[發明專利]一種高彎曲疲勞強度陶瓷封裝外引線及制備方法

在審

• 申請號: 201710492703.4
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107481989A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 唐利鋒;程凱;陳宇寧;謝新根;周昊;鐘明權;王琛
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十五研究所
• 主分類號: H01L23/49
• 分類號: H01L23/49;H01L21/48
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司32215
• 代理人: 沈根水

技術領域

本發明涉及一種高彎曲疲勞強度陶瓷封裝外引線及制備方法，特別是具有外引線結構的數字、微波、電力電子、光電器件以及其他陶瓷封裝外殼的制造方法，屬于微電子封裝技術領域。

背景技術

隨著通信、航空航天、汽車和電子消費品等所采用的電子設備不斷向小型化、數字化方向的發展，對電子元器件高可靠性要求越來越強。陶瓷封裝外殼因其結構強度高、化學穩定性好、布線密度高、電熱性能以及微波性能優良，在上述領域得到了廣泛應用，但近些年來隨大規模集成電路向高頻率、多功能和小型化方向發展，越來越多的應用要求將數字電路、模擬電路、光電等集成到同一器件上，封裝電路內部走線密度大增，承擔微波、電傳輸通道作用的外引線尺寸從1.0mm、0.8mm、0.5mm降低到0.3mm，甚至更小，外引線在封裝外殼加工和使用過程中很容易出現彎曲脫落，從而導致封裝外殼、器件、組件甚至系統的可靠性降低，形成無法估量的經濟損失，因此需要一種高彎曲疲勞強度陶瓷封裝外引線及制備方法保證系統運行的長期穩定性和可靠性。

發明內容

本發明是一種高彎曲疲勞強度陶瓷封裝外引線的制備方法，其目的旨在克服現有外引線在封裝外殼加工和使用過程中易出現彎曲脫落的問題，提高封裝外殼、器件、組件甚至系統的可靠性。

本發明的技術解決方案：一種高彎曲疲勞強度陶瓷封裝外引線的焊接方法，包括如下工藝步驟：

a)選擇導電性能良好、熱膨脹系數(TEC)與陶瓷匹配、厚度為0.05mm～1.0mm的金屬，如銅、鐵、鎳、鐵-鎳、鐵-鈷-鎳金屬或合金；

b)采用刻蝕、切割或者沖壓的方式加工出符合要求的形狀；

c)采用N₂，H₂或其混合氣氛保護，最高300℃～1100℃的程序控溫熱處理去除材料表面缺陷并控制內部晶粒尺寸在1～80μm；

d)采用濺射或者鍍覆工藝在表面沉積防護性和功能性金屬或合金，如鋅、鉻、銅、鎳、鎳-鈷、銀、金，涂層厚度在1.3μm～8.9μm；

e)按照設計要求組裝在一起，采用真空、N₂，H₂或其混合氣氛保護條件下，溫度在400℃～1100℃的特定程序控溫爐內完成焊接；

f) 焊接后處理，在pH值為9～13的堿性溶液中處理1～10min、PH值為0～6的酸性溶液或特殊設備中處理1～10min以除引線表面的氧化層或污染物；

g) 功能性和防護性鍍層沉積，在表面沉積的導電性、可焊性和耐蝕性等性能良好的金屬或合金，如金、銀、銅、鎳、鋅、鉻等，并控制鍍層厚度在1.3～8.9μm范圍內。

本發明的優點：外引線導電性良好，熱膨脹系數與陶瓷件匹配，可采用刻蝕、切割或者沖壓等多種方式加工成型，內部晶粒尺寸可控，結構間應力小，機械強度高，并能夠保證封裝產品氣密性要求，彎曲疲勞強度比傳統方法提高50%，且可焊性和耐腐蝕性等性能良好，有利于提高封裝外殼、器件、組件甚至系統的穩定性和可靠性。

附圖說明

圖1 是一種高彎曲疲勞強度陶瓷封裝結構示意圖。

圖中的1是外引線、2是耐腐蝕性涂層、3是導電性和焊接性功能涂層、4是金屬化陶瓷底座，所述外引線1焊接在金屬化陶瓷底座4上，耐腐蝕性涂層2涂覆在外引線1和金屬化陶瓷底座4表面，導電性和焊接性功能涂層3涂覆在耐腐蝕性涂層2表面。

具體實施方式

一種高彎曲疲勞強度陶瓷封裝結構.包括外引線1、耐腐蝕性涂層2、導電性和焊接性功能涂層3、金屬化陶瓷底座4，其中外引線1焊接在金屬化陶瓷底座4上，耐腐蝕性涂層2涂覆在外引線1和金屬化陶瓷底座4表面，導電性和焊接性功能涂層3涂覆在耐腐蝕性涂層2表面。

一種高彎曲疲勞強度陶瓷封裝外引線的制備方法，尤其是具有外引線的數字、微波、電力電子、光電器件以及其他陶瓷封裝外引線的制備方法，包括以下工藝步驟：

a)選擇導電性能良好、熱膨脹系數(TEC) 在4.1～13×10^-6K^-1、厚度為0.05mm～1.0mm的金屬或合金，如銅、鐵、鎳、鐵-鎳、鐵-鈷-鎳金屬或合金；

b)根據設計要求，采用刻蝕、切割或者沖壓的方式加工出符合要求的形狀；

c)采用N₂，H₂或其混合氣氛保護，300℃～1100℃的程序控溫熱處理去除材料表面缺陷，并控制內部晶粒尺寸在1～80μm；