CN112614900A - 一种光导开关封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光导开关封装结构，属于半导体光导开关器件技术领域，包括内部设有密封空间的壳体，壳体的内底面间隔设置第一台面和第二台面，第一台面的上端面和第二台面的上端面均设有引出端口，光导开关的两端分别搭接于第一台面和第二台面上，并分别通过接触电极与两个引出端口电连接；密封空间内填充有绝缘介质，绝缘介质包裹于光导开关的四周。本发明提供的一种光导开关封装结构，两个台面相互隔离，可以避免沿面击穿，向壳体内的密封空间内填充绝缘材料，使绝缘材料能够借助第一台面和第二台面之间的间隔完全包裹在光导开关的四周，使绝缘材料与光导开关表面充分接触，对光导开关实现全面的保护，避免光导开关放电打火而发生损坏，提高了器件的工作电压。

Description

一种光导开关封装结构
技术领域
本发明属于半导体光导开关器件技术领域，更具体地说，是涉及一种光导开关封装结构。
背景技术
光导开关是一种新型超快速电子器件，是产生高功率超短脉冲的关键器件，通过光的触发对半导体材料电导率进行控制，实现开关的导通和关断。与传统脉冲功率领域中的开关相比，光导开关具有闭合时间快(ps量级)、抖动时间小(ps量级)、开关电感低(亚nH量级)，重复频率高、不受电磁干扰、重量轻、体积小等优点，可以在超高的重复频率下以超高的功率容量进行工作。
封装结构对于高压开关器件至关重要，可以对器件起到保护作用。关于高压大功率光导开关的封装，纵向封装结构的体积较大，不利于系统小型化。与纵向封装结构相比，横向封装可以实现小体积薄片封装，但是，横向封装结构的两个电极引出端位于管壳基座的同一个表面，光导开关器件贴在基座表面之上并与管壳的两个引出端分别实现电连接。大功率光导开关的工作电压很高，横向封装容易发生表面击穿放电，导致器件损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光导开关封装结构，旨在解决光导开关器件横向封装容易发生表面击穿放电，导致器件损坏的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种光导开关封装结构，包括内部设有密封空间的壳体，所述壳体的内底面间隔设置第一台面和第二台面，所述第一台面的上端面和所述第二台面的上端面均设有延展至所述密封空间外部的引出端口，所述光导开关的两端分别搭接于所述第一台面和所述第二台面上，并分别通过接触电极分别与两个所述引出端口电连接；所述密封空间内填充有绝缘介质，所述绝缘介质包裹于所述光导开关的四周，以保护所述光导开关。
作为本申请另一实施例，所述壳体包括基座和盖帽，所述盖帽扣合于所述基座的上端以形成所述密封空间，所述第一台面和所述第二台面间隔设于所述基座的上端面，且封闭于所述密封空间内。
作为本申请另一实施例，所述盖帽的顶部开设有透光窗口。
作为本申请另一实施例，所述基座的采用AlN陶瓷材料。
作为本申请另一实施例，所述第一台面上端面和所述第二台面上端面分别设有金属区，所述光导开关分别借助两个所述金属区用于电连接对应的所述引出端口。
作为本申请另一实施例，所述金属区的面积小于所述第一台面或所述第二台面的面积，且大于所述接触电极的面积。
作为本申请另一实施例，位于所述光导开关一端的所述接触电极通过压焊接触与一个所述金属区连接，位于所述光导开关另一端的所述接触电极通过键合线与另一个所述金属区连接。
作为本申请另一实施例，所述绝缘介质为绝缘气体或绝缘液体。
作为本申请另一实施例，所述第一台面的高度和所述第二台面的高度均为0.3mm～2mm。
作为本申请另一实施例，所述第一台面和所述第二台面的间距为3mm～20mm。
本发明提供的一种光导开关封装结构的有益效果在于：与现有技术相比，本发明一种光导开关封装结构，壳体内部设有密封空间，将光导开关的两端搭接在第一台面和第二台面上，光导开关的两端分别通过接触电极与两个引出端口电连接，实现光导开关的电性连接。两个台面相互隔离，可以避免沿面击穿，向壳体内的密封空间内填充绝缘材料，使绝缘材料能够借助第一台面和第二台面之间的间隔完全包裹在光导开关的四周，使绝缘材料与光导开关表面充分接触，对光导开关实现全面的保护，避免光导开关放电打火而发生损坏，提高了器件的工作电压。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种光导开关封装结构的主视结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种光导开关封装结构的俯视结构示意图。
图中：1、光导开关；2、壳体；21、基座；22、盖帽；221、透光窗口；3、第一台面；4、第二台面；5、引出端口；6、接触电极；7、金属区；8、键合线。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1及图2，现对本发明提供的一种光导开关封装结构进行说明。一种光导开关封装结构，包括内部设有密封空间的壳体2，壳体2的内底面间隔设置第一台面3和第二台面4，第一台面3的上端面和第二台面4的上端面均设有延展至密封空间外部的引出端口5，光导开关1的两端分别搭接于第一台面3和第二台面4上，并分别通过接触电极6分别与两个引出端口5电连接；密封空间内填充有绝缘介质，绝缘介质包裹于光导开关1的四周，以保护光导开关1。
本发明提供的一种光导开关封装结构，与现有技术相比，壳体2内部设有密封空间，将光导开关1的两端搭接在第一台面3和第二台面4上，光导开关1的两端分别通过接触电极6与两个引出端口5电连接，实现光导开关1的电性连接。第一台面3和第二台面4相互隔离，可以避免沿面击穿，向壳体2内的密封空间内填充绝缘材料，使绝缘材料能够借助第一台面3和第二台面4之间的间隔完全包裹在光导开关1的四周，使绝缘材料与光导开关1表面充分接触，对光导开关1实现全面的保护，避免光导开关1放电打火而发生损坏，提高了器件的工作电压。
作为本发明提供的一种光导开关封装结构的一种具体实施方式，请参阅图1至图2，壳体2包括基座21和盖帽22，盖帽22扣合于基座21的上端以形成密封空间，第一台面3和第二台面4间隔设于基座21的上端面，且封闭于密封空间内。
本实施例中，基座21为板状结构，第一台面3和第二台面4均为块状结构，其中，第一台面3、第二台面4和基座21一体成型。其中，盖帽22包括顶板和围设在顶板周向且向下延伸的边板，边板的下端粘接、焊接或插接于基座21上端面的周向，从而围设成密封空间，将第一台面3和第二台面4密封于该密封空间内。
作为本发明提供的一种光导开关封装结构的一种具体实施方式，请参阅图1，盖帽22的顶部开设有透光窗口221。
本实施例中，透光窗口221设于盖帽22的顶部，该透光窗口221可由盖帽22的顶板的全部或部分构成，便于作业人员观测密封空间内光导开关1的工作状况。
可选的，基座21的采用AlN陶瓷材料。其中，AlN陶瓷(Aluminium NitrideCeramic)中文名为氮化铝陶瓷，氮化铝陶瓷是以氮化铝为主晶相的陶瓷。AIN晶体以〔AIN4〕四面体为结构单元共价键化合物，具有纤锌矿型结构，属六方晶系。化学组成AI 65.81％，N34.19％，比重3.261g/cm3，白色或灰白色，单晶无色透明，常压下的升华分解温度为2450℃。
AlN陶瓷材料为一种高温耐热材料。热膨胀系数(4.0-6.0)×10-6/℃。多晶AIN热导率达260W/(m·k)，比氧化铝高5-8倍，所以耐热冲击好，能耐2200℃的极热。
作为本发明提供的一种光导开关封装结构的一种具体实施方式，请参阅图1至图2，第一台面3上端面和第二台面4上端面分别设有金属区7，光导开关1分别借助两个金属区7用于电连接对应的引出端口5。
本实施例中，金属区7通过电子束蒸发、溅射或电镀形成，位于第一台面3的上端面和第二台面4的上端面。
可选的，金属区7可为钛、金、铜中的一种或多种金属组合，引出端口5焊接在金属区7上，以通过金属区7电连接光导开关1。
作为本发明提供的一种光导开关封装结构的一种具体实施方式，请参阅图2，金属区7的面积小于第一台面3或第二台面4的面积，且大于接触电极6的面积。
本实施例中，金属区7的面积小于第一台面3或第二台面4的面积，能够保证形成金属区7的金属板在对应的台面上安装的稳定性。金属区7的面积大于接触电极6的面积，能够确保接触电极6与金属区7完全接触，确保导电效果。
作为本发明提供的一种光导开关封装结构的一种具体实施方式，请参阅图1至图2，位于光导开关1一端的接触电极6通过压焊接触与一个金属区7连接，位于光导开关1另一端的接触电极6通过键合线8与另一个金属区7连接。
本实施例中，位于光导开关1一端的接触电极6连接在光导开关1的下端面，与对应的金属区7直接接触，通过压焊的方式直接固定。位于光导开关1另一端的接触电极6连接在光导开关1的上端面，通过多条键合线8与对应的金属区7接触，可选的，键合线8和金属区7可采用焊接的方式连接。
可选的，键合线8为键合金线，键合金线是一种具备优异电气、导热、机械性能以及化学稳定性极好的内引线材料，主要作为半导体关键的封装材料(键合金丝、框架、塑封料、焊锡球、高密度封装基板、导电胶等)。在封装中起到一个导线连接的作用，将接触电极6和金属区7连接起来。
可选的，键合线8为键合银线，键合银线是行业内出现的替代传统金线的产品，能够降低键合线8的成本。
可选的，绝缘介质为绝缘气体或绝缘液体。绝缘气体可采用六氟化硫；绝缘液体可采用液体硅胶或绝缘油。
可选的，第一台面3的高度和第二台面4的高度均为0.3mm～2mm。
可选的，第一台面3和第二台面4的间距为3mm～20mm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光导开关封装结构，其特征在于，包括内部设有密封空间的壳体，所述壳体的内底面间隔设置第一台面和第二台面，所述第一台面的上端面和所述第二台面的上端面均设有延展至所述密封空间外部的引出端口，所述光导开关的两端分别搭接于所述第一台面和所述第二台面上，并分别通过接触电极分别与两个所述引出端口电连接；所述密封空间内填充有绝缘介质，所述绝缘介质包裹于所述光导开关的四周，以保护所述光导开关。
2.如权利要求1所述的一种光导开关封装结构，其特征在于，所述壳体包括基座和盖帽，所述盖帽扣合于所述基座的上端以形成所述密封空间，所述第一台面和所述第二台面间隔设于所述基座的上端面，且封闭于所述密封空间内。
3.如权利要求2所述的一种光导开关封装结构，其特征在于，所述盖帽的顶部开设有透光窗口。
4.如权利要求2所述的一种光导开关封装结构，其特征在于，所述基座的采用AlN陶瓷材料。
5.如权利要求1所述的一种光导开关封装结构，其特征在于，所述第一台面上端面和所述第二台面上端面分别设有金属区，所述光导开关分别借助两个所述金属区用于电连接对应的所述引出端口。
6.如权利要求5所述的一种光导开关封装结构，其特征在于，所述金属区的面积小于所述第一台面或所述第二台面的面积，且大于所述接触电极的面积。
7.如权利要求5所述的一种光导开关封装结构，其特征在于，位于所述光导开关一端的所述接触电极通过压焊接触与一个所述金属区连接，位于所述光导开关另一端的所述接触电极通过键合线与另一个所述金属区连接。
8.如权利要求1-7任意一项所述的一种光导开关封装结构，其特征在于，所述绝缘介质为绝缘气体或绝缘液体。
9.如权利要求1-7任意一项所述的一种光导开关封装结构，其特征在于，所述第一台面的高度和所述第二台面的高度均为0.3mm～2mm。
10.如权利要求1-7任意一项所述的一种光导开关封装结构，其特征在于，所述第一台面和所述第二台面的间距为3mm～20mm。
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