共烧陶瓷外壳的制备方法与流程

专利2026-08-28  21


本发明属于陶瓷封装,具体涉及一种共烧陶瓷外壳的制备方法。


背景技术:

1、目前的陶瓷封装外壳为高可靠封装外壳为主的htcc(high temperature cofiredceramic,高温共烧陶瓷)或以高频高速基板为主的ltcc(low temperature cofiredceramic,低温共烧陶瓷)。

2、htcc陶瓷外壳具有机械强度高、热导率高、化学性质稳定、布线密度高等优点,广泛应用于热稳定性、密封性和散热性等可靠性要求高的领域;然而htcc导电性较差,信号损耗高,不适用于高频高速领域;ltcc陶瓷外壳具有良好的高频性能和较小的膨胀系数,广泛应用于射频、微波和毫米波器件中;缺点在于机械强度较差,抗弯强度小,热导率较差;在高频传输的情况下通常将htcc与ltcc相结合,可结合两者的优点,在满足高频传输的情况下结构强度更高、散热性更好。

3、现有技术中,由于htcc陶瓷外壳与ltcc陶瓷外壳烧结温度不同,故在制作htcc与ltcc的结合陶瓷外壳时,需分别制作htcc外壳与ltcc外壳,为了确保装配的可靠性,装配前需对htcc熟瓷件与ltcc熟瓷件分别镀镍金,之后再进行固定装配,制备工序和成本增加;而且为保证封装结构和焊点的可靠性,在不同的工序作业中需具备一定的温度差,形成具有温度梯度的工序作业,即后续工装工序的温度应低于前者工装工序,现有技术中在装配时通常采用锡基焊料焊接,焊接温度为 200-300℃,远低于第二温度,导致后续封装温度无法超过200℃,限制高温状态下封装步骤的进行。


技术实现思路

1、本发明实施例提供一种共烧陶瓷外壳的制备方法,旨在解决htcc与ltcc共烧熟瓷件的制备工序繁琐、成本高以及后续成品封装工艺受限的问题。

2、为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:提供一种共烧陶瓷外壳的制备方法,包括以下步骤:

3、制作htcc生瓷件与ltcc生瓷件,ltcc生瓷件的尺寸包括用于补偿烧结收缩量的补偿量;

4、以第一温度烧结htcc生瓷件并冷却至室温,获得htcc熟瓷件;

5、在htcc熟瓷件的上表面局部印刷浆料,并将ltcc生瓷件装配在htcc熟瓷件的浆料印刷区域,获得装配体;

6、以低于第一温度的第二温度烧结装配体,获得htcc和ltcc的共烧熟瓷件;

7、对共烧熟瓷件镀装配层并钎焊封口环,获得共烧陶瓷外壳,随后进行气密封装;

8、其中,第一温度为1500℃~1700℃,第二温度为850~950℃。

9、在一种可能的实现方式中,在htcc熟瓷件的上表面局部印刷浆料,并将ltcc生瓷件装配在htcc熟瓷件的浆料印刷区域,获得装配体包括:在htcc熟瓷件的上表面标记ltcc安装区;在ltcc安装区印刷金属化浆料层;在金属化浆料层上印刷粘结剂;将ltcc生瓷件的金属化面朝下放置在金属化浆料层并通过粘结剂粘接形成装配体;其中,金属化浆料层与ltcc生瓷件的金属化面材料相同。

10、在一种可能的实现方式中,ltcc生瓷件上设有通孔阵列,通孔阵列用于排放烧结汽化的粘结剂。

11、在一种可能的实现方式中,以低于第一温度的第二温度烧结装配体,获得htcc和ltcc的共烧熟瓷件包括:向装配体上放置抵压件,并使抵压件完全抵压ltcc生瓷件;以第二温度烧结放置了抵压件的装配体,获得htcc和ltcc的共烧熟瓷件。

12、在一种可能的实现方式中,抵压件包括压板以及质量块;压板贴合放置在ltcc生瓷件的上方并完全覆盖ltcc生瓷件;质量块设于压板上;其中,压板和质量块上相互对应设置有排胶孔阵列。

13、在一种可能的实现方式中,以低于第一温度的第二温度烧结装配体,获得htcc和ltcc的共烧熟瓷件包括:将装配体放置于承烧件上并以第二温度进行烧结;其中,承烧件具有用于排放烧结气体的排气通道。

14、在一种可能的实现方式中,承烧件包括框体和多个支脚,框体用于承托装配体,支脚连接于框体的底部以使装配体的下方形成排气通道;其中,多个承烧件阵列分布并共同支撑装配体。

15、在一种可能的实现方式中,对共烧熟瓷件镀装配层并钎焊封口环,获得共烧陶瓷外壳,随后进行气密封装包括:对共烧熟瓷件的上表面镀镍钯金,形成装配层;在共烧熟瓷件上表面钎焊封口环,获得共烧陶瓷外壳;在共烧陶瓷外壳上装配元器件;将封口环盖上盖板,并将盖板与封口环平行缝焊。

16、在一种可能的实现方式中,装配层包括依次层叠的镍层、钯层以及金层,镍层的厚度为1.3~8.9μm,钯层的厚度为0.03~0.3μm,金层的厚度为0.03~0.3μm;封口环的焊接温度为300℃~340℃;封口环为铁镍钴合金或铁镍合金,盖板与封口环平行缝焊的焊料为au80sn20、焊接温度为300℃~340℃。

17、在一种可能的实现方式中,htcc生瓷件的烧结气氛为氢气,装配体的烧结气氛为氮气或空气。

18、本发明提供的共烧陶瓷外壳的制备方法有益效果在于:与现有技术相比,本发明先通过第一温度烧结制成htcc熟瓷件,在降至室温后将制作好的ltcc生瓷件与htcc熟瓷件进行装配共同形成装配体,以低于所述第一温度的第二温度对装配体进行烧结,第二温度适于ltcc生瓷件的烧结成型,使ltcc生瓷件能够与htcc熟瓷件一次共烧成型,形成共烧熟瓷件。通过先对htcc生瓷件进行高温烧结,再将ltcc生瓷件装配至htcc熟瓷件上进行共烧,能够简化制备工艺并降低加工成本;第二温度为850~950℃,采用远远高于现有技术中焊接温度的第二温度对装配体进行烧结,能够提高共烧陶瓷外壳的强度,并且为后续封装留下了很大的温度工艺窗口,为后续成品的气密性封装工艺提供更多选择。



技术特征:

1.共烧陶瓷外壳的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的共烧陶瓷外壳的制备方法,其特征在于,所述在所述htcc熟瓷件的上表面局部印刷浆料,并将所述ltcc生瓷件装配在所述htcc熟瓷件的浆料印刷区域,获得装配体包括:

3.如权利要求2所述的共烧陶瓷外壳的制备方法,其特征在于,所述ltcc生瓷件上设有通孔阵列,所述通孔阵列用于排放烧结汽化的所述粘结剂。

4.如权利要求1所述的共烧陶瓷外壳的制备方法,其特征在于,所述以低于所述第一温度的第二温度烧结所述装配体,获得htcc和ltcc的共烧熟瓷件包括:

5.如权利要求4所述的共烧陶瓷外壳的制备方法,其特征在于,所述抵压件包括:

6.如权利要求1所述的共烧陶瓷外壳的制备方法,其特征在于,所述以低于所述第一温度的第二温度烧结所述装配体,获得htcc和ltcc的共烧熟瓷件包括:将所述装配体放置于承烧件上并以所述第二温度进行烧结;

7.如权利要求6所述的共烧陶瓷外壳的制备方法,其特征在于,所述承烧件包括框体和多个支脚,所述框体用于承托所述装配体,所述支脚连接于所述框体的底部以使所述装配体的下方形成所述排气通道;其中,多个所述承烧件阵列分布并共同支撑所述装配体。

8.如权利要求1所述的共烧陶瓷外壳的制备方法,其特征在于,所述对所述共烧熟瓷件镀装配层并钎焊封口环,获得共烧陶瓷外壳,随后进行气密封装包括:

9.如权利要求8所述的共烧陶瓷外壳的制备方法,其特征在于,装配层包括依次层叠的镍层、钯层以及金层,所述镍层的厚度为1.3~8.9μm,所述钯层的厚度为0.03~0.3μm,所述金层的厚度为0.03~0.3μm;所述封口环的焊接温度为300℃~340℃;所述封口环为铁镍钴合金或铁镍合金,所述盖板与所述封口环平行缝焊的焊料为au80sn20、焊接温度为300℃~340℃。

10.如权利要求1-9任一项所述的共烧陶瓷外壳的制备方法,其特征在于,所述htcc生瓷件的烧结气氛为氢气,所述装配体的烧结气氛为氮气或空气。


技术总结
本发明提供了一种共烧陶瓷外壳的制备方法,包括以下步骤:制作HTCC生瓷件与LTCC生瓷件,LTCC生瓷件的尺寸包括用于补偿烧结收缩量的补偿量;以第一温度烧结HTCC生瓷件并冷却至室温,获得HTCC熟瓷件;在HTCC熟瓷件的上表面局部印刷浆料,并将LTCC生瓷件装配在HTCC熟瓷件的浆料印刷区域,获得装配体;以低于第一温度的第二温度烧结装配体,获得HTCC和LTCC的共烧熟瓷件;对共烧熟瓷件镀装配层获得共烧陶瓷外壳并进行气密封装。本发明提供的共烧陶瓷外壳的制备方法,能够简化制备工艺,避免HTCC与LTCC结合后出现开缝,在满足高频传输的情况下结构强度高、散热性好的同时为后续成品的气密性封装工艺提供更多选择。

技术研发人员:刘洋,杨振涛,段强,陈江涛,刘瑶瑶,李鹏,王杰,刘林杰
受保护的技术使用者:中国电子科技集团公司第十三研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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