TWI759281B - 用於環狀焊接預製體的雷射製造的方法、由雷射製造備製的環狀焊接預製體及在框帽組件中使用環狀焊接預製體的方法 - Google Patents

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Abstract

揭露了製造焊接預製體的方法。接收一原料條帶，且藉由雷射切割該條帶來形成一第一環狀焊接預製體。可接著清潔該第一環狀焊接預製體的該等邊緣。可接著雷射切割從該第一環狀焊接預製體中間移除的截去區段以形成小於該第一環狀焊接預製體的一第二環狀焊接預製體。

Description

用於環狀焊接預製體的雷射製造的方法、由雷射製造備製 的環狀焊接預製體及在框帽組件中使用環狀焊接預製體的方法
本揭示案關於用於陶瓷封裝氣密密封應用的焊接預製體。更特定言之特定言之，本文中描述增加原料的使用率、減少缺陷及造成較短的前置時間的用於製造焊接預製體的製程，亦描述藉此形成的焊接預製體及包括如此焊接預製體的電子封裝。
焊接預製體一般藉由衝印工具來製造，該衝印工具從原料條帶衝印出給定尺寸的焊接預製體。衝印工具亦稱為複合模。複合模並行地執行兩個動作，例如切割環狀預製體的內周邊線及外周邊線。
在以衝印工具形成焊接預製體時，只有小量的原料條帶用於生產。焊接預製體及預製體的內中心截去區段附近的原料是未經使用的，且必須在再次送過衝印工具之前被精製或重新熔化。此增加了額外成本。並且，需要具有嚴格容差及適當對準的精確模具以使得衝印工具能夠產生可接受的焊接預製體。衝印工具亦需要使生產線停 用的週期維護。此增加了生產成本及減少了焊接預製體的製造效率。
在衝印工具用以形成焊接預製體時可能引起某些額外問題。首先，在需求具有新的或不同尺寸的焊接預製體時，一般需要製造新的衝印工具。用以製造各衝印工具的前置時間可能長達六到八週。若衝印工具的尺度在製造之後是不正確的，需要重新製造新的工具，造成時間及成本的損失。第二，衝印工具可能產生稱為毛邊的凸起的邊緣或小材料件，其在衝印之後保持附接至焊接預製體的邊緣。毛邊可能妨礙焊接預製體的密封效力，且可能使得破裂形成在焊料中。去毛邊製程不理想地增加用於形成焊接預製體的生產成本。會想要提供最小化此些問題的方法。
本揭示案關於製造供氣密密封電子封裝時使用的焊接預製體的方法。提供一原料條帶。藉由雷射切割該條帶，來形成一第一環狀焊接預製體，該第一環狀焊接預製體具有定義該第一環狀焊接預製體之一外周邊的一外部周邊切邊及定義該第一環狀焊接預製體之一內周邊的一內部周邊切邊。接著可清潔該第一環狀焊接預製體的該外部周邊切邊及該內部周邊切邊。
在某些實施例中，該原料條帶形成自具有約80重量%的金及約20重量%的錫的金錫合金。
在進一步實施例中，該清潔步驟是藉由超音波地移除該環狀焊接預製體之該外部周邊切邊及內部周邊切邊上的碳來執行的。
依需要，可從該第一環狀預製體的一內截去區段雷射切割額外的環狀焊接預製體。該內截去區段一般具有一外周邊，該外周邊由該第一環狀焊接預製體的該內部周邊切邊所定義。該環狀焊接預製體可為一方形、矩形等等的形狀。
在各種實施例中亦揭露的是由以下步驟備製的環狀焊接預製體：接收一原料條帶；沿一外部周邊切邊及一內部周邊切邊雷射切割該條帶；及清潔該外部周邊切邊及該內部周邊切邊以獲取該環狀焊接預製體。
該原料可為金錫合金。該環狀焊接預製體的一外周邊可為具有約0.3吋之一長度及一寬度的一方形形狀，而該環狀焊接預製體的一內周邊為具有約0.25吋之一長度及一寬度的一方形形狀。該環狀焊接預製體可為一方形、矩形等等的形狀。
該方法可進一步包括一種在一框帽組件中使用一環狀焊接預製體的方法。將一環狀焊接預製體點焊至一蓋帽，該蓋帽具有一第一表面、一第二表面及將該第一表面及該第二表面接合在一起的一側壁。熔化該環狀焊接預製體以將該蓋帽融合至被調整形狀為包括一空腔的一絕緣基底。藉由以適當形狀及尺寸雷射切割一原料條帶，來製造該環狀焊接預製體。一外部周邊切邊定義該環狀焊 接預製體之一外周邊並且一內部周邊切邊定義該環狀焊接預製體之一內周邊。
該蓋帽可以鈹銅、鉬、青銅、玻璃、鐵鎳鈷合金或選自由以下物組成之群組的陶瓷製造：氧化鋁(Al2O3)、氧化鈹(BeO)、氮化鋁(AlN)、氧化鋯增韌氧化鋁(ZTA)、SiC及Si3N4。
可從該第一環狀焊接預製體的該內截去區段雷射切割一第二環狀焊接預製體。可將該第二環狀焊接預製體點焊至一第二蓋帽，該第二蓋帽具有一第一表面、一第二表面及將該第一表面及該第二表面接合在一起的一側壁。該第二環狀焊接預製體接著被加熱及熔化。該第二環狀焊接預製體可接著將該第二蓋帽融合至被調整形狀為包括一空腔的一第二絕緣基底。
本文中亦揭露的是環狀焊接預製體，該等環狀焊接預製體包括定義該環狀焊接預製體之一外周邊的一雷射切割外部周邊切邊及定義該第一環狀焊接預製體之該內周邊的一雷射切割內部周邊切邊。該環狀焊接預製體形成自具有約80重量%的金及約20重量%的錫的一合金。
可從該第一環狀焊接預製體的該內截去區段雷射切割一第二環狀焊接預製體。該環狀焊接預製體可為一方形、矩形等等的形狀。
本文中亦揭露的是從一單一條帶製造多個焊接預製體的方法，包括以下步驟：接收一原料條帶，該原 料條帶形成自具有約80重量%的金及約20重量%的錫的一合金；藉由沿一外部周邊切邊及一內部周邊切邊雷射切割該條帶來形成一第一環狀焊接預製體，該內部周邊切邊定義一內截去區段的一外周邊；及從該第一環狀焊接預製體的該內截去區段雷射切割一第二環狀焊接預製體。
於下文更特定地揭露本揭示案的此些及其他非限制性特性。
2:條帶
4:預製體
6:條帶部分
8:內截去部分
10:衝印方法
100:衝印方法
102:條帶
104:焊接預製體
106:條帶部分
108:內截去部分
110:第一環狀焊接預製體
112:外部周邊切邊
114:內部周邊切邊
115:焊接預製體的寬度
116:內截去區段
118:第二環狀預製體
120:第二外部周邊切邊
122:第二內部周邊切邊
124:第二截去區段
130:第一表面
132:第二表面
134:側壁
135:厚度
200:方法
202:原料條帶
210:第一環狀焊接預製體
212:外部周邊切邊
214:內部周邊切邊
216:內截去區段
218:第二環狀焊接預製體
220:第二外部周邊切邊
222:第二內部周邊切邊
300:電子封裝
336:蓋帽或板
337:厚度
338:第一表面
340:第二表面
342:側壁
344:絕緣基底
348:空腔
350:凸起的壁
352:周邊區域
354:中心區域
360:密封環
361:周邊區域/密封環的寬度
L2:外長度
L1:內長度
LO:外長度
LR:假想長度
W2:外寬度
WI:內寬度
WO:外寬度
WR:假想寬度
下文為圖式的簡短說明，該等圖式是為了繪示本文中所揭露的示例性實施例的目的而不是為了限制該等實施例的目的而呈現。
圖1為原料條帶的頂視圖，繪示用於形成環狀焊接預製體的傳統衝印方法。
圖2為條帶的頂視圖，繪示用於從單一原料條帶製造不同尺寸之多個環狀焊接預製體的概念。
圖3A至圖3E為用於雷射切割具有方形形狀之多個環狀焊接預製體之方法之各種步驟的示意圖。圖3A圖示條帶。圖3B圖示外部周邊切邊。圖3C圖示內部周邊切邊。圖3D圖示形成於第一環狀焊接預製體之中心截去部分中的第二環狀焊接預製體。圖3E圖示兩個環狀焊接預製體的尺度。
圖4為環狀焊接預製體的透視圖。
圖5A至圖5D為用於雷射切割具有圓形形狀之多個環狀焊接預製體之方法之各種步驟的示意圖。圖 5A圖示條帶。圖5B圖示外部周邊切邊。圖5C圖示內部周邊切邊。圖5D圖示形成於第一環狀焊接預製體之中心截去部分中的第二環狀焊接預製體。
圖6A為清潔之前(左側)之焊接預製體及熔化測試之前清潔之後(右側)之焊接預製體的圖片。
圖6B為圖6A之兩個焊接預製體在熔化測試之後的圖片。
圖7為包括本揭示案之環狀焊接預製體之傳統電子封裝的側橫截面圖。
圖8為圖7之傳統電子封裝的分解透視圖。
圖9A為蓋帽/板的透視圖，圖示密封環。圖9B為圖9A之板的頂視圖。圖9C為圖9A之板的側視圖。
圖10A為一分解圖，圖示被點焊至蓋帽/板的環狀焊接預製體。
圖10B為圖10A之蓋帽/板及焊接預製體的頂視圖。
藉由參照隨附的繪圖，可獲取本文中所揭露之製程及裝置的更完整了解。此些圖式僅為基於方便及易於展示現有技術及/或目前發展的示意表示，且因此不欲指示其組件或部件的相對尺寸及尺度。
可藉由參照本文中所包括之期望實施例及實例的以下詳細說明來更輕易地了解本揭示案。在以下說明 書及隨後的申請專利範圍中，將參照許多術語，該等術語將定義為具有以下意義。
除非上下文另外清楚指示，單數形式「一(a/an)」及「該」包括複數指涉對象。
應將此案之說明書及申請專利範圍中的數值理解為包括在被捨入至相同有效數字數時是相同的數值及與所表明的值的差小於本案中所述類型之用以決定值之傳統量測技術之實驗誤差的數值。
本文中所揭露的所有範圍包括所記載的端點且是可獨立結合的(例如，「從2克到10克」的範圍包括端點(2克及10克)及所有中間值)。
如本文中所使用的，可施用近似語言(例如「約」及「實質上」)來更改任何定量表示，該定量表示可在不造成與其相關之基本功能上之改變的情況下變化。修飾語「約」亦應被視為揭露由兩個端點的絕對值所定義的範圍。例如，「從約2到約4」的表達亦揭露「從2到4」的範圍。術語「約」可指加或減所指示數字的10%。
術語「室溫」指從20℃到25℃的範圍。
術語「環狀」或「環」指的是由兩個同心形狀之間的區域所形成的平面形狀，該等同心形狀的邊緣彼此平行。此些術語例如可指由兩個同心圓定界的圓環形狀，或指包含在具有共同中心的兩個方形之間的形狀，該等方形的邊緣彼此平行。
用於形成環狀焊接預製體的傳統衝印方法10繪示於圖1中。原料條帶2以原始金屬合金材料製造，例如金錫合金(例如80Au-20Sn)。一開始，條帶製造由鑄造金錫合金以形成具有精細及大部分均勻的粒狀結構的鑄件開始。鑄件可接著被滾軋且修剪以形成具有所需厚度、長度及寬度的金錫片或條帶。接著衝印條帶以從其形成焊接預製體4。接著清潔預製體，此可包括用以移除已沿經衝印邊緣形成的不想要的***線或變形的去毛邊製程。
將條帶衝印成焊接預製體的傳統方法使得條帶部分6(在焊接預製體外面)及內截去部分8(來自各焊接預製體的中心)在衝印製程之後是未經使用的。可精製或重新熔化此些部分6、8以形成新的材料條帶，可接著再次將該新的材料條帶傳遞穿過衝印工具/模以產生更環狀的焊接預製體。
可計算用於形成環狀焊接預製體之此傳統衝印方法中之金錫條帶的使用率。再次參照圖1，原料條帶2具有約340吋的假想長度L R 及約0.5吋的假想寬度W R ，造成170平方吋(in2)的總條帶面積。具有約0.300吋之外寬度W O 及外長度L O 以及約0.250吋之內寬度W I 及內長度L I 的一千個環狀方形預製體4可從具有此些尺度的條帶衝印。此些尺度下之單一環狀預製體的總面積約為0.028in2，而所有一千個預製體的總面積約為28in2。因此，該一千個環狀預製體僅使用初始衝印製程中 之總條帶面積的約16%(亦即28/170)。所有中心截去部分8的總面積約為約62.5in2，其表示總條帶面積的約37%。其餘條帶部分6是未經使用的，且表示總條帶面積的約47%。其結果是，總條帶面積的約84%在單次傳遞穿過衝印工具時保持未經使用。
可以依據本揭示案的雷射切割製程替換圖1中所繪示的傳統衝印製程。沒有對於原料製造製程的更改是必要的。亦即，條帶製造仍開始於鑄造具有精細及大部分均勻的粒狀結構的金錫合金，接著滾軋及修剪以形成具有所需厚度、長度及寬度的條帶。在生產原料條帶之後，其可被滾成捲軸形式，接著將該捲軸用作針對將條帶切割成焊接預製體之雷射切割機的輸入。在切割之後，將清洗製程施用於預製體以沿切邊移除碳聚積。
有利地，不應在切割製程期間變形、損傷或熔化預製體。準確的雷射切割製程維持金錫合金的原始成分而不改變合金的化學相位。此外，雷射切割產生無毛邊切邊而不折衷合金的品質。
圖2為原料條帶102的頂視圖，繪示本揭示案的製程。此處繪示的是原料條帶102，藉由雷射切割從該原料條帶形成第一環狀焊接預製體110。形成第一環狀焊接預製體造成內或中心截去部分108。可接著將第二環狀預製體118雷射切出第一環狀預製體的內截去部分108。其結果是，第二環狀預製體的外尺度一定小於第一環狀預製體的內尺度。
本揭示案不限於如圖2中所示地僅將兩個環狀預製體110、118雷射切出條帶。取決於尺度，可能將另一環狀預製體切出各個先前的環狀預製體的內截去區段。亦應了解的是，取決於原料條帶的尺寸及所需的環狀預製體尺度，可單程地將具有多個尺度的任何數量的環狀預製體切出條帶。相較於圖1中所繪示的傳統衝印方法，圖2之條帶材料中的更多部分被轉換成用於同框帽組件使用的最終環狀焊接預製體。特定言之，各環狀預製體的中心截去部分用以形成額外的預製體，有利地最大化條帶的使用率，減少製造成本，且縮短前置時間。
在圖3A至圖3E中，繪示了用於以方形形式雷射切割多個環狀焊接預製體的方法100。首先，在圖3A中，在雷射切割機中接收原料條帶102。接下來，在圖3B中，獲取第一環狀焊接預製體的製程藉由切割外部周邊切邊112開始。外部周邊切邊定義第一環狀焊接預製體的外周邊。接下來，在圖3C中，切割內部周邊切邊114。內部周邊切邊定義第一環狀焊接預製體110的內周邊。內部周邊切邊亦定義內截去區段116的外周邊。通常，是在內部切邊114之前切割外部切邊112，但可依需要反轉此順序。
接著從內截去區段116形成第二環狀焊接預製體。再次地，從內截去區段116製造的任何額外的焊接預製體將一定小於第一環狀焊接預製體。此可在內截去區段116仍定位在第一環狀預製體110內的情況下完成，或 可從第一環狀預製體移除內截去區段116且接著處理該內截去區段。
為了形成第二環狀預製體118，如圖3D中所見，第二外部周邊切邊120及第二內部周邊切邊122由雷射切割機形成在內截去區段116內，其中第二環狀預製體118被定義在此兩個切邊120、122之間。亦由第二切邊122形成第二截去區段124。
設想的是，有時候第一環狀焊接預製體的內部周邊切邊114亦可充當第二外部周邊切邊120。然而，相信此類情況將很少發生。
接著從原料條帶102移除第一環狀焊接預製體110及第二環狀焊接預製體118。可接著清潔環狀焊接預製體110、118以移除可能聚積在它們的內周邊及外周邊上的碳。可收集未經使用的條帶部分及剩餘的截去區段116以供精製/重新熔化/重新處理。
在如圖3A至圖3E中所繪示的某些特定實施例中，環狀焊接預製體的內周邊及外周邊是方形形狀的。圖3E比較兩個環狀焊接預製體110、118的尺度。如此處所繪示，第一環狀焊接預製體110具有約0.300吋的外長度L O 及外寬度W O 。雷射切割外周邊邊緣花費約1.5秒。第一環狀焊接預製體110的內周邊由內部周邊切邊所定義，其可具有約0.250吋的內長度L I 及內寬度W I ，亦即環狀預製體本身具有約0.05吋的寬度。雷射切割內部周邊切邊亦花費約1.5秒。因此，用以雷射切割第一環狀 焊接預製體的時間可約為3秒。外部及內部周邊切邊實質上不含毛邊，且預製體的品質不被折衷。繼續，第二環狀焊接預製體118具有外長度L 2 及外寬度W 2 。第一環狀焊接預製體的內長度L I 大於第二環狀焊接預製體的外長度L 2 ，且第一環狀焊接預製體的內寬度W I 大於第二環狀焊接預製體118的外寬度W 2 。
應注意的是，焊接預製體110、118是非常薄的，且在此處描繪為二維方形環的形狀。然而，應了解的是，焊接預製體雖然具有非常小的厚度，實質上是三維物體。如圖4中所繪示，各焊接預製體110可被視為具有第一表面130及與第一表面相對的第二表面132。焊接預製體的厚度在此處被繪示為側壁134的形式，該側壁具有將第一表面及第二表面接合在一起的四個面。第一表面及第二表面一般彼此平行，或換言之預製體具有恆定的厚度135。亦應了解的是，焊接預製體是在它們整體形狀的意義上而被描述，且某些變化可能發生自嚴格的幾何定義。例如，圖3A至圖3E的方形焊接預製體可能具有圓角。
又，環狀預製體可能具有任何所需的形狀。特定設想的是，環狀預製體可能為方形、矩形或碟的形狀。方形具有四個等長的側及四個直角，而矩形具有四個直角，且相鄰側的長度可能不同。碟形成自兩個同心圓。
圖5A至圖5D繪示用於雷射切割多個碟形環狀焊接預製體的方法200。首先，在圖5A中，在雷射切割機中接收原料條帶202。接下來，在圖5B中，獲取第 一環狀焊接預製體的製程藉由切割外部周邊切邊212開始。外部周邊切邊定義第一環狀焊接預製體的外周邊。接下來，在圖5C中，切割內部周邊切邊214。內部周邊切邊定義第一環狀焊接預製體210的內周邊。內部周邊切邊亦定義內截去區段216的外周邊。再次地，可以任何所需順序切割外部切邊212及內部切邊214。
接著從內截去區段216形成第二環狀焊接預製體。如圖5D中所見，第二外部周邊切邊220及第二內部周邊切邊222由雷射切割機形成在內截去區段216內，其中第二環狀焊接預製體218被定義在此兩個切邊220、222之間。
接著從原料條帶202移除第一環狀焊接預製體210及第二環狀焊接預製體218。可接著清潔環狀焊接預製體210、218以移除可能聚積在它們的內周邊及外周邊上的碳。可收集未經使用的條帶部分及剩餘的截去區段216以供精製/重新熔化/重新處理。
原料條帶102、202及從其形成的環狀焊接預製體110、118、210、218可以金屬合金(例如基於鉛的合金或無鉛合金)製造。在特定實施例中，金屬合金為金錫合金。最理想地，金錫合金為約80重量%金及約20重量%錫(亦即80Au-20Sn)的共熔成分。預製體具有大於約0.001吋的厚度，包括約0.006吋及高達約0.010吋。預製體可具有高達2.500吋的外徑或外寬度。焊接預製體理想地具有從約200℃至約350℃的熔化溫度。在某 些實施例中，將銦添加至80Au-20Sn成分以升高其熔點，提供抵抗焊接製程期間之二次回流、氣密性損失或關鍵部件變位的保護。
可由本領域中習知的任何合適的方法來執行雷射切割，例如使用二氧化碳雷射、YAG雷射或準分子雷射。在某些特定實施例中，是以二氧化碳雷射執行雷射切割。二氧化碳雷射一般利用氣體混合物，在該氣體混合物中，光被二氧化碳分子放大。一般藉由混合氣體(例如二氧化碳、氮及氦)及將混合物饋進排放管的第一端來達成雷射切割。以機械前置泵將氣體泵出排放管的第二端。在管的第一端及第二端之間維持放電。各種光學透鏡(亦即鏡)用以將雷射聚焦及引導穿過噴嘴且進入要切割的工件。聚焦的雷射光束熔化、灼燒、蒸發或炸開與雷射光束進行接觸的材料，造成具有高品質表面精製度的切邊。切邊實質上不含凸起的邊緣或附接至切邊的小材料件(常稱為毛邊)。可使用紫外線(UV)雷射。
電腦數值控制(CNC)機可用以相對於所產生的雷射光束移動原料，反之亦然。亦可採用運動控制系統以遵循要從材料切割之圖樣的CNC或G代碼。在此方面，可有利地切割任何數量的各種圖樣以形成具有複雜幾何形狀的焊接預製體。
可由任何合適的方法執行環狀焊接預製體的清潔，例如超音波清潔、壓力清洗、高溫脫氣、超純水沖洗或以壓縮的乾淨空氣進行乾化。在特定實施例中，是由 超音波清潔執行清潔。超音波清潔一般指以適當頻率及適當清潔溶劑使用超音波以清潔預製體的製程。清潔用以移除在雷射切割之後可能餘留的殘餘的殘渣及污染物(例如碳)，藉此增加清潔度及改良預製體的密封效能。超音波頻率可從約30kHz至約50kHz。可執行超音波清潔約20分鐘至約40分鐘(包括30分鐘)的時期。
超音波清潔製程的結果可見於圖6A及圖6B中。圖6A圖示清潔之前(左側)的焊接預製體，其中碳聚積被圖示為內部及外部周邊切邊的黑色輪廓。圖6A的右側圖示清潔之後的焊接預製體，其中表面精製度已在品質上改良，且碳聚積已被消除。圖6A中的焊接預製體是在執行熔化測試之前描繪。可執行熔化，使得焊接預製體可將傳統電子封裝的兩個部件融合在一起，如下文進一步詳細描述的。
接下來，在圖6B中，圖6A中之清潔之前及清潔之後的焊接預製體是描繪在已在它們之上執行的熔化測試之後。未經歷清潔製程的焊接預製體(左側)展現不理想的變形，該等變形可能在後續的密封操作中折衷預製體的密封品質。相較之下，已經歷清潔製程的焊接預製體(右側)以均勻的方式熔化，且實質上不含可能妨礙密封品質或產生破裂的變形。
圖7為使用環狀焊接預製體之傳統電子封裝的側橫截面圖。圖8為一分解透視圖，圖示電子封裝的各種態樣。電子封裝300為形成自絕緣基底344、環狀焊接 預製體110及蓋帽或板336的框帽組件。蓋帽336具有第一表面338、第二表面340及側壁342。基底被調整形狀為形成空腔348，電子部件(例如半導體)安裝在該空腔中。此處未圖示者為可能以基底包括的各種導線及層間連接點(via)。基底的周邊包括凸起的壁350。在加熱時，焊接預製體熔化，且用以將蓋帽的第二表面340融合至基底的凸起的壁350，氣密地將空腔密封。
一般而言，環狀焊接預製體可被點焊至蓋帽之第二表面上的密封環。圖9A至圖9C繪示蓋帽的各種視圖。圖9A為蓋帽的放大透視圖。圖9B為蓋帽之底面(其接合封裝的基底)的平面圖。圖9C為蓋帽的側視圖。
首先參照圖9A，蓋帽336具有第一表面338及第二表面340，其中側壁342將它們接合在一起。第二表面被分割成周邊區域352及中心區域354。金屬層存在於第二表面的周邊區域352上，而金屬層亦存在於側壁342上。該兩個金屬層的組合在本文中稱為密封環360。金屬可為銀、鈀、鉑、鎳、金或其合金。在特定實施例中，密封環形成自非磁性金屬。可藉由濺鍍沉積、電鍍、熱噴塗、化學氣相沉積法(CVD)或任何其他合適的手段來完成金屬化。應強調的是，密封環覆蓋第二表面的整個周邊區域。
在某些理想實施例中，密封環可形成自子層的集合。在此類實施例中，可能存在兩個子層或三個子層。在特定實施例中，可首先放置鎳子層，接著可在鎳子層上 方放置金子層。鎳子層充當針對腐蝕的隔層，而金子層提供可輕易焊接的表面。各子層可具有0.001mm至0.01mm(亦即1μm至10μm)的厚度/深度。密封環可具有0.001mm至0.04mm(亦即1μm至40μm)的厚度/深度。
圖9B為蓋帽/板的平面(頂視)圖。圖9C為金屬化板的側視圖。參照圖9B，密封環以參考標號360標示，且以清楚的紋理指示。中心區域以參考標號354標示，且以斜線指示。周邊區域是板之第二表面之表面區域的從約20%至約35%。中心區域是板之第二表面之表面區域的從約65%至約80%。周邊區域的寬度以參考標號361標示。如圖8C中所見，金屬密封環亦存在於板的側壁342上。板的厚度亦以參考標號337指示。
接下來，如圖10A及圖10B中所繪示，焊接預製體110連接至密封環360。更特定言之，焊接預製體放置在第二表面之周邊區域352上方之密封環的部分上。焊接預製體通常被點焊至密封環。圖10A為分解圖，而圖10B為第二表面的平面圖。焊接預製體是環狀的。焊接預製體的寬度115可等於或小於周邊區域的寬度361。焊接預製體的寬度依需要為從約0.01吋至約0.1吋。如圖10B中所繪示，焊接預製體的寬度115小於周邊區域/密封環的寬度361。
如先前所述，焊接預製體被點焊至定位在蓋帽/板之第二表面上的密封環。接著加熱第一環狀焊接預製 體以熔化第一環狀焊接預製體且將蓋帽融合至基底。蓋帽336以非金屬材料製造。示例性的非金屬材料包括鈹銅、鉬、青銅、玻璃、鐵鎳鉻合金(例如KOVARTM)、鐵鎳二元合金(例如Alloy 42)或選自由以下物組成之群組的陶瓷：氧化鋁(Al2O3)、氧化鈹(BeO)、氮化鋁(AlN)、氧化鋯增韌氧化鋁(ZTA)、SiC及Si3N4。板具有約0.5毫米(mm)至約1毫米的厚度(量測於第一表面及第二表面之間)。在特定實施例中，板以非磁性材料製造。此在某些應用中可能是有用的，在該等應用中，電訊號/雜訊可能干擾封裝中的電子部件(例如在醫療成像應用中)。
許多優點累積在目前描述的方法中。不需要工具及模的製造，此不僅減少了產生焊接預製體的成本，亦節省了人力。此外，消除了儲存及維護工具及模的需要。雷射切割相較於傳統衝印方法容許複雜的切割設計，且改良了前置時間。由雷射切割所產生之切口的品質減少了後精製製程，特別是去毛邊，因為雷射產生無毛邊的切口。並且，最大化了原料條帶的利用。
已參照示例性實施例來描述本揭示案。明顯地，更改及變更將發生於閱讀及了解了先前的詳細說明之後的其他人。本揭示案意欲被建構為包括到目前為止所有此類更改及變更，只要它們是在隨附申請專利範圍或其等效物的範疇內。
110:第一環狀焊接預製體
300:電子封裝
336:蓋帽或板
338:第一表面
340:第二表面
342:側壁
344:絕緣基底
348:空腔
350:凸起的壁

Claims (19)

  1. 一種製造一焊接預製體的方法，包括以下步驟：接收一原料條帶；藉由沿一外部周邊切邊及一內部周邊切邊雷射切割該原料條帶，來形成一第一環狀焊接預製體；及清潔該第一環狀焊接預製體的該外部周邊切邊及該內部周邊切邊；其中該清潔步驟是藉由超音波地移除該第一環狀焊接預製體之該外部周邊切邊及該內部周邊切邊上的碳來執行的。
  2. 如請求項1所述之製造該焊接預製體的方法，更包括以下步驟：從該第一環狀焊接預製體的一內截去區段雷射切割一第二環狀焊接預製體。
  3. 如請求項2所述之製造該焊接預製體的方法，其中該內截去區段具有一外周邊，該外周邊由該第一環狀焊接預製體的該內部周邊切邊所定義。
  4. 如請求項1所述之製造該焊接預製體的方法，其中該原料條帶形成自一金錫合金、一基於鉛的合金或一無鉛合金。
  5. 如請求項4所述之製造該焊接預製體的方法，其中該金錫合金為約80重量%的金及約20重量%的錫。
  6. 如請求項1所述之製造該焊接預製體的方法，進一步包括以下步驟：重新熔化及精製該原料條帶的未經使用的部分。
  7. 如請求項1所述之製造該焊接預製體的方法，其中該環狀焊接預製體為一方形、矩形或碟的形狀。
  8. 如請求項1所述之製造該焊接預製體的方法，其中該環狀焊接預製體具有從約200℃至約350℃的一熔化溫度。
  9. 如請求項1所述之製造該焊接預製體的方法，其中該外部周邊切邊及該內部周邊切邊不含毛邊。
  10. 如請求項1所述之製造該焊接預製體的方法，複數個環狀焊接預製體形成自該原料條帶。
  11. 如請求項1所述之製造該焊接預製體的方法，其中該第一環狀焊接預製體的該外部周邊切邊及該內部周邊切邊各是在約1.5秒中從該原料條帶雷射切割的。
  12. 一種環狀焊接預製體，藉由以下步驟來備製： 接收一原料條帶；沿一外部周邊切邊及一內部周邊切邊雷射切割該原料條帶；及清潔該外部周邊切邊及該內部周邊切邊以獲取該環狀焊接預製體，其中該清潔步驟是藉由超音波地移除該第一環狀焊接預製體之該外部周邊切邊及該內部周邊切邊上的碳來執行的。
  13. 如請求項12所述之環狀焊接預製體，其中該原料為一金錫合金。
  14. 如請求項12所述之環狀焊接預製體，其中該環狀焊接預製體的一外周邊為具有約0.3吋之一長度及一寬度的一方形形狀，而該環狀焊接預製體的一內周邊為具有約0.25吋之一長度及一寬度的一方形形狀。
  15. 如請求項12所述之環狀焊接預製體，其中該環狀焊接預製體為一方形、矩形或碟的形狀。
  16. 一種在一框帽組件中使用一環狀焊接預製體的方法，包括以下步驟：將該環狀焊接預製體點焊至一蓋帽；熔化該環狀焊接預製體；及 將該蓋帽融合至一絕緣基底，該絕緣基底被調整形狀為使用經熔化的該環狀焊接預製體來包括一空腔；其中藉由以下步驟來製造該環狀焊接預製體：沿一外部周邊切邊及一內部周邊切邊雷射切割一原料條帶；及清潔該外部周邊切邊及該內部周邊切邊以獲取該環狀焊接預製體，其中該清潔步驟是藉由超音波地移除該環狀焊接預製體之該外部周邊切邊及該內部周邊切邊上的碳來執行的。
  17. 如請求項16所述之在該框帽組件中使用該環狀焊接預製體的方法，其中該蓋帽以鈹銅、鉬、青銅、玻璃、鐵鎳鈷合金或選自由以下物組成之群組的一陶瓷製造：氧化鋁(Al2O3)、氧化鈹(BeO)、氮化鋁(AlN)、氧化鋯增韌氧化鋁(ZTA)、SiC及Si3N4。
  18. 如請求項16所述之在該框帽組件中使用該環狀焊接預製體的方法，其中該環狀焊接預製體形成自包含約80重量%的金及約20重量%的錫的一金錫合金。
  19. 一種從一單一條帶製造多個焊接預製體的方法，包括以下步驟： 接收一原料條帶，該原料條帶形成自具有約80重量%的金及約20重量%的錫的一合金；藉由沿一外部周邊切邊及一內部周邊切邊雷射切割該原料條帶來形成一第一環狀焊接預製體，該內部周邊切邊定義一內截去區段的一外周邊；從該第一環狀焊接預製體的該內截去區段雷射切割一第二環狀焊接預製體；及清潔該第一環狀焊接預製體的該外部周邊切邊及該內部周邊切邊，其中該清潔步驟是藉由超音波地移除該第一環狀焊接預製體之該外部周邊切邊及該內部周邊切邊上的碳來執行的。
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