平行缝焊基本原理及其影响

　　

　　1 什么是平行缝焊

　　平行缝焊是单面双电极接触电阻焊，是滚焊的一种。它是为了适应陶瓷双列直插式集成电路封盖而发展起来的一种新的微电子器件焊接技术。

　　2 平行缝焊的基本原理

　　平行缝焊属于电阻熔焊，当两个圆锥形滚轮电极压在盖板的两条对边上，脉冲焊接电流从一个电极通过盖板和焊框，再从另一个电极回到电源形成回路。由于电极与盖板及盖板与焊框之间存在接触电阻，焊接电流将在这两个接触电阻处产生焦耳热量。结果使盖板与焊框之间局部形成熔融状态，凝固后形成一个焊点。在焊接过程中，电流是脉冲式的，每一个脉冲电流可以形成一个焊点，由于管壳做匀速直线运动，焊轮(滚轮电极)在盖板上作滚动，因此，就在集成电路外壳盖板的两个边的边缘形成了两条平行的、由重叠的焊点组成的连续的焊缝，如图2所示。只要选择好焊接规范，就可以使彼此交迭的焊点形成一条气密性很好的焊缝。

　　在焊接时，焊机上有一组焊轮，管壳置于特制的聚四氟乙烯夹具里，夹具置于可以进退、旋转的工作台上。当管壳前进通过焊轮而完成共两边的焊接后，工作台自动旋转90°，在垂直方向上再焊两条对边，这样就形成了整个外壳的封装。

　　3 影响平行缝焊气密性的因素

　　3.1 盖板热处理的影响

　　盖板的退火处理是影响封装密封性的主要因素之一。如果可伐盖板不退火或退火处理不当，缝焊时在一定压力下由于盖板的固有刚性，使盖板与焊框接触不好不能形成焊点，会造成封装漏气。实践中发现，未经退火的盖板在缝焊后，用刀片一剔盖板即弹起脱落，焊框上只留下轻微的焊点痕迹或者根本没有形成完整的焊点。如果把用0.1mm厚的可伐皮冲制的盖板在1050℃左右的氢气炉中退火30min，去电镀金层，再在450℃氢气炉中退火15min，其封装合格率就大大提高。表1列出了盖板在上述条件退火与不退火两种情况的封装合格率的比较。

　　3.2 工艺卫生对封装密封性的影响

　　焊接处的玷污，会增加焊接电阻，在接通或断开焊接电流时容易引起打火现象，从而影响密封性。因此，在焊接前应加强管壳零件的清洁处理，同时，应在密封的工作台中进行焊接操作。

　　3.3 电镀的影响

　　化学镀镍的熔点为900℃左右，而电镀镍的熔点为1450℃左右，所以一般在电镀镍3μm以后镀金层必须大于2μm才行。

　　4 平行缝焊的工艺参数

　　平行缝焊的工艺参数主要有：功率P、脉冲PW、周期PRT、速度S、压力F和脉冲间隔PS。

　　对于给定管壳的焊接长度一定，则：

　　一旦PW和PRT被设置，它们一般保持不变，否则一个很小的变化就会导致传送到管壳上的焊接能量发生巨变。

　　4.1 焊轮压力的影响

　　焊轮的压力影响了电极与管壳的接触电阻，从而影响由焊接电流产生的热。压力太大，阻值下降，对焊点形成不利;压力太小，则造成接触不良，不但不能形成良好的焊点，而且还易打火，漏气率会大大增加。

　　4.2 PW的影响

　　PW决定了一个焊点的大小，一个焊点的能量大时焊接深度也会加大，如果焊点不够大则须增加PW以保证密封性。

　　4.3 速度的影响

　　速度决定了焊点的重复，速度越大，两点之间的距离也越大，易漏气;速度太小，焊点过密，会增加单位时间内的能量，会因为过热而损坏器件。一般焊点应重叠为焊点直径的1/4到1/3为宜。对于给定的封接管，关键是能够在最小能量输入的情况下完成管壳的密封，以降低对芯片和壳体的影响。对于工作参数，我们只能找出优化的参数，没有绝对的参数。对JF04F3管壳进行如表2所示的试验。结果，1、2、3号均检漏合格，而4号由于平均能量太低，不能穿透盖板，以致漏气。3号平均能量低，热量低，对管壳的热冲击小，又保证了密封性，这种参数可以优选。