CN209029357U - 陶瓷封装外壳 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种陶瓷封装外壳，属于电子封装领域，包括陶瓷底板、内部基板和四个陶瓷墙体，陶瓷底板上表面设有凹陷于所述陶瓷底板内的凹槽，侧面设有与所述凹槽连通的第一通孔和/或第一开槽；内部基板焊接于陶瓷底板的凹槽的槽底；四个陶瓷墙体围设于陶瓷底板的四周，并封堵第一通孔，陶瓷墙体与陶瓷底板焊接相连，陶瓷墙体之间焊接相连。本实用新型提供的陶瓷封装外壳，对各陶瓷部件单独进行加工，就可以在各陶瓷基板上加工出需要的深度的凹槽、孔等其他复杂形状的图案，然后焊接在一起，相比直接在陶瓷体上加工腔体、腔体内台阶而言，加工难度大大降低，且不易发生形变，能够保证尺寸精度，降低加工成本和材料成本。

Description

陶瓷封装外壳

技术领域

本实用新型属于电子封装技术领域，更具体地说，是涉及一种陶瓷封装外壳。

背景技术

随着大数据、云计算、互联网+、智能制造、智慧城市等新兴领域的飞速发展，助推了消费电子终端、5G网络、100G OTN升级、电动汽车、工业控制等市场快速增长，与之配套的消费电子产品、光通讯器件、电力电子功率器件、功率激光器等电子陶瓷封装产品的前景持续看好。

特别是，国内互联网行业呈现出蓬勃发展的趋势，同时国家大力号召并倡导“宽带中国”战略及“互联网+行动计划”，进一步推动了互联网行业的快速发展。宽带提速、互联网行业快速发展和云计算的应用大力推动了市场热情，促使全球数据中心的需求热度持续升温、市场高速发展。数据中心内部、数据中心之间以及不同客户数据中心之间的通信都将对光器件产生需求。

技术方面，光通信器件传输速率从100Gbps提高到400Gbps，功率也逐步提升，对电子封装外壳的热管理、结构设计提出了更高的要求，而且随着技术的日趋成熟，不仅需要从精度和形状考虑，而且需要从材料成本方面考虑，减少加工量，减少原材料浪费，降低加工成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种陶瓷封装外壳，旨在解决现有技术中存在的复杂形状的陶瓷封装外壳精度低、加工余量多、制作成本高等技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种陶瓷封装外壳，包括：

陶瓷底板，其上表面设有凹陷于所述陶瓷底板内的凹槽，侧面设有与所述凹槽连通的第一通孔和/或第一开槽；

内部基板，焊接于所述陶瓷底板的所述凹槽的槽底；

四个陶瓷墙体，围设于所述陶瓷底板的四周，并封堵所述的第一通孔，所述陶瓷墙体与所述陶瓷底板焊接相连，所述陶瓷墙体之间焊接相连。

进一步地，所述凹槽设有贯穿所述陶瓷底板的第二通孔。

进一步地，所述陶瓷墙体设有第三通孔和/或第三开槽。

进一步地，相对的两个所述陶瓷墙体分别设有一个所述第三通孔。

进一步地，所述陶瓷底板、所述内部基板和所述陶瓷墙体的工作面分别设有金属化层。

进一步地，所述金属化层为钛、钨化钛、镍、铜、铂、铅、金中的一种。

进一步地，所述陶瓷底板、所述内部基板和所述陶瓷墙体焊接的部位分别镀覆用于焊接的金属层。

进一步地，所述金属层为铜、铝、不锈钢、可伐中的一种。

进一步地，所述第一通孔和第一开槽均为矩形结构。

本实用新型提供的陶瓷封装外壳的有益效果在于：与现有技术相比，将封装外壳分成底板、墙体以及内部基板等几个部分，在各部分上分别加工对应的图形结构，而后采用焊接的方式将各个部分连接为一个整体，避免在一个陶瓷体上直接加工不同深度、不同结构的图形，能够实现深腔、多台阶、薄壁等复杂形状制备；由于各部分单独制备并加工，可以预留较小的加工余量，从材料和加工两方面节约成本，可应用于光通讯器件、电力电子功率模块、微波毫米波功率器件、大功率电源模块、混合集成电路等领域的电子陶瓷封装外壳。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的陶瓷封装外壳的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的陶瓷封装外壳的陶瓷底板的结构示意图一；

图3为本实用新型实施例提供的陶瓷封装外壳的陶瓷底板的结构示意图二；

图4为本实用新型实施例提供的陶瓷封装外壳的陶瓷底板的结构示意图三；

图5为本实用新型实施例提供的陶瓷封装外壳的陶瓷底板的结构示意图四。

其中，图中各附图标记：

1-陶瓷底板；2-陶瓷墙体；3-内部基板；4-第三通孔；5-第二通孔；6-第一通孔。

具体实施方式

为了使本实用新型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，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

请一并参阅图1至图5，现对本实用新型提供的陶瓷封装外壳进行说明。所述陶瓷封装外壳，包括陶瓷底板1、内部基板3和四个陶瓷墙体2，陶瓷底板1上表面设有凹陷于所述陶瓷底板1内的凹槽，侧面设有与所述凹槽连通的第一通孔6和/或第一开槽；内部基板3焊接于所述陶瓷底板1的所述凹槽的槽底；四个陶瓷墙体2围设于所述陶瓷底板1的四周，并封堵所述的第一通孔6，所述陶瓷墙体2与所述陶瓷底板1焊接相连，所述陶瓷墙体2之间焊接相连。

本实用新型提供的陶瓷封装外壳，与现有技术相比，将封装外壳分成底板、墙体以及内部基板3等几个部分，在各部分上分别加工对应的图形结构，而后采用焊接的方式将各个部分连接为一个整体，避免在一个陶瓷体上直接加工不同深度、不同结构的图形，能够实现深腔、多台阶、薄壁等复杂形状制备；由于各部分单独制备并加工，可以预留较小的加工余量，从材料和加工两方面节约成本，可应用于光通讯器件、电力电子功率模块、微波毫米波功率器件、大功率电源模块、混合集成电路等领域的电子陶瓷封装外壳。

本实用新型提供的陶瓷封装外壳的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：成型，采用干压成型、流延成型、注塑成型、凝胶注模成型中的一种制备出简单形状的片状陶瓷生坯；

步骤2：排胶、烧结，氮化铝烧结温度为1750℃-1850℃，氧化铍烧结温度1600℃-1750℃，得到陶瓷熟瓷基板；

步骤3：磨抛、切割，根据预定设计，加工出外壳需要的陶瓷底板1、陶瓷墙体2及内部基板3对应形状的陶瓷基板；

步骤4：金属化，采用厚膜金属化、薄膜金属化、直接键合、活性焊接工艺中的一种或几种在陶瓷基板上制备金属化；

厚膜金属化是在陶瓷表面通过丝网印刷的方式印刷10-30μm厚的钨、银、金中的一种或多种浆料，在标准工艺曲线下烧结；

薄膜金属化是采用溅射、蒸发工艺中的一种，在陶瓷基板表面制备0.1-3μm的钛、钨化钛、镍、铜、铂、铅、金中的一种或多种金属；

直接键合工艺是在1000-1070℃的条件下，在陶瓷基板表面直接覆接无氧铜；

活性焊接工艺是采用活性金属焊膏在陶瓷基板表面焊接铜、铝、不锈钢、可伐中的一种或多种金属。

步骤5：采用低成本的磨抛、砂轮切割、激光切割等工艺加工成特定形状后镀覆上焊接必须的金属层；

步骤6：焊接，采用银基、铜基、锡基、铅基、铝基等钎料在不同温度下将各部分陶瓷部件焊接到一起(几种典型焊料几焊接温度：InSn 125-157℃、SnPb 180-270℃、SnAgCu280-350℃、AuSn 300-350℃、AgCu 750-800℃)，根据设定的外壳的形状，将各部分陶瓷基板焊接到一起，形成陶瓷外壳；

步骤7：最后进行加单的机加工修正和镀覆。

请参阅图2，作为本实用新型提供的陶瓷封装外壳的一种具体实施方式，所述凹槽设有贯穿陶瓷底板1的第二通孔5。第二通孔5为矩形结构。

请参阅图1，作为本实用新型提供的陶瓷封装外壳的一种具体实施方式，所述陶瓷墙体2设有第三通孔4和/或第三开槽。第三通孔4或第三开槽为矩形结构。

请参阅图1，作为本实用新型提供的陶瓷封装外壳的一种具体实施方式，相对的两个所述陶瓷墙体2分别设有一个第三通孔4。

作为本实用新型提供的陶瓷封装外壳的一种具体实施方式，所述陶瓷底板1、所述内部基板3和所述陶瓷墙体2的工作面分别设有金属化层。陶瓷金属化是在陶瓷表面牢固地粘附一层金属薄膜，使之实现陶瓷和金属间的焊接，提高焊接的可靠性。

作为本实用新型提供的陶瓷封装外壳的一种具体实施方式，所述金属化层为钛、钨化钛、镍、铜、铂、铅、金中的一种。

作为本实用新型提供的陶瓷封装外壳的一种具体实施方式，所述陶瓷底板1、所述内部基板3和所述陶瓷墙体2焊接的部位分别镀覆用于焊接的金属层。

作为本实用新型提供的陶瓷封装外壳的一种具体实施方式，所述金属层为铜、铝、不锈钢、可伐中的一种。

请参阅图1，作为本实用新型提供的陶瓷封装外壳的一种具体实施方式，所述第一通孔6和第一开槽均为矩形结构。

本实用新型提供的陶瓷封装外壳，与现有技术相比，利用上述的制备方法结合陶瓷封装外壳结构和使用特点，即可制备需要的外壳。首先制备成简单的片状陶瓷生坯，经排胶烧结处理得到熟瓷基板，然后根据设定的要求，将熟瓷基板分割成与制备的陶瓷封装外壳的底板、墙体以及内部基板3等部件对应的陶瓷基板，以便于后期单独分开加工处理，如此，在每个陶瓷基板上，均可方便加工深槽、通孔及复杂形状的图案；在切割时能够做到尽量减少加工余量；当每个陶瓷基板安装设定的结构加工后，再采用焊接的方式将各个部分连接为一个整体，这样既避免了难以在整个陶瓷基板上加工复杂形状、深腔、薄壁等结构，也避免了在整个陶瓷基板上加工造成的变形问题；因此，即解决了尺寸精度问题，特别是底部关键区域的平行度和平面度问题，又实现深腔、多台阶、薄壁等复杂形状制备；由于各部分单独制备并加工，可以预留较小的加工余量，从材料和加工两方面节约成本。

因此，利用本方法制备的陶瓷封装外壳，可以对各陶瓷基板单独进行加工，就可以在各陶瓷基板上加工出需要的深度的凹槽、孔等其他复杂形状的图案，然后焊接在一起，相比直接在陶瓷体上加工腔体、腔体内台阶而言，加工难度大大降低，且不易发生形变，能够保证尺寸精度，降低加工成本和材料成本。

其中，采用低成本的磨抛、砂轮切割、激光切割等工艺加工成设定形状的陶瓷基板，然后镀覆上焊接必须的金属层，加工成本低，也利用成本降低。

利用本实用新型提供的方法，将陶瓷封装外壳分成对应的多个陶瓷基板进行加工处理，例如，对于底板、墙体、内部基板3，均可以单独进行批量切割加工，然后同时金属化处理、镀覆金属层，在焊接工序进行焊接，如此可以进行规模化批量生产，提高了生产的效率，降低了生产成本。

利用本实用新型提供的陶瓷封装外壳，仅仅是复杂形状外壳的一个具体实施例，在制备时，陶瓷基板采用磨抛、砂轮切割、机械切割等方法能够保证陶瓷零件具有高的尺寸精度，同时减少加工过程中物料浪费，降低了加工成本低，可以很容易实现批量生产；陶瓷封装外壳多个部分拆分开，采用陶瓷表面金属化后钎焊的方式，可以在各部件上制备出需要的薄壁、深腔、台阶等三维复杂结构，陶瓷之间焊接不存在匹配性问题和变形问题，尺寸精度高、机械强度高；采用高导热陶瓷材料即能提高散热效率，又能降低外壳密度，满足器件和模块小型化、轻量化需求；产品结构的优势，传统的多层陶瓷共烧工艺制备陶瓷长宽小于80mm，深度小于10mm，深宽比小于4:1，特别是大尺寸深腔会存在变形问题，尺寸精度只能保证1％；本实用新型则不会有尺寸限制，长宽、深度、深宽比、壁厚均无限制，尺寸精度可以保证±0.03，如针对100×100尺寸精度可达到0.03％。

传统的陶瓷外壳具有腔体和腔体内部台阶，利用陶瓷体深挖腔后再在墙体打孔、开槽，就不容易做到，且也很容易导致整体报废；而本申请在墙体上设有通孔、开槽，墙体作为单独的部件加工，开槽、打孔加工均非常容易。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.陶瓷封装外壳，其特征在于，包括：

陶瓷底板，其上表面设有凹陷于所述陶瓷底板内的凹槽，侧面设有与所述凹槽连通的第一通孔和/或第一开槽；

内部基板，焊接于所述陶瓷底板的所述凹槽的槽底；以及

四个陶瓷墙体，围设于所述陶瓷底板的四周，并封堵所述的第一通孔，所述陶瓷墙体与所述陶瓷底板焊接相连，所述陶瓷墙体之间焊接相连。

2.如权利要求1所述的陶瓷封装外壳，其特征在于，所述凹槽设有贯穿所述陶瓷底板的第二通孔。

3.如权利要求1所述的陶瓷封装外壳，其特征在于，所述陶瓷墙体设有第三通孔和/或第三开槽。

4.如权利要求3所述的陶瓷封装外壳，其特征在于，相对的两个所述陶瓷墙体分别设有一个所述第三通孔。

5.如权利要求1所述的陶瓷封装外壳，其特征在于，所述陶瓷底板、所述内部基板和所述陶瓷墙体的工作面分别设有金属化层。

6.如权利要求5所述的陶瓷封装外壳，其特征在于，所述金属化层为钛、钨化钛、镍、铜、铂、铅、金中的一种。

7.如权利要求5所述的陶瓷封装外壳，其特征在于，所述陶瓷底板、所述内部基板和所述陶瓷墙体焊接的部位分别镀覆用于焊接的金属层。

8.如权利要求7所述的陶瓷封装外壳，其特征在于，所述金属层为铜、铝、不锈钢、可伐中的一种。

9.如权利要求1所述的陶瓷封装外壳，其特征在于，所述第一通孔和第一开槽均为矩形结构。