一种金属封装外壳及其加工方法与流程

1.本发明属于金属封装外壳技术领域，具体涉及一种金属封装外壳及其加工方法。


背景技术：

2.随着电子信息行业的发展要求，金属封装外壳广泛应用于通讯、航空、航海、兵器等军民用领域。近年来，光电之间相互转化器件发展迅猛，器件越来越向轻型、小型化、散热快、成本低等集成方向发展，金属外壳亦有同样要求。然而，随着可伐材料被广泛应用于高可靠性的电子封装中，由可伐材料支撑的组件环在与铝合金材质的底盘焊接时，常会因为两者的材质迥异性而产生巨大的焊接应力，从而对金属封装外壳的使用性能及可靠性产生影响，亟待解决。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种金属封装外壳，可有效改善甚至避免组件环和底盘之间的焊接应力问题，从而有效提升金属封装外壳的使用性能及可靠性。本发明的另一个目的在于提供一种基于上述金属封装外壳的加工方法，从而具体化和便捷化的完成其加工流程。
4.为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
5.一种金属封装外壳，包括用于安装引线的组件环以及作为安装基体的底盘，其特征在于：所述底盘处布置台阶孔，台阶孔的台阶面处沿组件环轴线向组件环方向凸设有延伸环；该封装外壳还包括夹设于延伸环与组件环之间过渡环，过渡环的顶部环面与组件环的底面间形成固接配合，过渡环的底部环面与延伸环的顶面间形成固接配合。
6.优选的，所述延伸环外形呈与台阶孔同轴的闭环状，过渡环厚度等于延伸环厚度，且过渡环内环面、延伸环的内环面与台阶面处所在处的台阶孔孔壁处于同一筒面上。
7.优选的，所述延伸环与过渡环的径向上的厚度均为0.3mm～0.4mm，延伸环与过渡环的轴向上的高度均为自身厚度的2～3倍。
8.优选的，所述过渡环的材质为无氧铜。
9.优选的，所述过渡环的底部环面处设置便于与延伸环贴合的外翻边和/或内翻边。
10.优选的，组件环外形呈四方板体状，组件环的板面处铅垂向的贯穿有可供引线穿过的装配孔；装配孔和引线之间通过绝缘介质固定彼此。
11.优选的，一种应用所述金属封装外壳的加工方法，其特征在于包括以下步骤：
12.1)、采用一体铣的方式加工底盘：
13.2)、电镀底盘，台阶孔处安装密封塞，退镀au；
14.3)、引线、绝缘介质、组件环通过高温熔融封接，从而形成熔封件；
15.4)、将熔封件与过渡环通过高温银铜焊料焊接而成引线组件；
16.5)、电镀引线组件；
17.6)、将电镀后的引线组件置于底盘的台阶孔的延伸环上，通过低温金锡焊料焊接
方式形成成品。
18.优选的，所述电镀工艺均包括除油、活化、电镀ni和全镀au。
19.本发明的有益效果在于：
20.1)、本发明的设计目的，在于满足器件的轻型、小型化、散热快、成本低等要求；鉴于此，本发明一方面采用过渡环来作为中间连接件，这使得实际操作时，过渡环可以使用与底盘热膨胀系数接近和硬度较小的材料制成，从而使得在焊接时，应力由底盘至过渡环至组件环的传导过程会更为顺畅，也即不存在骤变点，进而有效降低材料的实际焊接应力。另一方面也是更为核心的是：通过在台阶孔的台阶面处向组件环方向凸设延伸环，以利用延伸环的薄环构造，使得过渡环与台阶孔之间存在了厚度更小的缓冲环区。该缓冲环区的形成，可有效地缓冲的不同材料焊接的应力，极大的提高了本发明的密封可靠性，保证了金属外壳的实际使用性能。尤其是0.3mm～0.4mm的厚度选择，是考虑到厚度越大强度越大，然而焊接后的缓冲应力作用必然减小，上述特定的厚度参数，既可满足加工的可操作性和过渡环的强度需求，又达到了缓冲应力的最优化选择，成效显著。
21.综上，本发明可有效改善甚至避免组件环和底盘之间的焊接应力问题，从而有效提升金属封装外壳的使用性能及可靠性。
附图说明
22.图1为本发明的装配示意图；
23.图2为底盘的立体结构示意图；
24.图3为熔封件的立体结构示意图；
25.图4为本发明的立体结构示意图。
26.本发明各标号与部件名称的实际对应关系如下：
27.10-组件环 11-装配孔
28.20-底盘 21-台阶孔 21a-台阶面 21b-延伸环 22-导管孔
29.30-过渡环 31-外翻边
30.40-引线 50-绝缘介质
具体实施方式
31.为便于理解，此处结合图1-4，对本发明的具体结构及工作方式作以下进一步描述：
32.本发明的具体结构如图1-4所示，其主要结构包括底盘20、引线组件和导管。引线组件是由熔封件和过渡环30通过用高温钎料焊接而成的钎焊件，而多根引线40、组件环10、绝缘介质50通过高温熔融封接而成熔封件；最后，再采用低温钎料焊接方式焊接引线组件、导管和底盘20。实际操作时，组件环10上开设装配孔以便于安装引线40；同时，通过在底盘20上开设一组台阶孔21以便用于安装组件环10，一组导管孔22以便安装导管，四组法兰孔以便固定金属外壳，最终形成本发明所述的封装构造。
33.在如图2所示构造中，底盘20材质为铝合金，组件环10材质为可伐材料，考虑到两者间存在材质差异，因此本发明采用了过渡环30搭配凸筋状的延伸环21b，来保证应力的趋小化和缓冲化。具体设计时，如图1所示的，延伸环21b由台阶孔21处台阶面21a上轴向延伸
形成，从而用于将组件环10托离台阶面21a，以利用延伸环21b的薄环构造来有效缓冲焊接应力，以起到保证金属外壳使用性能的目的。延伸环21b与过渡环30的径向上的厚度均为0.3mm～0.4mm，延伸环21b与过渡环30的轴向上的高度均为自身厚度的2～3倍。等厚度的延伸环21b与过渡环30，一方面满足了实际焊接强度；另一方面确保了内环面的同面性，使得焊接时更便于模具进行内定位，规避了模具与产品不同材质导致的线性膨胀系数的影响，提升了焊接的准确性和精度，一举多得。
34.在进行过渡环30的材质选用时，优选采用与铝合金热膨胀系数接近和硬度较小的无氧铜，这能够进一步的起到减小和缓冲应力的作用，从而使本发明的气密可靠性大大提高。此外的，如图1-2所示的，过渡环30的横截面可以是“l”型构造，也可以是
“⊥”
状构造，也即过渡环30的底部环面布置内翻边和/或外翻边31，以便增大焊接面积，从而改善甚至避免因装配误差而可能产生的后续焊接问题。底盘20由于采用铝合金材质，也能达到质量轻、强度高、散热好的效果。
35.在实际研发过程中，单纯使用过渡环、采用台阶孔搭配过渡环以及采用延伸环搭配过渡环的气密性和失效比例对比表如下表1所示：
[0036][0037]
表1气密性和失效比例对比表
[0038]
由表1可知，在早期生产时，单纯使用过渡环30，部件的失效比例范围在4.5％～6％浮动；在中期开发出台阶孔21来匹配过渡环30时，部件的失效比例缩小至0.4％～0.7％。而在采用本发明所述的延伸环21b配合过渡环时，首批试验的失效比例为0，成效极为显著。
[0039]
为便于进一步的理解本发明，此处给出本发明的加工流程如下：
[0040]
1)、采用一体铣的方式加工底盘20：
[0041]
2)、通过除油、活化、电镀ni、全镀au流程电镀底盘20，导管孔22及台阶孔21处安装密封塞，退镀au；
[0042]
3)、引线40、绝缘介质50、组件环10通过高温熔融封接，从而形成熔封件；
[0043]
4)、将熔封件与过渡环30通过高温银铜焊料焊接而成引线组件；
[0044]
5)、通过除油、活化、电镀ni、全镀au流程电镀引线组件；
[0045]
6)、将电镀后的引线组件置于底盘20的台阶孔21的延伸环21b上，并将导管装配在导管孔22处，并通过低温金锡焊料焊接组合各者，最终形成所述金属外壳。
[0046]
当然，对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示范性实施例的细节，而还包
括在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现的相同或类似结构。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0047]
此外，应当理解，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。
[0048]
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。