一種LTCC基板組件及其共晶燒結工藝方法技術

本發明專利技術涉及一種LTCC基板組件及其共晶燒結工藝方法，LTCC基板組件包括LTCC基板(2)、0.08mm厚預成型銀錫焊片(3)、毛紐扣安裝孔(即CNA8高溫保護阻焊膠涂覆位置)(4)、LTCC基板結構件(5)，LTCC基板組件放入至彈性定位工裝(1)中構成產品件。本發明專利技術適合多尺寸的專用彈力工裝，可將基板空洞率由80％以下提高到90％以上；設計毛紐扣安裝孔的保護工藝，實現對不同連接器安裝孔的焊接過程的精確保護，不會對后續連接器進行安裝產生影響。同時采用銀錫焊片作為焊接材料，可實現焊料量的高精度控制，提高產品的一致性。

LTCC substrate assembly and eutectic sintering process thereof

The invention relates to a LTCC substrate component and eutectic sintering method, LTCC substrate assembly includes a LTCC substrate (2), 0.08mm thick silver solder preform sheet (3), Mao button mounting hole (CNA8 high temperature protection solder coated position), LTCC (4) substrate structure (5), LTCC the substrate to the elastic component into the positioning fixture (1) in the form of products. This method is suitable for the special elastic multi dimensions, the substrate can be empty rate increased from 80% to 90% above below; design of protection technology of hair button mounting hole, accurate protection of welding process of different connector mounting holes, will not affect subsequent connector installation. At the same time using silver soldering as welding material, can realize the high precision control of solder volume, improve product consistency.

【技術實現步驟摘要】
一種LTCC基板組件及其共晶燒結工藝方法
本專利技術涉及一種基于多空腔的LTCC基板組件低空洞共晶燒結工藝方法，屬于微電子組裝中釬焊工藝技術。
技術介紹
受天線接口結構形式限制，瓦片組件與外部信號傳輸需要進行多通道信號傳輸，這需要一片LTCC基板具有多連接器的連接方式，以實現多通道的收發信號處理。通常采用毛紐扣作為信號傳輸的連接器，因毛紐扣的存在，需要排除焊料、空氣的不同介質對傳輸性能的影響，LTCC基板與鋁硅材料冷板之間焊接時需對毛紐扣安裝孔進行有效保護，防止焊料材料及雜質對毛紐扣安裝位置及尺寸產生影響。微波組件的工作頻率較高，整體性能受散熱及接地影響較大，固LTCC基板與相應鋁硅材料冷板之間要求低空洞連接，確保接地及散熱良好。本專利技術所涉及的微波組件的尺寸更小、集成度更高，對基板焊接的空洞率提出了更高的要求。傳統的LTCC基板與鋁硅材料冷板之間采用導電膠粘接或者回流焊接處理。導電膠粘接雖然可以精確控制LTCC基板與載體冷板之間的膠量及形態，降低對連接器安裝孔的影響，但導電膠粘接的電阻率大，導熱系數小，造成微波損耗大、管芯熱阻大、結溫高，導致組件功率性能及可靠性等方面受到影響。對LTCC基板與鋁硅冷板之間進行回流焊接時，一般采用熱風回流焊接或紅外回流焊接進行，但受設備能力限制及焊膏的復雜成分影響，進行回流焊接時難以滿足基板低于15％以下的空洞率要求，同時因毛紐扣尺寸較小，其放置位置的孔洞很難進行有效保護，是一直存在的工藝難題。
技術實現思路
專利技術的目的針對現有工藝技術的不足出發，設計一種可達滿足LTCC電路基板散熱及接地要求的LTCC基板組件共晶燒結工藝方法，且不對連接器安裝孔產生影響，同時可精確控制焊料量，提高產品一致性。技術方案如圖1、圖2所示，一種LTCC基板組件，涉及有彈性定位工裝1及LTCC基板組件，LTCC基板組件包括LTCC基板2、成型銀錫焊料片3、連接器的安裝孔4及LTCC基板結構件5，LTCC基板結構件5含有多個連接器的安裝孔4，LTCC基板2含有多個芯片安裝槽，LTCC基板2、預成型銀錫焊料片3共同裝配至LTCC基板結構件5中，其中帶有LTCC基板組件和彈性定位工裝1的加工件為產品件。一種LTCC基板組件共晶燒結工藝方法主要是通過采用合適尺寸的預成型銀錫焊料片3作為焊接材料，并設計LTCC基板組件使用的彈性定位工裝1以施加基板焊接過程的作用力及定位，對局部連接器的安裝孔4設計高溫阻焊保護工藝，最后通過設計LTCC基板組件銀錫共晶燒結過程的工藝曲線，進行LTCC基板2與LTCC基板結構件5之間進行共晶燒結，實現無安裝孔污染的LTCC基板2與LTCC基板結構件5之間的低空洞共晶燒結。所述一種LTCC基板組件共晶燒結工藝方法實施過程如下：步驟1：根據需要共晶燒結的LTCC基板結構件5的結構圖紙，加工可對不同厚度共晶燒結產品提供固定壓力、高精度定位，同時可以良好傳熱的彈性定位工裝1，彈性定位工裝1需在LTCC基板結構件5上連接器的安裝孔4位置預留高溫保護阻焊膠涂覆位置；步驟2：按LTCC基板結構件5相同的尺寸加工出與彈性定位工裝1所施加壓力相匹配的一定厚度的預成型銀錫焊料片3；步驟3：將步驟1所述的彈性定位工裝1進行超聲清洗留作備用；步驟4：清洗LTCC基板結構件5、預成型銀錫焊料片3及LTCC基板2；步驟5：依次將LTCC基板組件中LTCC基板結構件5、預成型銀錫焊料片3和LTCC基板2放入彈性定位工裝中；步驟6：通過彈性定位工裝1底部的預留位置，對LTCC基板結構件5上連接器的安裝孔4涂覆耐高溫保護阻焊膠；步驟7：將步驟6所述的產品件放入烘箱中，進行100℃±5℃、30分鐘左右烘干處理；步驟8：將步驟7所述的產品件放入共晶燒結爐中，確保彈性定位工裝1底部與共晶爐內部加熱板充分接觸；步驟9：設置共晶燒結工藝曲線，實現步驟8所述產品件在一定焊接溫度、真空度和工藝氣體條件下的真空燒結；步驟10：共晶燒結程序運行完畢后，待產品件溫度降至60℃以下后，取出已完成共晶燒結的產品件。步驟9所述的設置共晶燒結工藝曲線方法具體過程如下：1)程序最先對共晶爐腔室進行抽真空、充氮氣、再抽真空再充氮氣的步驟，充分清除腔室內的雜質氣體和水氧氣，充分凈化共晶爐內部焊接氛圍；2)通過設置升溫時間來控制石英燈管加熱速率，將LTCC基板組件焊接溫度以2℃/s升溫至190℃，并在此溫度保溫3min，并在此階段通入甲酸還原氣體，進行焊料及焊接部位的氧化物的充分還原；3)通過抽真空除去上階段還原后的雜質氣體，并通入純凈的氮氣保護氣體，起到保護和傳熱介質的作用；4)以3℃/S的速度迅速將溫度升至250℃，并進行90s的保溫過程，同時在此過程進行抽真空處理，確保焊接氛圍良好；5)焊接面在進行250℃充分保溫后進行流量大約為6slm/min速率的充氮氣的處理，對焊接組件進行快速降溫至180℃以下，防止老化；6)改變氮氣速率，進行慢速降溫至80℃，完成焊接。步驟6所述的LTCC基板結構件5上連接器為毛紐扣。專利技術創造的優點和用途首創性的開展基于銀錫焊片的特殊形態的LTCC基板組件的共晶燒結工藝，通過優化升降溫速率、氮氣速率等共晶燒結曲線參數，并設計適合多尺寸的專用彈力工裝，可將傳統回流焊接的基板空洞率由80％以下提高到90％以上；設計毛紐扣安裝孔的保護工藝，實現對不同連接器安裝孔的焊接過程的精確保護，不會對后續連接器進行安裝產生影響；根據不同施壓面積設計的彈性工裝，可實現對不同尺寸LTCC基板焊接時進行相同單位面積的壓力施加，實現對多尺寸的帶有連接器孔的LTCC基板進行良好焊接；同時采用銀錫焊片作為焊接材料，可實現焊料量的高精度控制，提高產品的一致性。一種LTCC基板組件共晶燒結工藝方法可廣泛應用于含有多連接器安裝孔的基板大面積低空洞接地焊接領域。附圖說明圖1為LTCC基板組件共晶燒結部位剖面放大圖圖2為LTCC基板結構件底部圖具體實施方式一種LTCC基板組件的共晶燒結工藝方法具體實施過程如下：步驟1：如圖1、2所示，根據需要共晶燒結的LTCC基板結構件5的結構圖紙，加工可對不同厚度共晶燒結產品提供0.02g/mm2固定壓力、0.1mm定位精度，同時可以良好傳熱的彈性定位工裝1，彈性定位工裝1需在LTCC基板結構件5上連接器的安裝孔位置預留高溫保護阻焊膠涂覆位置；步驟2：按LTCC基板結構件5相同的尺寸加工出與彈性定位工裝1所施加壓力相匹配的厚度為0.08mm的預成型銀錫焊料片；步驟3：將步驟1所述的彈性定位工裝1進行超聲清洗留作備用；步驟4：清洗LTCC基板結構件5、預成型銀錫焊料片及LTCC基板；步驟5：按照圖1所示，依次將LTCC基板結構件5、預成型銀錫焊料片和LTCC基板放入彈性定位工裝1中，其中LTCC基板結構件5、預成型銀錫焊料片和LTCC基板構成一個整體，稱為LTCC基板組件，帶有LTCC基板組件和彈性定位工裝1的加工件稱為產品件；步驟6：通過彈性定位工裝1底部的預留位置，對LTCC基板結構件5上連接器的安裝孔涂覆CNA8型耐高溫保護阻焊膠；步驟7：將步驟6所述的產品件放入烘箱中，進行100℃±5℃、30分鐘左右烘干處理；步驟8：將步驟7所述的產品件放入共晶燒結爐中，確保彈性定位工裝1底部與共晶爐內本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種LTCC基板組件，其特征在于，包括LTCC基板結構件(5)、預成型銀錫焊料片(3)和LTCC基板(2)，其中LTCC基板結構件(5)含有多個連接器的安裝孔(4)，LTCC基板(2)含有多個芯片安裝槽，LTCC基板(2)、預成型銀錫焊料片(3)共同裝配至LTCC基板結構件(5)中。

【技術特征摘要】
1.一種LTCC基板組件，其特征在于，包括LTCC基板結構件(5)、預成型銀錫焊料片(3)和LTCC基板(2)，其中LTCC基板結構件(5)含有多個連接器的安裝孔(4)，LTCC基板(2)含有多個芯片安裝槽，LTCC基板(2)、預成型銀錫焊料片(3)共同裝配至LTCC基板結構件(5)中。2.一種LTCC基板組件的共晶燒結工藝方法，其特征在于：具體實施過程如下：步驟1：根據需要共晶燒結的LTCC基板結構件(5)的結構圖紙，加工出可對不同厚度共晶燒結產品提供固定壓力、高精度定位，同時可以良好傳熱的彈性定位工裝(1)，彈性定位工裝(1)需在LTCC基板結構件(5)上連接器的安裝孔(4)位置預留高溫保護阻焊膠涂覆位置；步驟2：按LTCC基板結構件(5)相同的尺寸加工出厚度與彈性定位工裝(1)壓力匹配的預成型銀錫焊料片(3)；步驟3：將步驟1所述的彈性定位工裝(1)進行超聲清洗留作備用；步驟4：清洗LTCC基板結構件(5)、預成型銀錫焊料片(3)及LTCC基板(2)；步驟5：依次將LTCC基板組件中LTCC基板結構件(5)、預成型銀錫焊料片(3)和LTCC基板(2)放入彈性定位工裝(1)中，構成產品件；步驟6：通過彈性定位工裝(1)底部的預留位置，對LTCC基板結構件(5)上連接器的安裝孔涂覆耐高溫保護阻焊膠；步驟7：將步驟6所述的產品件放入烘箱中，進行100℃±5℃、30分鐘左右烘干處理；步驟...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張群力，宋云乾，劉僑，
申請(專利權)人：中國航空工業集團公司雷華電子技術研究所，
類型：發明
國別省市：江蘇,32