按时对电极名义进行查验，发现名义轻侮要实时进行打磨惩办。

3.4 电极的位置

在平行缝焊流程中左、右电极的位置应尽量对称，这么既不错保证构兵电阻的一致性，又可保证焊缝宽度的一致性。平行缝焊流程中还要珍爱延长距离的大小。如果打火表象发生在电极与盖板运转构兵的霎时，则是由于延长距离树立太短。延长距离一般可设为1.04mm附近。如果打火表象发生在电极与盖板分离的霎时，则是由于封焊的距离树立太长。封焊的距离应为所封器件的封装长度与 2 倍延长距离的和。如果打火表象发生在封焊流程中，则应调遣电极高度的大小。

4 纪念

通过一系列的熟习，咱们不错得出电特殊数的变嫌kaiyun体育，电极名义的平整进程、洁净进程以及电极的位置变化关于缝焊最终的可靠性齐有着径直的影响。因此在缝焊流程中，按时对电极状态进行查验关于进步样品制品率是十分必要的。