專利名稱：用真空氣相沉積膜對毫米波電路組件進(jìn)行防護(hù)處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于毫米波電路組件防護(hù)方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代電子裝備正 朝著短、小、輕、薄和高可靠、高速度、高性能和低成本的方向發(fā)展，特別是機(jī)載、艦載和星載電子裝備，以及便攜式電子產(chǎn)品對體積、重量和可靠性的要求越來越苛刻，要求不斷提高微波電路的組裝與互連密度，實(shí)現(xiàn)微波電路的微型化、輕量化和高可靠，對微波組件及其微組裝技術(shù)提出了更高的要求，因此，多芯片組件技術(shù)得到了廣泛研究和應(yīng)用。工作頻率在35GHz左右的毫米波電路組件包含毫米波多芯片組件，多芯片組件采用了大量毫米波單片集成電路和專用集成電路裸芯片。多芯片組件是其重要的組成部分，為了保證這些裸芯片的長期可靠性，通常采用金屬外殼將毫米波多芯片組件封裝起來，通過氣密封裝的方法，防止?jié)駳狻⒀鯕夂推渌h(huán)境污染進(jìn)入內(nèi)部，確保電路長期可靠。氣密性封裝是通過某種方式，如貯能焊、平行縫焊、激光焊、加熱熔封(如合金焊料、玻璃)以及冷擠壓等工藝，將用于組裝件的開口密封起來的過程。毫米波組件的防護(hù)若采用氣密封裝，金屬外殼材料需選用無氧銅、可伐合金等密度較大的材料作為密封體，腔體必須采用無氧銅和相應(yīng)的封裝結(jié)構(gòu)形式，一方面在結(jié)構(gòu)上造成毫米波組件體積和重量大，另一方面大量增加設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)工作和研制周期，甚至部分產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上，由于封裝結(jié)構(gòu)的繁雜而未采取任何防護(hù)措施，為產(chǎn)品可靠性帶來巨大風(fēng)險(xiǎn)。其次，采用氣密封裝防護(hù)的毫米波組件，其連接器的插座必須采用氣密封插座；金屬殼體上的波導(dǎo)口的氣密處理難度大，必須在波導(dǎo)口上焊接玻璃窗，造成整個(gè)組件防護(hù)成本較高。因此氣密封裝工藝過程復(fù)雜，代價(jià)昂貴，同時(shí)會大量增加電子產(chǎn)品體積和重量，這已違背了當(dāng)今毫米波電路組件的小型化、經(jīng)濟(jì)性的發(fā)展方向。采用有機(jī)膠等粘封的封口，雖能通過氣密性檢查(測試參數(shù)合格)，但其與塑料封裝電路一樣是非氣密性封裝，離子、水汽等可以通過界面、有機(jī)分子間的間隙進(jìn)行擴(kuò)散滲透，長期會造成組件失效。普通電路組件所使用的環(huán)氧樹脂、聚氯脂、有機(jī)硅樹脂、聚丙烯酸脂等防護(hù)涂料，涂層固化時(shí)會因溶劑或小分子助劑的揮發(fā)，產(chǎn)生收縮應(yīng)力或形成微小針孔，這些傳統(tǒng)涂層的介電強(qiáng)度一般也在2000V/25um以下，因此必須經(jīng)多次涂敷，用較厚的涂層才能實(shí)現(xiàn)較可靠的防護(hù)；同時(shí)介電常數(shù)和介電損耗較派拉綸薄膜高，這些較厚的涂層會造成毫米波電路組件的性能的惡化，不能用于毫米波電路組件的防護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對目前毫米波電路組件采用氣密封裝防護(hù)造成組件體積和重量大及設(shè)計(jì)、制造周期長的問題，提供一種無需采用金屬外殼氣密封裝，能提高引線及焊點(diǎn)的結(jié)合強(qiáng)度，保證裸芯片的長期正常工作，在鹽霧試驗(yàn)及其它惡劣環(huán)境下仍能保持電路的高可靠性，并能提高毫米波電路組件抗腐蝕能力和長期工作可靠性的真空氣相沉積膜層防護(hù)處理的方法，以解決氣密封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本過高的問題。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供的一種用真空氣相沉積膜對毫米波電路組件進(jìn)行防護(hù)處理的方法，其特征在于包括下列步驟
a)在潔凈環(huán)境中，對毫米波電路組件不需防護(hù)的部位，如電接觸面，用保護(hù)工裝、壓敏膠帶或可剝膠保護(hù)；
b)將上述處理后的毫米波電路組件放入真空烘箱內(nèi)進(jìn)行真空干燥處理；
c )然后將干燥處理后的毫米波電路組件放置在涂覆機(jī)室溫真空沉積腔室的工裝架上，密封抽真空至20mT以下；
d)將對二甲苯環(huán)二聚體，在175°C下加熱升華為氣態(tài)；再把二甲苯環(huán)二聚體氣體送入涂覆機(jī)的裂解腔，使二甲苯環(huán)二聚體在680°C溫度下，分子鍵斷開裂解成具有反應(yīng)活性的對二甲苯單體；將對二甲苯單體送入室溫真空沉積室，使對二甲苯單體在毫米波電路組件表面上沉積并聚合形成派拉綸薄膜防護(hù)層。本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果
本發(fā)明采用派拉綸(Parylene)真空鍍膜技術(shù)將對二甲苯二聚體氣化、高溫裂解成雙自由基，在真空和室溫條件下自由擴(kuò)散到毫米波電路組件元器件物體上自發(fā)進(jìn)行聚合，涂覆到各種形狀元器件物體的表面，能提高引線及焊點(diǎn)的結(jié)合強(qiáng)度，消除表面的水份、金屬離子和其它微粒污染，很高的性能/體積比，對毫米波電路組件元器件物體在鹽霧、霉菌、潮濕、腐蝕性等惡劣環(huán)境中有很好的隔離防護(hù)功能。透明且極薄的膜層在鹽霧試驗(yàn)及其它惡劣環(huán)境下仍能保持電路板的高可靠性，并且不會影響電路板上電阻、熱電偶和其它元器件的功能。處理后的毫米波電路組件能夠通過10天濕熱試驗(yàn)和48小時(shí)鹽霧試驗(yàn)考核，性能不下降，提高了毫米波電路組件的抗腐蝕能力和長期工作的可靠性。經(jīng)過真空氣相沉積派拉綸進(jìn)行防護(hù)處理后的毫米波電路多芯片組件，無需采用金屬外殼氣密封裝，金屬外殼可以設(shè)計(jì)采用螺裝結(jié)構(gòu)。由于螺裝結(jié)構(gòu)金屬外殼材料不需選用無氧銅、可伐合金等密度較大的材料，可選用鋁合金等輕質(zhì)材料，大大減少毫米波組件的重量，實(shí)現(xiàn)組件的輕量化，從而避免了設(shè)計(jì)復(fù)雜的氣密封裝結(jié)構(gòu)，可大大減少毫米波組件設(shè)計(jì)周期和加工周期；還可采用普通插座代代替氣密封裝需要的氣密封插座；取消金屬外殼上的玻璃波導(dǎo)窗，節(jié)省波導(dǎo)窗和殼體的焊接及波導(dǎo)窗和插座焊接；同時(shí)減少了氣密封檢查等多道工序，大大減少了毫米波電路組件的加工成本。防護(hù)處理方法簡便，大批量防護(hù)成本低，既提高了毫米波電路組件的抗腐蝕能力，又保證了毫米波電路組件的工作性能穩(wěn)定，延長了工作壽命，從根本上解決了部分毫米波電路組件由于氣密封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜或者氣密封裝成本過高未采取任何防護(hù)措施引起的產(chǎn)品可靠性風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明所采取的防護(hù)工藝方法對毫米波電路組件的結(jié)構(gòu)形式要求不大，能放入真空沉積腔室的電路組件均 可進(jìn)行防護(hù)處理。本發(fā)明采用的Parylene涂敷是由活性的對二甲苯雙游離基小分子氣在印制電路組件表面沉積聚合完成的。氣態(tài)的小分子能滲透到包括貼裝件下面任何一個(gè)細(xì)小縫隙的基材上沉積，形成分子量約50萬的高純聚合物。它沒有助劑溶劑等小分子，不會對毫米波電路組件基材形成傷害，厚度均勻的防護(hù)層和優(yōu)異的性能相結(jié)合，使Parylene涂層僅需5微米就能對印制電路組件的表面提供非?？煽康姆雷o(hù)，甚至經(jīng)過鹽霧試驗(yàn)，表面絕緣電阻也不會有很大改變，而且較薄的涂層對元器件工作時(shí)所產(chǎn)生的熱量消散也非常有利。另外由于分子結(jié)構(gòu)對稱性較好，使它在較高的頻率下仍有較小的介質(zhì)損耗和介電常數(shù)，它的這種高頻低損耗特性使它為毫米波電路組件包括高頻微波電路在內(nèi)的可靠防護(hù)創(chuàng)造了條件。經(jīng)Parylene涂敷過的集成電路芯片,其25微米微米細(xì)直徑連接線,連接強(qiáng)度可提高5_10倍。Parylene能在0. 2微米厚時(shí)就完全沒有針孔，5微米時(shí)就能耐1000V以上直流擊穿電壓，可以抗溶解，在普通的溶劑中不會被溶解，抗凍性能強(qiáng)(低至-200°C )，具有無可比擬的低氣體滲透性屏障效果，可靠性強(qiáng)，具有極高的絕緣強(qiáng)度。


為了更清楚地理解本發(fā)明， 現(xiàn)將通過本發(fā)明實(shí)施例，同時(shí)參照附圖，來描述本發(fā)明，其中
圖I顯示的是本發(fā)明毫米波電路組件防護(hù)處理流程框圖。圖2顯示真空氣相沉積派拉綸過程圖。
具體實(shí)施例方式參閱圖I。在毫米波電路組件制造流程中，通常在毫米波電路組件加工及性能調(diào)試完成后，再增加本發(fā)明的防護(hù)處理過程。I、保護(hù)電接觸面；2、真空干燥；3、可靠性檢查；4、組件裝架進(jìn)涂覆機(jī)；5、涂覆機(jī)系統(tǒng)抽真空；6、氣相沉積派拉綸膜層；7、去除保護(hù)工裝及保護(hù)膠。主要步驟包括
a)在潔凈環(huán)境中，對要防護(hù)處理毫米波電路組件的不需防護(hù)部位(電接觸面)，用保護(hù)工裝、壓敏膠帶或可剝膠保護(hù)；
b)采用真空烘箱，對需要涂覆的毫米波電路組件進(jìn)行真空干燥處理；
c)在潔凈環(huán)境中，用5倍放大鏡檢查電接觸面掩膜保護(hù)是否有符合要求，用40倍顯微鏡檢查集成電路芯片或器件上是否有異物；
d)將毫米波電路組件均勻放置涂覆機(jī)工裝架上；
e)關(guān)閉涂覆機(jī)沉積腔室密封蓋，抽真空至20mT以下；
f)在設(shè)備工控機(jī)上打開涂覆程序，設(shè)定本底真空25mT，沉積壓力30mT，沉積結(jié)束壓力27mT,按設(shè)定的涂覆參數(shù)開啟涂覆機(jī)進(jìn)行真空氣相沉積派拉綸膜層處理；
g)涂覆完成后，在潔凈環(huán)境中去除保護(hù)工裝、壓敏膠帶或可剝膠。圖2所示用獨(dú)特的真空氣相沉積工藝制備派拉絕(Parylene),首先在真空條件下，對二甲苯環(huán)二聚體在175°C下被加熱升華為氣態(tài)；二聚體氣體進(jìn)入裂解腔，在680°C溫度下，二聚體的分子鍵被斷開，裂解成具有反應(yīng)活性的對二甲苯單體；對二甲苯單體進(jìn)入室溫的真空沉積室，在組件表面上沉積并聚合，形成派拉綸薄膜防護(hù)層，由活性小分子在毫米波電路組件元器件各種形狀表面〃生長〃出完全敷形的聚合物薄膜涂層(通常稱為保形涂敷、共形涂敷、Conformal Coating)?；钚苑肿拥牧己么┩噶δ茉谠?nèi)部、底部、周圍形成無氣隙的優(yōu)質(zhì)防護(hù)層，包括尖銳的棱邊，裂縫里和內(nèi)表面。這種室溫沉積制備的0. 1-100微米薄膜涂層，厚度均勻、致密無針孔、透明無應(yīng)力、不含助劑、不損傷元器件、有優(yōu)異的電絕緣性和防護(hù)性，也有很好的物理機(jī)械性能，是一種堅(jiān)韌、有自潤滑性和良好的均勻性的高分子涂敷材料。本發(fā)明真空氣相沉積派拉綸膜，膜層厚度優(yōu)選控制在5微米 15微米之間。根據(jù)分子結(jié)構(gòu)的不同，Parylene可分為N型、C型、D型、HT型等多種類型。本發(fā)明采用的派拉綸防護(hù)材料的最佳實(shí)施例是是派拉綸N型材料。Parylene N是一種很好的介電材料，具有非常低的介質(zhì)損耗、高絕緣強(qiáng)度以及不隨頻率變化的介電常數(shù)。它是所有Paryleng中穿透能力最高的一種。Parylene C由相同的單體制成,只是將其中一個(gè)芳香烴氫原子用一個(gè)氯原子所取代了。Paryleng C將良好的電性能,物理性能結(jié)合在一起，并且對于潮濕和其它腐蝕性氣體具有低滲透性。除了可以提供真正的無針孔覆形隔離外，Paryleng C是涂敷重要電路板的首選材料。Parylene D由相同的單體制成,只是將其中兩個(gè)芳香烴氫原子被氯原子取代。Parylene D的性質(zhì)與Parylene C相似,但具有更高的耐熱能力。Parylene HT (SCS)該材料具有更低的介電常數(shù)(即透波性能好)、好的穩(wěn)定性和防水、防霉、防鹽霧性能.短期耐溫可達(dá)450攝氏度，長期耐溫可達(dá)350攝氏度，并具有強(qiáng) 的抗紫外線能力，更適合作為高頻微波器件的防護(hù)材料。
權(quán)利要求
1.一種用真空氣相沉積膜對毫米波電路組件進(jìn)行防護(hù)處理的方法，其特征在于包括下列步驟 a)在潔凈環(huán)境中，對毫米波電路組件不需防護(hù)的部位，如電接觸面，用保護(hù)工裝、壓敏膠帶或可剝膠保護(hù)； b)將上述處理后的毫米波電路組件放入真空烘箱內(nèi)進(jìn)行真空干燥處理； c )然后將干燥處理后的毫米波電路組件放置在涂覆機(jī)室溫真空沉積腔室的工裝架上，密封抽真空至20mT以下； d)將對二甲苯環(huán)二聚體，在175°C下加熱升華為氣態(tài)；再把對二甲苯環(huán)二聚體氣體送入涂覆機(jī)的裂解腔，使對二甲苯環(huán)二聚體在680°C溫度下，分子鍵斷開裂解成具有反應(yīng)活性的對二甲苯單體；將對二甲苯單體送入室溫真空沉積室，使對二甲苯單體在毫米波電路組件表面上沉積并聚合形成派拉綸薄膜防護(hù)層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用真空氣相沉積膜對毫米波電路組件進(jìn)行防護(hù)處理的方法，其特征在于，真空氣相沉積派拉綸膜，膜層厚度優(yōu)選控制在5微米 15微米之間。
3.據(jù)權(quán)利要求I所述的用真空氣相沉積膜對毫米波電路組件進(jìn)行防護(hù)處理的方法，其特征在于，所述的派拉綸薄膜為N型、C型、D型、HT型其中的一種。
4.據(jù)權(quán)利要求I所述的用真空氣相沉積膜對毫米波電路組件進(jìn)行防護(hù)處理的方法，其特征在于，派拉綸防護(hù)材料是派拉綸N型材料。
5.據(jù)權(quán)利要求I所述的用真空氣相沉積膜對毫米波電路組件進(jìn)行防護(hù)處理的方法，其特征在于，所采用的設(shè)備是真空氣相沉積涂敷系統(tǒng)設(shè)備。
6.據(jù)權(quán)利要求I所述的用真空氣相沉積膜對毫米波電路組件進(jìn)行防護(hù)處理的方法，其特征在于，防護(hù)的毫米波電路組件可包含毫米波多芯片組件。
全文摘要
本發(fā)明提出了用真空氣相沉積膜層對毫米波電路組件進(jìn)行防護(hù)處理的方法，利用本方法可顯著地提高毫米波電路組件的抗腐蝕能力和長期工作可靠性，可大大減少體積和重量，無需采用金屬外殼氣密封裝防護(hù)處理的方法。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)在潔凈環(huán)境中將作部分保護(hù)處理后的毫米波電路組件放入真空烘箱內(nèi)進(jìn)行真空干燥處理；然后放置在涂覆機(jī)室溫真空沉積腔室的工裝架上，并對腔室密封抽真空；在175℃下將對二甲苯環(huán)二聚體加熱升華為氣態(tài)送入涂覆機(jī)的裂解腔,使二甲苯環(huán)二聚體在680℃溫度下，分子鍵斷開裂解成具有反應(yīng)活性的對二甲苯單體；將對二甲苯單體送入室溫真空沉積室,使對二甲苯單體在毫米波電路組件表面上沉積并聚合形成派拉綸薄膜防護(hù)層。
文檔編號H01L21/56GK102637609SQ20121011112
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月16日
發(fā)明者仝曉剛, 敖遼輝 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所