Estratto: in questo carta, il LTCC viene introdotto il processo di confezionamento integrale, concentrandosi sui parametri di influenza dell'ermeticità dell'imballaggio e sul tasso di vuoti di saldatura studiati. Il i risultati della ricerca mostrano che l'imballaggio integrale ermetico e il tasso di vuoto sono principalmente influenzati mediante la progettazione della struttura dell'imballaggio, la contaminazione superficiale e la pressione di brasatura in base alla regolazione dei parametri di cui sopra, si ottiene infine l'elevata ermeticità e il basso tasso di vuoti dei prodotti di imballaggio integrali

chiave Parole: LTCC, confezione integrale, ermetica, tasso di vuoto

1.LTCC introduzione del substrato

LTCC substrato presenta i vantaggi di un alto strato di cablaggio, bassa resistenza quadrata del conduttore di cablaggio, bassa costante dielettrica, bassa temperatura di sinterizzazione, piccolo coefficiente di espansione termica, eccellente alta frequenza caratteristiche, adatto per il missaggio ad alta e bassa frequenza e digitale-analogico mescolando il design, ed è il modo tecnico più efficace per realizzare ulteriormente la miniaturizzazione, leggera, multi-funzione e alta affidabilità delle apparecchiature elettroniche militari. LTCC l'imballaggio integrato è un nuovo tipo di alta densità confezione senza guscio in tubo metallico, che saldare direttamente il telaio di taglio sulla superficie di LTC multistrato substrato, e quindi saldare la cucitura parallela la piastra di copertura, in modo che il multistrato substrato non viene utilizzato solo come multilayer substrato di interconnessione del circuito, ma anche come base del guscio dell'imballaggio, in modo da realizzare l'imballaggio integrato a tenuta di gas di LTCC substrato e shell.With le crescenti esigenze di volume e peso per apparecchiature elettroniche militari, in particolare per aviotrasportati e spaziali apparecchiature elettroniche, l'applicazione di imballaggi integrati sta diventando sempre più ampia

in questo carta, un processo di confezionamento integrato per LTCC viene introdotto il circuito stampato e i fattori di progettazione strutturale che influenzano la ermeticità di imballaggi integrati sono studiati. allo stesso tempo, i processi correlati di alta ermeticità e tasso di cavità inferiore di LTCC il substrato e la piastra di fondo in metallo e la saldatura del telaio sono studiati in modo approfondito.

struttura e tecnologia integrate di 2LTCC

2.1 LTCC struttura di base del substrato

come mostrato in FIG. 1, la struttura di base di LTCC il pacchetto integrato include LTCC piastra di base, piastra di base in metallo, involucro e piastra di copertura. nella struttura del pacchetto integrato, le interfacce di ingresso e uscita dei segnali sono progettate su entrambe le estremità di LTCC base piastra. Il la posizione di installazione dei componenti è progettata su LTCC base piastra.

Fig. 1 diagramma schematico di LTCC struttura del pacchetto integrato

nella struttura, il LTCC la piastra di base è collegata con la piastra di base in metallo e il telaio del parafango mediante una brasatura, e la piastra di copertura è sigillata mediante un processo di saldatura

2.2 LTCC processo di confezionamento integrato

Il principali fasi del processo di LTCC imballaggi integrati sono: (1) pulizia dei componenti da saldare: il LTCC il substrato, la piastra inferiore e l'involucro vengono puliti mediante fase gassosa e il Au80Sn20 preformato il foglio di saldatura viene pulito mediante ultrasuoni in etanolo / acetone anidro solvente misto per 15 minuti; (2) montaggio: i componenti da saldare vengono montati a turno con un dispositivo di posizionamento in grafite umana, e l'attenzione dovrebbe essere pagato per mantenere i componenti da saldare puliti; (3) Integrato brasatura: Il forno di sinterizzazione sottovuoto viene utilizzato per la brasatura, la temperatura di picco è impostata a 340 ℃, e il tempo di saldatura è di 4 minuti; (4) chip assembly; (5) cucitura parallela saldatura: la saldatura viene eseguita in atmosfera protettiva di azoto.

Fig. 2 diagramma di flusso del processo di LTCC pacchetto integrato

risultati sperimentali e discussione

3.1 LTCC modalità di errore del pacchetto integrato del substrato

(1) requisiti di base per la saldatura integrata a tenuta di gas confezione

Il un pacchetto ermetico può isolare i componenti elettronici installati in esso da l'ambiente esterno, prevenire il liquido nocivo e solido, in particolare il gas nocivo da corrodendo o penetrando in e può garantire efficacemente l'affidabilità a lungo termine del prodotto.

(2) Il tasso di cavità di saldatura compreso tra LTCC il substrato e la piastra inferiore sono troppo alti.

Il il foro formato dalla saldatura aumenterà la resistenza termica dei componenti di potenza sul substrato e porterà facilmente al guasto o alla combustione dei componenti di potenza. Il un grande foro sotto il substrato significa che il segnale non può passare attraverso il terreno comune della piastra inferiore metallica, ma può raggiungerlo bypassando il foro. Il la posizione e la dimensione del foro di saldatura sul substrato sono casuali e non esiste una legge certa Il maggiore è l'area di saldatura tra il substrato e la piastra inferiore in metallo, maggiore è il numero di fori e maggiore è l'area del singolo foro più grande. onde millimetriche e altri alta frequenza circuiti, la dimensione del foro può raggiungere l'ordine della lunghezza d'onda del segnale ad alta frequenza, o anche maggiore di la lunghezza d'onda del segnale, quale influenzerà l'accettazione o le prestazioni di emissione del circuit.For LTCC prodotti di confezionamento integrato, il generale cavitazione tasso è inferiore a di 25 % e non è presente alcun foro di saldatura sotto il microstrip linea di trasmissione di cui la dimensione è maggiore di di due volte il microstrip linea larghezza.

3.2 effetto della progettazione strutturale integrata sulla Tenuta all'aria di pacchetti

1) influenza di LTCC conduttore di calore struttura del foro sulla tenuta al gas del package.

I fori di conduzione del calore sono solitamente posti sulla parte anteriore di LTCC substrato per migliorare le prestazioni di dissipazione del calore del substrato. Il la struttura della conduzione del calore attraverso il foro è mostrata in figura 3. poiché la conduzione del calore attraverso il foro è sinterizzata da pasta d'oro con alto contenuto di metallo e basso contenuto di vetro, il materiale del foro passante non può essere completamente combinato con il corpo in ceramica durante sinterizzazione e l'area di saldatura effettiva tra LTCC il substrato e la piastra inferiore in metallo sono bassi, soprattutto quando è presente una cavità di saldatura penetrante nella conduzione del calore attraverso il foro (Figura 4) .It è facile formare un passaggio di perdita d'aria lungo la direzione del foro di saldatura e la conduzione del calore foro. 5 prodotti con attraverso il tipo i fori di saldatura nelle parti dei fori di conduzione del calore sono selezionati per il rilevamento delle perdite prima della sigillatura, 4 dei 5 prodotti hanno un tasso di perdita non qualificato ei dati di rilevamento delle perdite sono mostrati nella tabella 1. al fine di evitare perdite d'aria, il verificarsi di through-type fori di saldatura dovrebbe essere eliminato ottimizzando il processo di brasatura.

tabella 1 dati di rilevamento delle perdite di prodotti cavi penetranti

Fig. 3 diagramma schematico della struttura dei pori di conduzione del calore

(2) Il influenza di LTCC struttura di cablaggio del conduttore interno del substrato sulla tenuta al gas dell'imballaggio integrato

LTCC il substrato del circuito ha spesso una vasta area del piano di massa metallico (come come conduttore d'oro), come mostrato nella figura 5A.Due al minor contenuto di vetro nella pasta del conduttore d'oro, è difficile formare una connessione densa tra il conduttore d'oro e il LTCC interfaccia ceramica durante sinterizzazione, e c'è un piccolo canale di perdita, che è facile fare in modo che LT c substrato del circuito stesso perdite, in modo che i conduttori dello strato di messa a terra parziale possano essere rimossi durante il progetto di cablaggio del LTCC substrato senza influenzando le prestazioni del circuito (come mostrato in FIG. 5B) .In durante il processo di sinterizzazione, si forma direttamente la fitta connessione tra gli strati superiori e inferiori di porcellana grezza, evitando così la generazione di canali di perdita d'aria.

Fig. 5 diagramma schematico del design dello strato barriera

prendere i due schemi di cablaggio (12 LTCC substrati) per il test di brasatura integrato, dopo il test, rilevamento delle perdite prima della sigillatura, i risultati del rilevamento delle perdite sono mostrati nella tabella 2, dopo aver impostato lo strato barriera, il tasso qualificato di tenuta ai gas di LTCC i prodotti di imballaggio integrato sono stati notevolmente migliorati

tabella 2 dati di rilevamento perdite dei prodotti con o senza strato barriera

(3) Il effetto dell'altezza del recinto sulla ermeticità del pacchetto integrato

Il piastra di copertura di LTCC il prodotto di imballaggio integrato è saldato a tenuta di gas mediante saldatura a cucitura parallela processo. Quando viene eseguita la saldatura a cucitura parallela, l'alta temperatura istantanea 3 fino a 1500 ℃ sarà prodotto e l'enorme calore sarà trasferito all'interfaccia di saldatura tra la custodia e LTCC substrato lungo l'involucro retrattile, che causerà uno shock termico all'interfaccia e quando lo stress da shock termico supera la forza di LTCC substrato all'interfaccia, il LTCC il substrato si spezzerà, provocando una perdita di gas di LTCC substrato se stesso.In per evitare questo fenomeno, oltre ad ottimizzare i parametri della saldatura continua parallela e ridurre il calore generato dalla saldatura continua parallela, l'altezza del recinto (≥ 1.5mm) dovrebbe essere aumentato all'inizio della progettazione della struttura di imballaggio integrato, che può dissipare parte del calore generato dalla saldatura continua parallela prima di raggiungere l'interfaccia di saldatura, riducendo così l'impatto termico su LTCC substrato in saldatura continua parallela processo.

3.3 effetto del processo di brasatura sul rapporto della cavità di saldatura

(1) Il influenza della contaminazione della superficie di saldatura

Il esistenza di organic / inorganic gli inquinanti sulla superficie dell'assieme saldato renderanno difficile il gold-tin saldatura per infiltrarsi sulla superficie di saldatura, con conseguente formazione di vuoti di saldatura, soprattutto quando sono presenti sostanze inquinanti sull'interfaccia di saldatura tra il telaio e LTCC substrato, ci saranno buchi in this area dopo la saldatura, con conseguente fuoriuscita di gas del prodotto. Prima saldatura, tutte le parti devono essere pulite rigorosamente, parti diverse dovrebbero essere pulito in modi diversi, LTCC piastra di base, piastra inferiore in metallo e custodia dovrebbe essere pulito in fase di vapore, la saldatura a oro dovrebbe essere pulito in etanolo / acetone anidro solvente miscelato mediante onde ultrasoniche per 15 minuti.

Fig. 6 radiografie di saldatura prima e dopo la pulizia (a: prima pulizia; B: dopo pulizia)

(2) Il influenza dell'interfaccia di saldatura pressione.

Quando esecuzione LTCC pacchetto integrato saldatura con la piastra inferiore metallica, premendo una certa pressione sulla superficie di saldatura, è possibile scaricare efficacemente il gas residuo tra LTCC substrato e le parti di saldatura, riducendo così i vuoti. Il pressione applicata sull'interfaccia di saldatura dovrebbe essere moderato in taglia. Se la pressione è troppo piccola, l'effetto dello scarico del gas non è ovvio; se la pressione è troppo grande, è facile che una grande quantità di lega per saldatura fusa venga estrusa e trabocchi al non saldato parti del prodotto durante il processo di saldatura, influenzando così il rendimento di saldatura esperimento mostra che la pressione di 0.2 N / cm2 è appropriato per LTCC substrato saldatura. Fig. 7 mostra le immagini radiografiche di LTCC substrato e substrato metallico alla pressione di saldatura di 0,1 N / cm2 e 0.2 Ncm2 rispettivamente.

Fig. 7 fotografie a raggi X di saldatura a diverse pressioni

(a: 0,1N / cm2; b: 0,2N / cm2)

dovrebbe si noti che quando il LTCC il substrato è saldato con la piastra inferiore in metallo e il foving telaio della custodia, l'area di saldatura tra il LTCC substrato e il foving il telaio della custodia è molto più piccolo di quello tra il LTCC substrato e la piastra di fondo in metallo e le due superfici di saldatura dovrebbero essere premuto separatamente, altrimenti la saldatura tra il LTCC il substrato e il telaio della custodia verranno estrusi in grandi quantità, determinando una saldatura insufficiente sull'interfaccia di saldatura, portando così al fallimento dell'imballaggio a tenuta di gas.

Fig. 8 fotografie a raggi X di pezzi di saldatura di diverso spessore

(a: 0,05 mm; b: 0,1 mm)

(3) Il influenza dello spessore del pezzo da saldare

Il spessore del foglio di saldatura dovrebbe essere appropriato, il foglio di saldatura è troppo sottile, la lega di saldatura non è sufficiente per riempire il vuoto dell'interfaccia di saldatura, con conseguente vuoti di saldatura. Il il foglio di saldatura è troppo spesso, non solo aumenta il costo di saldatura, ma è anche facile apparire fenomeno di trabocco della saldatura. Il oro puro LTCC substrato generale warpage requisito di controllo è ≤ 3 ‰, con l'aumento della dimensione del substrato, il suo warpage anche l'altezza aumenta.

per garantire una buona saldatura, maggiore è la dimensione del substrato, maggiore è lo spessore di saldatura richiesto. Figg. 8A eb sono prodotti saldati con 0,05 mm e 0,1 mm Au80Sn20 saldature alle stesse condizioni, rispettivamente si può vedere che quando 0,05 mm vengono utilizzate saldature, la saldatura non può riempire completamente lo spazio di interfaccia tra la piastra di base e LTCC substrato, risultando in large-size vuoti di saldatura, con un tasso di vuoti di saldatura superiore a 25 %. Quando 0,1 mm vengono utilizzate saldature, il divario dell'interfaccia è quasi completamente riempito con saldatura, con un tasso di vuoti di saldatura inferiore a 10 %.

5. conclusione

(1) Il struttura del foro di conduzione termica di LTCC substrato influenzerà la tenuta al gas dei prodotti di imballaggio integrato, come il foro di penetrazione nell'interfaccia di saldatura tra la piastra inferiore in metallo e LTCC substrato, quale provocherà la fuoriuscita di gas dagli imballaggi integrati prodotti.

(2) Quando cablaggio del conduttore interno di LTCC substrato, la fuga di gas dai prodotti di imballaggio integrato può essere efficacemente prevenuta progettando uno strato. barriera

(3) Quando l'altezza della custodia abbattuta è insufficiente, il processo di saldatura a cucitura parallela è facile da causare LCC cracking del substrato, che può essere evitato aumentando l'altezza di recinzione.

(4) A pulire il componente di saldatura, il Au80Sn20 foglio di saldatura con spessore di 0,1 mm è selezionato e la pressione di 0,2 N / cm2 viene applicato al prodotto integrato per ottenere un buon effetto di saldatura. Il il tasso di perdita del prodotto finale prima della sigillatura è ≤ 1 × 10 pa · cm3 / s (He), e che dopo il suggellamento è ≤ 1 × 10-2pa · cm3 / s (He) e la velocità della cavità di saldatura è < 10 %.