[发明专利]一种玻璃陶瓷复合型绝缘子封装外壳及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，尤其是涉及一种玻璃陶瓷复合型绝缘子封装外壳及其制备方法。

背景技术

目前，航天、航空、船舶、兵器等领域需要大量具有一定功率要求的器件产品，要求热阻小、耐冲击性能好、可靠性高等特点，为提高整机可靠性提供前提。TO系列的功率器件的封装外壳一般是采用金属作为外壳主体，引出端与金属主体之间的绝缘材料一般采用玻璃或者陶瓷。

玻璃绝缘子的TO外壳，受玻璃强度差等因素的限制，耐冲击性能差，不能用于高可靠器件领域。

而陶瓷绝缘子的韧性和强度都明显高于玻璃，因此采用陶瓷绝缘子的TO系列外壳可靠性能大大提高。但因为陶瓷绝缘子自身加工难度大、成本较高，而且TO系列陶瓷绝缘子外壳生产流程繁琐、技术难度高、生产效率低、材料成本高，至今国内还没有系统的技术攻关，因此没有得到广泛推广。

因此，如何提供一种强度较高，耐冲击能力强，可靠性高，且生产加工工艺较简单，成本较低，便于大批量生产、适用于封装外壳的绝缘子是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种玻璃陶瓷复合型绝缘子封装外壳，该封装外壳包括玻璃陶瓷复合型绝缘子，该玻璃陶瓷复合型绝缘子不仅强度较高，耐冲击能力强，可靠性高，而且生产加工工艺较简单，成本较低，便于大批量生产。本发明的另外一个目的是提供一种上述玻璃陶瓷复合型绝缘子封装外壳的制备方法。

为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种玻璃陶瓷复合型绝缘子封装外壳，包括金属底板、金属墙体、玻璃陶瓷复合型绝缘子、金属密封环、引出电极、焊接部位金属化层；

所述金属墙体为一个仅包括四面侧面壁的框形结构；

所述金属墙体设置于所述金属底板的一个长宽侧面上，且所述金属底板与金属墙体构成一个一面开口的腔室；

所述金属墙体的下侧面壁上开设有用于穿插固定所述引出电极的连接通孔；

所述引出电极设置于所述金属墙体的连接通孔内；

所述玻璃陶瓷复合型绝缘子包括玻璃材质部与陶瓷材质部，所述玻璃材质部与所述陶瓷材质部构成一体式结构的玻璃陶瓷复合型绝缘子；

所述玻璃材质部设置于所述连接通孔的内孔壁与所述引出电极的周向面之间的间隙内；

所述陶瓷材质部套设于所述引出电极上且所述陶瓷材质部的上端面无缝紧贴于所述玻璃材质部的下端面，且所述陶瓷材质部的上端面形状大小满足所述陶瓷材质部的上端面遮住所述玻璃材质部与所述连接通孔的连接界面的下端；

所述金属密封环套设在所述引出电极上且所述金属密封环的环形面通过所述焊接部位金属化层与所述陶瓷材质部的下端面固定连接，且所述金属密封环的内侧面与所述引出电极的周向面熔焊连接。

优选的，所述玻璃材质部为空心圆柱状，上下外径相同，所述玻璃材质部的下端面与所述金属墙体的下侧面壁的外表面齐平。

优选的，所述陶瓷材质部为空心圆柱状，上下外径不同，包括上宽径部与下窄径部，所述上宽径部与所述下窄径部圆滑过渡连接。

优选的，所述玻璃材质部与所述陶瓷材质部通过熔渗连接成一体式结构的玻璃陶瓷复合型绝缘子。

优选的，还包括用于封盖所述金属底板与金属墙体构成的腔室的开口面的盖板。

优选的，所述金属底板为无氧铜板材质。

优选的，所述金属墙体为低碳钢材质。

优选的，所述引出电极为可伐铜芯引线材质。

本发明还提供一种上述的玻璃陶瓷复合型绝缘子封装外壳的制备方法，包括以下步骤：

1)制作金属底板、金属墙体、金属密封环以及引出电极，且制作固态的玻璃件以及固态的陶瓷件，所述陶瓷件的下端面上设置有焊接部位金属化层；

2)将步骤1)中所述的金属墙体、引出电极、玻璃件以及陶瓷件按照权利要求1中所述的玻璃陶瓷复合型绝缘子封装外壳的结构形式组装起来，用石墨模具作为定位工装；

3)将步骤2)组装完成的组装件放入气氛保护高温烧结炉内进行烧结成型，在烧结过程中，所述玻璃件与所述陶瓷件烧结为一体式结构得到所述玻璃陶瓷绝缘子，出炉后得到由金属墙体、引出电极、玻璃陶瓷复合型绝缘子构成的烧结一体件；

4)将步骤3)得到的烧结一体件通过在气氛保护高温烧结炉内熔焊银铜钎料将所述金属密封环焊接在所述陶瓷材质部的下端面上的焊接部位金属化层上；

5)将步骤4)熔焊金属密封环后的烧结一体件与金属底板组装，然后通过在气氛保护高温烧结炉内熔焊银铜钎料将二者熔焊成一体结构；