[发明专利]一种高弯曲疲劳强度陶瓷封装外引线及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高弯曲疲劳强度陶瓷封装外引线及制备方法，特别是具有外引线结构的数字、微波、电力电子、光电器件以及其他陶瓷封装外壳的制造方法，属于微电子封装技术领域。

背景技术

随着通信、航空航天、汽车和电子消费品等所采用的电子设备不断向小型化、数字化方向的发展，对电子元器件高可靠性要求越来越强。陶瓷封装外壳因其结构强度高、化学稳定性好、布线密度高、电热性能以及微波性能优良，在上述领域得到了广泛应用，但近些年来随大规模集成电路向高频率、多功能和小型化方向发展，越来越多的应用要求将数字电路、模拟电路、光电等集成到同一器件上，封装电路内部走线密度大增，承担微波、电传输通道作用的外引线尺寸从1.0mm、0.8mm、0.5mm降低到0.3mm，甚至更小，外引线在封装外壳加工和使用过程中很容易出现弯曲脱落，从而导致封装外壳、器件、组件甚至系统的可靠性降低，形成无法估量的经济损失，因此需要一种高弯曲疲劳强度陶瓷封装外引线及制备方法保证系统运行的长期稳定性和可靠性。

发明内容

本发明是一种高弯曲疲劳强度陶瓷封装外引线的制备方法，其目的旨在克服现有外引线在封装外壳加工和使用过程中易出现弯曲脱落的问题，提高封装外壳、器件、组件甚至系统的可靠性。

本发明的技术解决方案：一种高弯曲疲劳强度陶瓷封装外引线的焊接方法，包括如下工艺步骤：

a)选择导电性能良好、热膨胀系数(TEC)与陶瓷匹配、厚度为0.05mm～1.0mm的金属，如铜、铁、镍、铁-镍、铁-钴-镍金属或合金；

b)采用刻蚀、切割或者冲压的方式加工出符合要求的形状；

c)采用N₂，H₂或其混合气氛保护，最高300℃～1100℃的程序控温热处理去除材料表面缺陷并控制内部晶粒尺寸在1～80μm；

d)采用溅射或者镀覆工艺在表面沉积防护性和功能性金属或合金，如锌、铬、铜、镍、镍-钴、银、金，涂层厚度在1.3μm～8.9μm；

e)按照设计要求组装在一起，采用真空、N₂，H₂或其混合气氛保护条件下，温度在400℃～1100℃的特定程序控温炉内完成焊接；

f) 焊接后处理，在pH值为9～13的碱性溶液中处理1～10min、PH值为0～6的酸性溶液或特殊设备中处理1～10min以除引线表面的氧化层或污染物；

g) 功能性和防护性镀层沉积，在表面沉积的导电性、可焊性和耐蚀性等性能良好的金属或合金，如金、银、铜、镍、锌、铬等，并控制镀层厚度在1.3～8.9μm范围内。

本发明的优点：外引线导电性良好，热膨胀系数与陶瓷件匹配，可采用刻蚀、切割或者冲压等多种方式加工成型，内部晶粒尺寸可控，结构间应力小，机械强度高，并能够保证封装产品气密性要求，弯曲疲劳强度比传统方法提高50%，且可焊性和耐腐蚀性等性能良好，有利于提高封装外壳、器件、组件甚至系统的稳定性和可靠性。

附图说明

图1 是一种高弯曲疲劳强度陶瓷封装结构示意图。

图中的1是外引线、2是耐腐蚀性涂层、3是导电性和焊接性功能涂层、4是金属化陶瓷底座，所述外引线1焊接在金属化陶瓷底座4上，耐腐蚀性涂层2涂覆在外引线1和金属化陶瓷底座4表面，导电性和焊接性功能涂层3涂覆在耐腐蚀性涂层2表面。

具体实施方式

一种高弯曲疲劳强度陶瓷封装结构.包括外引线1、耐腐蚀性涂层2、导电性和焊接性功能涂层3、金属化陶瓷底座4，其中外引线1焊接在金属化陶瓷底座4上，耐腐蚀性涂层2涂覆在外引线1和金属化陶瓷底座4表面，导电性和焊接性功能涂层3涂覆在耐腐蚀性涂层2表面。

一种高弯曲疲劳强度陶瓷封装外引线的制备方法，尤其是具有外引线的数字、微波、电力电子、光电器件以及其他陶瓷封装外引线的制备方法，包括以下工艺步骤：

a)选择导电性能良好、热膨胀系数(TEC) 在4.1～13×10^-6K^-1、厚度为0.05mm～1.0mm的金属或合金，如铜、铁、镍、铁-镍、铁-钴-镍金属或合金；

b)根据设计要求，采用刻蚀、切割或者冲压的方式加工出符合要求的形状；

c)采用N₂，H₂或其混合气氛保护，300℃～1100℃的程序控温热处理去除材料表面缺陷，并控制内部晶粒尺寸在1～80μm；