CN217847920U - 一种陶瓷金属一体化封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了电子元器件封装领域的一种陶瓷金属一体化封装结构，包括第一陶瓷基板，所述第一陶瓷基板的上表面安装有金属环框，金属环框的上方密封连接有盖板，且金属环框的内壁上向内延伸有凸台，所述凸台的上下表面分别安装有第二陶瓷基板与金属载板，所述第二陶瓷基板与第一陶瓷基板上分别安装有信号电路与功率电路。本实用新型采用陶瓷金属一体化管壳设计，摆脱了传统金属封装体积大、重量高的问题；第一陶瓷基板与第二陶瓷基板上下分板设计，减小信号电路与功率器件间的干扰的同时，进一步减小了封装体积。

Description

一种陶瓷金属一体化封装结构

技术领域

本实用新型涉及电子元器件封装领域，具体是一种陶瓷金属一体化封装结构。

背景技术

功率驱动模块是基于高导热基板、裸芯片组装工艺的厚膜功率驱动电路，是整机伺服控制系统的核心部件之一，已成为军用、民用伺服控制领域不可或缺的器件。常规功率驱动模块主要使用单面厚膜基板或PCB及金属管壳进行封装，存在体积大、重量大等限制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种陶瓷金属一体化封装结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种陶瓷金属一体化封装结构，包括第一陶瓷基板，所述第一陶瓷基板的上表面安装有金属环框，金属环框的上方密封连接有盖板，且金属环框的内壁上向内延伸有凸台，所述凸台的上下表面分别安装有第二陶瓷基板与金属载板，所述第二陶瓷基板与第一陶瓷基板上分别安装有信号电路与功率电路。

进一步的，所述第一陶瓷基板与第二陶瓷基板采用键合或焊接方式互连。

进一步的，所述第一陶瓷基板为DPC覆铜陶瓷基板。

进一步的，所述第一陶瓷基板与金属环框通过焊接工艺密封连接。

进一步的，所述第二陶瓷基板为厚膜陶瓷基板，其表面开设有用于与第一陶瓷基板连接的槽口一。

进一步的，所述第二陶瓷基板通过粘接或焊接的方式固定在所述金属环框的凸台上。

进一步的，所述金属载板通过粘接或焊接的方式固定在所述金属环框的凸台上。

进一步的，所述金属载板的表面开设有用于第一陶瓷基板与第二陶瓷基板连接的槽口二，且金属载板的表面开设有孔。

进一步的，所述金属载板为钛合金材质。

有益效果：本实用新型采用陶瓷金属一体化管壳设计，摆脱了传统金属封装体积大、重量高的问题；第一陶瓷基板与第二陶瓷基板上下分板设计，减小信号电路与功率器件间的干扰的同时，进一步减小了封装体积。

附图说明

图1是本实用新型的结构分解示意图；

图2是本实用新型的整体结构示意图。

图3是本实用新型的第一陶瓷基板示意图。

图4是本实用新型的金属环框示意图。

图5为本实用新型的第二陶瓷基板示意图。

图6是本实用新型的金属载板示意图。

图中：1-第一陶瓷基板；2-金属环框；3-金属载板；4-第二陶瓷基板；5-盖板；6-凸台。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-2所示，一种陶瓷金属一体化封装结构，包括第一陶瓷基板1，第一陶瓷基板1的上表面安装有金属环框2，金属环框2的上方密封连接有盖板5，且金属环框2的内壁上向内延伸有凸台6，凸台6的上下表面分别安装有第二陶瓷基板4与金属载板3，第二陶瓷基板4与第一陶瓷基板1上分别安装有信号电路与功率电路。

如图3所示，第一陶瓷基板1的上表面开设有凹槽图形，主要为电路走线以及电路芯片焊盘、键合焊盘等，便于电路元器件之间的电气互联。本实施例中，凹槽图形通过DPC(Direct plating copper)覆铜技术形成，相比传统功率封装中用到的AMB覆铜基板，其布线精度能够由500um提升至200um，并且可以在陶瓷基板内部形成气密实心铜过孔，形成底部引出焊盘，实现封装内外互联。

由于第一陶瓷基板1为DPC覆铜陶瓷基板，相比HTCC多层共烧陶瓷等高密度基板，其导通电阻小，相比LTCC低温共烧陶瓷等基板，其导热率更高，同时具有导热率高、方阻低、布线精度高等特点，可以满足大功率器件的工作需求。

第一陶瓷基板1、金属环框2以及盖板5构成陶瓷金属一体化管壳设计，第一陶瓷基板1与金属环框2通过金锡焊、银铜焊等焊接工艺密封连接为一体，相较于传统的金属封装具有体积小、重量轻的特点。

为了保持良好的热应力匹配，第一陶瓷基板1可选择Si₃N₄、AlN、Al₂O₃陶瓷或性能接近的陶瓷基板材料，金属环框2及盖板5可选择可伐合金或性能接近的金属材料。金属环框2与盖板5可采用平行缝焊等封盖形式进行密封。

为了满足信号电路的传输要求，第二陶瓷基板4为厚膜陶瓷基板，采用厚膜浆料印制手段，在陶瓷基板上印制1-4层布线图形，其成本低，工艺成熟，可靠性高，布线精度达到100um，能够实现信号的高速传输。

如图4所示，凸台6设置在金属环框2的左侧内壁上，采用机加工制成，起到对第二陶瓷基板4与金属载板3的机械支撑和电气隔离作用。第二陶瓷基板4通过粘接或焊接的方式固定在凸台6上，为了满足第二陶瓷基板4的固定需求，凸台6的前后两端与金属环框2的前后内壁相连固定，第二陶瓷基板4的宽度尺寸与凸台6的前后长度相等。

信号电路与功率电路分别设置在第一陶瓷基板1与第二陶瓷基板4上，金属载板3设置在第一陶瓷基板1与第二陶瓷基板4之间，通过粘接或焊接的方式固定在金属环框2的凸台6底部，第一陶瓷基板1与第二陶瓷基板4采用金丝键合或焊线方式互连。第二陶瓷基板4可选择Si3N4、AlN、Al2O3陶瓷或性能接近的陶瓷基板材料，金属载板3可选择钛合金或性能接近的金属材料，钛合金金属板密度低，强度高，比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料，能够很好地实现封装减重的效果。同时抗腐蚀性等性能优异。

如图5所示，第二陶瓷基板4的整体尺寸与金属环框的内部尺寸尽可能相等，为了自身与第一陶瓷基板1的连接，其上表面后侧开设有至少一个槽口一，这种结构尺寸可以充分利用第二陶瓷基板4的可布版面积，实现封装的小型化设计。

如图6所示，与第二陶瓷基板4类似，金属载板3的上表面后侧开设有至少一个槽口二，用于第一陶瓷基板1与第二陶瓷基板4的连接，为了尽可能地利用金属载板3的布版面积和焊接面积，金属载板3的整体结构尺寸在满足第一、第二陶瓷基板之间键合通道极限尺寸的要求下，其尺寸尽量与金属环框2的内部尺寸相等。

金属载板3的上表面还贯通有孔，该孔为电镀挂孔，方便批量电镀加工，以免电镀时因绑导电金属丝而造成的表面痕迹。

上下基板分层布局的方式降低了信号电路与功率器件之间的干扰，也进一步减小了封装体积。第二陶瓷基板4与金属载板3搭配使用，也可以满足信号电路的高速传输需求，减小信号电路中信号的传输损耗。

虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种陶瓷金属一体化封装结构，其特征在于，包括第一陶瓷基板(1)，所述第一陶瓷基板(1)的上表面安装有金属环框(2)，金属环框(2)的上方密封连接有盖板(5)，且金属环框(2)的内壁上向内延伸有凸台(6)，所述凸台(6)的上下表面分别安装有第二陶瓷基板(4)与金属载板(3)，所述第二陶瓷基板(4)与第一陶瓷基板(1)上分别安装有信号电路与功率电路。

2.根据权利要求1所述的一种陶瓷金属一体化封装结构，其特征在于，所述第一陶瓷基板(1)与第二陶瓷基板(4)采用键合或焊接方式互连。

3.根据权利要求1所述的一种陶瓷金属一体化封装结构，其特征在于，所述第一陶瓷基板(1)为DPC覆铜陶瓷基板。

4.根据权利要求3所述的一种陶瓷金属一体化封装结构，其特征在于，所述第一陶瓷基板(1)与金属环框(2)通过焊接工艺密封连接。

5.根据权利要求2所述的一种陶瓷金属一体化封装结构，其特征在于，所述第二陶瓷基板(4)为厚膜陶瓷基板，其表面开设有用于与第一陶瓷基板(1)连接的槽口一。

6.根据权利要求5所述的一种陶瓷金属一体化封装结构，其特征在于，所述第二陶瓷基板(4)通过粘接或焊接的方式固定在所述金属环框(2)的凸台(6)上。

7.根据权利要求1所述的一种陶瓷金属一体化封装结构，其特征在于，所述金属载板(3)通过粘接或焊接的方式固定在所述金属环框(2)的凸台(6)上。

8.根据权利要求6所述的一种陶瓷金属一体化封装结构，其特征在于，所述金属载板(3)的表面开设有用于第一陶瓷基板(1)与第二陶瓷基板(4)连接的槽口二，且金属载板(3)的表面开设有孔。

9.根据权利要求8所述的一种陶瓷金属一体化封装结构，其特征在于，所述金属载板(3)为钛合金材质。

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