一種帶腔體器件焊膏印刷的方法

2023-05-07 19:33:31 2

專利名稱：一種帶腔體器件焊膏印刷的方法
技術領域：
本發明涉及一種帶腔體器件焊膏印刷的方法，適用於航空航天用高可靠電子組件及MEMS封裝元件表面帖裝工藝，屬於印刷電路和電子元件封裝領域，
背景技術：
當前我國航天工程和新一代武器裝備對電子電路封裝效率的要求越來越高。而在電子電路中通常使用電容元件達到去耦和濾波的目的。尤其對於MEMS封裝，器件內部通常需要集成多個晶片及阻容元件，這往往導致整個混合器件的面積過大，在板級組裝時則會佔用PCB板過多的空間，使得系統的性能及集成度下降。因此，與單片集成電路不同，在進行MEMS器件及其它電子組件封裝時，必須考慮充分利用三維空間進行立體封裝。目前，許多MEMS器件的封裝都充分利用的陶瓷外殼的上下兩面進行立體封裝，上表面封裝主體芯 片(如加速度計晶片)和其它輔助晶片，而下表面則封裝阻容元件及其它表貼元件，這就大大提高了封裝效率，使得整個器件的佔用面積顯著降低。如上所述，在進行MEMS器件及其它電子電路封裝時通常需要進行阻容元件的表面帖裝，並且還可能需要表貼部分微小電路(如QFN、QFP等)。阻容元件及微小電路通常放置於下表面，由於下表面還需要進行板級組裝，因此外殼的下表面往往需要製作成腔體的形式。而阻容元件及微小電路的表面帖裝必須進行焊膏印刷，傳統意義上的焊膏印刷需要將已加工好的網板與焊盤位置一一對應並貼實，然後採用刮刀以一定的速度和壓力將焊膏印刷至外殼的金屬焊盤上，最後將元件精確帖裝後放入回流爐中進行回流。但是對於腔體內部金屬焊盤表面的焊膏印刷，採用傳統焊膏印刷方式則難以實現，主要有以下兩方面的問題1)網板需與腔體式外殼匹配，即需要加工腔體式的網板；2)腔體較小，需要加工與腔體尺寸匹配的刮刀，使刮刀可下至腔體底部進行焊膏印刷，操作難度很大。並且由於腔體底部空間有限，焊盤上印刷焊膏的一致性難以保證。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的上述不足，提供一種帶腔體器件焊膏印刷的方法，採用網板凸臺和升降基臺對帶腔體器件底部金屬圖形精確印刷焊膏，操作簡便，焊膏印刷質量高、印刷效率高，適用於批量帶腔體器件的焊膏印刷。本發明的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現的一種帶腔體器件焊膏印刷的方法，包括如下步驟(I)將帶腔體器件放置於升降基臺的中心位置，並利用升降基臺上對稱設置的四個定位滑塊對帶腔體器件進行夾緊固定；(2)將網板凸臺放置於上蓋與下蓋之間並連接為一個整體，其中網板凸臺由鋼板和網板拼接而成，網板位於鋼板形成的中間開口的底部，並與鋼板中間開口四周的薄壁凸起連接，網板的尺寸與帶腔體器件的腔體尺寸相匹配；(3)將網板凸臺與上蓋、下蓋形成的連接體放置於升降基臺的上方，使網板凸臺的凸起部分嵌入到帶腔體器件的腔體中，通過微調網板凸臺的位置使網板的圖形與帶腔體器件的腔體底部圖形對準並貼實，並將網板凸臺與上蓋、下蓋固定在升降基臺上；(4)利用刮刀將焊膏填入網板凸臺與帶腔體器件的腔體形成的凹槽中，直至填滿，其中刮刀的長度大於腔體的長度，保證刮刀移動時不會陷入腔體中，然後用刮刀將焊膏壓入腔體底部金屬圖形的正上方；(5)下壓升降基臺進行脫模，取走上蓋和下蓋固定的網板凸臺，印入的焊膏留在腔體底部金屬圖形正上方。在上述帶腔體器件焊膏印刷的方法中，步驟(3)中將網板凸臺與上蓋、下蓋形成的連接體放置於升降基臺的上方，並使下蓋上的兩個定位孔分別穿過升降基臺兩端的兩個定位梢，當網板的圖形與帶腔體器件的腔體底部圖形對準並貼實後，採用螺釘分別穿過上蓋、網板凸臺、下蓋及升降基臺邊緣的螺紋孔，進行擰緊固定。在上述帶腔體器件焊膏印刷的方法中，步驟(4)中的焊膏為共晶焊膏，共晶焊膏為助焊劑與63Sn37Pb金屬顆粒的混合物。 在上述帶腔體器件焊膏印刷的方法中，步驟(2)中組成網板凸臺的鋼板為經精密機械加工的薄鋼板，厚度為I. O 2. 5mm,網板為經雷射加工的薄型網板，厚度為O. I O. 3mmο在上述帶腔體器件焊膏印刷的方法中，步驟(3)中也可以通過移動定位滑塊實現帶腔體器件的微調，保證網板的圖形與帶腔體器件的腔體底部圖形對準並貼實。本發明與現有技術相比具有如下有益效果(I)本發明針對帶腔體器件焊膏印刷難以實現的問題，設計了精確印刷焊膏的裝置，包括網板凸臺，固定網板的上、下蓋，固定網板凸臺與帶腔體器件的可升降基臺，通過製作與器件腔體相配合的網板凸臺進行焊膏印刷，並配合升降基臺採用大尺寸刮刀在網板凸臺上表面移動的方式，實現了對帶腔體器件底部金屬圖形精確印刷焊膏，操作簡便，焊膏印刷質量聞;(2)本發明採用的專用網板凸臺與器件的腔體式外殼相匹配，網板凸臺由薄鋼板和網板拼接而成，網板位於鋼板形成的中間開口的底部，並與鋼板中間開口四周的薄壁凸起連接，網板的尺寸與帶腔體器件的腔體尺寸相對應，凸臺的高度與腔體的深度相對應，通過網板凸臺嵌入帶腔體器件的腔體中，實現網板圖形與帶腔體器件的腔體底部圖形精確對準；(3)本發明的專用升降基臺用於固定網板凸臺與帶腔體器件，網板凸臺通過與上蓋和下蓋連接後可以固定在升降基臺上，並可以通過微調網板凸臺的位置使網板的圖形與腔體底部圖形精確對準，也可以通過移動升降基臺的定位滑塊微調帶腔體器件的位置，實現網板的圖形與腔體底部圖形精確對準；(4)本發明使用的刮刀長度大於腔體的長度，保證在印刷過程中刮刀不會陷入腔體中，有效避免刮刀在凸臺底部直接進行焊膏印刷時印刷質量難以保證的問題；(5)本發明徹底解決了帶腔體器件腔體內部金屬焊盤表面的焊膏印刷，由於腔體體積小、底部空間有限造成的印刷操作難度大、焊盤上印刷焊膏的一致性難以保證的缺陷，不僅大大簡化了工藝過程，提高了焊膏印刷質量，並且提高了焊膏印刷速度和效率，適用於批量帶腔體器件的焊膏印刷。


圖I為本發明採用的網板凸臺的結構示意圖；圖2A為本發明固定網板凸臺的上蓋結構示意圖；圖2B為本發明固定網板凸臺的下蓋結構示意圖；圖3為本發明採用的升降基臺的結構示意圖；圖4為本發明焊膏印刷方法示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細的描述 本實施例中進行焊膏印刷的帶腔體陶瓷器件11的腔體尺寸為長14. Imm,寬9. 0mm，深度I. 5mm。為保證網板凸臺10與陶瓷器件腔體11相匹配，精密機械加工的薄型鋼板I凸臺部位的尺寸為長13. 9mm,寬8. 8mm,高度I. 38mm,而雷射加工的薄型網板2尺寸為長13. 9mm,寬8. 8mm,厚度O. 12mm,薄型鋼板I與網板2拼接形成網板凸臺10,網板2位於薄型鋼板I形成的中間開口的底部，並與鋼板I中間開口四周的薄壁凸起連接，凸臺的高度與腔體的深度相匹配，通過網板凸臺10嵌入帶腔體器件11的腔體中，實現網板圖形與帶腔體器件的腔體底部圖形精確對準，如圖I所示為本發明採用的網板凸臺的結構示意圖。薄型鋼板I的外形尺寸為長98mm,寬98mm,厚度I. 5mm,其外形尺寸與上蓋3、下蓋4的外形尺寸一致。將拼接好的網板凸臺10放置於上蓋3與下蓋4之間，凸臺朝下(即下蓋4方向)，通過上蓋3、下蓋4四邊的夾緊螺釘可以將上蓋3、網板凸臺10和下蓋4擰緊固定，保證網板凸臺10與上蓋3、下蓋4的相對位置始終保持不變，如圖2A為本發明固定網板凸臺的上蓋結構示意圖，圖2B為本發明固定網板凸臺的下蓋結構示意圖，由圖可知上蓋3和下蓋4的邊緣上均開有螺紋孔，且下蓋4的邊緣還對稱設置有兩個定位孔5。將網板凸臺10與上該3、下蓋4形成的整體放置於升降基臺6的正上方，如圖3所示為本發明採用的升降基臺的結構示意圖，升降基臺6設置在四個立柱7上，升降基臺6上方的外緣尺寸與下蓋4的內緣尺寸一致，並且升降基臺6兩側各有一個定位梢9，分別對應下蓋4上的兩個定位孔5，從而保證升降基臺6升降過程中網板凸臺10與升降基臺6的相對位置始終保持不變。通過微調網板凸臺10的位置可以使網板2的圖形與帶腔體器件11的腔體底部圖形對準並貼實，之後採用螺絲將上蓋3、網板凸臺10與下蓋4擰緊固定在升降基臺6上。升降基臺6的四邊還設置有四個定位滑塊8，帶腔體陶瓷器件11利用升降基臺6上的四個定位滑塊8進行夾緊固定，通過移動定位滑塊8可以實現器件位置的微調，保證網板凸起部位嵌入到器件腔體中，使得網板開口圖形與腔體底部的金屬圖形精確對準。網板凸臺10與腔體底部圖形精確對準並貼實後，利用金屬刮刀13將一定量的共晶焊膏14(合金成份為63Sn37Pb)填入網板凸臺10與器件11形成的凹槽中直至填滿，共晶焊膏14為助焊劑與63Sn37Pb金屬顆粒的混合物，具有一定的黏度。然後將刮刀13以一定的速度和壓力在薄型鋼板I上表面移動，並將焊膏14壓入腔體底部金屬圖形的正上方，刮刀13長度為35mm，大於腔體的長度，保證其在印刷過程中不會陷入腔體中。然後，下壓升降基臺6進行脫模，網板凸臺10與帶腔體陶瓷器件11分離，取走上蓋3、下蓋4固定的網板凸臺10，適量的焊膏留在腔體底部金屬圖形正上方，即為印入的焊膏12，如圖4所示為本發明焊膏印刷方法示意圖。本實施例焊膏印刷方法的具體步驟如下步驟一、將帶腔體陶瓷器件11放置於升降基臺6的中心位置，並利用升降基臺6上對稱設置的四個定位滑塊8對帶腔體陶瓷器件11進行夾緊固定；步驟二、將網板凸臺10放置於上蓋3與下蓋4之間並連接為一個整體；步驟三、將網板凸臺10與上蓋3、下蓋4形成的連接體放置於升降基臺6的正上方，使網板凸臺10的凸起部分嵌入到帶腔體陶瓷器件11的腔體中，通過微調網板凸臺10的位置使網板2的圖形與帶腔體器件11的腔體底部圖形對準並貼實，並將網板凸臺10與上蓋3、下蓋4固定在升降基臺6上；步驟四、利用金屬刮刀13將一定量助焊劑與63Sn37Pb金屬顆粒形成的共晶焊膏 14填入網板凸臺10與帶腔體陶瓷器件11的腔體形成的凹槽中，直至填滿，然後用金屬刮刀13以一定的速度和壓力將共晶焊膏14壓入腔體底部金屬圖形的正上方；步驟五、下壓升降基臺6進行脫模，取走上蓋3和下蓋4固定的網板凸臺10，印入的焊膏12留在腔體底部金屬圖形正上方。上述步驟三中也可以通過移動定位滑塊8實現帶腔體陶瓷器件11位置的微調，或者同時微調網板凸臺10的位置與帶腔體陶瓷器件11的位置，從而保證網板2的圖形與帶腔體陶瓷器件11的腔體底部圖形對準並貼實。本發明焊膏印刷方法適用於進行MEMS(微電子機械系統)器件腔體內部的阻容元件及QFN等微小元件的表面帖裝，也適用於其他帶腔體器件的焊膏印刷。以上所述，僅為本發明最佳的具體實施方式

，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。本發明說明書中未作詳細描述的內容屬於本領域專業技術人員的公知技術。
權利要求
1.一種帶腔體器件焊膏印刷的方法，其特徵在於包括如下步驟 (1)將帶腔體器件(11)放置於升降基臺(6)的中心位置，並利用升降基臺(6)上對稱設置的四個定位滑塊(8)對帶腔體器件(11)進行夾緊固定； (2)將網板凸臺(10)放置於上蓋(3)與下蓋⑷之間並連接為一個整體，其中網板凸臺(10)由鋼板⑴和網板⑵拼接而成，網板⑵位於鋼板⑴形成的中間開口的底部，並與鋼板⑴中間開口四周的薄壁凸起連接，網板⑵的尺寸與帶腔體器件(11)的腔體尺寸相匹配； (3)將網板凸臺(10)與上蓋(3)、下蓋⑷形成的連接體放置於升降基臺(6)的上方，使網板凸臺(10)的凸起部分嵌入到帶腔體器件(11)的腔體中，通過微調網板凸臺(10)的位置使網板⑵的圖形與帶腔體器件(11)的腔體底部圖形對準並貼實，並將網板凸臺(10)與上蓋(3)、下蓋⑷固定在升降基臺(6)上； (4)利用刮刀(13)將焊膏(14)填入網板凸臺(10)與帶腔體器件(11)的腔體形成的凹槽中，直至填滿，其中刮刀(13)的長度大於腔體的長度，保證刮刀(13)移動時不會陷入腔體中，然後用刮刀(13)將焊膏(14)壓入腔體底部金屬圖形的正上方； (5)下壓升降基臺(6)進行脫模，取走上蓋(3)和下蓋(4)固定的網板凸臺(10)，印入的焊膏(12)留在腔體底部金屬圖形正上方。
2.根據權利要求I所述的一種帶腔體器件焊膏印刷的方法，其特徵在於所述步驟(3)中將網板凸臺(10)與上蓋(3)、下蓋⑷形成的連接體放置於升降基臺(6)的上方，並使下蓋(5)上的兩個定位孔(5)分別穿過升降基臺(6)兩端的兩個定位梢(9)，當網板⑵的圖形與帶腔體器件(11)的腔體底部圖形對準並貼實後，採用螺釘分別穿過上蓋(3)、網板凸臺(10)、下蓋(4)及升降基臺(6)邊緣的螺紋孔，進行擰緊固定。
3.根據權利要求I所述的一種帶腔體器件焊膏印刷的方法，其特徵在於所述步驟(4)中的焊膏(14)為共晶焊膏，共晶焊膏為助焊劑與63Sn37Pb金屬顆粒的混合物。
4.根據權利要求I所述的一種帶腔體器件焊膏印刷的方法，其特徵在於所述步驟(2)中組成網板凸臺(10)的鋼板⑴為經精密機械加工的薄鋼板，厚度為1.0 2. 5mm，網板(2)為經雷射加工的薄型網板，厚度為0. I 0. 3mm。
5.根據權利要求I所述的一種帶腔體器件焊膏印刷的方法，其特徵在於所述步驟(3)中也可以通過移動定位滑塊(8)實現帶腔體器件(11)的微調，保證網板(2)的圖形與帶腔體器件(11)的腔體底部圖形對準並貼實。
全文摘要
本發明涉及一種帶腔體器件焊膏印刷的方法，通過製作與器件腔體相配合的網板凸臺進行焊膏印刷，並配合升降基臺採用大尺寸刮刀在網板凸臺上表面移動的方式實現腔體底部圖形焊膏的印刷，其中網板凸臺是由帶凸臺的薄鋼板與印刷網板拼接而成，對於帶腔體器件的焊膏印刷，本發明方法可以有效避免刮刀在凸臺底部直接進行焊膏印刷時印刷質量難以保證的問題，實現了帶腔體器件底部金屬圖形精確印刷焊膏，操作簡便，焊膏印刷質量高、印刷效率高，適用於批量帶腔體器件的焊膏印刷。
文檔編號B41M1/12GK102700275SQ2012101712
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月25日 優先權日2012年5月25日
發明者姚全斌, 林鵬榮, 練濱浩, 黃穎卓 申請人:中國航天科技集團公司第九研究院第七七二研究所, 北京時代民芯科技有限公司