光电耦合器黑陶瓷外壳的研制技术

发布时间:2008/6/5 0:00:00 访问次数:575

余咏梅

(闽航电子有限公司，福建南平 353000)

摘要：本文介绍了研制光电耦合器黑陶瓷外壳的关键技术。

关键词：光电耦合；黑陶瓷；可靠性；强度；平整度；孤岛电镀

中图分类号：tn305．94 文献标识码：a 文章编号：1681-1070(2004)06-19-03

1 引言

当今世界战争，主要进行的是电子战，它被认为是自有火药以来最重大的军事技术革命。目前军用电子装备的优势已成为电子战场中的“制高
点”，电磁频谱(工作频率)成为与海、陆、空并存的第四战场，并且正在不断扩展。

一个电子战系统，不仅要有获取大量信息的能力，而且要有快速处理大量信息的能力。例如：要在高速、远距离以及烟雾、灰尘、雨雾、黑暗和严重干扰的条件下，对攻击目标实施有效地搜索与识别、进行高速度的图象处理、精密定位、确定准确的攻击目标。还有导弹成象制导、高精度跟踪、卫星导航、姿态控制等大量信息的接收、处理、传输和发送的功能，这必然要求与之配套的电子系统向超高速、高密度、大容量和系统集成、小型化、高可靠性的方向发展。

光电耦合器件正是实现上述电子系统整体功能较理想的封装形式之一。

2 光电耦合器黑陶瓷外壳需满足以下技术要求

瓷料：92％氧化铝黑瓷
引线节距：2．54mm
绝缘电阻：≥l×1011ω
漏气速率：≤l×10-3pa．cm3／s(he)
高温考核：450℃ 2分钟镀层不变色
产品检验：按gjbl420a-99《半导体集成电路总规范》执行

3 关键技术
3．1 设计
3．1．1 产品设计

外壳外形尺寸设计必须满足用户要求开符合gb／t7092-93标准。

3．1．2 结构设计

光电耦合器黑陶瓷外壳是采用92％氧化铝陶瓷与金属化高温共烧结构，焊有金属封接环和外引线框架，由三部份构成。其结构主要材料如表1所示：

3．1．3 电参数设计

电参数设计的目标是保证信号可靠和按预期要求通过片上和片外互连进行传递。必须满足以下要求：

①保证芯片间信号互连能可靠地运行；
②保证片上网络性能可靠；
③优化布线横截面几何尺寸设计及材料选择；
④进行性能预测或性能评估。

3．1．4 主要电参数设计

光电耦合器黑陶瓷外壳考虑的主要电参数有引线电阻和绝缘电阻

3．1．5 引线电阻

陶瓷封装外壳的引线电阻决定于所用的材料和引线的几何形状。外壳的引线电阻等于引线内电阻加引出端金属电阻。若引线电阻过大，则会使电路增加一个不必要的电压降，从而使整个电路的功耗增大，并影响了电路的性能。可通过以下公式计算引线内电阻：

式中的r□为印刷导线的方阻值，通过计算每根线条的方块数可获得其阻值。这里所用的外引线电阻是引出端的金属电阻，金属引出端镀镍镀金电阻一般很小。

3．1．6 绝缘电阻

绝缘电阻通常是两相邻的引线间或任一引线与金属底座间的电阻值。绝缘电阻可分为体电阻和表面电阻，体电阻取决于陶瓷本身内在的物质结构，表面电阻则与所处环境状况及资料表面状态有关，特别是水分，潮气对材料表面电阻影响甚大，所以在设计绝缘电阻时，充分考虑了这些因素的影响。在布线设计时，不仅要尽可能地加宽引线宽度以保证小的引线电阻值，如引线间距过小，公差要求过松，配合尺寸不严等均会影响绝缘电阻。同时，材料选取，制造环境的控制和制作工艺对绝缘电阻也有影响。如介质材料的纯度、陶瓷表面的多孑l性、烧结温度太低、金属化图形边缘扩散、装配不合规范、尺寸超差等。92％al2o3陶瓷的体电阻率大于1014ω·cm，根据实践积累的数据，当线间距≥0．4mm时，其绝缘性能完全能满足合同规定的绝缘电阻≥1011ω的要求。光电耦合器件外壳对绝缘性能有较高要求，其内，部结构特殊，侧面内壁与底腔均有金属化区。因此，要从设计、工艺上予以保证好。

3．2 可靠性设计

可靠性是产品质量的一个重要指标,是对产品能否保持其性能能力的衡量。

3．2．1 外引线强度的可靠性

外引线强度与焊接接触面积、焊料量，钎焊工艺，瓷件平整度等因素有关。设计时，为提高引线强度通过加大金属外引线周边印刷图案尺寸。选择适量的焊料，以及掌握合理的推舟时间，焊接温度等，实践证明效果良好，外引线拉力

余咏梅