[发明专利]一种金属封装外壳及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属封装外壳及其制备工艺，属于芯片封装领域。

背景技术

外壳作为集成电路的关键组件之一，主要起着电路支撑、电信号传输、散热、密封及化学防护等作用，在对电路的可靠性影响及占电路成本的比例方面，外壳占据很重要的作用，封装外壳主要作用包括：

1、机械支撑、密封保护：刚性外壳承载电路使其免受机械损伤，提供物理保护；同时外壳采用密封结构，保护电路免受外界环境的影响，尤其是水汽对电路的影响。

2、电信号连接：外壳上的引线起到内外电信号的连接作用，完成内部电路与外围电路的电信号传递。

3、屏蔽：外壳可起到电磁屏蔽的作用，保护内部电路不受外部信号的干扰，同时保证内部电路产生的电磁信号不影响外部电路。

4、散热：外壳将内部电路产生的热量传递至外部，避免内部电路的热失效。

目前，封装外壳主要有以下几类：有机封装(塑封)、低温玻璃封装、陶瓷封装、金属封装，有机封装一开始可以通过密封压力试验，成本较低，但时间长了水蒸气会进入，所以军用外壳不能用塑料封装，只能应用在民用产品上；低温玻璃封装机械强度及气密性较差，易产生漏气或慢漏气；陶瓷封装与金属封装是属于全密封的形式，气密性比较好，对内部电路的保护更好。

因此，对于大功率封装外壳来说，散热及屏蔽两个因素尤其重要，目前，现有技术中的金属封装外壳很难做到两者均具备优异的性能，解决了散热问题，会造成屏蔽效果变差，相反，解决了屏蔽问题，又很难做到良好的散热效果，这就使得市场上急需一种散热效果好同时具备屏蔽性能强的封装外壳产品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种金属封装外壳，用于芯片电路的封装，通过将现有技术中的塑料外壳的形状进行改变，以及对材料进行更换，采用铜作为外壳的材料，同时对外壳内部的引线由圆柱状结构改进为扁平状结构，使得外壳的内部空间增加，散热性能增强，解决了现有技术中封装外壳散热性能差的问题。

为了进一步解决现有技术中封装外壳屏蔽性能差的问题，本发明还提供了一种金属封装外壳的制备工艺，改进了现有工艺流程，通过该制备工艺制备的金属封装外壳具备更可靠的保护性能，耐高温、耐腐蚀等特点，使得内部电路能在一个气密的环境下运行而不受水汽、其他有害气体或离子以及射线的干扰，延长使用寿命，解决了现有的塑料外壳气密性差、使用寿命短以及屏蔽性差的问题。

本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种金属封装外壳，包括管座、引线、绝缘子和盖板，所述管座包括壳体及底板，所述壳体上设置封接孔，封接孔内设置引线，引线的一端置于壳体外部、另一端置于壳体内部；引线与封接孔之间设置绝缘子；所述盖板用于使壳体密封；置于壳体外部的引线端为柱型结构，置于壳体内部的引线端为扁平结构，且扁平结构的宽度大于封接孔的直径。

所述壳体外部引线与壳体内部引线通过钎焊连接，连接处位于封接孔内。

所述壳体为10#钢，所述底板为无氧铜，所述引线材料为4J50包铜芯，所述绝缘子材料为铁封玻璃。

一种金属封装外壳的制备工艺，包括如下步骤：

首先，将引线装入模具对应钎焊引线孔内，将焊料圈套于钎焊引线上，其次，将管座内腔朝上装入已经装好引线和焊料圈的模具凹槽中，并调节引线对准封接孔，将引线装入对应的封接孔内，然后，将绝缘子装入封接孔内，并用吹气囊对管座内腔进行清理，最后，将盖板封于管座上，并将模具压块盖好，进行烧结。

所述盖板与管座之间通过平行焊缝工艺封接；所述封装外壳的烧结环境为高于99％的氮气环境，氧含量50ppm以下，所述烧结升温区间为570～980℃，烧结的降温区间为980～495℃，封装外壳通过焊接温区的速度为60mm/min。

所述管座采用如下方法制备：

将长方形铜底板冲孔、整平，然后采用化学去油清洗后，用铬酸对底板进行抛光；将壳体进行钻孔、锉磨，依次用汽油、碱性溶液、清水将壳体洗净并用酒精脱水，将脱水后的壳体进行退火，然后将壳体镀镍处理；将处理后的底板与壳体进行焊接得到管座。

所述退火的时间为870～930秒；所述退火的温度为940～980℃；所述壳体镀镍的厚度为2～4μm；所述焊接的环境为高于99％的氮气环境，氧含量50ppm以下，所述焊接的升温区间为570～815℃，焊接的降温区间为815～495℃，管座通过焊接温区的速度为85mm/min。

所述引线采用如下方法制备：