一种高功率密度的陶瓷封装结构的制作方法

1.本发明涉及一种高功率密度的陶瓷封装结构。


背景技术：

2.sop-8封装功率芯片封装结构通常是将其其热沉区采用引出2细引脚进行焊接散热，不仅散热效率低，并且引脚的阻抗太大导致其功率密度不高；为了提高芯片的散热效率和功率密度，很多封装方式将热沉和外电极设计为一体结构，如公开号cn112151453a公开的一种电源模块的封装结构及工艺，将电源裸芯片通过所述第一合金焊料焊接于陶瓷外壳的热沉上，是电源芯片通过陶瓷热沉直接和外界导通。但其热沉的顶部低于陶瓷外壳的底部，使其电源芯片的顶部也处于陶瓷外壳的底部之下，而无源芯片的高度置于底部之上，由于电源芯片的顶部高度和键合内电极的高度不同，导致电源芯片和无源芯片之间的键合难度增加。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本发明提供了一种高功率密度的陶瓷封装结构。
4.本发明通过以下技术方案得以实现。
5.本发明提供的一种高功率密度的陶瓷封装结构，包括陶瓷基座；陶瓷基座的上端中部加工有凹槽，凹槽内的两端分别加工有热沉孔和键合内电极,键合内电极的下端加工有贯穿陶瓷基座的通孔，陶瓷基座上相对于键合内电极的背面上加工有键合外电极，热沉孔内设置有功率基座，所述陶瓷基座的边缘还固接有封口环。
6.所述热沉孔位贯穿陶瓷基座的方形通孔，所述功率基座的中部加工为台阶从陶瓷基座的底部伸入凹槽内，功率基座的底部将热沉孔覆盖且固定在陶瓷基座底部。
7.所述陶瓷基座内安装有钨铜柱,钨铜柱的两端分别与键合内电极和键合外电极连接。
8.所述功率基座和键合内电极顶部在同平面上。
9.所述功率基座和键合内电极的高于凹槽内底，低于凹槽侧壁。
10.所述钨铜柱通过钨在通孔内凝固成型。
11.所述键合内电极底层为镍，顶层为金。
12.所述陶瓷基座采用95％以上al2o3陶瓷烧结成型。
13.所述封口环为4j29合金，。
14.本发明的有益效果在于：采用al2o3陶瓷作为芯片封装外壳，在外壳内部底部设计了相同高度的热沉区和键合区，满足了器件的通用性和可靠性；热沉和外电极形成一体结构满足吸收芯片产生的功率热度要求和大电流传导要求；使器件的功率密度大大提高。
附图说明
15.图1是本发明的陶瓷基本俯视结构示意图；
16.图2是本发明的功率基座截面结构示意图；
17.图3是本发明的电连接组件截面结构示意图；
18.图4是本发明的外电极结构示意图；
19.图中：1-陶瓷基座，2-封口环，3-热沉孔，4-键合内电极，5-通孔，6-钨铜柱，7-功率基座，8-芯片外电极，9-键合外电极。
具体实施方式
20.下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
21.如图1所示，一种高功率密度的陶瓷封装结构，包括陶瓷基座1；陶瓷基座1的上端中部加工有凹槽，凹槽内的两端分别加工有热沉孔3和键合内电极4,键合内电极4的下端加工有贯穿陶瓷基座1的通孔，陶瓷基座1上相对于键合内电极4的背面上加工有键合外电极9，热沉孔3内设置有功率基座7，所述陶瓷基座1的边缘还固接有封口环2。
22.本陶瓷基座底部除6个外电极块外、其余部位均为陶瓷，同时采用al2o3陶瓷件与可伐(4j26)封口环烧焊结在一起，保证器件的绝缘性气密性要求。
23.如图2所示，热沉孔3位贯穿陶瓷基座1的方形通孔，所述功率基座7的中部加工为台阶从陶瓷基座1的底部伸入凹槽内，功率基座7的底部将热沉孔3覆盖且固定在陶瓷基座1底部。内部在管芯烧焊部位，采用最外层金属镀金工艺，一体式贯穿陶瓷以满足大功率封装器件的热沉要求。
24.如图3所示，陶瓷基座1内安装有钨铜柱6,钨铜柱6的两端分别与键合内电极4和键合外电极9连接。通过钨金属柱连接到外壳的电极上。减小了外壳的寄生阻抗，提高了产品零件的功率密度。
25.进一步的，功率基座7和键合内电极4顶部在同平面上。使芯片的键合工艺更简单。
26.进一步的，功率基座7和键合内电极4的高于凹槽内底，低于凹槽侧壁，使外壳封装不会限制芯片的形状和大小，一端范围内的芯片均可以封装。
27.进一步的，钨铜柱6通过钨在通孔5内凝固成型，钨铜为一体式设计，具有良好的散热及过流能力，内外外电极均表面镀金，减小了外壳的寄生阻抗，解决了陶瓷零件的热和瞬态大电流的传导问题。
28.所述键合内电极4底层为镍，顶层为金。
29.所述陶瓷基座1采用95％以上al2o3陶瓷烧结成型，满足外壳底部绝缘要求。
30.所述封口环2为4j29合金，采用al2o3陶瓷件与可伐(4j26)封口环烧焊结在一起，保证器件的绝缘性气密性要求。


技术特征：
1.一种高功率密度的陶瓷封装结构，包括陶瓷基座(1)，其特征在于：陶瓷基座(1)的上端中部加工有凹槽，凹槽内的两端分别加工有热沉孔(3)和键合内电极(4),键合内电极(4)的下端加工有贯穿陶瓷基座(1)的通孔，陶瓷基座(1)上相对于键合内电极(4)的背面上加工有键合外电极(9)，热沉孔(3)内设置有功率基座(7)，所述陶瓷基座(1)的边缘还固接有封口环(2)。2.如权利要求1所述的高功率密度的陶瓷封装结构，其特征在于：所述热沉孔(3)位贯穿陶瓷基座(1)的方形通孔，所述功率基座(7)的中部加工为台阶从陶瓷基座(1)的底部伸入凹槽内，功率基座(7)的底部将热沉孔(3)覆盖且固定在陶瓷基座(1)底部。3.如权利要求1所述的高功率密度的陶瓷封装结构，其特征在于：所述陶瓷基座(1)内安装有钨铜柱(6),钨铜柱(6)的两端分别与键合内电极(4)和键合外电极(9)连接。4.如权利要求1所述的高功率密度的陶瓷封装结构，其特征在于：所述功率基座(7)和键合内电极(4)顶部在同平面上。5.如权利要求1所述的高功率密度的陶瓷封装结构，其特征在于：所述功率基座(7)和键合内电极(4)的高于凹槽内底，低于凹槽侧壁。6.如权利要求1所述的高功率密度的陶瓷封装结构，其特征在于：所述钨铜柱(6)通过钨在通孔(5)内凝固成型。7.如权利要求1所述的高功率密度的陶瓷封装结构，其特征在于：所述键合内电极(4)底层为镍，顶层为金。8.如权利要求1所述的高功率密度的陶瓷封装结构，其特征在于：所述陶瓷基座(1)采用95％以上al2o3陶瓷烧结成型。9.如权利要求1所述的高功率密度的陶瓷封装结构，其特征在于：所述封口环(2)为4j29合金，。

技术总结
本发明提供了一种一种高功率密度的陶瓷封装结构，包括陶瓷基座；陶瓷基座的上端中部加工有凹槽，凹槽内的两端分别加工有热沉孔和键合内电极,键合内电极的下端加工有贯穿陶瓷基座的通孔，陶瓷基座上相对于键合内电极的背面上加工有键合外电极，热沉孔内设置有功率基座，所述陶瓷基座的边缘还固接有封口环。本发明采用Al2O3陶瓷作为芯片封装外壳，在外壳内部底部设计了相同高度的热沉区和键合区，满足了器件的通用性和可靠性；热沉和外电极形成一体结构满足吸收芯片产生的功率热度要求和大电流传导要求；使器件的功率密度大大提高。使器件的功率密度大大提高。使器件的功率密度大大提高。


技术研发人员：马路遥 潘朋涛 罗健明 吴凯丽 唐启美 邓丹 李珏
受保护的技术使用者：中国振华集团永光电子有限公司（国营第八七三厂）
技术研发日：2022.11.10
技术公布日：2022/12/30