一種大規模、大功率集成電路金屬封裝外殼的加工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及集成電路外殼封裝領域，具體涉及一種大規模、大功率集成電路金屬封裝外殼的加工方法。
【背景技術】
[0002]集成電路廣泛應用于航空、通信、電子、海運等領域，主要用于陸軍、海軍、武警等軍種的各種武器裝備和電子裝備、儀器儀表的控制系統中，是新型裝備的的關鍵器件之一。外殼是集成電路、混合集成電路的關鍵件，其質量和性能將直接影響混合集成電路產品質量和性能。將集成電路、模塊等連接、集成、密封在外殼內，既傳輸信號又保護里面的電路，使模塊等不受外界惡劣環境的影響。由于大規模、大功率集成電路的封裝外殼尺寸很大，要滿足高耐電壓、高絕緣、耐鹽霧和良好的可焊性等各項性能的要求，研制和加工較困難，使其應用受到了限制。研發大規模、大功率集成電路外殼的應用將為我國武器裝備配套提供保障。
[0003]外殼的結構設計主要考慮以下三個方面的因素，一是器件產品的封裝合理性；二是產品的結構能滿足承受各種環境條件的要求；三是加工的工藝性優良，適合于規模生產。
[0004]隨著國內外新型集成電路器件和先進封裝技術的發展，對大規模、大功率集成電路外殼的要求也越來越高。可以說，外殼的性能指標決定了集成電路的主要技術性能。而且隨著集成器件的的不斷發展，對這種的大規模、大功率集成電路外殼的耐環境適應性能越來越苛刻，氣密性、可靠性和電性能要求越來越高。
[0005]現有的小規模、小功率的集成電路外殼的加工工藝為:將金屬板沖壓成形形成設有若干可安置玻璃坯的通孔的底板；通過線切割、磨端面、退火氧化制得需要的引線腳；將設有安置引線腳的通孔的玻璃生坯進行玻璃化制得玻璃坯；將底板、引線腳、玻璃坯裝配成底座，底座燒結退火。裝配時，將在沖床上引伸成形的外罩與底座焊接即可。
[0006]將上述小規模、小功率的集成電路外殼的加工工藝應用在大規模、大功率集成電路外殼的加工上時，會出現以下問題:1、因為大規模、大功率集成電路外殼尺寸較大，底板的尺寸約為長80mmX寬70mm，腔體容積達到約70cm3，引線數為40— 50個，利用沖壓技術制作出的底板毛糙、不平整，使得諸如外形尺寸、底板周邊的臺階、安置玻璃坯的通孔、光潔度、各邊倒角等往往都達不到要求，導致產品氣密性難以達到要求，而且，由于每一件底板在沖壓成形后的外形、平整度都不能保持一致，使得后續工藝變得困難，達不到工業化生產的要求。2、現有的底座燒結退火為升溫到1000°C維持一段時間后進行直接退火，該工藝不能完全滿足大規模、大功率集成電路外殼的底座的加工，不能完全滿足對產品的環境適應性能的要求。

【發明內容】

[0007]本發明的目的在于提供一種大規模、大功率集成電路金屬封裝外殼的加工方法，利用該加工方法加工出的外殼具有高耐電壓、高絕緣、耐鹽霧和良好的可焊性。
[0008]本發明技術方案的一種大規模、大功率集成電路金屬封裝外殼的加工方法，其特征在于，所述外殼包括底座、外罩，底座由底板、多于一個的玻璃坯、多于一個的引線腳組成，底板上設有多于一個的用來安置引線腳及玻璃坯的第一通孔，引線腳通過玻璃坯置于底板上的第一通孔中；
所述底座的加工方法包括以下工藝步驟:
(1)利用機加工將金屬板加工成有多于一個的用來安置引線腳及玻璃坯的第一通孔的底板，然后對其表面進行噴砂，再進行退火、氧化；
(2)將切割好的多于一個的引線腳的切割斷面磨削，然后進行退火、氧化；
(3)利用模具制出多于一個的帶有第二通孔的玻璃生坯，進行排蠟、玻璃化后，得到玻璃還;
(4)利用石墨舟將步驟(2)切割、處理好的引線腳置于步驟(3)制得的玻璃坯的第二通孔中，然后再將玻璃坯置于步驟(1)制得的底板上的第一通孔中定位；
(5)將步驟(4)石墨舟中安置好的引線腳、玻璃坯、底板燒結成型，制得底座；
(6)將步驟(5)制得的底座進行酸洗、電鍍；
所述外罩的加工方法為在沖床上將金屬板引伸成型，然后切割端面到要求的高度尺寸，再磨平端面，然后進行高溫退火，再經電鍍即可。
[0009]優選地，本發明所述一種大規模、大功率集成電路金屬封裝外殼的加工方法，步驟
(1)所述的金屬板加工在加工中心LMC-1000上進行加工。
[0010]本發明所述的一種大規模、大功率集成電路金屬封裝外殼的加工方法，步驟(1)所述的噴砂的砂粒粒度為0.15-0.18mm，砂粒壓力為6MPa。
[0011 ] 本發明所述的一種大規模、大功率集成電路金屬封裝外殼的加工方法，步驟(1)所述的退火、氧化在鏈式爐上一次完成，退火溫度900°C，氧化溫度640?680°C，時間2小時。
[0012]優選地，本發明所述的一種大規模、大功率集成電路金屬封裝外殼的加工方法，步驟(2)所述的退火、氧化在鏈式爐上一次完成，退火溫度900°C，氧化溫度600?650°C，時間2.5小時。
[0013]優選地，本發明所述的一種大規模、大功率集成電路金屬封裝外殼的加工方法，步驟(3)所述的排蠟、玻璃化在鏈式爐中進行，溫度為670°C，時間為6小時。
[0014]優選地，本發明所述的一種大規模、大功率集成電路金屬封裝外殼的加工方法，步驟(5)所述的燒結過程中通惰性氣體保護、在鏈式燒結爐內進行，燒結步驟為:先以小于50°C /分鐘的速度升溫，當溫度達到930?1010°C時保持15?30分鐘，然后以70?100°C /分鐘的速度降溫至500~550°C后保持15分鐘，再以小于50°C /分鐘的速度降溫到室溫。
[0015]優選地，本發明所述的一種大規模、大功率集成電路金屬封裝外殼的加工方法，步驟(5 )所述燒結過程中通氮氣。
[0016]優選地，本發明所述的一種大規模、大功率集成電路金屬封裝外殼的加工方法，所述外罩的高溫退火在真空退火爐內完成，退火溫度為900?1010°C ;所述外罩電鍍采用脈沖電鍍3-5 μ m的鎳層。
[0017]優選地，本發明所述的一種大規模、大功率集成電路金屬封裝外殼的加工方法，所述底板采用可伐合金板料4J29 ;所述引線采用可伐合金板料4J29 ;所述外罩采用冷乳低碳鋼或可伐合金材料4J29。
[0018]由于底板采用機加工，可以很好地滿足對底板的外形尺寸、周邊用來與外罩配合的臺階、用來安置引線腳及玻璃坯的第一通孔、光潔度、各邊倒角等的特殊要求，使得后續工藝變得容易進行，滿足工業化生產的要求。
[0019]實際應用過程中，在所述用于封裝大規模、大功率集成電路的外殼的底座上安裝好需要的芯片模塊、電阻、電容等元器件后，將外罩與底座焊接。由于每一件底板在機加工后都能保證其外形及平整度符合要求，具有良好的可焊性，外罩與底座焊接后的氣密性好。
[0020]在加工過程中進行了多次退火，能夠有效釋放應力、使晶粒細化、表面清潔；而氧化的作用是為了形成過渡層，增加與玻璃坯的浸潤性，提高密封性能。
[0021]所述燒結的工藝曲線見附圖1，其中:
升溫段的升溫速度小于50°C /分鐘，在該階段使玻璃達到熔點；
T1為930?1010°C，時間15?30分鐘，使玻璃與金屬底板以及引線腳能夠燒結在一起；
第一段降溫速度為70?100°C /分鐘，可以盡快降溫；
T2段溫度為500~550°C，保溫15分鐘，T2段的主要作用是消除燒結后的玻璃的內部應力，提高燒結產品的環境適應性能；
T2段完成后，再以小于50°C /分鐘的速度降到室溫。
[0022]所述的增加了去應力退火T2段的燒結工藝，很好地保證了底座的耐環境性能，具有高耐電壓、高絕緣、耐鹽霧的特性。
[0023]底板、引線采用低膨脹系數的可伐合金材料4J29，外罩采用SPCC或可伐合金材料4J29，玻璃坯采用與可伐合金材料膨脹系數匹配的高溫熔封玻璃DM305或等同物。底板、引線采用氮氣保護與玻璃坯高溫燒結在一起，形成密封組件底座，保證引線與底板的絕緣、介質耐電壓等性能指標和整個產品的氣密性。
[0024]本發明技術有益效果:
本發明技術方案的加工方法加工出的用于封裝大規模、大功率集成電路的外殼氣密性好，具有高耐電壓、高絕緣、耐鹽霧和良好的可焊性。
【附圖說明】
[0025]圖1為燒結的工藝曲線，
圖2為底座的側視圖，
圖3為底座的俯視圖，
圖4為外罩的仰視圖，
圖5為圖4的A—A#lj視圖。
【具體實施方式】
[0026]為便于本領域技術人員理解本發明技術方案，現結合說明書附圖對本發明技術方案做進一步的說明。
[0027]實施例一:
大規模、大功率集成電路金屬封裝外殼的加工方法，參見圖2—圖5，所述外殼包括底座、外罩1，底座由底板2、四十五個玻璃坯3、四十五個引線腳4組成，底板2上設有四十五個用來安置引線腳4及玻璃坯3的第一通孔21，引線腳4通過玻璃坯3置于底板2上的第一通孔21中；
所述底座的加工方法包括以下工藝步驟:
(1)、利用加工中心LMC-1000將可伐合金板料4J29加工成有四十五個用來安置引線腳4及玻璃坯3的第一通孔21的長方形底板2，底板2周邊設有安置外罩1的臺階22，機加工完成后，對底板2表面進行噴砂，再進行退火、氧化；所述退火、氧化在鏈式爐上一次完成，退火溫度900°C，氧化溫度640?680°C，時間2小時；噴砂