一种基于脉冲热压焊接半导体金属封装光学镜片的方法技术

本发明专利技术属于半导体真空封装技术领域，公开了一种基于脉冲热压焊接半导体金属封装光学镜片的方法。所述方法包括如下步骤：在金属焊接区域叠放焊料和光学镜片，将感压纸放置在光学镜片与焊料之间后调整参数进行施压，调整使焊料受压均衡；在同一位置放置温度传感器，脉冲热压头下降接触到光学镜片焊接处区域，温度传感器收到温度信息显示焊料实际温度曲线参数，调整脉冲热压头温度参数与焊料实际温度曲线一致；然后在调试好的参数条件下进行脉冲热压焊接操作生产。本发明专利技术通过预先对焊接区域进行压力平衡调试和温度调试，可解决焊接受力不均和焊料的温度曲线匹配问题，提高金属焊接封装的气密性，精密性和可靠性。精密性和可靠性。精密性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于脉冲热压焊接半导体金属封装光学镜片的方法


[0001]本专利技术属于半导体真空封装
，具体涉及一种基于脉冲热压焊接半导体金属封装光学镜片的方法。

技术介绍

[0002]现有半导体红外热成像金属封装主要由金属管壳、光学镜片(主流锗片、硅片，其中锗片红外波长透过率比较高)、红外热成像传感器、吸气剂和半导体制冷器(TEC)构成，其光学镜片通过共晶焊接高温方式与金属管壳连接一起，光学镜片与管壳&帽盖焊接时易受光学镜片平整度影响，其曲翘易导致共晶局部出现空洞，尤其管壳四边角受力不均出现扇形的空洞，影响封装焊接的气密性。
[0003]目前，半导体金属封装的焊接主要采用回流焊的方式，但采用回流焊价格相对成本高，占地面积大，设备生产时温度需要时刻保持不能停，所以能耗非常高，生产前焊接处受力点温度和压力调试不便，难已知晓各焊接处是否受力，温度曲线测试也不方便，容易出现焊接空洞现象。还有一种平行焊接方式，其主要利用短路产生焦耳热量来融化管壳，其焊接温度极不好控制，很难准确监测到温度曲线及各区域受力的状况。焊接时先预焊接防止光学镜片移动，再分别通过X轴和Y轴焊接光学镜片，焊接效率较低，焊接时融化金属管壳达到联接作用，仅能用于金属管壳和金属帽盖，有一定局域性要求。
[0004]脉冲热压的原理是通过变压原理，把电压变成电流，在压头底面短路形成温度，压头下降接触摸到产品是才开始加热升温，热压机的温度可以采用实时的温度曲线来表示，简单易懂，对焊接点的温度控制精确，大大方便了操作人员的工作。
[0005]专利CN 113399856 A公开了一种CCD对位脉冲热压焊接方法，包括：步骤S1，通过CCD对位机构和激光平整度测量仪分别拍摄柔性电路板和刚性电路板的图像；步骤S2，通过图像分析模块对CCD对位机构和激光平整度测量仪拍摄的图像进行分析，以CCD对位机构拍摄的图像为基准面、以电路板几何中心为原点建立坐标系并比对柔性电路板图像和刚性电路板图像的各焊点位置是否对应，以及从激光平整度测量仪拍摄的图像中提取各焊点的实际平整度和实际厚度并将该实际平整度和实际厚度分别与设置在图像分析模块中的预设平整度U0和预设焊点厚度范围G0进行比对；步骤S3，将图像分析模块的分析结果输出至控制模块，并当判定达到焊接要求时通过控制模块控制焊接机构进行焊接，以及当判定未达到焊接要求时通过控制模块控制对焊接机构进行调整。专利CN 107617816 A公开了一种软板脉冲热压焊接方法，包括：预处理步骤，准备一待加工的FPC板与一PCB板，其中，所述FPC板形成有焊接脚，所述PCB板形成有孔位，所述焊接脚可部分伸出PCB板的孔位；固定步骤，分别固定FPC板及PCB板，并使PCB板位于FPC的上方；校准步骤，校准FPC板与PCB板的位置，并使FPC板与PCB板抵接，其中，所述FPC板的焊接脚部分伸出PCB板并弯折靠近PCB板的焊盘；焊接步骤，利用焊接头将FPC板中部分伸出PCB板的焊接脚通过脉冲热压焊接在PCB板的焊盘上；冷却步骤，冷却焊接后的FPC板与PCB板，得到成品。
[0006]上述现有技术均利用了脉冲热压焊接实现了电路板的焊接，但只是简单的针对焊
接位置进行分析处理和校准，而针对半导体金属封装光学镜片过程中因平整度或受力不均易出现空洞的问题，上述现有技术并未给出解决方案。且也未针对特定焊料匹配相应温度参数，焊接可靠性无法保证。

技术实现思路

[0007]为解决受力不均共晶焊接出现空洞的问题，提高金属焊接封装的气密性，提高封装焊接可靠性，本专利技术的目的在于提供一种基于脉冲热压焊接半导体金属封装光学镜片的方法。
[0008]本专利技术目的通过以下技术方案实现：
[0009]一种基于脉冲热压焊接半导体金属封装光学镜片的方法，包括如下步骤：
[0010](1)焊接区域压力平衡调试：在平台支架上固定待焊接的金属部件，在金属焊接区域叠放焊料和光学镜片或与帽壳焊接好的光学镜片，将感压纸放置在光学镜片与焊料之间，根据感压纸参数设置脉冲热压头的温度和压力，然后对光学镜片进行施压，根据感压纸的颜色深度调整平台支架使焊料受压均衡；
[0011](2)焊接区域温度调试：在步骤(1)中感压纸的同一位置放置温度传感器，按焊料理论温度曲线设置好脉冲热压头的温度参数，脉冲热压头下降接触到光学镜片焊接处区域，温度传感器收到温度信息显示焊料实际温度曲线参数，核对焊料实际温度曲线是否与焊料理论温度曲线一致，如有差异则调整脉冲热压头温度参数与焊料实际温度曲线一致；
[0012](3)在步骤(1)调试好的平台支架上根据步骤(2)调试好的温度参数进行脉冲热压焊接操作生产。
[0013]进一步地，步骤(1)中所述在平台支架上固定待焊接的金属部件采用螺丝四角固定，在后续压力调试过程中通过调整螺丝使焊料受压均衡。平台支架主要起支撑金属腔体和稳定光学镜片的作用，金属腔体放置在平台支架上，再把焊料片放置在金属腔体的侧壁表面上，再压上光学镜片，如锗片、硅片，其制作成与金属腔体同形状的平台，其形状设计使平台中间区域更加稳定，便于通过调整螺丝使平台各角度的压力均衡。
[0014]进一步地，步骤(1)中所述焊料选自AuSn20焊料或InAg3焊料，更优选AuSn20焊料。AuSn20焊料稳定性好，焊接后气密性高，常使用对器件性能要求较高的运用场所，但其对焊接温度曲线的时间精度有严格的要求。脉冲热压焊接的脉冲高温压头温度通过变压把电压变成大电流，通过本专利技术调制控制方式精准控温，可满足AuSn20焊料对温度曲线的精准要求。其压头主要采用钨钢合金制成专用压头形状。
[0015]进一步地，步骤(1)中所述光学镜片为锗片或硅片，优选为锗片。更优选红外波长透过率高、8
‑
12um波长透光率＞95％的锗片。
[0016]进一步地，步骤(1)中所述光学镜片的焊接处表面通过磁控溅射(PVD)或化学镀膜的方式形成一层金属层。优选地，所述金属层为含有Cr、Ni、Au中至少一种金属的金属层。通过光学镜片的焊接处表面预先制备一层金属层，有利于光学镜片与金属焊接表面通过焊料(AuSn20、InAg3)采用脉冲热压焊接牢固融合在一起。
[0017]进一步地，步骤(1)中所述根据感压纸参数设置脉冲热压头的温度为70～100℃，压力为0.8～1.2Kg.f，时间控制3～7S。
[0018]进一步地，步骤(3)中所述脉冲热压焊接操作生产时，在脉冲热压头与光学镜片之
间放置一张与脉冲热压头形状一致的硅胶片或铁氟龙布，降低脉冲热压头和光学镜片本身的表面粗糙度及压头的冲击力。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0020](1)本专利技术通过预先对焊接区域进行压力调试，使焊料受压均衡，并结合后续脉冲热压焊接操作，可以解决受力不均共晶焊接出现空洞的问题，提高金属焊接封装的气密性。
[0021](2)本专利技术通过预先对焊接区域温度调试，可精准匹配焊料的温度曲线参数，并结合后续脉冲热压焊接操作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于脉冲热压焊接半导体金属封装光学镜片的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)焊接区域压力平衡调试：在平台支架上固定待焊接的金属部件，在金属焊接区域叠放焊料和光学镜片或与帽壳焊接好的光学镜片，将感压纸放置在光学镜片与焊料之间，根据感压纸参数设置脉冲热压头的温度和压力，然后对光学镜片进行施压，根据感压纸的颜色深度调整平台支架使焊料受压均衡；(2)焊接区域温度调试：在步骤(1)中感压纸的同一位置放置温度传感器，按焊料理论温度曲线设置好脉冲热压头的温度参数，脉冲热压头下降接触到光学镜片焊接处区域，温度传感器收到温度信息显示焊料实际温度曲线参数，核对焊料实际温度曲线是否与焊料理论温度曲线一致，如有差异则调整脉冲热压头温度参数与焊料实际温度曲线一致；(3)在步骤(1)调试好的平台支架上根据步骤(2)调试好的温度参数进行脉冲热压焊接操作生产。2.根据权利要求1所述的一种基于脉冲热压焊接半导体金属封装光学镜片的方法，其特征在于，步骤(1)中所述在平台支架上固定待焊接的金属部件采用螺丝四角固定，在后续压力调试过程中通过调整螺丝使焊料受压均衡。3.根据权利要求1所述的一种基于脉冲热压焊接半导体金属封装光学镜片的方法，其特征在于，步骤(1)中所述焊料选自AuSn20焊料或InAg3焊料。4.根据权利要求3所述的一种基于脉冲热压焊接半导体金属封装光学镜片的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志双，曾广锋，高涛，
申请(专利权)人：东莞先导先进科技有限公司，
类型：发明
国别省市：