大腔体多工位层压工艺技术研究

陈小红

(福建闽航电子有限公司,福建@南平@353001)

摘要:层压工艺技术是多层陶瓷外壳生产过程中不可缺少的一道重要工序。多层陶瓷外壳产品采用上、中、底三层生瓷膜片印刷金属浆料之后先分别等静层压,然后再将上、中、底三片叠加在一起并在芯腔体内填充可塑性良好的硅胶,经等静层压处理使三片粘附成整体。运用该工艺技术很好地解决了多工位、大腔体尺寸多层陶瓷外壳生瓷片层压中出现的塌腔、开裂、倒角、腔体不对称等问题,提高生产效率。

关键词:多工位;大腔体;层压工艺

层压工艺技术是多层陶瓷外壳生产过程中不可缺少的一道重要工序。早期多层陶瓷外壳生产工艺采用的是单体层压工艺,其工艺为手工喷胶后叠片,由平板机对生瓷片进行层压。应用该层压工艺,生产效率低,对位准确度差,不适用于高密度多层陶瓷封装外壳高质量要求和大批量生产的要求。

为提高产品精度和生产效率,降低生产成本开展了多层陶瓷外壳大批量生产工艺技术的研究,包括大批量生产工艺路线和大批量生产工艺1优化的研究:我们采用在127mm×127mm标准生瓷片上,用一模多位的生产工艺技术,即在每大版上进行多工位生产加工。大版多工位生产工艺技术主要包括大版精细印刷技术、大版层压技术、大版生坯压痕、大版烧结技术和大版装配钎焊技术、产品分离等。为此,在多层陶瓷外壳生产工艺技术研制过程中,开展了大版层压的工艺技术研究,对于小腔体系列的陶瓷外壳产品,由于其外形的尺寸和芯腔的尺寸相对较小,每一大版要分布40～100多个产品,经过工艺试验,结合小腔体系列产品结构特点,小腔体系列产品大版多工位生产层压工艺采用上、中、底三层生瓷膜片印刷后先分别等静层压,然后再将上、中、底三片叠加等静层压的生产工艺方式。对于高密度大腔体封装用的陶瓷外壳产品,考虑到其腔体大且深的形状结构,我们设计了两种实施方案,一种是上、中、底三片先分别多面等静层压后,再将上、中、底三片叠加等静层压。另一种是上、中、底三片先分别等静层压,再用喷胶的办法,再对上、中、下三片做叠加板压。采用上、中、底三层叠层等静层压方式,由于大腔体外壳其腔体面积比较大且深,中片键合指区布线密度大,键合指的线条较窄,尤其是多引线(300条引线以上),有时内部键合指的布局要为二层,在层压过程中,未填腔,加层压定位板,在加压过程中,当产品腔体内空气被挤出时,腔体产生一定的变形,经过等静压之后,产品出现塌腔、开裂、倒角现象。这将给芯片的键合带来困难,对键合的强度和可靠性也造成影响。采用了喷胶的办法,对上、中、下三片做叠加板压,并要调整合适的粘接剂喷涂量,板压温度(℃),板压压力(Pa)和板压时间(t),能克服层压时出现塌腔、开裂、倒角现象的问题。但此层压方式也存在两点不足的地方,一是采用喷胶平板热压方式,由于生瓷片在喷胶之后,胶体的粘度比较大,在叠片过程中,很难对位准确,造成产品三层瓷片不能完全同心对称,表现为常说的腔体不对称。二是大腔体中腔内无填充物,平板层压时压力不容易均匀地传递到腔底,有时会造成中腔腔底翘边。在开展高密度大腔体封装用的陶瓷外壳产品的研究时,我们分析了等静压和平板压两种层压工艺的长、短处,结合高密度大腔体封装用的陶瓷外壳腔体大且深的特点,又开展了大腔体层压的工艺试验,采用可塑性良好的硅胶(该材料可随腔体形状的改变而改变,与膜片基体不粘附,很容易分离开)在产品腔体内填充硅胶,使其在等静压加压过程中,硅胶高的塑变性能使其能很容易充填腔体,从而保证外壳的腔体不会变形,即使层压过程中的压力增加了许多,有效地解决了塌腔、开裂、倒角、腔体不对称等问题。在工艺试验的初期,在加热层压过程中出现印刷金属浆料易被塑料膜带起的现象,造成印刷图形缺浆现象,后经过反复工艺试验,采用在层压塑料膜上涂上保护层,很好解决了印刷金属浆料易被塑料膜带起的问题。

总之,要提高多层陶瓷外壳的生产效率,降低生产成本,就应采用大版多工位的生产工艺,采用上、中、底三层生瓷膜片印刷后先分别等静层压,然后再将上、中、底三片叠加后芯腔体内填充可塑性良好的硅胶,在进行等静层压就很好地解决了多工位大腔体层压塌腔、开裂、倒角、腔体不对称等问题。