CN106783750A - 一种陶瓷封接电源封装外壳 - Google Patents

Abstract

本发明是一种陶瓷封接电源封装外壳，其结构是外壳主体上有掏空部分，掏空部分内植入应力过渡片，陶瓷绝缘子通过金属应力过渡片与外壳主体连接，引针穿接在陶瓷绝缘子内部，各部分的连接都通过AgCu焊料钎焊而成。其制备方法,包括1）对陶瓷绝缘子、引针、掏空的外壳主体、金属应力过渡片进行镀镍；2）装架；3）利用银铜焊料在高温下将所有部件钎焊为整体；4）将金属及金属化部分进行镀镍，得到陶瓷封接电源封装外壳。优点：1）采用十号钢作为主体框架材料，管壳成本低；2）解决了陶瓷绝缘子与十号钢管外壳主体之间的应力失配问题，保证了管壳的气密性；3）满足了陶瓷封接电源封装外壳的可靠性需求。

Description

一种陶瓷封接电源封装外壳

技术领域

本发明涉及一种陶瓷封接电源封装外壳及其制备方法，属于电子器件与封装领域。

背景技术

电源封装外壳是广泛应用于电力电子及其他需过大电流电子器件的封装。其典型结构是金属引针配合氧化铝陶瓷或是玻璃绝缘子与金属框架组合钎焊而成，由于玻璃材料本身的特性缺陷，其用于电源外壳时长期可靠性不如陶瓷绝缘子，因此金属引针配合陶瓷绝缘子与金属框架组合钎焊制备电源封装外壳是该应用领域的一个发展方向。但是，由于氧化铝陶瓷本身热膨胀系数与金属相差较大，也使陶瓷绝缘子与金属引针及金属壳体之间的匹配成为该类型封装管壳的重要问题，如果采用低膨胀系数的定向合金如可伐材料作为主体管壳，其与陶瓷绝缘子之间的应力相对较小，但是可伐价格过高，作为主体管壳材料成本难以接受；如果采用膨胀系数相对较低，且价格低廉的10号钢做为管壳主体材料，其与陶瓷之间的钎焊热应力仍然较大，钎焊后存在气密性问题，封装管壳的可靠性不能保证；因此，寻找一种成本较低，又能解决陶瓷绝缘子与金属壳体之间的应力失配问题，在该应用领域就显得非常有意义。

发明内容

本发明提出了一种陶瓷封接电源封装外壳及其制备方法，其目的旨在解决现有技术中的上述不足，其既能够控制该类型封装管壳的材料成本，同时能够解决陶瓷绝缘子与金属壳体之间的应力失配问题。

本发明的技术解决方案：一种陶瓷封接电源封装外壳，其特征是包括外壳主体1，陶瓷绝缘子2，引针3，金属应力过渡片4；其中，外壳主体1上有掏空部分，掏空部分内植入应力过渡片4，陶瓷绝缘子2通过金属应力过渡片4与外壳主体1连接，引针穿插在陶瓷绝缘子2内部连接，各部分的连接都通过AgCu焊料钎焊而成。

制备陶瓷封接电源封装外壳的方法，包括：

1）对陶瓷绝缘子2进行表面清洗，除油，盐酸活化，化学镀镍，镍层厚度为0.01至2.0μm；

2）对引针3进行表面清洗，除油，盐酸活化，电镀镍，镍层厚度为0.01至2.0μm；

3）将外壳主体1设计为部分掏空结构，掏空尺寸为金属应力过渡片4尺寸加上焊接用公差。并进行表面清洗，除油，盐酸活化，化学镀镍，镍层厚度为0.01至2.0μm；

4）对金属应力过渡片4进行表面清洗，除油，盐酸活化，化学镀镍，镍层厚度为0.01至2.0μm；

5）将应力过渡片放入石墨定位模具中，将陶瓷绝缘子2（圆环状）放入应力过渡片的圆孔中，将引针3插入陶瓷绝缘子2中，再将AgCu焊料放置在陶瓷绝缘子与引针间，以及绝缘子与应力过渡片间，将定位后的绝缘子、引线、应力过渡片及焊料随石墨模具放入钎焊炉中，在780°-850°温度下进行钎焊焊接，获得焊接后的引针、陶瓷绝缘子、应力过渡片半成品；将半成品中的金属应力过渡片放置在外壳主体1掏空部分处，两者之间放置AgCu焊料，并用石墨模具定位，在780°至850°温度下进行钎焊焊接，将所有零部件钎焊为整体；

6）将焊接好的整体管壳表面清洗，除油，盐酸活化，电镀镍，电镀金，镍层厚度为1.3至8.9μm，金层厚度为1.3至5.7μm，获得成品管壳。

本发明的优点：

1、金属应力过渡片由于跟氧化铝陶瓷的膨胀系数更为匹配，陶瓷所受应力更小，并且由于金属应力过渡片厚度较薄，在钎焊过程中金属应力过渡片通过一定的塑性形变释放大量应力，从而解决了陶瓷绝缘子与10号钢管壳主体之间的应力失配问题；

2、金属应力过渡片厚度薄，体积小，结构简单，采用可伐等定向合金材料，可以保证管壳总体成本较低。

附图说明

附图1是陶瓷封接电源封装外壳的结构侧视示意图。

附图2是陶瓷封接电源封装外壳的结构示意图。

附图中1是外壳主体，2是陶瓷绝缘子，3是引针，4是金属应力过渡片。

附图3 是外壳主体示意图。

附图4是陶瓷绝缘子剖面示意图，其中内腔、外圈金属化，两个端面无金属化；×××表示金属化区域。

附图5 是引针示意图。

附图6 是应力过渡片示意图。

具体实施方式

对照附图，一种陶瓷封接电源封装外壳，其结构包括外壳主体1，陶瓷绝缘子2，引针3，金属应力过渡片4；其中，外壳主体1上有掏空部分，掏空部分内植入应力过渡片4，陶瓷绝缘子2通过金属应力过渡片4与外壳主体1连接，引针穿插在陶瓷绝缘子2内部连接，各部分的连接都通过AgCu焊料钎焊而成。

所述外壳主体1的材料为十号钢。

所述陶瓷绝缘子2为金属化的白色或黑色氧化铝陶瓷。

所述引针3的材料为锆铜、铜芯可伐等低电阻率金属材料。

所述金属应力过渡片4的材料为4J29、4J34、4J42 等低膨胀系数金属片。

所述金属应力过渡片4的厚度为0.1mm至1.5mm。

制备陶瓷封接电源封装外壳的方法，包括：

1）对陶瓷绝缘子2进行表面清洗，除油，盐酸活化，化学镀镍，镍层厚度为0.01至2.0μm；

2）对引针3进行表面清洗，除油，盐酸活化，电镀镍，镍层厚度为0.01至2.0μm；

3）将外壳主体1设计为部分掏空结构，掏空尺寸为金属应力过渡片4尺寸加上焊接用公差。并进行表面清洗，除油，盐酸活化，化学镀镍，镍层厚度为0.01至2.0μm；

4）对金属应力过渡片4进行表面清洗，除油，盐酸活化，化学镀镍，镍层厚度为0.01至2.0μm；

5）将应力过渡片放入石墨定位模具中，将陶瓷绝缘子2（圆环状）放入应力过渡片的圆孔中，将引针3插入陶瓷绝缘子2中，再将AgCu焊料放置在陶瓷绝缘子与引针间，以及绝缘子与应力过渡片间，将定位后的绝缘子、引线、应力过渡片及焊料随石墨模具放入钎焊炉中，在780°-850°温度下进行钎焊焊接，获得焊接后的引针、陶瓷绝缘子、应力过渡片半成品；将半成品中的金属应力过渡片放置在外壳主体1掏空部分处，两者之间放置AgCu焊料，并用石墨模具定位，在780°至850°温度下进行钎焊焊接，将所有零部件钎焊为整体；

6）将焊接好的整体管壳表面清洗，除油，盐酸活化，电镀镍，电镀金，镍层厚度为1.3至8.9μm，金层厚度为1.3至5.7μm，获得成品管壳。

利用十号钢作为电源封装管壳的壳体主体部分，并在需要嵌入绝缘子的部分进行掏空，在掏空部分植入薄的与氧化铝陶瓷更为接近的低膨胀系数金属片作为应力过渡片，使陶瓷绝缘子与金属应力过渡片进行连接，避免与十号钢直接连接。

下面通过具体实施例进一步描述本发明的技术方案，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1

制备陶瓷封接电源封装外壳的方法，包括：

1）将金属化的白色氧化铝陶瓷作为陶瓷绝缘子2，进行表面清洗，除油，盐酸活化，化学镀镍，镍层厚度为1.0μm；

2）将锆铜作为引针3并进行表面清洗，除油，盐酸活化，电镀镍，镍层厚度为1.0μm；

3）将十号钢作为外壳主体1作部分掏空，并进行表面清洗，除油，盐酸活化，化学镀镍，镍层厚度为1.0μm；

4）将厚度为0.1mm的4J42作为十号钢与陶瓷绝缘子之间的金属应力过渡片4进行表面清洗，除油，盐酸活化，化学镀镍，镍层厚度为1.0μm；

5）将应力过渡片放入石墨定位模具中，将陶瓷绝缘子2（圆环状）放入应力过渡片的圆孔中，将引针3插入陶瓷绝缘子2中，再将AgCu焊料放置在陶瓷绝缘子与引针间，以及绝缘子与应力过渡片间，将定位后的绝缘子、引线、应力过渡片及焊料随石墨模具放入钎焊炉中，在820°温度下进行钎焊焊接，获得焊接后的引针、陶瓷绝缘子、应力过渡片半成品；将半成品中的金属应力过渡片放置在外壳主体1掏空部分处，两者之间放置AgCu焊料，并用石墨模具定位，在820°温度下进行钎焊焊接，将所有零部件钎焊为整体；

6）将焊接好的整体管壳表面清洗，除油，盐酸活化，电镀镍，电镀金，镍层厚度为2.0μm，金层厚度为1.5μm，获得成品管壳。

实施例2

制备陶瓷封接电源封装外壳的方法如下：

1）将金属化的白色氧化铝陶瓷作为陶瓷绝缘子2，并进行表面清洗，除油，盐酸活化，化学镀镍，镍层厚度为1.5μm；

2）将铜芯可伐作为引针3并进行表面清洗，除油，盐酸活化，电镀镍，镍层厚度为1.5μm；

3）将十号钢作为外壳主体1作部分掏空，并进行表面清洗，除油，盐酸活化，化学镀镍，镍层厚度为1.5μm；

4）将厚度为0.4mm的4J29作为十号钢与陶瓷绝缘子之间的金属应力过渡片4进行表面清洗，除油，盐酸活化，化学镀镍，镍层厚度为1.5μm；

5）将应力过渡片放入石墨定位模具中，将陶瓷绝缘子2（圆环状）放入应力过渡片的圆孔中，将引针3插入陶瓷绝缘子2中，再将AgCu焊料放置在陶瓷绝缘子与引针间，以及绝缘子与应力过渡片间，将定位后的绝缘子、引线、应力过渡片及焊料随石墨模具放入钎焊炉中，在800°温度下进行钎焊焊接，获得焊接后的引针、陶瓷绝缘子、应力过渡片半成品；将半成品中的金属应力过渡片放置在外壳主体1掏空部分处，两者之间放置AgCu焊料，并用石墨模具定位，在800°温度下进行钎焊焊接，将所有零部件钎焊为整体；

6）将焊接好的整体管壳表面清洗，除油，盐酸活化，电镀镍，电镀金，镍层厚度为3.0μm，金层厚度为2.0μm，获得成品管壳。

实施例3

制备陶瓷封接电源封装外壳的方法，包括：

1）将金属化的黑色氧化铝陶瓷作为陶瓷绝缘子2，并进行表面清洗，除油，盐酸活化，化学镀镍，镍层厚度为0.5μm；

2）将铜芯可伐作为引针3并进行表面清洗，除油，盐酸活化，电镀镍，镍层厚度为0.5μm；

3）将十号钢作为外壳主体1作部分掏空，并进行表面清洗，除油，盐酸活化，化学镀镍，镍层厚度为0.5μm；

4）将厚度为1.5mm的4J34作为十号钢与陶瓷绝缘子之间的金属应力过渡片4进行表面清洗，除油，盐酸活化，化学镀镍，镍层厚度为0.5μm；

5）将应力过渡片放入石墨定位模具中，将陶瓷绝缘子2（圆环状）放入应力过渡片的圆孔中，将引针3插入陶瓷绝缘子2中，再将AgCu焊料放置在陶瓷绝缘子与引针间，以及绝缘子与应力过渡片间，将定位后的绝缘子、引线、应力过渡片及焊料随石墨模具放入钎焊炉中，在810°温度下进行钎焊焊接，获得焊接后的引针、陶瓷绝缘子、应力过渡片半成品；将半成品中的金属应力过渡片放置在外壳主体1掏空部分处，两者之间放置AgCu焊料，并用石墨模具定位，在810°温度下进行钎焊焊接，将所有零部件钎焊为整体；

6）将焊接好的整体管壳表面清洗，除油，盐酸活化，电镀镍，电镀金，镍层厚度为4.0μm，金层厚度为2.5μm，获得成品管壳。

Claims (7)

1.一种陶瓷封接电源封装外壳，其特征是包括外壳主体，陶瓷绝缘子，引针，金属应力过渡片；其中，外壳主体上有掏空部分，掏空部分内植入应力过渡片，陶瓷绝缘子通过金属应力过渡片与外壳主体连接，引针穿接在陶瓷绝缘子内部，各部分的连接都通过AgCu焊料钎焊而成。

2.根据权利要求1所述的一种陶瓷封接电源封装外壳，其特征是所述外壳主体的材料为十号钢。

3.根据权利要求1所述的一种陶瓷封接电源封装外壳，其特征是所述陶瓷绝缘子为金属化的氧化铝陶瓷。

4.根据权利要求1所述的一种陶瓷封接电源封装外壳，其特征是所述引针的材料为锆铜或铜芯可伐。

5.根据权利要求1所述的一种陶瓷封接电源封装外壳，其特征是所述金属应力过渡片的材料为4J29、4J34、4J42 中的一种。

6.根据权利要求5所述的一种陶瓷封接电源封装外壳，其特征是所述金属应力过渡片的厚度为0.1mm至1.5mm。

7.如权利要求1所述的陶瓷封接电源封装外壳的制备方法，其特征是该方法包括如下步骤：

1）对陶瓷绝缘子进行表面清洗，除油，盐酸活化，化学镀镍，镍层厚度为0.01至2.0μm；

2）对引针进行表面清洗，除油，盐酸活化，电镀镍，镍层厚度为0.01至2.0μm；

3）将外壳主体设计为部分掏空结构，掏空尺寸为金属应力过渡片尺寸加上焊接用公差；并进行表面清洗，除油，盐酸活化，化学镀镍，镍层厚度为0.01至2.0μm；

4）对金属应力过渡片进行表面清洗，除油，盐酸活化，化学镀镍，镍层厚度为0.01至2.0μm；

5）将应力过渡片放入石墨定位模具中，将陶瓷绝缘子呈圆环状放入应力过渡片的圆孔中，将引针插入陶瓷绝缘子中，再将AgCu焊料放置在陶瓷绝缘子与引针间，以及绝缘子与应力过渡片间，将定位后的绝缘子、引线、应力过渡片及焊料随石墨模具放入钎焊炉中，在780°至850°温度下进行钎焊焊接，获得焊接后的引针、陶瓷绝缘子、应力过渡片半成品；将半成品放置在外壳主体掏空部分处，两者之间放置AgCu焊料，并用石墨模具定位，在780°至850°温度下进行钎焊焊接，将所有零部件钎焊为整体；

6）将焊接好的整体管壳表面清洗，除油，盐酸活化，电镀镍，电镀金，镍层厚度为1.3至8.9μm，金层厚度为1.3至5.7μm，获得成品管壳。