一种双极型射频功率管外壳底座及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种双极型微波功率管外壳底座，其结构自下而上依次由法兰、过渡环、载体、陶瓷框、引线和金属环等零件组成。本发明专利技术还提供了一种双极型微波功率管外壳底座的制造方法。该发明专利技术通过采用过渡环和小尺寸载体组合结构来替代传统底座中大尺寸双面金属化的氧化铍载体，一方面降低了陶瓷件和金属件焊接面的气密性失效风险，另一方面减少了氧化铍材料的使用量，甚至完全以氮化铝载体替代，使产品更符合环保要求。符合环保要求。符合环保要求。

【技术实现步骤摘要】
一种双极型射频功率管外壳底座及其制造方法


[0001]本专利技术是一种双极型射频功率管外壳底座及其制造方法，属于固态微波大功率器件


技术介绍

[0002]双极型射频功率管是一种基于半导体材料硅和VDMOS工艺制作的微波半导体分立器件，广泛应用于航空、航天、雷达、无线通讯、广播电视、地质勘探、核能检测、气象预报等领域。
[0003]专利“US 6,281,574 B1 High Power Microwave Transistor Amplifier
”ꢀ
公布了一种高功率微波功率管，此文献中公开的产品结构是近二三十年来双极型射频功率管所普遍采用的结构，即：由氧化铍载体和氧化铝陶瓷框以及管帽构成密闭的腔体结构实现对芯片和内匹配电路的支撑和保护。氧化铍上表面的金属化图形存在一个孤岛，双极型射频功率管的主芯片焊接在此孤岛上。利用氧化铍陶瓷材料的高热导率和绝缘性，同时实现基极接地的主电路结构和良好的散热要求。氧化铍载体通过其正反两面的金属化图形实现与相邻金属和陶瓷零件的焊接。金属热沉位于氧化铍载体之下，既是主要的散热通道又充当双极型微波功率管的基极外部端口。双层结构氧化铝陶瓷框位于氧化铍载体之上，通过增加一层陶瓷介质实现外引线与封接界面上金属化层的相互绝缘，相应地内匹配电路和外引线则通过两层陶瓷框中间的内埋金属化层保持电连接。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出的是一种双极型射频功率管外壳底座及其制造方法，其目的在于通过采用过渡环和小尺寸载体组合结构来替代传统底座中大尺寸双面金属化的氧化铍载体，一方面降低了氧化铍陶瓷件和金属件焊接界面的气密性失效风险，另一方面减少了氧化铍材料的使用量，甚至完全以氮化铝载体替代，使产品更符合环保要求。
[0005]本专利技术的技术解决方案：一种双极型微波功率管外壳底座，其结构自下而上依次包括法兰P1、过渡环P2、载体P3、陶瓷框P4、引线P5和封接环P6，其中，所述法兰P1支撑微波功率管，载体P3为双面金属化的陶瓷材料，表面用于贴装双极型微波功率管主芯片；陶瓷框P4为基于高温共烧多层陶瓷工艺的双层氧化铝陶瓷框，其上下表面制作的金属化分别用于焊接过渡环P2和封接环P6，双层陶瓷之间的内埋层金属化图形为微波功率管的信号传输线；引线P5为单进单出或双进双出结构；封接环P6材料为铁镍合金或铁镍钴合金；所述过渡环P2为热膨胀系数与氧化铝陶瓷匹配的金属材料，中间开有腔体；载体P3与过渡环P2配合设计，载体P3装入过渡环P2的腔体内。
[0006]所述法兰P1为高导热率铜基合金或复合材料，用于微波功率管的散热、机械支撑和安装；所述载体P3的材料为双面金属化的氧化铍陶瓷或氮化铝陶瓷。
[0007]所述过渡环P2的材料为铁镍合金、铁镍钴合金或钨铜合金。
[0008]所述法兰P1的中部带有凸台，凸台的高度用于调节引脚到外壳底面的高度差。
[0009]所述过渡环P2的厚度为0.25mm～1.00mm所述引线P5的厚度为0.05mm～0.25mm。
[0010]一种双极型微波功率管外壳底座的制造方法，包括以下步骤：（1）法兰P1的制备：以钨铜合金或三明治结构的Cu基复合材料Cu
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MoCu
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Cu为原料，采用线切割和机加工方法制得，清洗、退火后表面镀镍0.5um～3um，待用（2）过渡环P2的制备：以钨铜合金、铁镍合金或铁镍钴合金为原料，采用线切割、机加工或刻蚀方法制得，清洗、退火后表面镀镍0.5um～3um，待用（3）载体P3的制备：采购双面金属化的氧化铍陶瓷载体或采购双面金属化的氮化铝陶瓷载体，双面金属化的氧化铍陶瓷和双面金属化的氮化铝陶瓷是市场上的成熟产品。
[0011]（4）陶瓷框P4的制备：以氧化铝为主要原料，以钨为主要金属化材料，采用共烧多层陶瓷（HTCC）工艺制备陶瓷框P4，化学镀镍后待用；（5）引线P5制备：以铁镍合金为原料，采用机械冲压或化学刻蚀方法制得引线P5，清洗、退火后待用；（6）封接环P6的制备：以铁镍合金为原料，采用机械冲压或化学刻蚀方法制得封接环P6，清洗、退火后待用；（7）第一步装架钎焊：利用石墨模具将陶瓷框P4和引线P5和封接环P6装配在一起，零件连接的界面位置放置相应的银铜焊料；将装配好的石墨模具放入高温钎焊炉中钎焊为一体，即得“引线框半成品”；（8）第二步装架钎焊：利用石墨模具将法兰P1、过渡环P2、载体P3、第（7）步“引线框半成品”装配在一起，相邻零件之间界面位置放置相应的银铜焊料；将装配好的石墨模具放入高温钎焊炉中钎焊为一体，即得“外壳底座半成品”；（9）电镀：将上步“外壳底座半成品”，采用常规的管壳电镀方法在金属表面镀上镍层和金层；（10） 退火：将上步电镀好的外壳底座在400
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450℃、氮气保护的高温扩散炉中退火5min～10min，即得。
[0012]步骤（9）中，镍层厚度为1.3μm～11.4μm，金层厚度为1.3μm～5.7μm。
[0013]本专利技术的有益效果：本专利技术提出的双极型射频功率管外壳底座将传统底座结构中的大块氧化铍载体替换为金属过渡环与小尺寸载体的组合，不仅大幅度减少甚至完全避免使用有毒性的氧化铍陶瓷材料，而且新结构中构成芯腔的底部焊接界面转换为金属材料与氧化铝陶瓷金属化的焊接界面，与传统氧化铍金属化和氧化铝陶瓷金属化的焊接界面相比，气密性失效的风险大幅度降低。
附图说明
[0014]图1 一种双极型微波功率管外壳底座装配示意图。
[0015]图2 一种双极型微波功率管外壳底座零件爆炸示意图。
[0016]图中法兰P1、过渡环P2、载体P3、陶瓷框P4、引线P5、封接环P6。
具体实施方式
[0017]下面结合附图对本专利技术技术方案进一步说明
如附图1、2所示，一种双极型微波功率管外壳底座，其结构自下而上依次由法兰P1、过渡环P2、载体P3、陶瓷框P4、引线P5和封接环P6等零件组成。其中，法兰P1为高导热率的铜基合金或复合材料，用于微波功率管的散热、机械支撑和安装；陶瓷框P4为基于高温共烧多层陶瓷工艺的双层氧化铝陶瓷框，其上下表面制作的金属化分别用于焊接过渡环和封接环P6，双层陶瓷之间的内埋层金属化图形为微波功率管的信号传输线；载体P3为双面金属化的陶瓷材料，表面用于贴装双极型微波功率管主芯片；引线P5为单进单出或双进双出结构；封接环P6材料为铁镍合金或铁镍钴合金；其特征在于：过渡环P2为热膨胀系数与氧化铝陶瓷相匹配的金属材料制成，中间开有腔体；载体P3与过渡环P2配合设计和使用，载体P3装入过渡环P2的腔体内。
[0018]根据上述一种双极型微波功率管外壳底座，其特征在于：过渡环P2的材料为铁镍合金、铁镍钴合金或钨铜合金；载体P3的材料为双面金属化的氧化铍陶瓷或氮化铝陶瓷。
[0019]一种双极型微波功率管外壳底座的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：step1: 法兰P1的制备：以钨铜合金或三明治结构的Cu基复合材料Cu
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双极型微波功率管外壳底座，其结构自下而上依次包括法兰（P1）、过渡环（P2）、载体（P3）、陶瓷框（P4）、引线（P5）和封接环（P6），其中，所述法兰（P1）支撑微波功率管，载体（P3）为双面金属化的陶瓷材料，表面用于贴装双极型微波功率管主芯片；陶瓷框（P4）为基于高温共烧多层陶瓷工艺的双层氧化铝陶瓷框，其上下表面制作的金属化分别用于焊接过渡环（P2）和封接环（P6），双层陶瓷之间的内埋层金属化图形为微波功率管的信号传输线；引线（P5）为单进单出或双进双出结构；封接环（P6）材料为铁镍合金或铁镍钴合金；其特征在于：过渡环（P2）为热膨胀系数与氧化铝陶瓷匹配的金属材料，中间开有腔体；载体（P3）与过渡环（P2）配合设计，载体（P3）装入过渡环（P2）的腔体内。2.根据权利1要求所述的一种双极型微波功率管外壳底座，其特征在于所述法兰（P1）为高导热率铜基合金或复合材料，用于微波功率管的散热、机械支撑和安装；所述载体（P3）的材料为双面金属化的氧化铍陶瓷或氮化铝陶瓷。3.根据权利1要求所述的一种双极型微波功率管外壳底座，其特征在于所述过渡环（P2）的材料为铁镍合金、铁镍钴合金或钨铜合金。4.根据权利要求1所述的一种双极型微波功率管外壳底座，其特征在于所述法兰（P1）的中部带有凸台，凸台的高度用于调节引脚到外壳底面的高度差。5.根据权利要求1所述的一种双极型微波功率管外壳底座，其特征在于所述过渡环（P2）的厚度为0.25mm～1.00mm。6.根据权利要求3所述的一种双极型微波功率管外壳底座，其特征在于所述引线（P5）的厚度为0.05mm～0.25mm。7.如权利要求1
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6所述的一种双极型微波功率管外壳底座的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）法兰（P1）的制备：以钨铜合金或三明治结构的Cu基复合材料Cu
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MoCu...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建，李华新，解瑞，刘海，陈宇宁，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：