電子產品氣密封裝返修新方法

摘 要：采用激光封焊的組件一旦氣密性達不到要求，返工返修就非常困難，極易造成組件的報廢。Loctite290具有滲透性，且在無氧條件下才固化的特點，可以實現對裂紋或者微孔的堵漏。文章提出了采用Loctite290對激光封焊后封堵返修的工藝方法，并驗證了該方法的有效性。

關鍵詞：滲透性厭氧膠；Loctite290；氣密封裝；返修

1 概述

現有的微波組件中，大量采用了裸芯片，為了防止高低溫循環和使用過程中水汽進入到組件內，必須對微波組件進行氣密封裝。微波組件常用的氣密封裝方法有平行縫焊、低溫封焊和激光封焊。平行縫焊組件的腔體和蓋板必須是可伐合金，低溫封焊焊接面占比空間較大，這些都不利于電子產品的小型化和輕量化發展，激光封焊由于具有能量密度高、熱輸入量小、焊縫窄、致密性好，在微波組件氣密封裝中使用率最高。

在激光封焊過程中，為了使得焊縫處金屬達到熔融狀態，焊接溫度應在1000℃左右，在焊接和冷卻過程中，由于溫度變化大，會在焊縫處產生熱應力，進而產生裂紋，一旦裂紋貫穿焊縫，就會使得組件封焊失效。另外，微波組件中往往會有許多采用低溫釬料焊料的低頻或高頻接頭，如果接頭距離激光封焊焊縫較近，激光封焊的熱量會使得釬料重熔，產生裂紋或者微孔，也會使得組件封焊失效。

封焊失效的組件必須經返工返修堵漏后方可使用，一般采用重新焊接，或者采用熔點較低的焊料對接頭進行堵漏，這種返修的方式效率較低，甚至存在由于結構尺寸的限制無法實現返工返修的情況。

針對以上問題，文章提出采用滲透性厭氧膠進行氣密性返工返修的工藝方法。

2 機理分析

2.1 厭氧膠固化條件

在電子產品中常用的厭氧膠為樂泰系列（Loctite）的厭氧膠，主要用在螺紋連接的防松措施中，常用的樂泰系列的厭氧膠有Loctite222、Loctite243和Loctite290，其中Loctite290屬于滲透性厭氧膠，可以用來填充焊接、澆鑄等金屬零件的孔隙。厭氧膠的反應機理如圖1。

根據厭氧膠的反應機理，可以得出厭氧膠的固化必須具備以下兩個條件。

（1）厭氧膠在固化過程中必須有金屬離子參與，即厭氧膠必須涂在金屬材料上才能固化。

（2）厭氧膠必須在無氧條件下才能固化。

厭氧膠一般在常溫下即可固化，溫度升高時可以使其加速固化。Loctite290在鋼件連接時固化強度與溫度及時間的關系見圖2。

從圖2中可以看出，Loctite290在40℃條件下半小時基本固化，1個小時完全固化；在常溫條件下1個小時基本固化，3個小時完全固化。

2.2 Loctite290封堵縫隙方法

根據Loctite290滲透性和厭氧性的特點，可以應用到微波組件激光封焊后焊縫及接頭焊接處堵漏返工返修。在焊接處涂上Loctite290后，膠液就會滲透到裂紋或微孔內，留在外面的膠液使得滲透到內部的膠液與空氣隔離，在裂紋或微孔內部形成一個無氧區，在金屬離子的作用下，膠液迅速固化，達到封堵焊縫的作用，如圖3所示。根據資料介紹，Loctite290最大可以封堵ф0.125mm的孔隙。

使用Loctite290封堵縫隙工藝方法如下：

（1）清洗：使用樂泰清洗劑755，也可以采用酒精等溶劑清洗焊縫。

（2）烘烤：在熱臺上或使用熱吹風，將組件加熱到120℃左右，并降溫至50℃左右。

（3）涂膠：將Loctite290刷涂在焊縫區。

（4）固化：在常溫條件下，固化1小時，或者加熱40℃條件下固化半小時。

（5）清理：采用樂泰清洗劑755，也可以采用酒精等溶劑清洗余膠。

注：未滲透到裂紋和微孔內的膠液是不固化的。

3 實驗驗證

為了驗證Loctite290封堵孔隙的有效性，采用如圖4所示的組件開展實驗。該實驗件盒體材料為硅鋁合金CE11，蓋板材料為硅鋁合金CE17，焊接完絕緣子后，采用激光封焊焊接蓋板。經檢漏，該試驗件漏率大于10-5mbar.l/s，不滿足GJB548B-2005的氣密要求。采用Loctite290對該實驗件進行返修，涂膠位置在激光封焊焊縫和絕緣子焊接處，經檢漏，該返修后的組件漏率達到了10-8mbar.l/s，達到了GJB548B-2005的要求，并且絕緣子孔內多余膠液被完全清理干凈，堵漏前和堵漏后未發生明顯變化，不影響后續的使用。

某組件由于性能指標和結構空間的限制，絕緣子焊接處到激光封焊處的距離超出可制造性規范的要求，在激光封焊時造成該絕緣子焊接處二次熔焊，產生微孔。

在前期的解決措施中，采用錫鉍焊膏對絕緣子進行封堵實驗，返修后組件氣密性雖然達到要求，但在后續的溫度沖擊過程中，錫鉍焊料會氧化發黑，并且在返修過程中極易使得錫鉍焊料流到絕緣子內，造成絕緣子短路，見圖5。最終采用Loctite290封堵縫隙工藝方法解決了該問題。

4 展望

由滲透性厭氧膠Loctite290的特點可知該膠也適用于平行縫焊和低溫封焊的堵漏返修。雖然樂泰系列的厭氧膠在電子產品中應用比較廣泛，但采用Loctite290進行氣密性封堵返修還屬于新工藝，真正應用到產品中還需要進行一系列可靠性試驗，主要有高溫條件下的穩定性以及長時間使用的可靠性。使用Loctite290進行氣密性堵漏返工返修，操作簡單、成本低、周期短，一旦證明該方法的長期可靠性滿足軍用電子產品的可靠性需求，就可以解決許多產品尤其是薄型微波組件的氣密性封裝問題。

在使用Loctite290時還需要注意以下事項：

（1）厭氧膠可使得熱塑性塑料軟化甚至斷裂，一旦厭氧膠涂抹在塑料連接器、塑封器件上應及時清理干凈。

（2）在使用厭氧膠時，應注意保持良好的通風，不小心涂在皮膚上的膠應及時清洗干凈。

5 結束語

針對激光封焊后的組件氣密性返工返修，文章提出了采用滲透性厭氧膠Loctite290進行封堵的新方法，并給出了封堵的工藝流程和工藝參數，經初步實驗驗證，試驗樣件返修后的氣密性達到了10-8mbar.l/s，滿足了GJB548B-2005的要求。結合軍用電子產品的可靠性要求，文章還給出了該工藝方法下一步驗證的主要方向。

參考文獻

[1]郝新鋒，朱小軍，等.激光焊接技術在電子封裝中的應用級發展[J].電子機械工程，2011，27（6）：43-45.