论文部分内容阅读
高可靠、气密封装多采用陶瓷封装技术,但目前国内陶瓷封装制造存在成品率低的问题。本文通过对瓷件成型工艺中缺陷分析,从力学可靠性的角度对封装结构进行优化设计以提高封装制造成品率和提高封装可靠性。本文描述了封装制造中生瓷片热切工艺所产生缺陷,引入Weibull分布函数评价该类缺陷对瓷件强度的影响。发现相对自然表面,热切表面的强度有显著的下降,断口分析表明,相对于陶瓷内部缺陷,热切缺陷是尺寸更大、更密集的缺陷,更容易导致封装的失效。分析Al2O3氧化铝陶瓷片强度的尺寸效应时发现,当试样有效尺寸与缺陷尺寸相当或者比缺陷尺寸更小时,Weibull分布函数中有效体积参数失效,导致尺寸效应的丧失,同时,试样内缺陷分布显示出“排他性”。将有效体积修正为单位体积,并且采用排他性分布函数能够很好的描述小试样上表面强度实验数据。热切缺陷的大尺寸和密集分布特征与Weibull分布函数的假定违背,修正后的分布函数能够很好的描述热切缺陷所控制的强度实验分布。热切缺陷之间的相互作用导致更大尺寸的缺陷产生,是缺陷相互作用情况下强度下降的原因。对热切工艺中热切缺陷产生机制进行研究,氧化铝颗粒对切刀的磨损导致切刀尖端形状及尺寸变化是热切表面大尺寸缺陷产生的原因。提出一种新的方法-热切表面钨金属化可以有效改善热切陶瓷片的强度。指出表面金属化的缺陷弥补效应和压应力效应是强度改善的原因,但金属化膜所产生的上升的R曲线行为是表面强度提高、强度分散性下降最根本的原因。分析发现CQFPA型陶瓷腔体形状不同导致应力分布变化。使高应力出现在无缺陷区时会显著提高封装可靠性,由此从缺陷和应力相互作用的角度提出了无缺陷区应力（Defect-Free-Stress）陶瓷封装结构设计概念。并在绝缘子钎焊结构设计中成功应用这一概念,给出接头尺寸设计标准和材料选用标准。