[发明专利]适用于大功率裸芯片烧结的多层异质电子封装外壳及工艺

说明书

本发明涉及适用于大功率裸芯片烧结的多层异质电子封装外壳及工艺，其包括层设置的无氧的铜底板、过渡的中间钼片、陶瓷绝缘片及顶部钼片；陶瓷绝缘片两侧采用附铜工艺；本发明设计合理、结构紧凑且使用方便。

技术领域

本发明属于电子封装技术领域，具体涉及适用于大功率裸芯片烧结的多层异质结构电子封装外壳的设计和制造技术。

背景技术

大功率裸芯片烧结的多层异质结构电子封装外壳适用于大功率或超大功率产品，大功率裸芯片在工作状态下释放大量的热量，该热量需及时传导出去，因此对其封装外壳的散热性能要求非常高，本发明涉及的多层异质结构即在保证其电性能的条件下尽可能提高其散热性能，为大功率裸芯片可靠工作提供保障。目前该类外壳普遍采用氧化铍等陶瓷来作为绝缘层，其热导率较高(200-250W/m.K)，但氧化铍陶瓷机械强度差，直接与铜底板烧结容易导致氧化铍陶瓷碎裂，两者之间需烧钼片作为过渡材料，为了保证氧化铍陶瓷烧结过程中不碎裂，只能通过增加氧化铍陶瓷的厚度(1.5mm以上)及过渡钼片厚度(2.5mm以上)，且减薄铜底板(0.5mm)来解决。但厚度的增加会导致整体底部变厚，且钼的热导率仅有纯铜材质的三分之一，最终导致外壳整体散热性能下降，铜底板越薄发生形变的量越大，且底部厚度增加后壳体整体重量加大。

钼片的膨胀系数与铜相差较大，钼片加厚会导致铜底板形变量加大影响整体性能。且钼片作为缓冲难以抵消所有应力，氧化铍陶瓷仍然承受部分残余应力，在用户使用过程中易产生裂纹。

粗铜引线与氧化铝陶瓷环封接通常采用引线外面烧结可伐环来过渡的方案，实现铜与氧化铝陶瓷的封接，该封接方式钎焊距离长，易产生焊缝导致漏气，且过渡可伐环无法完全抵消两者的作用力，外壳生产和使用过程中依然存在陶瓷环碎裂的情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种适用于大功率裸芯片烧结的多层异质电子封装外壳及工艺。本发明大大了提高多层异质结构外壳的散热性能，解决了陶瓷绝缘片使用过程中碎裂问题。研发了新型粗铜引线钎焊工艺，优化整体烧结工艺，解决氧化铝陶瓷环碎裂问题，使外壳具有更高的可靠性。可有效减轻功率外壳的重量。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种适用于大功率裸芯片烧结的多层异质电子封装外壳，包括逐层设置的无氧的铜底板、过渡的中间钼片、陶瓷绝缘片及顶部钼片；陶瓷绝缘片两侧采用附铜工艺。

作为上述技术方案的进一步改进：

陶瓷绝缘片为含有硅钙的陶瓷；

多层异质电子封装外壳的多层材料热阻R＝R1+R2+……+Rn；

根据热阻计算公式：

单层材料热阻R＝δ/λA；

式中δ-材料厚度、λ-材料导热系数、A-材料面积；

式中R1、R2、Rn为各层材料热阻；

粗铜引线与陶瓷环封接，采用陶瓷环两边钎焊。

在顶部钼片两端分别设置有铜片及铜线，形成U的第一组件。

中间钼片在铜底板上表面凹槽中；

在铜底板下方设置有定位模具；定位模具包括底板件，在底板件左侧设置有带孔耳板且在右侧设置有立支杆。

第一组件设置在定位模具的底板件上且之间加Ag72Cu28焊片；

陶瓷绝缘片双面覆铜且置于中间钼片上方且加Ag72Cu28焊片，在陶瓷绝缘片与铜底板四周保持绝缘间隙；

在定位模具上设置有十号钢框且两者之间加Ag72Cu28焊片；

在十号钢框左端设置有粗铜引线；