[实用新型]一种大功率固态微波功率器件用贯穿式陶瓷外壳

说明书

本实用新型公开了一种大功率固态微波功率器件用贯穿式陶瓷外壳，包括金属框架、金属热沉、金属引线和陶瓷绝缘子，金属框架与金属热沉相连，陶瓷绝缘子嵌入金属框架的开槽内，金属引线贯穿盲腔结构陶瓷绝缘子并实现气密封装。所述外壳利用锆铜合金贯穿陶瓷绝缘子的方式制备传输端口，实现了电阻直通和射频损耗的大幅降低；利用铜基合金嵌套金刚石铜材料结构，实现了窄脉冲大功率固态微波器件的封装散热需求。该金属外壳可实现12GHz内大功率固态微波功率器件气密封装，大幅提升器件性能。

技术领域

本实用新型是一种大功率固态微波功率器件用贯穿式陶瓷外壳，属于封装技术领域。

背景技术

新一代固态微波器件的发展需要有一代的器件封装外壳技术支撑。在12GHz内大功率器件技术领域，封装外壳关键是要突破端口损耗和垂直散热的问题。

大功率固态微波器件封装的传输端引线电阻会带来插入损耗和管芯工作电压下降的问题，进而影响器件输出功率。特别是在万瓦级功率固态微波器件中，这样的问题尤其明显。通过计算发现，主流固态微波器件封装陶瓷外壳40mΩ的传输端口能够满足几十到上百瓦器件输出要求，但是无法满足万瓦级功率固态微波器件的封装要求，严重影响器件的效率。

随着固态微波器件输出功率的不断提高，其工作中产生的热量也不断增大，在封装上需要不断提高外壳的散热能力，以达到将器件工作时产生的废热及时传导到系统的散热器上，以免由于热量的聚集而导致器件性能下降乃至失效的现象发生。外壳是连接管芯与散热器的主要载体，是垂直散热通道上的主要热阻来源。

实用新型内容

本实用新型提出的是一种大功率固态微波功率器件用贯穿式陶瓷外壳，其目的在于为了解决现有技术存在的缺陷，针对12GHz内大功率固态微波功率器件的特殊封装要求，提出了一种解决12GHz内功率固态微波器件封装中的端口损耗和垂直散热问题的陶瓷外壳。

本实用新型的技术解决方案：一种大功率固态微波功率器件用贯穿式陶瓷外壳，其结构包括金属框架1、金属热沉2、金属引线3和陶瓷绝缘子4；其中，所述金属框架1两侧设有开槽，陶瓷绝缘子4上设有盲腔结构10，所述金属框架1与金属热沉2相连，陶瓷绝缘子4嵌入金属框架1上的开槽内，金属引线3贯穿陶瓷绝缘子4的盲腔结构10并气密连接。

所述金属热沉2为金刚石铜嵌套铜基合金结构，所述嵌套形式为“1” 字形、“T” 字形 或“倒T” 字形嵌套结构。

所述铜基合金为钼铜合金、钨铜合金或铜-钼铜-钼铜合金。所述陶瓷绝缘子4包含1#封接区5、2#封接区6、键合指7、1#侧壁金属层8、2#侧壁金属层9和盲腔结构10，陶瓷绝缘子4通过1#封接区5、1#侧壁金属层8、2#侧壁金属层9与金属框架1气密焊接，通过2#封接区6与金属热沉2气密焊接。

所述键合指7由线宽不同的带状线和微带线组成，微带线线宽W1=1.2mm±0.10mm，带状线线宽W2=1.0mm±0.10mm。

所述1#侧壁金属层8、2#侧壁金属层9宽度≤1.3mm。

所述盲腔结构10内壁覆盖金属钨层，截面宽≤0.3mm，长≤1.3mm，

所述金属引线3为锆铜合金，宽度≤1.2mm，厚度≤0.3mm。

所述1#封接区5、2#封接区6、键合指7、1#侧壁金属层8、2#侧壁金属层9和盲腔结构10由金属钨和氧化铝陶瓷高温共烧制备而成。

所述金属框架（1）为铁镍合金或铁镍钴合金，开槽处R＜0.1mm。

本实用新型的有益效果：

1、 传统非贯穿式微波金属外壳的内埋区域金属浆料主要以钨和钨铜金属浆料为主。钨金属浆料方阻大，钨铜金属浆料容易在万瓦级功率器件封装中因电迁移作用下发生断路。采用贯穿式锆铜合金可兼顾降低端口电阻和长期可靠性的优点。