CN107622978A - 一种陶瓷封装外壳 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陶瓷封装外壳，属于电子元器件的封装外壳技术领域，包括陶瓷壳体和与陶瓷壳体的四边外侧面通过焊盘连接的引线，所述引线与所述陶瓷壳体连接的端部设有“U”形的折弯部，所述折弯部位于陶瓷壳体的外侧面的中部。本发明旨在解决现有技术中的封装外壳体积大，应力造成器件破坏的问题，能够减小外壳体积，有利于释放应力，避免应力破坏，保证封装后的元器件的可靠性。

Description

一种陶瓷封装外壳

技术领域

本发明属于电子元器件的封装外壳技术领域，更具体地说，是涉及一种陶瓷封装外壳。

背景技术

CQFP（Ceramic Quad Flat Pack）指保护环的四侧引脚扁平封装，该类产品一般包括陶瓷件、封口环、引线、绝缘瓷条（必要时）及热沉（必要时），陶瓷件材料为90％的氧化铝，采用多层氧化铝陶瓷钨金属化高温共烧工艺制作，封口环材料为铁镍钴合金，引线材料为铁镍合金，热沉材料为钨铜、钼铜及CPC等合金，陶瓷件与封口环、引线及热沉采用银铜焊料焊接。

现有技术中的CQFP外壳引线的引出方式一般采用从底部或顶部引出，如图1和图2所示。为确保引线具有较高的焊接可靠性，一般其与外壳焊接的焊盘的长度必须大于等于1.00mm，如采用传统结构，由于焊接尺寸的限制，无法实现陶瓷封装外壳的进一步小型化；另外，在产品进行板级组装时，常用PbSn焊料进行外壳焊盘与PCB（印制电路板）的焊接。焊接后当环境温度变化时，由于陶瓷外壳的热膨胀系数（约7×10-6/℃）与PCB 的热膨胀系数（约15×10-6/℃）差异较大，会产生热应力，引脚在起支撑作用的同时，通过自身发生弹性变形释放应力。当环境温度变化越剧烈时，产生的应力也越大，在温度循环变化的过程中，会使引线焊接部位承受周期性的应力破坏，最终导致外壳引脚与外壳焊盘或者外壳引脚与PCB电路板的焊盘脱离，器件失效。因此在环境温度变化比较剧烈的情况或者对可靠性要求比较高的场合下，传统的结构，无法保证封装之后的器件具有较高的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种陶瓷封装外壳，旨在解决现有技术中的封装外壳体积大，应力造成器件破坏的问题，能够减小外壳体积，有利于释放应力，避免应力破坏，保证封装后的元器件的可靠性。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

陶瓷封装外壳，包括陶瓷壳体和与陶瓷壳体的四边外侧面通过焊盘连接的引线，所述引线与所述陶瓷壳体连接的端部设有“U”形的折弯部，所述折弯部位于陶瓷壳体的外侧面的中部。

作为优选，所述折弯部的弯角处的圆弧角度以及折弯部与引线的平直部连接处的圆弧角度为R≥0.15mm。

作为优选，所述折弯部的与所述陶瓷壳体连接的竖直边的高度≥0.25mm，折弯部的水平横边的长度≥0.2mm。

作为优选，所述折弯部的与所述陶瓷壳体连接的竖直边的底面距离所述陶瓷壳体的底面的距离≥0.05mm。

作为优选，所述焊盘位于所述陶瓷壳体外侧面的中下部。

作为优选，所述焊盘与所述陶瓷壳体的底部距离＞0.05mm，与封口面的距离＞0.3mm。

作为优选，所述陶瓷封装外壳还包括引线框，所述引线框上设有定位孔。

作为优选，所述引线的引出端数为引出端节距为0.50mm、0.635mm、0.80mm、1.00mm、1.016 mm或1.27 mm。

作为优选，所述陶瓷壳体设有2至50层的布线结构。

作为优选，所述陶瓷壳体设有至少一个用于容纳芯片或无源器件的多边形腔体。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过在陶瓷壳体的四边外侧面的中部设置带有“U”形折弯部的引线，能够减小外壳体积，该类外壳的引线由陶瓷壳体的侧面引出，与常规外壳相比，省去了焊盘所需空间，减小了管壳的外形尺寸，有效实现了陶瓷封装外壳的小型化；具有优异的电性能，由于该类外壳引线采用侧面中部引出的结构，其内部键合指与外导电焊盘之间的导电路径较短，封装体内布线电阻以及电感等封装寄生参数低，所以此结构具有优异的电性能；具有高可靠性，采用四边侧面引出结构，引线由陶瓷壳体侧壁中部引出，而且在引线与陶瓷壳体连接的端部设置折弯部，能有效解决板级安装时陶瓷封装外壳与PCB基板热膨胀系数不匹配的问题，可有效地通过自身发生弹性变形释放应力，提高板级安装可靠性，避免应力破坏，保证封装后的元器件的可靠性。

附图说明

图1为现有技术中的引线位于下部的封装外壳的结构示意图；

图2为现有技术中的引线位于上部的封装外壳的结构示意图；

图3为本发明一个实施例的结构示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为图3中引线的结构示意图；

各图号名称为：1—陶瓷壳体，2—引线，2-1—折弯部，2-2—平直部，3—引线框，4—定位孔，R-折弯部的弯角处的圆弧角度以及折弯部与引线的平直部连接处的圆弧角度。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参照图3所示，本发明包括陶瓷壳体和与陶瓷壳体的四边外侧面通过焊盘连接的引线，所述引线的与所述陶瓷壳体连接的端部设有“U”形的折弯部，所述折弯部位于陶瓷壳体的外侧面的中部。

上述封装外壳，在侧面实现引线2与陶瓷壳体1的焊接，引线2的成型过程为，在引线2与所述陶瓷壳体1组装前，需要对引线2进行一次成型，即将引线2的靠近焊接端的一端头部折弯，引线成型后进行钎焊组装，然后镀镍镀金，之后检验测试，最后再对引线2进行二次成型，即制作出“U”形的另一个边的两个折弯，检验出厂。

由于引线2钎焊组装后引线2的底面与陶瓷壳体1的底面会存在一个的高度差，在板级安装时能接收的高度差最大为引线2的底面凸出陶瓷壳体1底面0.25mm，越小越好，高度差的一致性越高越好。引线2底面不能凹进陶瓷壳体1底面。原结构中主要通过钎焊组装时定位瓷件厚度以及控制引线成型时的打弯尺寸实现，但每只陶瓷壳体1的厚度都有偏差且引线连续两次成型后打弯部位的尺寸不易控制，导致该高度差的控制难度很大，造成产品生产成本较高，研制难度较大。

新结构中引线2底部到陶瓷壳体1底部的高度差为钎焊组装后在进行第二次引线成型时实现的，引线2成型时通过定位陶瓷壳体1底面来确定引线2底面的位置，从而来完成引线2成型，可确保高度差最大为0.10mm，且具有较高的尺寸一致性，极大的降低了成产难度及成本，适合大批量的生产。

本发明解决现有技术中的封装外壳体积大，应力造成器件破坏的问题，能够减小外壳体积，实现外壳小型化的同时使其具有较高的板级可靠性，可有效地通过自身发生弹性变形释放应力，避免应力破坏，保证封装后的元器件的可靠性。

进一步地，请参照图3、图5所示，作为本发明提供的陶瓷封装外壳的一种具体实施方式，所述折弯部2-1的弯角处的圆弧角度R以及折弯部2-1与引线的平直部2-2连接处的圆弧角度R≥0.15mm。

上述结构的引线，结构简单，可有效地通过自身发生弹性变形释放应力，避免应力破坏，保证封装后的元器件的可靠性。

进一步的，请参照图3及图5所示，作为本发明提供的陶瓷封装外壳的一种具体实施方式，所述折弯部2-1的与所述陶瓷壳体1连接的竖直边的高度≥0.25mm，折弯部2-1的水平横边的长度≥0.2mm；所述折弯部2-1的与所述陶瓷壳体1连接的竖直边的底面距离所述陶瓷壳体1的底面的距离≥0.05mm。

在产品进行板级组装后，由于陶瓷与PCB板热膨胀系数差异较大，当环境温度变化时会产生热应力，陶瓷壳体1尺寸越大，产生的应力也越大，本结构可有效的通过自身发生弹性变形释放应力。

本引线结构主要用于陶瓷壳体1的外形尺寸大于20mm×20mm时或在环境温度变化比较剧烈的情况或者对可靠性要求比较高的场合下，具有很高的板级可靠性。

进一步的，请参照图3所示，作为本发明提供的陶瓷封装外壳的一种具体实施方式，所述焊盘位于所述陶瓷壳体1外侧面的中下部；所述焊盘与所述陶瓷壳体1的底部距离＞0.05mm，与封口面的距离＞0.3mm。

上述焊盘与陶瓷壳体1底部留有一定空间，以避免板级安装后焊盘与PCB上的走线短路，焊盘与封口面的距离大于0.30mm以保证引脚与盖板之间的绝缘。焊盘的大小由陶瓷壳体1的引线宽度及引线2的节距决定。

进一步的，请参照图4所示，作为本发明提供的陶瓷封装外壳的一种具体实施方式，所述陶瓷封装外壳还包括引线框3，所述引线框3上设有定位孔4，使得四边的引线2相互独立；通过四边（CQFP类外壳）引线设计、引线焊料量的设计、引线两边或者四边侧面精确钎焊等关键技术，在国内首次实现采用四边侧面引线钎焊的陶瓷外壳的批量生产技术，钎焊后引线安装面共面性控制≤0.08mm，达到国际先进水平。

进一步的，作为本发明提供的陶瓷封装外壳的一种具体实施方式，所述陶瓷壳体1的背面还设有索引标识；所述引线2的引出端数为引出端节距为0.50mm、0.635mm、0.80mm、1.00 mm、1.016 mm或1.27 mm；所述陶瓷壳体1设有2至50层的布线结构；所述陶瓷壳体1设有至少一个用于容纳芯片或无源器件的多边形腔体，内部可安装多个芯片和多种无源元件，满足用户高集成度封装要求。采用表面贴装方式，有效减小了器件体积，提升了组装密度。

本发明采用了多层共烧技术，采用了Al₂O₃、ALN、玻璃瓷等多层共烧，具体流程为：外壳经流延、热切后，冲腔和冲孔、孔金属化后，经印刷、定位、层压、热切成当个生瓷件，然后进行侧面印刷，再通过烧结、钎焊、镀镍、镀金后形成单个的陶瓷外壳。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.陶瓷封装外壳，其特征在于：包括陶瓷壳体（1）和与陶瓷壳体（1）的四边外侧面通过焊盘连接的引线（2），所述引线（2）的与所述陶瓷壳体（1）连接的端部设有“U”形的折弯部（2-1），所述折弯部（2-1）位于陶瓷壳体（1）的外侧面的中部。

2.根据权利要求1所述的陶瓷封装外壳，其特征在于：所述折弯部（2-1）的弯角处的圆弧角度以及折弯部（2-1）与引线的平直部（2-2）连接处的圆弧角度为R≥0.15mm。

3.根据权利要求1所述的陶瓷封装外壳，其特征在于：所述折弯部（2-1）的与所述陶瓷壳体（1）连接的竖直边的高度≥0.25mm，折弯部（2-1）的水平横边的长度≥0.2mm。

4.根据权利要求1所述的陶瓷封装外壳，其特征在于：所述折弯部（2-1）的与所述陶瓷壳体（1）连接的竖直边的底面距离所述陶瓷壳体（1）的底面的距离≥0.05mm。

5.根据权利要求1所述的陶瓷封装外壳，其特征在于：所述焊盘位于所述陶瓷壳体（1）外侧面的中下部。

6.根据权利要求5所述的陶瓷封装外壳，其特征在于：所述焊盘与所述陶瓷壳体（1）的底面距离＞0.05mm，与封口面的距离＞0.3mm。

7.根据权利要求1所述的陶瓷封装外壳，其特征在于：所述陶瓷封装外壳还包括引线框（3），所述引线框（3）上设有定位孔（4）。

8.根据权利要求1所述的陶瓷封装外壳，其特征在于：所述引线（2）的引出端数为引出端节距为0.50mm、0.635mm、0.80mm、1.00 mm、1.016 mm或1.27 mm。

9.根据权利要求1所述的陶瓷封装外壳，其特征在于：所述陶瓷壳体（1）设有2至50层的布线结构。

10.根据权利要求1所述的陶瓷封装外壳，其特征在于：所述陶瓷壳体（1）设有至少一个用于容纳芯片或无源器件的多边形腔体。