专利名称：一种能够增强辐照屏蔽的陶瓷外壳及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种增强辐照屏蔽的陶瓷外壳及其制备方法，适用于空间用封装外壳制备技术领域。
背景技术：
空间辐射会对星载微电子器件产生电离辐射总剂量效应、单粒子效应等损伤。特别对于CMOS器件，其总剂量效应主要来自栅氧化层和场氧化层的正电荷积累以及在Si/ SiO2界面产生的界面陷阱电荷，形成界面态。造成CMOS器件的域值电压漂移和静态漏电流增大，导致器件电参数退化，甚至使航天电子系统功能失效，影响卫星飞行任务的圆满完成。随着微电子器件在卫星中的广泛应用，以及卫星的长寿命运行要求，总剂量效应的损伤对卫星运行的威胁越来越大。试验证明，封装加固技术对于屏蔽中子和伽玛射线较困难，但对于屏蔽空间辐射环境的高能电子和质子相对有效，尤其对VanAllen辐射带来的电子和质子来说，屏蔽效果明显。据报道Austin公司制备的32Pin扁平封装外壳采用屏蔽盖板进行抗辐照封装，研究结果表明，与没有屏蔽效果的外壳进行对比，对于电子的屏蔽效果可提高6. 5倍。但该屏蔽方法只能针对垂直于盖板方向的辐射有作用，与实际的空间环境存在差异。法国3D PLUS公司公布一种新研制的抗辐照的微电子封装，称为Walo-pack封装，是在封装外壳外部增加一层重金属钨和铝的防护层对器件进行保护，其抗电离辐射总剂量的指标能达到200krad (Si);同时美国专利中也提到在器件的上下表面加重金属的屏蔽层进行保护，但这两种方法的致命缺点就是增加了器件的体积和重量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种体积小、质量轻、对空间电离总剂量的辐照屏蔽效果好的陶瓷外壳及其制备方法。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是一种能够增强辐照屏蔽的陶瓷外壳，包括由五层氧化铝陶瓷层构成的陶瓷外壳本体，在所述陶瓷外壳本体的上表面增加3 5层氧化铝陶瓷层，在其下表面增加2 4层氧化铝陶瓷层，在各个氧化铝陶瓷层的上表面设有采用金属化浆料印刷的起布线作用的线条和起辐照屏蔽作用的图形，在所述每个氧化铝陶瓷层中还设有贯穿该氧化铝陶瓷层的孔，所述孔中填充有金属化浆料。一种能够增强辐照屏蔽的陶瓷外壳的制备方法，其方法步骤如下(1)制备氧化铝陶瓷层根据需要制备的氧化铝陶瓷层的厚度，将一层以上的陶瓷粉体流延带料压到一起得到一层氧化铝陶瓷层；
(2)制备金属化浆料将质量百分含量为75% 79%的固相和21% 25%的液相混合到一起然后进行研磨分散，得到符合要求的金属化浆料；所述固相由质量百分含量为85% 89%的钨粉、1% 3%的玻璃粉和10% 14%的氧化铝粉组成，所述液相由质量百分含量为 60% 80%的松油醇和20% 40%的乙基纤维素组成；(3)冲孔在制备好的各个所述氧化铝陶瓷层上按照设计要求进行打孔；
(4)填孔在上述各个氧化铝陶瓷层的孔中填充所述金属化浆料；
(5)印刷采用所述金属化浆料在各个氧化铝陶瓷层的上表面印刷起布线作用的线条和起辐照屏蔽作用的图形；
(6)层压采用质量百分含量为30% 50%的聚乙烯醇缩丁醛和50% 70%的乙醇配置成粘接剂，将上述粘接剂喷涂到各个氧化铝陶瓷层的下表面，然后10 14层的上述氧化铝陶瓷层叠加到一起，采用等静压压成一个整体；
(7)热切将层压后的整体切成一个个块体，形成单个的生瓷件；
(8)检验对上述各个生瓷件的外观进行检验，不合格者丢弃；
(9)烧结将上述生瓷件放进烧结炉中，将船速调整到(500士10) mm/h，烧结支柱高度选择15 20mm，进行烧结，得到瓷件；
(10)镀镍通过电镀在烧结后的瓷件表面镀覆一层镍；
(11)钎焊通过银铜焊料将封口环和引线焊接到上述瓷件上，形成组装件；
(12)镀金在上述组装件的表面镀覆一层黄金，形成陶瓷外壳成品。本发明的有益效果如下本发明将辐照屏蔽效果最优的“夹层结构”融入到陶瓷外壳的设计中去，使得辐照屏蔽层与陶瓷外壳一体化，有效减少了由于辐照屏蔽层与陶瓷外壳的结构脱节增加的体积和重量。本发明的陶瓷外壳对空间电离总剂量的辐照屏蔽效果比常规陶瓷外壳提高了 10倍以上。
具体实施例方式本发明的具体实现方法如下
(1)制备氧化铝陶瓷层根据需要制备的氧化铝陶瓷层的厚度，将一层以上的陶瓷粉体流延带料压到一起得到一层氧化铝陶瓷层；例如，每层陶瓷粉体流延带料的厚度为0. 2mm, 需要制备的产品每层料的厚度为0. 6mm,则需要将3层陶瓷粉体流延带料压到一起组成一层。(2)制备金属化浆料将质量百分含量为75%的固相和25%的液相混合到一起然后进行研磨分散，得到符合要求的金属化浆料；所述固相由质量百分含量为85%的钨粉、3% 的玻璃粉和12%的氧化铝粉组成，所述液相由质量百分含量为60%的松油醇和40%的乙基纤维素组成。(3)在制备好的各个所述氧化铝陶瓷层上按照设计要求进行打孔。(4)填孔在互连孔内填充步骤(2)制备的金属化浆料。(5)印刷采用步骤(2)制备的金属化浆料在各个氧化铝陶瓷层的上表面印刷起布线作用的线条和起辐照屏蔽作用的图形。(6)层压采用质量百分含量为40%的聚乙烯醇缩丁醛和60%的乙醇配置成粘接剂，将上述粘接剂喷涂到各个氧化铝陶瓷层的下表面，以保证大面积金属化和陶瓷的层压结合性，然后将10层上述氧化铝陶瓷层叠加到一起，采用等静压压成一个整体。(7)热切将层压后的整体切成一个个块体，形成单个的生瓷件。(8)检验对上述各个生瓷件的外观进行检验，不合格者丢弃。(9)烧结将上述生瓷件放进烧结炉中，将船速调整到(500士 10) mm/h，烧结支柱高度选择18mm，进行烧结，得到瓷件。(10)镀镍通过电镀在烧结后的瓷件表面镀覆一层镍。(11)钎焊通过银铜焊料将封口环和引线焊接到瓷件上，形成组装件。(12)镀金在上述组装件的表面镀覆一层黄金，形成陶瓷外壳成品。本发明其体积小、重量轻，对空间电离总剂量的辐照屏蔽效果比常规陶瓷外壳提高了 10倍以上。
权利要求
1.一种能够增强辐照屏蔽的陶瓷外壳，包括由五层氧化铝陶瓷层构成的陶瓷外壳本体，其特征在于在所述陶瓷外壳本体的上表面增加3 5层氧化铝陶瓷层，在其下表面增加2 4层氧化铝陶瓷层，在所述每个氧化铝陶瓷层的上表面设有采用金属化浆料印刷的起布线作用的线条和起辐照屏蔽作用的图形，在所述每个氧化铝陶瓷层中还设有贯穿该氧化铝陶瓷层的孔，所述孔中填充有金属化浆料。
2.根据权利要求1所述的一种能够增强辐照屏蔽的陶瓷外壳，其特征在于在所述陶瓷外壳本体的上表面增加3层氧化铝陶瓷层，在其下表面增加2层氧化铝陶瓷层。
3.—种能够增强辐照屏蔽的陶瓷外壳的制备方法，其特征在于其方法步骤如下(1) 制备氧化铝陶瓷层根据需要制备的氧化铝陶瓷层的厚度，将一层以上的陶瓷粉体流延带料压到一起得到一层氧化铝陶瓷层；(2)制备金属化浆料将质量百分含量为75% 79%的固相和21% 25%的液相混合到一起然后进行研磨分散，得到符合要求的金属化浆料；所述固相由质量百分含量为85% 89%的钨粉、1% 3%的玻璃粉和10% 14%的氧化铝粉组成，所述液相由质量百分含量为 60% 80%的松油醇和20% 40%的乙基纤维素组成；(3)冲孔在制备好的各个所述氧化铝陶瓷层上按照设计要求进行打孔；(4)填孔在上述各个氧化铝陶瓷层的孔中填充所述金属化浆料；(5)印刷采用所述金属化浆料在各个氧化铝陶瓷层的上表面印刷起布线作用的线条和起辐照屏蔽作用的图形；(6)层压采用质量百分含量为30% 50%的聚乙烯醇缩丁醛和50% 70%的乙醇配置成粘接剂，将上述粘接剂喷涂到各个氧化铝陶瓷层的下表面，然后将10 14层的上述氧化铝陶瓷层叠加到一起，采用等静压压成一个整体；(7)热切将层压后的整体切成一个个块体，形成单个的生瓷件；(8)检验对上述各个生瓷件的外观进行检验，不合格者丢弃；(9)烧结将上述生瓷件放进烧结炉中，将船速调整到(500士 10)mm/h，烧结支柱高度选择15 20mm，进行烧结，得到瓷件；(10)镀镍通过电镀在烧结后的瓷件表面镀覆一层镍；(11)钎焊通过银铜焊料将封口环和引线焊接到上述瓷件上，形成组装件；(12)镀金在上述组装件的表面镀覆一层黄金，形成陶瓷外壳成品。
全文摘要
本发明公开了一种能够增强辐照屏蔽的陶瓷外壳，包括由五层氧化铝陶瓷层构成的陶瓷外壳本体，在所述陶瓷外壳本体的上表面增加3～5层氧化铝陶瓷层，在其下表面增加2～4层氧化铝陶瓷层，在各个氧化铝陶瓷层的上表面设有采用金属化浆料印刷的起布线作用的线条和起辐照屏蔽作用的图形。本发明的制备工艺包括以下步骤制备氧化铝陶瓷层、制备金属化浆料、冲孔、填孔、印刷、层压、热切、检验、烧结、镀镍、钎焊和镀金。本发明的有益效果是体积小、重量轻，对空间电离总剂量的辐照屏蔽效果比常规陶瓷外壳提高了10倍以上。
文档编号H01L21/48GK102361023SQ201110320158
公开日2012年2月22日 申请日期2011年10月20日 优先权日2011年10月20日
发明者孙晓明, 张文娟, 李军 申请人:中国电子科技集团公司第十三研究所