第6卷，第9期
V ol6NO9
电子与封装
ELECTR0NICS&PACKAGING
总第41烧结线
2006年9川
综述
MCM—C金属气密封装技术
何中伟，李寿胜
(华东光电集成器件研究所，安徽蚌埠233042)
摘要：在介绍MCM—C常用金属气密封装方法的基础上，重点对MCM—C封装中工程实用性强，应
用较多的平行缝焊密封工艺技术，链式炉钎焊密封工艺技术以及密封前的真空烘烤技术进行了较深入的
研讨实验结果表明，采用文中所述的MCM—C金属气密封装技术所封装的金属外壳封装MCM—C，一拳击架
体化PGA封装MCM—C产品，在经受规定的环境试验，机械试验后，其结构完整性，电学有效性,
机械牢固性，封装气密性均能很好地满足要求.
关键词:MCM—C；金属气密封装；平行缝焊；钎焊；真空烘烤
中图分类号:TN305.94文献标识码:A文章编号:1681—1070(2006)09—0001—06 MCM-CHermeticallyMetalSealingTechniques
HEZhong—wei,
LIShou—sheng
(EastChinaInstituteofPhoto—ElectronICBengbu233042China)
Abstract.OnthebasisoftheintroductionofMCM—
C'Scommonhermeticallymetalsealingmethods,the paperputsstressontherelativelydeepgoingstudiesinparallelseamsealingprocesstechnique ,
beltfurnace
brazingsealingprocesstechniqueandpre—sealingvacuumbakingtechniquewhichareveryengineeringpracti—calandarewidelyusedinMCM—Cpackaging.Ourexperimentsindicatethat,afterasetofnecessaryenviron—mentalandmechanicaltests. themetalpackagesealedMCM—CandintegralPGApackagedMCM—Cprod—uctsusingtheMCM—Chermaticallymetalsealingtechniquesstatedinthispaperareabletomeettherequire—meritsverywellintheirstructuralintegrity,electricalefficiency,mechanicalfirmnessandsea ling
hermetization.
Keywords:MCM—C:hermeticallymetalsealing;parallelseamsealing;brazing;vacuumbaking
mirna靶基因分析1引言
封装可以简明地定义为对电子器件进行互连，加
电，保护和散热¨.气密封装通常采用由金属，陶
瓷，玻璃等材料制成的带腔体的外壳，外壳在被封盖后
能使安装于其内的电子元器件与外界环境相隔离，阻止
有害液体，固体特别是气体污染物的侵蚀或渗透入内,
保证产品的长期可靠性.
绝对意义上的完全气密即俗称的"不漏气"，在
收稿日期:2006—03—06
实际封装中是不存在的.随着时间的推移，小的气体
分子将通过扩散和渗透进入到封装中，这些气体最终将
在封装腔体内达到平衡.由于这种渗透相当缓慢，所以
在应用中仍能使封装器件得到较长的寿命.一般认为, 当封装的氦(He)漏气速率.小于5×10～Pa?cm?
s.(对腔体容积<0.4cm)或1×10～Pa?cm?s.
(对腔体容积≥0.4cm,206kPa加压4h后}贝4试)时为气密封装.
适用于MCM—C(陶瓷多芯片组件)的封装，按
材料分主要有以A1N,A1O为代表的陶瓷封装和以柯一
1一
第6卷第9期电子与封装
伐，无氧铜，不锈钢为代表的金属封装.陶瓷封装
出脚等部分组成,I/O端子制成BGA,QFP,LCCC
虚拟墓地
等表面安装型或PGA,DIP等通孔插装型；金属封
装制成双列/多列直插引线浅腔盖板型，平台管帽型
或侧翼引线扁平盖板型外壳，用玻璃珠熔融密封和绝缘I/O引线孔¨,.在高真空，高温环境下充分烘烤
去除内部湿气和杂质后,MCM—C要通过最终的密封工艺实现气密性封装.常见的MCM—C密封技术有锡焊，钎焊，平行缝焊，电子束焊，激光焊，电阻焊(凸
点熔焊，点焊，贮能焊)，冷焊等,,6.
目前，我们结合自身的工艺条件,MCM—C的封
装主要采用将LTCC基板安装入金属外壳内的气密封装(简称"McM—c金属外壳封装")和LTcc基
板与外壳腔壁,PGA钉头引线一体化钎焊的气密封装(简称"PGA型MCM—C一体化封装")两种主要
方式.
本文在介绍MCM—C常用金属气密封装方法的基
础上，重点研讨了在MCM—C封装中'l-.程实用性强, 应用较多的平行缝焊密封工艺技术，链式炉钎焊密封工艺技术以及密封前的真空烘烤技术.
2MCM—C常用金属气密封装方法
金属气密封装由于在最严酷使用条件下具有杰出的
可靠性而被广泛用于特殊用途.封装体积不小于0.1cm 的金属气密封装一般采用熔焊，锡焊(或钎焊)工
艺实现壳体与盖板的封接,5们.
熔焊是通过加热将壳体和盖板这两个金属构件直
接熔接在一起，热可以在高阻金属上通过电流(缝焊), 激光束聚焦(激光焊)，电子束聚焦(电子束熔焊)或
直接加热(凸点熔焊)产生.
锡焊，又可称为钎焊，共晶焊，焊料焊等，是
在壳体和盖板的密封区域之间放入含锡的合金预制片，加热到熔点温度后形成共熔/共晶，将壳体和盖
板密封焊接在一起.封装用锡焊焊料一般预先制作成合金焊片，主要有两种类型：一种为低熔点的软焊料，最
常用的是熔点为183%的Sn63Pb37合金焊片；另一种为较高熔点的硬焊料，最常用的是熔点为280℃
的
Au80Sn20合金焊片.
根据加热方法的不同，锡焊/钎焊常有下列4种焊
封二I艺:
①手工焊：手持烙铁加热熔化焊料进行密封,
一
2一
一
般只适于用软焊料的焊接;
②链式炉焊：遵照焊料的再流焊接曲线，在N,
气氛的链式炉(又常称为带式炉)中完成封装的密
封焊接;
③锡缝焊：采用缝焊设备(平行缝焊机)，当
大电流脉冲流过盖板时，对盖板与壳体问的焊料预
制片进行电阻加热而使其再流熔化，实现封装的密
封焊接;
④压板焊：先对其内有置于一个水冷夹具中的
"壳体一焊料预制片一盖板"封装组合的焊接操作腔室抽真空后回充N,，再在盖板上压持住压板，提高压
板温度使焊料熔化，同时稍稍加大操作腔室的N，压力，以抵消封装内部气体膨胀造成的压力增加而维持
盖板压向焊料的正压，从而使封装实现无焊料凸起的
均匀焊缝密封焊接.
熔焊具有_T作速度快，成品率高(接近
100%)，重复性好，工艺参数易控，可靠性高等优
点，是最为流行的金属气密封装方法，其中又以平行
缝焊工艺应用最多；锡焊封装极易去掉盖板而进行返工，但必须采用越来越高的温度，熔点低一些的较软
焊料允许次数更多的返，严重的锡焊封装泄漏可通
过较高温度下的焊料再流进行弥补，链式炉锡焊适于
连续的大批量产品密封.
我们根据已有条件，对常用柯伐合金双列/多列
直插引线浅腔盖板型金属外壳，一体化PGA外壳的气密封装，主要研究采用平行缝焊熔接—r艺和链式炉钎焊工艺，分别实现金属外壳的柯伐合金底座与盖板之问，一体化封装的柯伐合金外壳腔壁与盖板之问的气pppd-287
密封口
3平行缝焊密封工艺
陶瓷发簪高可靠金属气密封装的最常用方法是熔焊口】.在
熔焊中，电，光等高能脉冲可将局部金属加热到1000%～
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