金屬封接用玻璃-陶瓷復(fù)合密封結(jié)構(gòu)及密封方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種金屬封接用玻璃-陶瓷復(fù)合密封結(jié)構(gòu)，其包括金屬外殼基體，所述金屬外殼基體上設(shè)有引線孔，引線孔內(nèi)連接有引線，在引線與金屬外殼基體之間的縫隙內(nèi)設(shè)有封接玻璃形成玻璃封接區(qū)，在玻璃封接區(qū)的一側(cè)面或兩側(cè)面上圍繞所述引線設(shè)有陶瓷支撐。本發(fā)明還公開了該密封結(jié)構(gòu)的密封方法。本發(fā)明通過將陶瓷絕緣材料加入金屬-玻璃封接結(jié)構(gòu)中，實現(xiàn)了耐高壓性能的提升。本發(fā)明在常規(guī)的玻璃熔封區(qū)域外側(cè)增加了陶瓷支撐，使陶瓷與玻璃可以形成可靠的封接。氧化鋁陶瓷支撐，不僅可以增大絕緣距離，而且輔助了玻璃的定位，以及防止玻璃流淌，同時避免了和石墨模具直接接觸帶來的沾石墨問題，提高了外殼的絕緣性能。
【專利說明】金屬封接用玻璃-陶瓷復(fù)合密封結(jié)構(gòu)及密封方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及電子元器件模塊的氣密封裝外殼領(lǐng)域，是一種金屬封接用玻璃-陶瓷復(fù)合密封結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0003]在氣密電子封裝金屬外殼設(shè)計規(guī)范中，一般通過增大絕緣距離設(shè)計來提升耐高壓性能。但是綜合考慮引線間距要求，不可能無限制地增大絕緣距離。同時，需要綜合考慮密封的可靠性要求，以及封接孔徑與玻璃厚度都存在設(shè)計極限。傳統(tǒng)的金屬-玻璃封裝結(jié)構(gòu)，在一定程度上可以滿足耐高壓要求。但是由于玻璃壁厚有限，常規(guī)的金屬-玻璃封裝結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)的耐壓值也是有限的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明通過將陶瓷絕緣材料加入金屬-玻璃封接結(jié)構(gòu)中，得到一種金屬封接用玻璃-陶瓷復(fù)合密封結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)了耐高壓性能的提升。
[0005]本發(fā)明的金屬封接用玻璃-陶瓷復(fù)合密封結(jié)構(gòu)，包括金屬外殼基體，所述金屬外殼基體上設(shè)有引線孔，引線孔內(nèi)連接有引線，在所述引線與金屬外殼基體之間的縫隙內(nèi)設(shè)有封接玻璃形成玻璃封接區(qū)，在所述玻璃封接區(qū)的一側(cè)面或兩側(cè)面上圍繞所述引線設(shè)有陶瓷支撐。
[0006]所述陶瓷支撐的寬度小于引線孔直徑。
[0007]所述陶瓷支撐可以為圓形、方形、矩型、多邊形、星形等規(guī)則或不規(guī)則的形狀。優(yōu)選為規(guī)則的圓形。
[0008]所述引線孔直徑l_3mm，引線直徑0.4-0.6mm,陶瓷支撐厚度0.3-0.8mm。陶瓷支撐可以為氧化鋁，氧化鋯或者氮化鋁。
[0009]本發(fā)明的金屬封接用玻璃-陶瓷復(fù)合密封結(jié)構(gòu)的密封方法，包括如下步驟:
(1)將金屬外殼基體、引線在鏈式氣氛爐中并氮氣氣氛保護下，加入水汽，于800-850攝氏度預(yù)氧化處理；
(2)將預(yù)氧化的金屬外殼基體、預(yù)氧化的引線、玻珠和陶瓷通過石墨模具組裝成一體，傳送至900-940攝氏度的高溫鏈式氣氛爐中進行燒結(jié)互融形成氣密封接體系；
(3)酸洗去除金屬外殼基體和引線的氧化層；
為保證更好的引腳與殼體的絕緣距離可在鏈式氣氛爐中并氫氣氣氛保護下，不加入水汽，于800-820攝氏度釬焊陶瓷墊腳；最后可按客戶要求對殼體及引線進行鍍覆處理，如引線鍍金、殼體鍍鎳等方式。
[0010]本發(fā)明中陶瓷絕緣材料的嵌入，改善了絕緣介質(zhì)表面狀態(tài)，減少了玻璃表面直接接觸導(dǎo)電介質(zhì)的可能性；同時，減少了玻璃漏洞出現(xiàn)的可能性，因相同引線直徑前提下，玻璃外徑增加會提升耐高壓性能，但是，同時，玻璃金屬封接工藝的難度會增加，外徑增大，出現(xiàn)玻璃漏洞的可能性也會增加。
[0011]本發(fā)明在常規(guī)的玻璃熔封區(qū)域外側(cè)增加了陶瓷支撐，陶瓷為氧化物，玻璃也主要是氧化硅、氧化鈉等氧化物組成的，在高溫下，氧化物之間存在相互間化學(xué)反應(yīng)，因此陶瓷與玻璃可以形成可靠的封接。氧化鋁陶瓷支撐，不僅可以增大絕緣距離，而且輔助了玻璃的定位，以及防止玻璃流淌，同時避免了和石墨模具直接接觸帶來的沾石墨問題，提高了外殼的絕緣性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為隔離放大器封裝外殼剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1中A區(qū)域放大結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0013]如圖1、圖2所示，本發(fā)明以一款隔離放大器封裝外殼為例，其包括金屬外殼基體3，金屬外殼基體3上設(shè)有引線孔(Φ?=2.00mm)，引線孔內(nèi)連接有引線1( Φ(1=0.56mm)，在所述引線I與金屬外殼基體3之間的縫隙內(nèi)設(shè)有封接玻璃2形成玻璃封接區(qū)，在所述玻璃封接區(qū)的一側(cè)面或兩側(cè)面上圍繞所述引線I設(shè)有由陶瓷材料制作的陶瓷支撐4。該陶瓷支撐4為規(guī)則的圓形，其直徑小于引線孔直徑。陶瓷支撐厚度0.5mm。陶瓷支撐可以為氧化鋁，氧化鋯或者氮化鋁。
[0014]本發(fā)明的金屬封接用玻璃-陶瓷復(fù)合密封結(jié)構(gòu)的密封制作方法，采用下述步驟:
(I)將金屬外殼基體、引線在鏈式氣氛爐中并氮氣氣氛保護下，加入水汽，于800-850攝氏度預(yù)氧化處理；
(2)將預(yù)氧化的金屬外殼基體、預(yù)氧化的引線、玻珠和陶瓷通過石墨模具組裝成一體，傳送至900-940攝氏度的高溫鏈式氣氛爐中進行燒結(jié)互融形成氣密封接體系；
(3)酸洗去除金屬外殼基體和引線的氧化層；
為保證更好的絕緣距離可在鏈式氣氛爐中并氫氣氣氛保護下，不加入水汽，于800-820攝氏度釬焊陶瓷墊腳5 ;最后可按客戶要求對殼體及引線進行鍍覆處理，如引線鍍金、殼體鍍鎳等方式。
[0015]本發(fā)明的上述實施方式中采用的底盤為一體銑加工式結(jié)構(gòu)，經(jīng)試驗初步論證，該設(shè)計發(fā)明大大提升了外殼的絕緣耐壓性能:初始方案耐壓DC1600V;現(xiàn)有方案耐壓AC2000-2800V, DC2800-3500V。但是，本發(fā)明并不局限于這一種底盤加工方式，而是適用于一體沖制結(jié)構(gòu)或者兩體釬焊結(jié)構(gòu)等等多種加工方式。同時，底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計時，為了滿足同時滿足內(nèi)部器件組裝的高度要求和器件下一道組裝的高度要求，底盤內(nèi)腔底部可做下陷的溝槽設(shè)計，可用于放置電容器。
【權(quán)利要求】
1.金屬封接用玻璃-陶瓷復(fù)合密封結(jié)構(gòu)，包括金屬外殼基體，所述金屬外殼基體上設(shè)有引線孔，引線孔內(nèi)連接有引線，在所述引線與金屬外殼基體之間的縫隙內(nèi)設(shè)有封接玻璃形成玻璃封接區(qū)，其特征在于，在所述玻璃封接區(qū)的一側(cè)面或兩側(cè)面上圍繞所述引線設(shè)有陶瓷支撐。
2.如權(quán)利要求1所述金屬封接用玻璃-陶瓷復(fù)合密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述陶瓷支撐的寬度小于引線孔直徑。
3.如權(quán)利要求1或2所述金屬封接用玻璃-陶瓷復(fù)合密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述陶瓷支撐為圓形、方形、矩型、多邊形或星形。
4.如權(quán)利要求3所述金屬封接用玻璃-陶瓷復(fù)合密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述陶瓷支撐為圓形。
5.如權(quán)利要求4所述金屬封接用玻璃-陶瓷復(fù)合密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述引線孔直徑引線直徑0.4-0.6mm,陶瓷支撐厚度0.3-0.8mm。
6.權(quán)利要求1-5任一項所述金屬封接用玻璃-陶瓷復(fù)合密封結(jié)構(gòu)的密封方法，包括如下步驟: (1)將金屬外殼基體、引線在鏈式氣氛爐中并氮氣氣氛保護下，加入水汽，于800-850攝氏度預(yù)氧化處理； (2)將預(yù)氧化的金屬外殼基體、預(yù)氧化的引線、玻珠和陶瓷通過石墨模具組裝成一體，傳送至900-940攝氏度的高溫鏈式氣氛爐中進行燒結(jié)互融形成氣密封接體系； (3)酸洗去除金屬外殼基體和引線的氧化層。
【文檔編號】H01L23/31GK104465539SQ201410782251
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月18日
【發(fā)明者】汪冰, 張崎, 尚玉鳳, 黃志剛, 莊永河 申請人:中國電子科技集團公司第四十三研究所