本發(fā)明涉及陶瓷-金屬封接，具體而言涉及一種高可靠陶瓷金屬外殼及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，電子信息系統(tǒng)及設(shè)備向大規(guī)模集成化、小型化、和高可靠性方向發(fā)展，對(duì)于作為承載其基礎(chǔ)材料的導(dǎo)熱性能也要求越來(lái)越苛刻。要求其外部承載芯片的保護(hù)殼體須具備有較高的導(dǎo)熱性能，使得芯片在持續(xù)工作的情況下，可以有效的將產(chǎn)生的熱量傳遞出去，從而實(shí)現(xiàn)芯片穩(wěn)定工作，提高芯片的服役壽命。且其熱膨脹系數(shù)需要與芯片的熱膨脹系數(shù)相匹配，避免因?yàn)樾酒ぷ鲿r(shí)出現(xiàn)膨脹差異較大，導(dǎo)致芯片失效的問(wèn)題。

2、因此，急需開(kāi)發(fā)一種高可靠的陶瓷金屬外殼，其具備有良好的強(qiáng)度，優(yōu)異的散熱性能和與芯片較為匹配的熱膨脹系數(shù)來(lái)保障最終器件的穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高可靠陶瓷金屬外殼及其制備方法，其目的旨在迅速地的傳遞芯片工作產(chǎn)生的熱量，使得其可以高效、穩(wěn)定的運(yùn)行。

2、本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種高可靠陶瓷金屬外殼，包括陶瓷底板、金屬?lài)蚝鸵€，所述金屬?lài)蛲ㄟ^(guò)焊料與所述陶瓷底板焊接，所述陶瓷底板上設(shè)有若干第一通孔，所述引線穿設(shè)于所述第一通孔內(nèi)，所述引線通過(guò)焊料環(huán)與所述陶瓷底板焊接；所述第一通孔內(nèi)壁均做有金屬化處理，所述陶瓷底板表面設(shè)有金屬化涂層，所述金屬?lài)虿捎萌髦螐?fù)合結(jié)構(gòu)材料。

3、其中，金屬化處理和金屬化涂層均采用表面涂刷的鉬錳漿料的方式，目的是為了便于后續(xù)與金屬之間的焊接。

4、進(jìn)一步地，所述的陶瓷底板為高導(dǎo)熱陶瓷材料；所述金屬?lài)驗(yàn)楦邔?dǎo)熱材料。所述陶瓷底板的材質(zhì)為氮化鋁陶瓷，選用牌號(hào)為an-170、an-200或an-230中的一種；所述金屬?lài)虿捎玫娜髦螐?fù)合結(jié)構(gòu)材料為cmc。

5、進(jìn)一步地，所述第一通孔內(nèi)壁的金屬化厚度為0.05～0.1mm；所述陶瓷底板的四周邊均涂刷有寬度為1.9～2.1mm的金屬化涂層。

6、進(jìn)一步地，所述引線一側(cè)端面為丁面，用于后道與內(nèi)部芯片的鍵合；所述丁面直徑為引線直徑的1.3～1.5倍。

7、一種高可靠陶瓷金屬外殼的制備方法，包括如下步驟：

8、1)將金屬?lài)蚺c腔內(nèi)定位模具進(jìn)行適配，在金屬?lài)蚨嗣嬷梅臿gcu28成型焊料片；

9、2)將陶瓷底板置于金屬?lài)蚨嗣嫔线M(jìn)行貼合；

10、3)將引線插入陶瓷底板上對(duì)應(yīng)的第一通孔內(nèi)，在引線上套設(shè)與其直徑相匹配的agcu28成型焊料環(huán)；

11、4)將外引線定位模具與引線進(jìn)行適配；

12、5)將組裝好的金屬外殼產(chǎn)品放入氮?dú)浠旌蠚夥諣t中進(jìn)行焊接，焊接溫度795～805℃。

13、進(jìn)一步地，所述腔內(nèi)定位模具內(nèi)設(shè)有用于定位所述金屬?lài)虻膰蛎た?，用于定位所述陶瓷底板的第一定位孔，和用于定位所述引線的引線盲孔；所述第一定位孔深度為0.9～1mm。用于保障后續(xù)與芯片鍵合時(shí)的鍵合強(qiáng)度。

14、進(jìn)一步地，所述腔內(nèi)定位模具中用于定位所述引線的引線盲孔的孔徑為引線直徑的1.2～1.4倍，用于釋放焊接后的殘余應(yīng)力。

15、進(jìn)一步地，所述外引線定位模具上設(shè)有用于定位引線的第二通孔，所述外引線定位模具上設(shè)有用于定位陶瓷底板的第二定位孔；所述第二定位孔的深度為5.3～5.7mm。

16、進(jìn)一步地，焊接時(shí)，采用氮?dú)錃怏w混合，氫氣濃度為氮?dú)獾?～1.5倍。

17、進(jìn)一步地，焊接時(shí)長(zhǎng)為6～8min，隨即以3～5℃/min的降溫速率完成封接。

18、本發(fā)明的有益效果是：與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過(guò)本發(fā)明制備的一種高可靠陶瓷金屬外殼，其采用高導(dǎo)熱陶瓷材料作為底部承載芯片的載體，高導(dǎo)熱金屬?lài)蜃鳛楸Ｗo(hù)墻體，使得芯片得以全方位的保護(hù)并可以有效的將其工作時(shí)的熱量快速散出，具有優(yōu)良的電絕緣性、密封性、耐蝕性及熱膨脹匹配性，其優(yōu)異的導(dǎo)熱性可使得內(nèi)部芯片穩(wěn)定、高效的輸出信號(hào)，極大的提高了信號(hào)傳輸?shù)男?，提高了整個(gè)封接器件的使用壽命。

技術(shù)特征：

1.一種高可靠陶瓷金屬外殼，其特征在于：包括陶瓷底板、金屬?lài)蚝鸵€，所述金屬?lài)蛲ㄟ^(guò)焊料與所述陶瓷底板焊接，所述陶瓷底板上設(shè)有若干第一通孔，所述引線穿設(shè)于所述第一通孔內(nèi)，所述引線通過(guò)焊料環(huán)與所述陶瓷底板焊接；所述第一通孔內(nèi)壁均做有金屬化處理，所述陶瓷底板表面設(shè)有金屬化涂層，所述金屬?lài)虿捎萌髦螐?fù)合結(jié)構(gòu)材料。

2.如權(quán)利要求1所述的一種高可靠陶瓷金屬外殼，其特征在于：所述陶瓷底板的材質(zhì)為氮化鋁陶瓷，選用牌號(hào)為an-170、an-200或an-230中的一種；所述金屬?lài)虿捎玫娜髦螐?fù)合結(jié)構(gòu)材料為cmc。

3.如權(quán)利要求1所述的一種高可靠陶瓷金屬外殼，其特征在于：所述第一通孔內(nèi)壁的金屬化厚度為0.05～0.1mm；所述陶瓷底板的四周邊均涂刷有寬度為1.9～2.1mm的金屬化涂層。

4.如權(quán)利要求1所述的一種高可靠陶瓷金屬外殼，其特征在于：所述引線一側(cè)端面為丁面，所述丁面直徑為引線直徑的1.3～1.5倍。

5.如權(quán)利要求1所述的一種高可靠陶瓷金屬外殼的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

6.如權(quán)利要求5所述的一種高可靠陶瓷金屬外殼的制備方法，其特征在于：所述腔內(nèi)定位模具內(nèi)設(shè)有用于定位所述金屬?lài)虻膰蛎た祝糜诙ㄎ凰鎏沾傻装宓牡谝欢ㄎ豢?，和用于定位所述引線的引線盲孔；所述第一定位孔的深度為0.9～1mm。

7.如權(quán)利要求6所述的一種高可靠陶瓷金屬外殼的制備方法，其特征在于：所述腔內(nèi)定位模具中用于定位所述引線的引線盲孔的孔徑為引線直徑的1.2～1.4倍。

8.如權(quán)利要求5所述的一種高可靠陶瓷金屬外殼的制備方法，其特征在于：所述外引線定位模具上設(shè)有用于定位引線的第二通孔，所述外引線定位模具上設(shè)有用于定位陶瓷底板的第二定位孔；所述第二定位孔的深度為5.3～5.7mm。

9.如權(quán)利要求5所述的一種高可靠陶瓷金屬外殼的制備方法，其特征在于：焊接時(shí)，采用氮?dú)錃怏w混合，氫氣濃度為氮?dú)獾?～1.5倍。

10.如權(quán)利要求5所述的一種高可靠陶瓷金屬外殼的制備方法，其特征在于：焊接時(shí)長(zhǎng)為6～8min，隨即以3～5℃/min的降溫速率完成封接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種高可靠陶瓷金屬外殼及其制備方法。其包括有陶瓷底板、金屬?lài)颉⒁€、燒結(jié)模具；所述的金屬外殼為雙列直插排布，上端開(kāi)口；所述的陶瓷底板為高導(dǎo)熱陶瓷材料；所述金屬?lài)驗(yàn)楦邔?dǎo)熱材料；所述引線在金屬外殼腔體內(nèi)部為丁頭端面，用于后道與內(nèi)部芯片的鍵合；所述燒結(jié)模具分為腔內(nèi)定位模具和外引線定位模具。其采用高導(dǎo)熱陶瓷材料作為底部承載芯片的載體，高導(dǎo)熱金屬?lài)蜃鳛楸Ｗo(hù)墻體，使得芯片得以全方位的保護(hù)并可以有效的將其工作時(shí)的熱量快速散出，極大的提高了芯片的傳輸效率及使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：程坤,王宇飛,張鵬,郝澤澤,楊晨,楊文波
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安賽爾電子材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15