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封装双MOS管且原位替换SOP8塑封器件的陶瓷 外壳

阅读：157发布：2020-05-13

专利汇可以提供封装双MOS管且原位替换SOP8塑封器件的陶瓷外壳专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本申请提供了封装双MOS管且原位替换SOP8塑封器件的陶瓷外壳，包括陶瓷基座，金属环框，金属盖板，下埋层金属化层，上埋层金属化层，表面金属化层，8个引脚，8个内通孔金属化柱，8个外凹槽金属化层；通过多层陶瓷与多层金属化及通孔金属化共烧、陶瓷金属化面与不同材料金属的同步焊接、多种材料的匹配组装以及银铜焊料在不同材料表面的润湿分布，实现了结构优化、材料优化以及加工工艺的优化与强强联合，使得提供的陶瓷外壳可用于封装双通道MOS管，能够原位替换SOP8塑封器件，且电阻更小、强度更高、可靠性更高、耐高温性能更好。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是封装双MOS管且原位替换SOP8塑封器件的陶瓷外壳专利的具体信息内容。

权利要求

1.封装双MOS管且原位替换SOP8塑封器件的陶瓷外壳，其特征在于，包括陶瓷基座，金属环框，金属盖板，用作导电电路的下埋层金属化层，用作导电电路的上埋层金属化层，表面金属化层，8个引脚，8个内通孔金属化柱，8个外凹槽金属化层；
所述陶瓷基座为顶敞口盒状，所述陶瓷基座的内盒底面上设置有用于放置MOS管芯片的凹坑；
所述下埋层金属化层、上埋层金属化层、表面金属化层、8个内通孔金属化柱、8个外凹槽金属化层以及8个引脚均为在所述陶瓷基座的烧结成瓷过程中预埋烧结连接在所述陶瓷基座中；
所述下埋层金属化层预埋于所述凹坑的下方且作为所述凹坑的坑底壁，所述下埋层金属化层包括下导电图形一与下导电图形二，所述下导电图形一与下导电图形二相互间隔以电绝缘，所述下导电图形一用于其上焊接放置一个MOS管芯片且与相应的MOS管芯片的下表面上的电极点电连接，所述下导电图形二用于其上焊接放置另一个MOS管芯片且与相应的MOS管芯片的下表面上的电极点电连接；
所述上埋层金属化层预埋于所述陶瓷基座的且除所述凹坑之外剩余的内盒底面上，所述上埋层金属化层包括上导电图形一、上导电图形二、上导电图形三以及上导电图形四，所述上导电图形一、上导电图形二、上导电图形三以及上导电图形四分别用于与相应的MOS管芯片的上表面上的电极点电连接，所述上导电图形一、上导电图形二、上导电图形三以及上导电图形四相互间隔以电绝缘；
所述表面金属化层预埋于所述陶瓷基座的敞口盒沿面上；
8个引脚均为陶瓷金属化层，8个引脚均设置于所述陶瓷基座的外盒底面上以用于使得所述陶瓷基座上的8个引脚的布置样式与SOP8塑封器件的8个引脚的布置样式相同可以原位替换SOP8塑封器件，8个引脚相互间隔以电绝缘；
8个内通孔金属化柱分别预埋在所述陶瓷基座中的8个通孔中，8个内通孔金属化柱与8个通孔一一对应，8个外凹槽金属化层分别设置在所述陶瓷基座的外侧壁面上的8个半圆横截面凹槽中，8个外凹槽金属化层与8个半圆横截面凹槽一一对应；
所述下导电图形一与下导电图形二均分别与2个引脚电连接；
所述上导电图形一、上导电图形二、上导电图形三以及上导电图形四均分别与剩余4个引脚一一对应电连接；
与所述下导电图形一电连接的2个引脚以及与下导电图形二电连接的2个引脚位于所述陶瓷基座的外盒底面的A侧边处，与上导电图形一、上导电图形二、上导电图形三以及上导电图形四电连接的剩余4个引脚位于所述陶瓷基座的外盒底面的B侧边处，A 侧边与B侧边是相互平行的两条侧边；
与所述下导电图形一电连接的2个引脚中的每一个引脚均通过其所对应的1个内通孔金属化柱以及1个外凹槽金属化层与所述下导电图形一的下表面电连接；
与所述下导电图形二电连接的2个引脚中的每一个引脚均通过其所对应的1个内通孔金属化柱以及1个外凹槽金属化层与所述下导电图形二的下表面电连接；
与所述上导电图形一电连接的1个引脚通过其所对应的1个内通孔金属化柱以及1个外凹槽金属化层与所述上导电图形一的下表面电连接；
与所述上导电图形二电连接的1个引脚通过其所对应的1个内通孔金属化柱以及1个外凹槽金属化层与所述上导电图形二的下表面电连接；
与所述上导电图形三电连接的1个引脚通过其所对应的1个内通孔金属化柱以及1个外凹槽金属化层与所述上导电图形三的下表面电连接；
与所述上导电图形四电连接的1个引脚通过其所对应的1个内通孔金属化柱以及1个外凹槽金属化层与所述上导电图形四的下表面电连接；
所述内通孔金属化柱的顶端与相应的下埋层金属化层或上埋层金属化层的下表面为在所述陶瓷基座的烧结成瓷过程中烧结成的一体连接，外凹槽金属化层的顶端与相应的下埋层金属化层或上埋层金属化层的下表面为在所述陶瓷基座的烧结成瓷过程中烧结成的一体连接，所述内通孔金属化柱的底端与相应的引脚的上表面为在所述陶瓷基座的烧结成瓷过程中烧结成的一体连接，所述外凹槽金属化层的底端与相应的引脚的上表面为在所述陶瓷基座的烧结成瓷过程中烧结成的一体连接；
所述表面金属化层上设置有第一镀镍层，所述表面金属化层上的第一镀镍层上钎焊连接设置有金属环框，所述金属盖板用于封盖所述金属环框的敞口以构成密封的陶瓷外壳；
所述金属环框、下埋层金属化层、上埋层金属化层、8个引脚以及8个外凹槽金属化层的全部外露金属表面上设置有从内到外依次布置的第一镀镍层、第二镀镍层、镀金层。
2.根据权利要求1所述的陶瓷外壳，其特征在于，8个引脚全部位于所述陶瓷基座的外盒底面的四周边沿之内。
3.根据权利要求1所述的陶瓷外壳，其特征在于，所述金属环框通过银铜焊料的钎焊连接设置于所述表面金属化层上的第一镀镍层上。

说明书全文

封装双MOS管且原位替换SOP8塑封器件的陶瓷外壳

技术领域

[0001] 本实用新型涉及半导体封装技术领域，尤其是涉及一种封装双MOS管且原位替换 SOP8塑封器件的陶瓷外壳。

背景技术

[0002] MOS管全称金属—氧化物—半导体场效应晶体管或称金属—绝缘体—半导体场效应晶体管，英文名metal oxide semiconductor，属于场效应管中的绝缘栅型，因此，MOS 管
有时候又称为绝缘栅场效应管。MOS管具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好；制造工艺简
单、辐射强，因而通常被用于放大电路或开关电路。

[0003] 芯片，还可被称作集成电路(英语：integrated circuit，缩写作IC)、或称微电路(microcircuit)、微芯片(microchip)、晶片/芯片(chip)，在电子学中是一种把电路(主要
包括半导体设备，也包括被动组件等)小型化的方式，并时常制造在半导体晶圆表面上。

[0004] 封装(Package)是把集成电路装配为芯片最终产品的过程，简单地说，就是把 Foundry生产出来的集成电路裸片(Die)放在一块起到承载作用的基板上，把引脚引出来，
然后固定包装成为一个整体。以“双列直插式封装”(Dual In-line Package，DIP) 为例，其
封装的过程为：晶圆上划出的裸片(Die)，经过测试合格后，将其紧贴安放在起承托固定作
用的基底上(基底上还有一层散热良好的材料)，再用多根金属线把Die 上的金属接触点
(Pad，焊盘)跟外部的引脚通过焊接连接起来，然后埋入树脂，用塑料管壳密封起来，形成芯
片整体。

[0005] SOP(Small Outline Package)小外形封装，指鸥翼形(L形)引线从封装的两个侧面引出的一种表面贴装型封装。1968～1969年飞利浦公司就开发出小外形封装(SOP)。以后
逐渐派生出SOJ(J型引脚小外形封装)、TSOP(薄小外形封装)、VSOP(甚小外形封装)、SSOP
(缩小型SOP)、TSSOP(薄的缩小型SOP)及SOT(小外形晶体管)、SOIC (小外形集成电路)等。
在引脚数量不超过40的领域，SOP是普及最广的表面贴装封装，典型引脚中心距1.27mm
(50mil)，其它有0.65mm、0.5mm；引脚数多为8～32；装配高度不到1.27mm的SOP也称为TSOP。

[0006] 陶瓷金属化，包括埋层金属化、通孔金属化以及表面金属化。氧化铝陶瓷金属化的常用方法包括：化学镀镍、烧结被Ag法，物理气相沉积和化学气相沉积、钨共烧法、钼锰法。

[0007] 目前航天、航空、船舶、兵器等领域大量需求SOP8系列的标准尺寸器件产品，要求集成化、低电阻、低热阻、耐冲击性能好、可靠性高等特点，为提高整机可靠性提供保障。

[0008] 塑封SOP8器件外壳材料是环氧树脂，自身强度较差，不能承受150℃以上高温，不能用于高可靠器件领域。SOP8(SO8)塑封器件是国际通用标准外形器件，有多种型号，主要
用于民品，市场需求量很大。塑封器件因为耐高温、耐机械冲击、密封性等性能较差，不能用
于军品。

[0009] 因此，如何提供一种可原位替代SOP8塑封器件，且用于封装双MOS管，且电阻更小、强度更高、可靠性更高、耐高温性能更好等的封装外壳是本领域技术人员亟需解决的问题。
实用新型内容

[0010] 本实用新型的目的在于提供一种封装双MOS管且原位替换SOP8塑封器件的陶瓷外壳。

[0011] 为解决上述的技术问题，本实用新型提供的技术方案为：

[0012] 封装双MOS管且原位替换SOP8塑封器件的陶瓷外壳，包括陶瓷基座，金属环框，金属盖板，用作导电电路的下埋层金属化层，用作导电电路的上埋层金属化层，表面金属化
层，8个引脚，8个内通孔金属化柱，8个外凹槽金属化层；

[0013] 所述陶瓷基座为顶敞口盒状，所述陶瓷基座的内盒底面上设置有用于放置MOS管芯片的凹坑；

[0014] 所述下埋层金属化层、上埋层金属化层、表面金属化层、8个内通孔金属化柱、8 个外凹槽金属化层以及8个引脚均为在所述陶瓷基座的烧结成瓷过程中预埋烧结连接在所述
陶瓷基座中；

[0015] 所述下埋层金属化层预埋于所述凹坑的下方且作为所述凹坑的坑底壁，所述下埋层金属化层包括下导电图形一与下导电图形二，所述下导电图形一与下导电图形二相互间
隔以电绝缘，所述下导电图形一用于其上焊接放置一个MOS管芯片且与相应的MOS管芯片的
下表面上的电极点电连接，所述下导电图形二用于其上焊接放置另一个MOS管芯片且与相
应的MOS管芯片的下表面上的电极点电连接；

[0016] 所述上埋层金属化层预埋于所述陶瓷基座的且除所述凹坑之外剩余的内盒底面上，所述上埋层金属化层包括上导电图形一、上导电图形二、上导电图形三以及上导电图形
四，所述上导电图形一、上导电图形二、上导电图形三以及上导电图形四分别用于与相应的
MOS管芯片的上表面上的电极点电连接，所述上导电图形一、上导电图形二、上导电图形三
以及上导电图形四相互间隔以电绝缘；

[0017] 所述表面金属化层预埋于所述陶瓷基座的敞口盒沿面上；

[0018] 8个引脚均为陶瓷金属化层，8个引脚均设置于所述陶瓷基座的外盒底面上以用于使得所述陶瓷基座上的8个引脚的布置样式与SOP8塑封器件的8个引脚的布置样式相同可
以原位替换SOP8塑封器件，8个引脚相互间隔以电绝缘；

[0019] 8个内通孔金属化柱分别预埋在所述陶瓷基座中的8个通孔中，8个内通孔金属化柱与8个通孔一一对应，8个外凹槽金属化层分别设置在所述陶瓷基座的外侧壁面上的 8个
半圆横截面凹槽中，8个外凹槽金属化层与8个半圆横截面凹槽一一对应；

[0020] 所述下导电图形一与下导电图形二均分别与2个引脚电连接；

[0021] 所述上导电图形一、上导电图形二、上导电图形三以及上导电图形四均分别与剩余 4个引脚一一对应电连接；

[0022] 与所述下导电图形一电连接的2个引脚以及与下导电图形二电连接的2个引脚位于所述陶瓷基座的外盒底面的A侧边处，与上导电图形一、上导电图形二、上导电图形三以
及上导电图形四电连接的剩余4个引脚位于所述陶瓷基座的外盒底面的B侧边处，A 侧边与
B侧边是相互平行的两条侧边；

[0023] 与所述下导电图形一电连接的2个引脚中的每一个引脚均通过其所对应的1个内通孔金属化柱以及1个外凹槽金属化层与所述下导电图形一的下表面电连接；

[0024] 与所述下导电图形二电连接的2个引脚中的每一个引脚均通过其所对应的1个内通孔金属化柱以及1个外凹槽金属化层与所述下导电图形二的下表面电连接；

[0025] 与所述上导电图形一电连接的1个引脚通过其所对应的1个内通孔金属化柱以及1 个外凹槽金属化层与所述上导电图形一的下表面电连接；

[0026] 与所述上导电图形二电连接的1个引脚通过其所对应的1个内通孔金属化柱以及1 个外凹槽金属化层与所述上导电图形二的下表面电连接；

[0027] 与所述上导电图形三电连接的1个引脚通过其所对应的1个内通孔金属化柱以及1 个外凹槽金属化层与所述上导电图形三的下表面电连接；

[0028] 与所述上导电图形四电连接的1个引脚通过其所对应的1个内通孔金属化柱以及1 个外凹槽金属化层与所述上导电图形四的下表面电连接；

[0029] 所述内通孔金属化柱的顶端与相应的下埋层金属化层或上埋层金属化层的下表面为在所述陶瓷基座的烧结成瓷过程中烧结成的一体连接，外凹槽金属化层的顶端与相应
的下埋层金属化层或上埋层金属化层的下表面为在所述陶瓷基座的烧结成瓷过程中烧结
成的一体连接，所述内通孔金属化柱的底端与相应的引脚的上表面为在所述陶瓷基座的烧
结成瓷过程中烧结成的一体连接，所述外凹槽金属化层的底端与相应的引脚的上表面为在
所述陶瓷基座的烧结成瓷过程中烧结成的一体连接；

[0030] 所述表面金属化层上设置有第一镀镍层，所述表面金属化层上的第一镀镍层上钎焊连接设置有金属环框，所述金属盖板用于封盖所述金属环框的敞口以构成密封的陶瓷外
壳；

[0031] 所述金属环框、下埋层金属化层、上埋层金属化层、8个引脚以及8个外凹槽金属化层的全部外露金属表面上设置有从内到外依次布置的第一镀镍层、第二镀镍层、镀金层。

[0032] 优选的，8个引脚全部位于所述陶瓷基座的外盒底面的四周边沿之内。

[0033] 优选的，所述金属环框通过银铜焊料的钎焊连接设置于所述表面金属化层上的第一镀镍层上。

[0034] 本申请具有以下的有益技术效果：

[0035] (1)多层面多组件同步焊接

[0036] 本实用新型以陶瓷基座为基体的焊接面有五层，焊接零件较多，工艺设计用专用的石墨模具作为定位工装，在专用的气氛保护高温烧结炉完成多层面多组件同步焊接，此
种工艺具有生产效率高、定位准确、焊接质量稳定性好、气密性高、高可靠性等优势。

[0037] (2)相近线膨胀系数的材料匹配组装

[0038] 本实用新型陶瓷外壳由Al2O3陶瓷、可伐合金等相近线膨胀系数的材料组合而成，采用分步组装同步焊接的工艺，采用软基银铜焊料作为焊接材料，降低了不同材料在高温
烧结过程产生的应力，提高了该类产品组装工艺的可靠性。

[0039] (3)陶瓷基座采用HTCC高温共烧陶瓷加工

[0040] HTCC高温共烧陶瓷工艺是由多层Al2O3生瓷片叠压，相应的生瓷片上有丝网印刷金属化电路，不同层之间通过通孔金属化连接，形成上下连通的电路，然后在专用保护气氛高
温炉中，生瓷片烧结为熟瓷片，同时金属化膏烧结形成与陶瓷密封结合的金属化层。

[0041] (4)多层电路印刷导通

[0042] 本产品电路是包括两个MOS管的集成电路，结构比较复杂，各电路互相绝缘地分布于各层陶瓷中。电路加工工艺采用各层陶瓷电路图版分层印刷、固化，然后将连接各层电路
的通孔通过真空注浆的工艺填充钨浆金属化膏，然后将各层陶瓷叠压，形成多层电路组合
体。

[0043] (5)本申请提供的陶瓷外壳根据原SOP8塑封器件的外形尺寸和焊盘间距设计，陶瓷外壳上的8个引脚的布置样式与SOP8塑封器件的8个引脚的布置样式相同，保证原位替换
SOP8塑封器件。

[0044] (6)在SOP8外形限制空间内，在一个凹坑的内底面设置两个相互之间电绝缘的金属化层作为双MOS管芯片的独立安装空间，结构新颖。

[0045] (7)根据各引脚不同的电性能要求，设计不同空间和尺寸的导电图形，实现精确的电路输出。

[0046] (8)采用高强度高温共烧Al2O3陶瓷材料做为绝缘基体，具备高阻值、高强度性能。

[0047] (9)引脚采用低电阻金属，内通孔金属化柱与外凹槽金属化层采用低电阻金属，下埋层金属化层采用内外两路通孔金属化与相应的引脚电连接，上埋层金属化层采用内外两
路通孔金属化与相应的引脚电连接，可使整个电路的电阻小、热阻小，且与陶瓷材料匹配性
能良好。

[0048] (10)作为芯片区的下埋层金属化层和作为压焊区的上埋层金属化层，为上下两层分层布置，既保证了绝缘性能，也扩大了芯片区和压焊区的空间。

[0049] (11)制作工艺批量化设计，便于操作，易于实现批量生产，提高生产效率。

[0050] (12)本申请提供的陶瓷外壳的工作范围宽，可达-65℃～200℃。附图说明

[0051] 图1为现有技术中的SOP8塑封器件的俯视结构示意图；

[0052] 图2为图1的主视图结构示意图；

[0053] 图3为图1的右视图结构示意图；

[0054] 图4为本实用新型实施例提供的一种封装双MOS管且原位替换SOP8塑封器件的陶瓷外壳的去掉金属盖板后的俯视结构示意图；

[0055] 图5为图4的仰视结构示意图；

[0056] 图6为图4中的陶瓷基座的A-A向剖视结构示意图；

[0057] 图7为图4中的陶瓷外壳盖上金属盖板后的俯视结构示意图；

[0058] 图8为图7的左视结构示意图；

[0059] 图9为图7的仰视结构示意图。

[0060] 图中：001引脚；

[0061] 1陶瓷基座，2金属环框，3金属盖板；

[0062] 4下埋层金属化层，401下导电图形一，402下导电图形二；

[0063] 5上埋层金属化层，501上导电图形一，502上导电图形二，503上导电图形三，504 上导电图形四；

[0064] 6引脚，7内通孔金属化柱，8外凹槽金属化层，9凹坑，10表面金属化层，11半圆横截面凹槽。

具体实施方式

[0065] 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描
述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实
施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都
属于本实用新型保护的范围。

[0066] 在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“轴向”、“径向”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅
是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特
定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

[0067] 在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”，可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是
通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括
第一特征在第二特征的的正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征的正下方和斜下
方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0068] 参照图1～图9，图1为现有技术中的SOP8塑封器件的俯视结构示意图；图2为图1的主视图结构示意图；图3为图1的右视图结构示意图(图1-3中标记有引脚001)；图4为本实用
新型实施例提供的一种封装双MOS管且原位替换SOP8塑封器件的陶瓷外壳的去掉金属盖板
后的俯视结构示意图；图5为图4的仰视结构示意图；图6为图4中的陶瓷基座的A-A向剖视结
构示意图；图7为图4中的陶瓷外壳盖上金属盖板后的俯视结构示意图；图8为图7的左视结
构示意图；图9为图7的仰视结构示意图。

[0069] 实施例1，封装双MOS管且原位替换SOP8塑封器件的陶瓷外壳，包括陶瓷基座1，金属环框2，金属盖板3，用作导电电路的下埋层金属化层4，用作导电电路的上埋层金属化层
5，表面金属化层10，8个引脚6，8个内通孔金属化柱7，8个外凹槽金属化层 8；

[0070] 所述陶瓷基座1为顶敞口盒状，所述陶瓷基座1的内盒底面上设置有用于放置MOS 管芯片的凹坑9；

[0071] 所述下埋层金属化层4、上埋层金属化层5、表面金属化层10、8个内通孔金属化柱7、8个外凹槽金属化层8以及8个引脚6均为在所述陶瓷基座1的烧结成瓷过程中预埋烧结连
接在所述陶瓷基座1中；

[0072] 所述下埋层金属化层4预埋于所述凹坑9的下方且作为所述凹坑9的坑底壁，所述下埋层金属化层4包括下导电图形一401与下导电图形二402，所述下导电图形一401 与下
导电图形二402相互间隔以电绝缘，所述下导电图形一401用于其上焊接放置一个 MOS管芯
片且与相应的MOS管芯片的下表面上的电极点电连接，所述下导电图形二402 用于其上焊
接放置另一个MOS管芯片且与相应的MOS管芯片的下表面上的电极点电连接；

[0073] 所述上埋层金属化层5预埋于所述陶瓷基座1的且除所述凹坑9之外剩余的内盒底面上，所述上埋层金属化层5包括上导电图形一501、上导电图形二502、上导电图形三503以
及上导电图形四504，所述上导电图形一501、上导电图形二502、上导电图形三503以及上导
电图形四504分别用于与相应的MOS管芯片的上表面上的电极点电连接，所述上导电图形一
501、上导电图形二502、上导电图形三503以及上导电图形四504 相互间隔以电绝缘；

[0074] 所述表面金属化层10预埋于所述陶瓷基座1的敞口盒沿面上；

[0075] 8个引脚6均为陶瓷金属化层，8个引脚6均设置于所述陶瓷基座1的外盒底面上以用于使得所述陶瓷基座1上的8个引脚6的布置样式与SOP8塑封器件的8个引脚6 的布置样
式相同可以原位替换SOP8塑封器件，8个引脚6相互间隔以电绝缘；

[0076] 8个内通孔金属化柱7分别预埋在所述陶瓷基座1中的8个通孔中，8个内通孔金属化柱7与8个通孔一一对应，8个外凹槽金属化层8分别设置在所述陶瓷基座1的外侧壁面上
的8个半圆横截面凹槽11中，8个外凹槽金属化层8与8个半圆横截面凹槽 11一一对应；

[0077] 所述下导电图形一401与下导电图形二402均分别与2个引脚6电连接；

[0078] 所述上导电图形一501、上导电图形二502、上导电图形三503以及上导电图形四 504均分别与剩余4个引脚6一一对应电连接；

[0079] 与所述下导电图形一401电连接的2个引脚6以及与下导电图形二402电连接的2 个引脚6位于所述陶瓷基座1的外盒底面的A侧边处，与上导电图形一501、上导电图形二
502、上导电图形三503以及上导电图形四504电连接的剩余4个引脚6位于所述陶瓷基座1的
外盒底面的B侧边处，A侧边与B侧边是相互平行的两条侧边；

[0080] 与所述下导电图形一401电连接的2个引脚6中的每一个引脚6均通过其所对应的 1个内通孔金属化柱7以及1个外凹槽金属化层8与所述下导电图形一401的下表面电连接；

[0081] 与所述下导电图形二402电连接的2个引脚6中的每一个引脚6均通过其所对应的 1个内通孔金属化柱7以及1个外凹槽金属化层8与所述下导电图形二402的下表面电连接；

[0082] 与所述上导电图形一501电连接的1个引脚6通过其所对应的1个内通孔金属化柱 7以及1个外凹槽金属化层8与所述上导电图形一501的下表面电连接；

[0083] 与所述上导电图形二502电连接的1个引脚6通过其所对应的1个内通孔金属化柱7以及1个外凹槽金属化层8与所述上导电图形二502的下表面电连接；

[0084] 与所述上导电图形三503电连接的1个引脚6通过其所对应的1个内通孔金属化柱 7以及1个外凹槽金属化层8与所述上导电图形三503的下表面电连接；

[0085] 与所述上导电图形四504电连接的1个引脚6通过其所对应的1个内通孔金属化柱 7以及1个外凹槽金属化层8与所述上导电图形四504的下表面电连接；

[0086] 所述内通孔金属化柱7的顶端与相应的下埋层金属化层4或上埋层金属化层5的下表面为在所述陶瓷基座1的烧结成瓷过程中烧结成的一体连接，外凹槽金属化层8的顶端与
相应的下埋层金属化层4或上埋层金属化层5的下表面为在所述陶瓷基座1的烧结成瓷过程
中烧结成的一体连接，所述内通孔金属化柱7的底端与相应的引脚6的上表面为在所述陶瓷
基座1的烧结成瓷过程中烧结成的一体连接，所述外凹槽金属化层8的底端与相应的引脚6
的上表面为在所述陶瓷基座1的烧结成瓷过程中烧结成的一体连接；

[0087] 所述表面金属化层10上设置有第一镀镍层，所述表面金属化层10上的第一镀镍层上钎焊连接设置有金属环框2，所述金属盖板3用于封盖所述金属环框2的敞口以构成密封
的陶瓷外壳；

[0088] 所述金属环框2、下埋层金属化层4、上埋层金属化层5、8个引脚6以及8个外凹槽金属化层8的全部外露金属表面上设置有从内到外依次布置的第一镀镍层、第二镀镍层、镀金
层。

[0089] 实施例2，在实施例1的技术方案的基础上，8个引脚6全部位于所述陶瓷基座1 的外盒底面的四周边沿之内。

[0090] 实施例3，在实施例1的技术方案的基础上，所述金属环框2通过银铜焊料的钎焊连接设置于所述表面金属化层10上的第一镀镍层上。

[0091] 实施例4，上述任意一项所述的封装双MOS管且原位替换SOP8塑封器件的陶瓷外壳的制备方法，包括以下依次进行的步骤：

[0092] 1)制备陶瓷基座1：

[0093] a)首先在相应的生瓷片上冲孔制备通孔与半圆横截面凹槽11，然后在相应的生瓷片的上表面上丝网印刷金属化膏，在所述通孔中充填金属化膏，在半圆横截面凹槽11 的内
壁面上涂刷金属化膏，在最下层的生瓷片的下表面上丝网印刷金属化膏；

[0094] b)然后将多个生瓷片叠压；

[0095] c)然后采用等静压设备进行等静压压制，等静压压制后多层生瓷片被挤压连成一体，等静压压制后丝网印刷的金属化膏、所述通孔中的金属化膏以及半圆横截面凹槽11 中
的金属化膏被挤压连成一体；

[0096] d)然后放入保护气氛高温炉中进行烧结，多层叠压的生瓷片烧结为一体的熟瓷件，生瓷片的上表面上丝网印刷的金属化膏烧结为相应的下埋层金属化层4、上埋层金属化
层5或表面金属化层10，通孔中的金属化膏烧结为内通孔金属化柱7，半圆横截面凹槽 11中
涂刷的金属化膏烧结为外凹槽金属化层8，最下层的生瓷片的下表面上丝网印刷的金属化
膏烧结为引脚6；

[0097] e)然后随炉冷却，冷却完成后出炉，制得陶瓷基座1；

[0098] 2)一次电镀镍：将步骤1)制得的陶瓷基座1进行一次电镀镍，在此时陶瓷基座1 的全部外露金属表面上电镀第一镀镍层，此处电镀第一镀镍层是为了后续的烧结钎焊金属环
框，陶瓷金属化层不能直接钎焊金属环框；

[0099] 3)烧结钎焊：将步骤2)一次电镀镍后的陶瓷基座1、金属环框2与银铜焊料用石墨模具组装在一起，然后放置在氮氢气氛保护链式烧结炉的链带上进行烧结钎焊，银铜焊料
在烧结温度下发生熔融从而将金属环框2钎焊连接在表面金属化层10上的第一镀镍层上，
然后随炉冷却，冷却完成后出炉，制得陶瓷外壳半成品；

[0100] 4)二次电镀镍与电镀金：将步骤3)制得的陶瓷外壳半成品先二次电镀镍，然后再电镀金，使得陶瓷外壳半成品的全部外露金属表面上先后镀上第二镀镍层与一层镀金层，
电镀完成后制得陶瓷外壳成品。

[0101] 实施例5，在实施例4的技术方案的基础上，步骤3)中，将氮氢气氛保护链式烧结炉升温至银铜焊料的焊接温度800℃—840℃，通入氮氢混合保护气体，氮氢混合保护气体的
流量为80L/min-200L/min，烧结钎焊前先将氮氢气氛保护链式烧结炉预热30min-60min；

[0102] 步骤3)整个烧结钎焊运行过程为1.5-3小时；

[0103] 步骤3)中，整个烧结钎焊过程中保证烧结温度和氮氢气流量的恒定，每个温区的温度误差不超过±3℃，氮氢混合气流量误差不超过±5L/min。

[0104] 实施例6，在实施例4的技术方案的基础上，步骤4)中，叠加在一起的第一镀镍层与第二镀镍层的总厚度≥3μm，镀金层的厚度≥1.2μm。

[0105] 本申请中的上下方向以图6所示的上下方向为准，图4-9中的上下方向与图6中的上下方向保持一致。本申请中的内通孔金属化柱7均为直柱。

[0106] 本申请中的“芯片”，是指集成电路裸片，是还未封装的；且本申请中的MOS管，其实际上就是芯片，从外形上看他就是一块芯片，因此可以称作MOS管芯片。

[0107] 本申请中，陶瓷基座1为HTCC高温共烧陶瓷，每层之间根据电路设计需要，会预先印刷钨浆金属化膏作为金属电路。烧结完成后，多层陶瓷烧成一体，外观不能清晰看出分层
痕迹。

[0108] 本申请中，下埋层金属化层、上埋层金属化层、表面金属化层、8个引脚以及8个外凹槽金属化层的厚度均为0.02mm-0.05mm之间，厚度很薄，因此上下两层生瓷片叠压后基本
上是看不到夹在中间的陶瓷金属化层的，本申请的附图中的剖视图中，为了将下埋层金属
化层、上埋层金属化层、表面金属化层、8个引脚以及8个外凹槽金属化层体现出来，所以才
画的这么厚，其实实际上它们的厚度很薄，实际上并没有剖视图中画得这么厚。

[0109] 本申请中，所述陶瓷基座1为由5层生瓷片共烧结形成的一体熟瓷件，5层生瓷片叠压在一起后从下到上依次为第一层生瓷片、第二层生瓷片、第三层生瓷片、第四层生瓷片、
第五层生瓷片，其中烧结成8个引脚6的金属化膏丝网印刷于第一层生瓷片的下长宽表面
上，第一层生瓷片的上长宽表面上不涂覆金属化膏，烧结成下埋层金属化层4 的金属化膏
丝网印刷于第二层生瓷片的上长宽表面上，烧结成上埋层金属化层5的金属化膏丝网印刷
于第三层生瓷片的上长宽表面上，第四层生瓷片的上长宽表面上不涂覆金属化膏，烧结成
表面金属化层10的金属化膏丝网印刷于第五层生瓷片的上长宽表面上。上述5层生瓷片并
不全是实心的薄片，其上面根据设计该有的孔、槽、坑等等，都已经设置好了，然后在相应的
生瓷片的上表面上丝网印刷金属化膏，在所述通孔中充填金属化膏，在半圆横截面凹槽11
的内壁面上涂刷金属化膏，在最下层的生瓷片的下表面上丝网印刷金属化膏。本申请中的5
层生瓷片均为Al2O3生瓷片。

[0110] 本申请中，金属化层分布图：导电图形也可以称作印刷电路，印刷电路的厚度一般是0.02mm-0.05mm之间，根据电路电阻的需要，可以一次印刷完成，也可以分2-3次印刷以增
加电路厚度，增加横截面积，降低电阻。印刷电路的露在外面的焊接区，有时根据封装工艺
需要，会焊接一层薄金属层。如果想实现更高的电阻或电流性能要求，可以采取每条电路分
为多层连通，本申请的附图中每条电路均按照单层连通绘制，多层电路设计也在本专利保
护范围内。

[0111] 本申请中，各层电路之间由通孔金属化导通，直至引至相应的引脚6。除外凹槽金属化层8外，本申请的附图中的每条电路均按照单孔连通绘制，也可以采用多孔连通，多孔
连通设计也在本专利保护范围内。

[0112] 本申请中，每层金属化中的导电图形是根据电路版图设计，其长宽尺寸是根据电路电阻参数要求计算设计。

[0113] 本申请中，外凹槽金属化层8：每个引脚6的侧面各有一处半圆横截面凹槽，槽壁金属化，有两个作用：一是增加内部电路与引脚6的电路横截面积以减少电阻，二是为该陶瓷
外壳安装到电路板中预留焊锡槽，进一步降低电极电阻，提高器件的焊接强度。

[0114] 本申请中，引脚6的分布是根据塑封SOP8焊盘设计，1号引脚6预留斜角标记。引脚6可以是钨浆金属化层，也可以在其上再焊接一层金属层，最后都要镀镍与镀金。

[0115] 步骤1)中，陶瓷基座1采用多层电路叠压工艺：为了保证陶瓷基座1每一层生瓷片和电路都能紧密均匀的结合，生瓷片叠加后，采用等静压设备对瓷片全方位施加相等的压
力，进行等静压压制，经过等静压工艺生产的陶瓷基座1，材质致密性和机械强度会有所提
升。

[0116] 步骤3)中，首先要将金属零件与陶瓷基座1组装在石墨模具中，使所有零件在焊接过程中始终处于定位状态。通过调整烧结炉炉温、链带速度、氮气和氢气流量，高温下银铜
焊料熔化，实现金属与陶瓷金属化面的焊接，焊接可靠性高。

[0117] 本申请采用陶瓷金属化面与金属材料的焊接工艺和相近线膨胀系数的材料匹配组装工艺，具有耐大范围温度冲击、连接可靠、热阻小等优势。实现这种制造工艺，需要综合
考虑不同材料的组装匹配性、银铜焊料在不同材料表面的焊接性能、陶瓷表面金属化等因
素，满足热阻、机械强度、电流传输等要求。因此，实现产品的可靠组装，要考虑该产品的参
数特点和结构特性，最终解决的关键技术有：陶瓷金属化面与不同材料金属的同步焊接技
术、多种材料的匹配组装技术、银铜焊料在不同材料表面的润湿分布技术。

[0118] 本申请的理论依据：

[0119] (1)不同材料表面与银铜焊料的焊接性能不同，即润湿性能有差异。陶瓷材料本身与金属焊料没有润湿性能，不能直接用于焊接，需要在陶瓷表面做金属化层才能用于焊接。

[0120] (2)银铜焊料的焊接温度一般在800℃～840℃，参与焊接的金属和陶瓷表面，都要保证在这个温度区间内焊接性能良好。

[0121] (3)92％Al2O3陶瓷的线膨胀系数为6.8×10-6/℃左右，4J29可伐合金的线膨胀系数为5.7-6.2×10-6/℃，这几种材料线膨胀系数相近，可以用于匹配焊接。

[0122] (4)陶瓷基座1是HTCC高温共烧陶瓷，抗弯强度可达400MPa，体电阻≥1×1012Ω (500VDC测)，满足高可靠器件对于外壳机械强度和绝缘性能的要求。HTCC高温共烧陶瓷：陶
瓷和金属化是一步烧结完成，烧结温度在1500℃-1550℃，这个过程中，经过叠压的多层陶
瓷生瓷坯料由软胎转成坚硬熟瓷，并与金属化材料界面互相熔合形成致密的封接层，这个
过程就是高温共烧工艺。

[0123] 本申请中的材料的选取：陶瓷基座1采用92％Al2O3高温共烧陶瓷，金属环框2采用 4J29可伐合金，上述金属化膏均采用钨系金属化膏，其主要材料是钨粉，通过添加氧化铝、
二氧化硅等陶瓷玻璃相材料提高金属化的结合强度。根据金属化部位，钨系金属化膏细分
分为焊接区浆料(封口框和引脚6部位)、内部印刷浆料(下埋层金属化层4、上埋层金属化层
5以及表面金属化层)以及注孔浆料(内通孔金属化柱7与外凹槽金属化层8)。不同的钨系金
属化膏的组分和粘度有所差异，目的都是确保线路的金属化质量。

[0124] 本实用新型未详尽描述的方法和装置均为现有技术，不再赘述。

[0125] 本文中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域
的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干
改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

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封装双MOS管且原位替换SOP8塑封器件的陶瓷外壳

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