TO257T型管殼封裝設(shè)計及電子封裝用95％Al2O3金屬化層制備.pdf

1、自電子制造業(yè)出現(xiàn)，半導(dǎo)體元器件逐漸成為人們的研究熱點。隨著電路密度和功能的不斷提高，人們對承載電子元件的的封裝技術(shù)提出了更多更高的要求。電子封裝材料由熱固性塑料、硅酮塑料等有機材料逐漸向可靠性更高的陶瓷及金屬材料過渡。對于航空航天、軍工等領(lǐng)域，封裝的可靠與否直接決定電子產(chǎn)品的安全性能，提高管殼封裝的可靠性對于半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展有重大意義。
　　本文從TO257T型管殼的封裝技術(shù)及電真空器件中氧化鋁陶瓷的封接技術(shù)兩方面入手，對封接技術(shù)

2、進行改良。針對TO-257T管殼封裝材料進行設(shè)計，研究不同封裝材料對于管殼氣密性、熱阻率的影響，探索通過更換熱沉材料，提高管殼對芯片保護能力的可行性。為提高管殼中陶瓷絕緣子與金屬框架的封接性能，圍繞95％Al2O3陶瓷的可焊性，展開對陶瓷金屬化層的研究。采用高溫?zé)Y(jié)法，在95％Al2O3陶瓷表面進行金屬化層制備。在Mo-Mn法的基礎(chǔ)上，對陶瓷金屬化工藝進行優(yōu)化改良。本文探討MnO-SiO2-Al2O3及MnO-TiO2體系兩種活化劑體系

3、對金屬化層的影響，并針對兩種活化體系的燒結(jié)過程進行工藝優(yōu)化。
　　試驗結(jié)果表明，通過熱沉材料，底板及邊框材料的替換，可在不影響熱阻性能的前提下提高芯片保護可靠性。各零部件封裝工藝采用銀銅共晶焊料，在800℃下保溫3min，釬焊后各零件結(jié)合良好，焊縫均勻平整。其中純銅底板與80WCu封裝性能良好，經(jīng)1000次溫循，以噴吹法進行氣密性檢測，漏率小于最小顯示漏率，達(dá)到宇航級標(biāo)準(zhǔn)。
　　以MnO-SiO2-Al2O3及MnO-TiO

4、2作為活化劑，對95％Al2O3陶瓷表面進行金屬化燒結(jié)，燒結(jié)過程中均出現(xiàn)陶瓷向金屬化層及金屬化層向陶瓷基體的雙向擴散。在金屬化燒結(jié)過程中，Mo顆粒在高溫下不完全致密化，氧化物形成高溫液相潤濕Mo顆粒并填充到Mo顆粒的間隙，與顆粒表層的Mo發(fā)生反應(yīng)，形成3CaO· MoO3、2MnO·3MoO2等復(fù)雜化合物，降溫后在顆粒間形成良好的連接。Mo顆粒與高溫液相的反應(yīng)提高液相對金屬Mo的潤濕性，有利于金屬化層與陶瓷基體的結(jié)合。以MnO-TiO2

5、作為活化劑進行金屬化層制備時，陶瓷金屬化層界面化學(xué)反應(yīng)及液相的遷移同時存在，MnO與陶瓷基體反應(yīng)形成MnO·Al2O3，陶瓷與金屬化層在反應(yīng)層緊密結(jié)合。
　　金屬化溫度、活化劑配比對金屬化層質(zhì)量有較大影響。在特定溫度區(qū)間內(nèi)，隨燒結(jié)溫度上升，金屬化層致密度提高，孔隙減少，金屬化層力學(xué)性能提高。以MnO-SiO2-Al2O3作為活化劑進行金屬化層制備時，在MnO、SiO2、Al2O3比例為50∶35∶15，活化劑與Mo粉顆粒比例1∶3