CN111933585A - 一种高导热微波tr组件封装外壳及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高导热微波TR组件封装外壳及其加工方法，包括底盘、过渡环以及盖板，所述底盘和盖板采用Mu/Cu材料，所述过渡环采用Kover材料，所述底盘开设有若干个用于钎焊信号端子的通孔，所述通孔由内到外采用直径变大的三级台阶空腔结构，包括用于限位的一级台阶、三级台阶以及用于控制信号端子垂直度的二级台阶。本发明针对现有封装外壳制造材料与结构的不足，整体上采用Mu/Cu材料，既保障了外壳本体与半导体芯片的热匹配，又实现了器件的整体导热，同时进一步完善了该封装外壳的加工工艺，提高了封装外壳的散热能力和封装可靠性，延长封装外壳的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电子封装技术领域，具体涉及一种高导热微波TR组件封装外壳及其加工方法。
背景技术
随着电子元器件集成化、小尺寸、高可靠的要求，微波TR组件封装外壳内部组装的密度越来越高，器件的功率越来越大，器件工作期间产生的热量越来越多，因此器件需要具备良好的散热功能，以保障器件的内部元件能长期工作。
目前微波TR组件装外壳一般采用广泛的Al、Cu作为本材，虽然这类材料导热率比较高，但其热膨胀系数与Si基芯片、AsGa芯片、GaN芯等半导体芯片不匹配，安装芯片时需要在芯片与本材之间增加过渡材料，使内部组装密度降低；也有采用W/Cu、Mo/Cu、SiC/Al等材料作为热沉衬底，这类材料虽与半导体芯片之间热膨胀系数匹配，但这类材料需采用Al2O3材料或Kover材料作为侧墙，以保障器件的可靠性，但Al2O3材料或Kover材料的热导率较差，散热能力弱。此外，TR组件封装外壳中的信号端子的数量、种类一般较多，凹凸不平，如果一个端子高出封装内表面或者外表面，则外壳的内外表面平面度无法达到要求，内表面影响芯片等元件安装，外表面影响TR组件安装定位与射频性能与散热能力。
发明内容
本发明的目的在于解决微波TR组件封装外壳整体散热的要求以及信号端子在底盘表面凹凸不平的问题，提高封装外壳的散热能力和封装可靠性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高导热微波TR组件封装外壳，包括底盘、过渡环以及盖板，所述底盘和盖板采用Mu/Cu材料，所述过渡环采用Kover材料，所述底盘开设有若干个用于钎焊信号端子的通孔，所述通孔由内到外采用直径变大的三级台阶空腔结构，包括用于限位的一级台阶、三级台阶以及用于控制信号端子垂直度的二级台阶。
优选地，所述底盘的厚度为5-15mm，一级台阶的厚度约为底盘厚度的10％，二级台阶的厚度约为底盘厚度的60％，三级台阶的厚度约为底盘厚度的30％。
一种高导热微波TR组件封装外壳的加工方法，包括以下步骤：
通过机械加工制作底盘、过渡环以及盖板，并在底盘上开设通孔；
对底盘进行净化和镀镍处理；
通过磨具和高温烧结工艺将底盘和过渡环进行钎焊装配；
对底盘表面进行喷砂和镀金处理；
通过磨具和高温烧结工艺将所需信号端子固定焊接在通孔内；
通过平行缝焊工艺进行封盖。
进一步地，所述底盘净化和镀镍具体包括以下步骤：
采用60℃的德新除油液浸泡2小时，然后通过超声波清洗15分钟；
通过电镀镍工艺在底盘表面镀镍2-6μm。
进一步地，所述喷砂采用300目的二氧化硅砂粒，镀金的纯度为99.99％以上，厚度为1-5μm。
优选地，所述底盘和过渡环焊接采用银铜焊料，所述信号端子的焊接采用金基焊料。
本发明针对现有封装外壳制造材料与结构的不足，整体上采用Mu/Cu材料，既保障了外壳本体与半导体芯片的热匹配，又实现了器件的整体导热，同时进一步完善了该封装外壳的加工工艺，提高了封装外壳的散热能力和封装可靠性，延长封装外壳的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明信号端子的具体装配示意图；
图3为本发明的步骤流程示意图；
图中：1、底盘；2、过渡环；3、盖板；4、通孔；41、一级台阶；42、二级台阶；43、三级台阶。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种优选实施方式做详细的说明。
如图1所示的一种高导热微波TR组件封装外壳，包括底盘1、过渡环2以及盖板3，所述底盘和盖板采用Mu/Cu材料，所述过渡环采用Kover材料，所述底盘开设有若干个用于钎焊射信号端子的通孔4，所述通孔由内到外采用直径变大的三级台阶空腔结构，包括用于限位的一级台阶41、三级台阶42以及用于控制信号端子垂直度的二级台阶43。
Mu/Cu材料是热导率较高的材料，其热导率可达220W/m*K，热膨胀系数为7.7ppm/℃，因此具有优良的耐高温性能、抗辐射性能及化学稳定性，适合高温大功率半导体封装的耐高温、高导热等要求。其热膨胀系数较低，与Si基芯片、AsGa芯片、GaN芯片等半导体芯片的热膨胀系数匹配，可显著提升芯片与本体焊接的长期可靠性；材料表面处理后可采用高温焊接的方式将信号端子、过渡环组装在一起，工艺的适应性较高。由于Mu/Cu材料中钼容易氧化，氧化后无法直接与射频信号端子、多芯电信号端子、过渡环等进行钎焊，所以本发明在Mu/Cu材料经过机械加工成型后对表面进行处理，可以保证与信号端子过渡环钎焊的可靠性。
如图2所示，所述底盘1的厚度为5-15mm，一级台阶41的厚度约为底盘厚度的10％，二级台阶42的厚度约为底盘厚度的60％，三级台阶43的厚度约为底盘厚度的30％，将底盘通过机械加工方式，使其形成通孔4，用于嵌入射频信号端子、电信号端子，此种嵌入式焊接结构简单，底盘的可加工性较好。
如图3所示，一种高导热微波TR组件封装外壳的加工方法，包括以下步骤：
S1、通过机械加工制作底盘、过渡环以及盖板，并在底盘上开设通孔；
S2、对底盘进行净化和镀镍处理；
S3、通过磨具和高温烧结工艺将底盘和过渡环进行钎焊装配；
S4、对底盘表面进行喷砂和镀金处理；
S5、通过磨具和高温烧结工艺将所需信号端子固定焊接在通孔内；
S6、通过平行缝焊工艺进行封盖。
具体的，所述底盘净化和镀镍具体包括以下步骤：首先采用60℃的德新除油液浸泡2小时，保证底盘钎焊表面与焊料足够浸润，然后通过超声波清洗15分钟；然后通过电镀镍工艺在底盘表面镀镍2-6μm，主要为镍单质，无其他杂质，能够与银铜焊料中的铜元素无限共溶，为焊料流淌提供驱动力。
本优选实施例所述的喷砂采用300目的二氧化硅砂粒，镀金的纯度为99.99％以上，厚度为1-5μm。
由于器件最终的封盖工艺采用的是平行缝焊，该工艺过程产生的局部温度很高，因此本优选实施例所述的底盘和过渡环焊接采用银铜焊料，焊接强度高，一般采用熔点为779℃的Ag72Cu28，可保障平行缝焊工艺的实施，所述信号端子的焊接采用金基焊料，这种焊料可以为器件内部元件的组装提供温度梯度，可以采用熔点为280℃的Au80Sn20或熔点为361℃的Au88Ge12。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种高导热微波TR组件封装外壳，包括底盘(1)、过渡环(2)以及盖板(3)，其特征在于，所述底盘和盖板采用Mu/Cu材料，所述过渡环采用Kover材料，所述底盘开设有若干个用于钎焊信号端子的通孔(4)，所述通孔由内到外采用直径变大的三级台阶空腔结构，包括用于限位的一级台阶(41)、三级台阶(43)以及用于控制信号端子垂直度的二级台阶(42)。
2.根据权利要求1所述的一种高导热微波TR组件封装外壳，其特征在于，所述底盘的厚度为5-15mm，一级台阶的厚度约为底盘厚度的10％，二级台阶的厚度约为底盘厚度的60％，三级台阶的厚度约为底盘厚度的30％。
3.一种基于上述权利要求1-2所述高导热微波TR组件封装外壳的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过机械加工制作底盘、过渡环以及盖板，并在底盘上开设通孔；
对底盘进行净化和镀镍处理；
通过磨具和高温烧结工艺将底盘和过渡环进行钎焊装配；
对底盘表面进行喷砂和镀金处理；
通过磨具和高温烧结工艺将所需信号端子固定焊接在通孔内；
通过平行缝焊工艺进行封盖。
4.根据权利要求3所述的一种高导热微波TR组件封装外壳的加工方法，其特征在于，所述底盘净化和镀镍具体包括以下步骤：
采用60℃的德新除油液浸泡2小时，然后通过超声波清洗15分钟；
通过电镀镍工艺在底盘表面镀镍2-6μm。
5.根据权利要求3所述的一种高导热微波TR组件封装外壳的加工方法，其特征在于，喷砂采用300目的二氧化硅砂粒，镀金的纯度为99.99％以上，厚度为1-5μm。
6.根据权利要求3所述的一种高导热微波TR组件封装外壳的加工方法，其特征在于，所述底盘和过渡环焊接采用银铜焊料，所述信号端子的焊接采用金基焊料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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