[发明专利]一种基于TO型端封类管壳陶瓷墙结构的设计及制作方法

说明书

本发明涉及一种基于TO型端封类管壳陶瓷墙结构的设计，包括高温氧化铝共烧陶瓷片、陶瓷端封孔、金属化连筋图形、应力释放槽和金属化侧壁印刷，在陶瓷墙端封区域设有金属化连筋图形，同时在烧结成型前制作应力释放槽，达到金属‑陶瓷钎焊过程中焊料流淌分步均匀目的。其制造方法包括金属化图形连筋制作、陶瓷端封孔无变形制作、陶瓷端封孔壁无浆料堆积制作、应力释放槽制作。优点：1）有效解决外壳机械性能差、气密性难以保证、端封孔易变形、焊料易堆积、端封孔壁裂纹等缺陷；2）显著提升管壳电流耐压与抗冲击性能，同时满足高载流能力、耐高电压能力的要求；3）加工成型方法简单，制作成本低，便于批量生产。

技术领域

本发明是一种基于TO型端封类管壳陶瓷墙结构的设计及制作方法，属于半导体制造技术领域。

背景技术

TO（Transistor Outline晶体管外部）型管壳陶瓷墙结构将多个包铜复合引针焊接区利用多层陶瓷工艺集成在一个陶瓷片上，能够很好的替代玻璃绝缘子，满足了大功率密度电子元器件需求。基于该类TO型外壳传输端陶瓷墙结构设计包括两种：套封结构与端封结构。目前大部分设计采用套封结构，其可靠性较低，易开裂，且制作成本高，难度大，不宜批生产；有少部分设计采用端封结构，存在钎焊封接后残余应力释放过大，陶瓷墙易产生微裂纹，影响管壳气密性及机械性能，长期可靠性差等问题。

发明内容

本发明提出的是一种基于TO型端封类管壳陶瓷墙结构的设计及制作方法，其目的在于针对现有技术生产过程中陶瓷端封孔易变形，孔壁浆料堆积，应力释放集中，陶瓷墙微裂纹，管壳气密性低及可靠性差等缺陷进行重新设计及制作，通过结构设计，提供一种保证陶瓷自身强度、同时满足管壳电性能考核要求的端封类管壳陶瓷墙结构设计。

本发明的技术解决方案：一种基于TO型端封类管壳陶瓷墙结构，包括高温氧化铝共烧陶瓷片、陶瓷端封孔、金属化连筋图形、焊料残余应力释放槽和金属化侧壁印刷，在陶瓷墙端封区域采用金属化连筋图形设计，同时在烧结成型前制作应力释放槽，达到金属-陶瓷钎焊过程中焊料流淌分步均匀目的，以降低端封区域陶瓷开裂风险。

其中，高温氧化铝共烧陶瓷片上表面端封区域设有陶瓷端封孔和金属化连筋图形，陶瓷端封孔之间设有焊料残余应力释放槽，金属化侧壁印刷位于高温氧化铝共烧陶瓷片侧端。

其制造方法，包括以下制作步骤：

（1）金属化图形连筋制作；

（2）陶瓷端封孔无变形制作；

（3）陶瓷端封孔壁无浆料堆积制作；

（4）多层陶瓷片层间结合制作；

（5）焊料残余应力释放槽制作。

本发明的有益效果：

1）采用在陶瓷墙端封区域采用金属化连筋图形设计，同时在烧结成型前制作应力释放槽，达到金属-陶瓷钎焊过程中焊料流淌分步均匀目的，有效解决了TO型端封类管壳陶瓷墙套封结构外壳机械性能差，气密性难以保证，端封孔易变形，焊料容易堆积在孔壁，端封孔壁裂纹等缺陷，实现多个包铜复合引针利用多层陶瓷工艺焊接在一个陶瓷片上；

2）显著提升了管壳电流耐压与抗冲击性能，同时满足高载流能力、耐高电压能力的要求，长期可靠性能好，用于满足大功率与大电流SiC芯片封装要求；

3）加工成型方法简单，制作成本低，便于批量生产，为基于TO型端封类管壳陶瓷墙结构的设计及制作方法提供了有效途径。

附图说明

附图1是基于TO型端封类管壳陶瓷墙结构的结构示意图。

图中1是高温氧化铝共烧陶瓷、2是陶瓷端封孔、3是金属化连筋图形、4是焊料残余应力释放槽、5是侧壁金属化图形。

具体实施方式