[发明专利]金属陶瓷一体化封装外壳

说明书

本发明公开了一种金属陶瓷一体化封装外壳，包括环框，密封焊接在所述环框底部开口的陶瓷底板以及密封焊接在所述环框顶部开口的盖板；所述环框材料热导率大于140W/mK,热膨胀系数沿所述环框底部自顶部梯度变化，在所述环框底部热膨胀系数与所述陶瓷底板的热膨胀系数一致，在所述环框顶部热膨胀系数与所述盖板的热膨胀系数一致。本发明在实现三维散热，增加散热面积，提高散热能力的同时，提高了密封性能与工作寿命。

技术领域

本发明涉及应用于功率混合集成电路以及多芯片组件的封装器件领域，具体涉及一种金属陶瓷一体化封装外壳。

背景技术

目前，国内外使用的功率电路陶瓷一体化封装外壳主要采用4J29、4J34等铁镍低膨胀系数金属作为环框，盖板采用铁镍合金，底板氧化铝多层结构，热导率低，部分采用底面嵌入金属块导热，部分非密封芯片散热通过芯片顶部粘接金属片散热，存在散热差的问题，且散热通道单一，主要为底面或顶面一维方向散热。难于满足更大功率和更高集成度电路散热需求。且单一散热通道也对板级封装造成高度集成的阻碍。

同时由于封装外壳主要不同材料密封焊接而成，由于不同材料之间热膨胀系数不一致，在工作时由于温度的交替变化，往往导致焊缝处产生变化的热应力，导致热疲劳失效，产生裂缝，造成密封性丧失，功能失效。

发明内容

为了解决现有技术存在的散热方向单一，散热能力受限，存在热疲劳失效的问题，本发明提供一种具有三维散热能力而且封装密封性能良好的金属陶瓷一体化封装外壳。

本发明的技术方案如下：

一种金属陶瓷一体化封装外壳，包括环框，密封焊接在所述环框底部开口的陶瓷底板以及密封焊接在所述环框顶部开口的盖板；

所述环框(2)材料热导率大于140W/mK,其热膨胀系数沿所述环框轴线(S)方向自一端向另一端呈梯度变化：

在所述环框(2)与所述盖板(1)密封焊接的盖板端,所述环框(2)的热膨胀系数范围为(21-23)×10^-6/℃；

在所述环框(2)与所述陶瓷底板(3)密封焊接的底板端，所述环框(2)的热膨胀系数范围为(6.8-12)×10^-6/℃；

在所述环框(2)介于所述盖板端与所述底板端的过渡段，所述环框(2)的热膨胀系数范围为(12-21)×10^-6/℃。

优选的，所述环框外侧面周向设置有至少一条散热通道，所述散热通道为沿所述环框周向设置的凹槽结构。

优选的，所述陶瓷底板在与所述环框密封焊接的表面设置有侧墙结构，所述侧墙结构为环绕所述表面一周的凸台。

具体的，所述陶瓷底板材料为氮化铝多层结构，所述环框与所述盖板的材料均为铝基复合材料。

具体的，所述环框与所述盖板之间通过激光焊密封连接，所述环框与所述盖板之间通过钎焊密封连接。

本发明的技术方案中，所述陶瓷底板、盖板、环框均为良好的散热材料，形成对内部封装芯片电路的三维散热作用，相比现有技术而言，通过增加散热方向提高了散热能力，同时对所述的环框外表面针对性做优化，在外表面设置了散热通道，所述散热通道增加了环框与空气的接触面积使得环框的散热能力相比现有技术提高。与此同时通过设计热膨胀系数变化的梯度材料，改进焊接工艺，在陶瓷底板与环框之间采用激光焊接，在环框与盖板之间采用钎焊连接，从而在提高散热能力，降低焊接复杂性与成本的同时保证了所述封装电路的密封性能。因此本发明具有散热通道多，散热面积大，散热能力强，同时密封性能良好的特点。

附图说明

图1为本发明侧向的截面示意图；

图2为本发明环框的截面示意图。

图中：