大尺寸CMC外殼的平面度研究

周昊，劉世超，申艷艷，程凱

（中國電子科技集團公司第55研究所，南京210016）

封裝、組裝與測試

大尺寸CMC外殼的平面度研究

周昊，劉世超，申艷艷，程凱

（中國電子科技集團公司第55研究所，南京210016）

以某款陶瓷外殼為例，研究了零部件與焊接質量的關系。通過選取匹配的材料參數，降低了共晶焊接時的熱應力與變形量。利用理論計算和Abaqus仿真模型討論了陶瓷外殼平面度與外殼零件材料屬性的關系，以及造成陶瓷外殼平面度差異的原因。

陶瓷外殼；CMC；平面度

1 引言

以SiC和GaN基為代表的三代半導體器件以其超高頻、大功率和耐高溫的優良特性，廣泛應用在功率放大模塊中。其中，可承受的工作結溫可高至500℃[1]。由于聚合物材料較差的耐熱性、低可靠性，大功率器件一般選用陶瓷封裝。陶瓷外殼多采用Cu基合金作為熱沉材料以便給功率器件提供良好的散熱通道。鎢銅、銅-鉬-銅（CMC）、銅-鉬銅-銅（CPC）等材料因其高熱導率在功率器件封裝中使用廣泛。

功率器件通過多級放大電路實現大功率信號輸出。隨著多級匹配電路數量的增加，陶瓷封裝尺寸隨之增大。為了降低芯片共晶焊接時的空洞率，平面度是大尺寸陶瓷外殼設計時的重要考慮因素。CMC材料在散熱、輕量化及共晶焊適配性方面都優于WCu和 CPC材料。但是由于大尺寸CMC陶瓷外殼平面度差，限制了CMC材料在大尺寸功率器件封裝中的應用。

本文以一種用于大尺寸功率GaN器件封裝的陶瓷-金屬墻外殼為例，分析了造成大尺寸CMC陶瓷外殼平面度差的原因，提出了解決問題的理論模型，可為其他類似陶瓷-金屬墻外殼設計提供參考。……