一种低频大功率器件金属陶瓷管壳封装制造技术

本发明专利技术提供了一种低频大功率器件金属陶瓷管壳封装，包括类矩形的金属热沉、陶瓷封装体，以及功率器件；金属热沉的两端分别设有连接部，两个连接部之间嵌装有热相变材料层；陶瓷封装体的底壁上设有第一散热部，第一散热部与相变材料层位置对应；功率器件与陶瓷封装体的内底壁贴合，且位于第一散热部的正上方；其中，第一散热部用于将功率器件散发的热量传导至热相变材料层，进而热传递至金属热沉与外界进行热交换；金属热沉上位于陶瓷封装体和两个连接部之间的区域均设有应力缓释部。本发明专利技术提供的一种低频大功率器件金属陶瓷管壳封装，能够从克服机械应力问题和散热问题两个方面共同提高功率器件的长期使用可靠性。同提高功率器件的长期使用可靠性。同提高功率器件的长期使用可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种低频大功率器件金属陶瓷管壳封装


[0001]本专利技术属于管壳封装
，具体涉及一种低频大功率器件金属陶瓷管壳封装。

技术介绍

[0002]随着微波功率器件向着大功率化发展，器件内使用的功率芯片越来越大，因此封装管壳的长宽比也随之增大，这就导致了功率器件在工程应用中产生的应力问题越来越严重。目前，大功率器件使用的封装管壳尺寸长宽比接近于四比一，同时由于采用胶粘固定的方式无法满足长期使用要求，因此为了保证长期密封性能，功率器件封装大多采用钎焊固定，但是由于焊料延展性较差，在实际工程应用中对封装管壳进行固定时，由于紧固应力的拉扯，容易导致封装管壳的陶瓷体开裂，严重时甚至会造成功率芯片受损而烧毁，另外，由于大功率器件的发热量高，单纯依靠封装管壳本身朝向外界发散热量的方式散热效果较差，也是导致功率芯片过热烧毁而影响其长期使用可靠性的一个因素。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例提供一种低频大功率器件金属陶瓷管壳封装，旨在提升封装管壳的机械应力释放能力和散热能力，以提高功率芯片长期使用的可靠性。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种低频大功率器件金属陶瓷管壳封装，包括类矩形的金属热沉、陶瓷封装体，以及功率器件；金属热沉的两端分别设有连接部，金属热沉的顶面于两个连接部之间嵌装有热相变材料层；陶瓷封装体具有气密腔，陶瓷封装体的底面周边区域与金属热沉位于热相变材料层外围的顶壁区域无缝焊接，陶瓷封装体的底壁上设有第一散热部，第一散热部与相变材料层位置对应；功率器件封装于气密腔内，与陶瓷封装体的内底壁贴合，且位于第一散热部的正上方；其中，第一散热部用于将功率器件散发的热量传导至热相变材料层，进而热传递至金属热沉与外界进行热交换；金属热沉上位于陶瓷封装体和两个连接部之间的区域均设有应力缓释部。
[0005]在一种可能的实现方式中，第一散热部为设于陶瓷封装体底壁上的多个散热孔，金属热沉的顶面于第一散热部的正下方的位置上设有填充槽，热相变材料层嵌装于填充槽内。
[0006]一些实施例中，多个散热孔为沿金属热沉的长度和宽度方向阵列分布的形态，填充槽沿金属热沉的宽度方向间隔分布有多个，每个填充槽分别与沿金属热沉的长度方向排列的一排散热孔上下对应，且每个填充槽均嵌装有热相变材料层。
[0007]一些实施例中，热相变材料层与陶瓷封装体的底壁之间具有气隙，金属热沉位于相邻填充槽之间的部位与陶瓷封装体的底壁贴合。
[0008]一些实施例中，热相变材料层为石墨烯泡沫和石蜡的复合相变材料。
[0009]在一种可能的实现方式中，陶瓷封装体的长侧壁上设有朝向其外侧延伸的第二散热部。
[0010]示例性的，陶瓷封装体的长侧外壁上开设有嵌装槽，第二散热部为一端插装于嵌装槽内并焊接固定的导热金属翅片。
[0011]一些实施例中，应力缓释部为沿金属热沉的宽度方向延伸的通槽，通槽的槽宽与金属热沉的长度比为1∶40～45；通槽的槽深与金属热沉的厚度比为1∶3.6～4。
[0012]举例说明，陶瓷封装体包括陶瓷底壳，以及密封焊接于陶瓷底壳的口部的盖板，盖板与陶瓷底壳共同围成气密腔；其中，陶瓷底壳靠近两个连接部的两侧外壁上分别开设有C型槽，盖板的底面周边薄化处理并与陶瓷底壳的开口端壁贴合。
[0013]在一种可能的实现方式中，连接部为开设于金属热沉的端部位置上的U型槽口。
[0014]本专利技术提供的一种低频大功率器件金属陶瓷管壳封装的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术一种低频大功率器件金属陶瓷管壳封装，陶瓷封装固定在金属热沉上，通过位于陶瓷封装两端外侧的两个连接部与安装位置进行固定连接，由于在连接部与陶瓷封装之间设置了应力缓释部，能够将金属热沉与安装位置固定连接产生的机械应力进行缓慢释放，从而避免机械应力向陶瓷封装及封装在气密腔内的功率器件上延伸，避免陶瓷封装及功率器件受到应力拉扯而破裂，同时由于金属热沉上具有热相变材料层，能够利用热相变材料的快速吸热性能，将功率器件在工作过程中散发的热量通过第一散热部进行快速吸收，然后再热传递至金属热沉上与外界进行热交换散热，从而提高陶瓷封装的快速散热能力，避免功率器件过热而烧损，从克服机械应力问题和散热问题两个方面共同提高功率器件的长期使用可靠性。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施例提供的一种低频大功率器件金属陶瓷管壳封装的俯视结构示意图；
[0016]图2为沿图1中A
‑
A线的剖视结构示意图；
[0017]图3为沿图1中B
‑
B线的剖视结构示意图；；
[0018]图4为沿图1中C
‑
C线的剖视结构示意图；
[0019]图5为图2中D处的局部放大结构示意图；
[0020]图6为本专利技术实施例所采用的金属热沉的结构示意图。
[0021]图中：100、金属热沉；101、连接部；102、热相变材料层；103、应力缓释部；104、填充槽；200、陶瓷封装体；201、陶瓷底壳；2011、C型槽；202、盖板；203、气密腔；204、第一散热部；2040、散热孔；205、第二散热部；300、功率器件；400、气隙。
具体实施方式
[0022]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0023]请一并参阅图1至图4，现对本专利技术提供的一种低频大功率器件金属陶瓷管壳封装进行说明。所述一种低频大功率器件金属陶瓷管壳封装，包括类矩形的金属热沉100、陶瓷封装体200，以及功率器件300；金属热沉100的两端分别设有连接部101，金属热沉100的顶面于两个连接部101之间嵌装有热相变材料层102；陶瓷封装体200具有气密腔203，陶瓷封
装体200的底面周边区域与金属热沉100位于热相变材料层102外围的顶壁区域无缝焊接，陶瓷封装体200的底壁上设有第一散热部204，第一散热部204与相变材料层位置对应；功率器件300封装于气密腔203内，与陶瓷封装体200的内底壁贴合，且位于第一散热部204的正上方；其中，第一散热部204用于将功率器件300散发的热量传导至热相变材料层102，进而热传递至金属热沉100与外界进行热交换；金属热沉100上位于陶瓷封装体200和两个连接部101之间的区域均设有应力缓释部103。
[0024]需要说明的是，金属热沉100采用类矩形的结构主要在于匹配针对功率器件300的尺寸而制备的陶瓷封装体200较高的长宽比例(长度：宽度≈4:1)，类矩形具体是指矩形的四个角可以具有圆角或倒角结构的形式，当然，直接采用方正的矩形结构也是可以的，在此并不做限定；应当理解，在实际工程安装使用时，功率器件300应当在陶瓷封装体200进行封装之前贴装，并对贴装的腔室进行气密封盖，以形成气密腔203，陶瓷封装体200为实现功率器件300气密封装的一种常用工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低频大功率器件金属陶瓷管壳封装，其特征在于，包括：金属热沉，类矩形，两端分别设有连接部，所述金属热沉的顶面于两个所述连接部之间嵌装有热相变材料层；陶瓷封装体，具有气密腔，所述陶瓷封装体的底面周边区域与所述金属热沉位于所述热相变材料层外围的顶壁区域无缝焊接，所述陶瓷封装体的底壁上设有第一散热部，所述第一散热部与所述热相变材料层位置对应；功率器件，封装于所述气密腔内，与所述陶瓷封装体的内底壁贴合，且位于所述第一散热部的正上方；其中，所述第一散热部用于将所述功率器件散发的热量传导至所述热相变材料层，进而热传递至所述金属热沉与外界进行热交换；所述金属热沉上位于所述陶瓷封装体和两个所述连接部之间的区域均设有应力缓释部。2.如权利要求1所述的一种低频大功率器件金属陶瓷管壳封装，其特征在于，所述第一散热部为设于所述陶瓷封装体底壁上的多个散热孔，所述金属热沉的顶面于所述第一散热部的正下方的位置上设有填充槽，所述热相变材料层嵌装于所述填充槽内。3.如权利要求2所述的一种低频大功率器件金属陶瓷管壳封装，其特征在于，多个所述散热孔为沿所述金属热沉的长度和宽度方向阵列分布的形态，所述填充槽沿所述金属热沉的宽度方向间隔分布有多个，每个所述填充槽分别与沿所述金属热沉的长度方向排列的一排所述散热孔上下对应，且每个所述填充槽均嵌装有所述热相变材料层。4.如权利要求3所述的一种低频大功率器件金属陶瓷管壳封装，其特征在于，所述热相变材料层与...

【专利技术属性】
技术研发人员：高永辉，徐守利，银军，夏达，顾颖言，蔡晓波，张晓帆，赵景波，默江辉，翟岐，段雪，杨光晖，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：