[發明專利]一種提高多芯連接器氣密焊接可靠性的應力釋放結構

有效

• 申請號: 201910963469.8
• 申請日: 2019-10-11
• 公開（公告）號: CN110783751B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 景飛;張童童;廖翱;高陽;盧茜;何彬
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十九研究所
• 主分類號: H01R13/502
• 分類號: H01R13/502;H01R13/504;H01R13/52
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 夏琴

本發明涉及微電子氣密封裝技術領域，公開了一種提高多芯連接器氣密焊接可靠性的應力釋放結構。應力釋放結構為一個彈性過渡區，所述彈性過渡區設置在多芯連接器和腔體的主體結構之間，實現氣密焊接時，所述彈性過渡區用于釋放應力。該彈性過渡區域設置凹陷部分，凹陷部分的形狀可以是環形槽或者連續分布的長條孔或者連續分布的圓形孔。上述方案改變腔體接頭焊接部位剛度，可大大降低多芯連接器與鋁合金腔體焊接時、以及后續使用過程中因熱膨脹失配而導致的連接器開裂漏氣風險，解決了多芯連接器與腔體氣密焊接的熱失配難題，提高產品的焊接成品率和使用可靠性。

技術領域

本發明涉及微電子氣密封裝技術領域，特別是一種提高多芯連接器氣密焊接可靠性的應力釋放結構。

背景技術

在微電子封裝領域，隨著整體空間資源趨近飽和，使得各產品的金屬氣密封裝趨于小型化，輕量化。與此同時產品輸入輸出接口卻越來越多。

傳統的混合集成氣密封裝多采用分層結構，如圖1所示，將金屬腔體分為正反兩面，正面布置裸管芯并進行氣密封裝，形成正面氣密腔，正面的電信號通過氣密燒結的玻璃絕緣子穿層引入到腔體背面，然后通過固定在側壁的標準接插件(如D型連接器)作為對外信號的交互接口。而傳統標準接插件多采用螺釘緊固安裝多芯連接器，達不到氣密要求且占用較大空間。

隨著電子產品集成度的提高，功能越發復雜，對外接口增多，要求電子產品整體達到氣密。在這種環境下，連接器設計廠家開發出了各種形式的氣密焊接多芯連接器。幾乎所有的多芯連接器為了達到氣密要求，均采用插針+玻璃體+金屬外殼的方式來實現。

受材料水平限制，目前多芯連接器中用來氣密燒結的玻璃體熱膨脹系數都在5～6ppm(ppm:百萬分之一)左右。為防止玻璃體因連接器自身熱應力失配而開裂漏氣，連接器的金屬封裝外殼一般都采用柯伐材料(熱膨脹系數5.1ppm，密度8.4g/cm³)加工成柯伐外殼。常見接頭結構示意圖見圖2。而對于氣密封裝腔體，則要求其強度高、重量輕、可加工性好，同時滿足激光封焊等要求，目前封裝腔體最常用的材料是鋁合金(熱膨脹系數23ppm，密度2.7g/cm³)。

當將鋁合金腔體與使用柯伐外殼的多芯連接器進行焊接時，由于兩種材料熱膨脹系數差異較大，在高溫焊接過程中會由于熱應力過大造成接頭內部開裂漏氣(此類封裝最普遍的熱應力開裂位置為柯伐外殼與玻璃體的結合界面)。鋁合金腔體與柯伐外殼多芯連接器焊接裝配示意見圖3。

圖2中的多芯連接器是插針類型的多芯連接器，圖3是鋁合金腔體和多芯連接器的焊接示意圖。尤其對于這種小間距插針類型的多芯連接器，通過仿真分析發現接頭自身的玻璃焊縫處應力集中較為明顯，實際焊接產品也是在這些位置發生開裂漏氣現象。

造成此結果是由于多芯連接器外殼材料與腔體材料熱應力失配(腔體和接頭的材料的熱膨脹系數相差4倍以上)導致的。在溫度變化時腔體的形變量遠遠超過多芯連接器外殼的形變量，此時腔體相對于連接器外殼會產生一個很大的拉力或壓力。由于連接器與腔體之間的焊縫面積較大且通常采用高強度的金錫焊料，因而不容易開裂。而連接器柯伐外殼與玻璃體的燒結面小且特征復雜，容易形成超過玻璃燒結面強度的集中應力從而導致連接器開裂漏氣。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對上述存在的問題，為了在不更換鋁合金腔體材料的情況下解決連接器與腔體在焊接過程中的熱膨脹失配問題，提供了一種提高多芯連接器氣密焊接可靠性的應力釋放結構。

本發明采用的技術方案如下：一種提高多芯連接器氣密焊接可靠性的應力釋放結構，包括彈性過渡區，所述彈性過渡區設置在多芯連接器和腔體的主體結構之間，實現氣密焊接時，所述彈性過渡區用于釋放應力。

進一步的，所述彈性過渡區的一側表面設置了凹陷部分，所述一側表面指氣密焊接后在焊接體外部的表面。

進一步的，所述凹陷部分為圍繞著多芯連接器的環形槽。