[發明專利]一種基于TO型端封類管殼陶瓷墻結構的設計及制作方法

有效

• 申請號: 201810574723.0
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN109037158B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 莫仲;陳宇寧;陳寰貝;龔錦林
• 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: H01L23/04
• 分類號: H01L23/04;H01L23/08;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

本發明涉及一種基于TO型端封類管殼陶瓷墻結構的設計，包括高溫氧化鋁共燒陶瓷片、陶瓷端封孔、金屬化連筋圖形、應力釋放槽和金屬化側壁印刷，在陶瓷墻端封區域設有金屬化連筋圖形，同時在燒結成型前制作應力釋放槽，達到金屬?陶瓷釬焊過程中焊料流淌分步均勻目的。其制造方法包括金屬化圖形連筋制作、陶瓷端封孔無變形制作、陶瓷端封孔壁無漿料堆積制作、應力釋放槽制作。優點：1）有效解決外殼機械性能差、氣密性難以保證、端封孔易變形、焊料易堆積、端封孔壁裂紋等缺陷；2）顯著提升管殼電流耐壓與抗沖擊性能，同時滿足高載流能力、耐高電壓能力的要求；3）加工成型方法簡單，制作成本低，便于批量生產。

技術領域

本發明是一種基于TO型端封類管殼陶瓷墻結構的設計及制作方法，屬于半導體制造技術領域。

背景技術

TO（Transistor Outline晶體管外部）型管殼陶瓷墻結構將多個包銅復合引針焊接區利用多層陶瓷工藝集成在一個陶瓷片上，能夠很好的替代玻璃絕緣子，滿足了大功率密度電子元器件需求。基于該類TO型外殼傳輸端陶瓷墻結構設計包括兩種：套封結構與端封結構。目前大部分設計采用套封結構，其可靠性較低，易開裂，且制作成本高，難度大，不宜批生產；有少部分設計采用端封結構，存在釬焊封接后殘余應力釋放過大，陶瓷墻易產生微裂紋，影響管殼氣密性及機械性能，長期可靠性差等問題。

發明內容

本發明提出的是一種基于TO型端封類管殼陶瓷墻結構的設計及制作方法，其目的在于針對現有技術生產過程中陶瓷端封孔易變形，孔壁漿料堆積，應力釋放集中，陶瓷墻微裂紋，管殼氣密性低及可靠性差等缺陷進行重新設計及制作，通過結構設計，提供一種保證陶瓷自身強度、同時滿足管殼電性能考核要求的端封類管殼陶瓷墻結構設計。

本發明的技術解決方案：一種基于TO型端封類管殼陶瓷墻結構，包括高溫氧化鋁共燒陶瓷片、陶瓷端封孔、金屬化連筋圖形、焊料殘余應力釋放槽和金屬化側壁印刷，在陶瓷墻端封區域采用金屬化連筋圖形設計，同時在燒結成型前制作應力釋放槽，達到金屬-陶瓷釬焊過程中焊料流淌分步均勻目的，以降低端封區域陶瓷開裂風險。

其中，高溫氧化鋁共燒陶瓷片上表面端封區域設有陶瓷端封孔和金屬化連筋圖形，陶瓷端封孔之間設有焊料殘余應力釋放槽，金屬化側壁印刷位于高溫氧化鋁共燒陶瓷片側端。

其制造方法，包括以下制作步驟：

（1）金屬化圖形連筋制作；

（2）陶瓷端封孔無變形制作；

（3）陶瓷端封孔壁無漿料堆積制作；

（4）多層陶瓷片層間結合制作；

（5）焊料殘余應力釋放槽制作。

本發明的有益效果：

1）采用在陶瓷墻端封區域采用金屬化連筋圖形設計，同時在燒結成型前制作應力釋放槽，達到金屬-陶瓷釬焊過程中焊料流淌分步均勻目的，有效解決了TO型端封類管殼陶瓷墻套封結構外殼機械性能差，氣密性難以保證，端封孔易變形，焊料容易堆積在孔壁，端封孔壁裂紋等缺陷，實現多個包銅復合引針利用多層陶瓷工藝焊接在一個陶瓷片上；

2）顯著提升了管殼電流耐壓與抗沖擊性能，同時滿足高載流能力、耐高電壓能力的要求，長期可靠性能好，用于滿足大功率與大電流SiC芯片封裝要求；

3）加工成型方法簡單，制作成本低，便于批量生產，為基于TO型端封類管殼陶瓷墻結構的設計及制作方法提供了有效途徑。

附圖說明

附圖1是基于TO型端封類管殼陶瓷墻結構的結構示意圖。

圖中1是高溫氧化鋁共燒陶瓷、2是陶瓷端封孔、3是金屬化連筋圖形、4是焊料殘余應力釋放槽、5是側壁金屬化圖形。

具體實施方式