自制外壳设计通用规范管壳设计规范.docx

1、自制外壳设计通用规范管壳设计规范自制外壳设计通用规范1 范围1.1 主题内容 本标准根据我所实际，结合相关国标，规定了我所自制混合电路、模块电路及组件电路成品管壳通用设计技术要求。1.2 适用范围本标准适用于我所混合、模块、组件电路常用自制管壳的设计。2 引用文件GJB360A 电子及电子元件试验方法GJB548A 微电子器件试验方法和程序GB819-85 十字槽螺钉GB/T 6117.1-1996 直柄立铣刀GB 6060.2-1997 机加工GB 6060.5-88 抛丸、喷砂GB/T 6060.1-1997 铸造3 自制管壳通用设计要求（混合、模块、组件） 3.1 金属材料选择金属材料应

2、从10钢、可伐、专用铝合金、铁镍合金、一般硬铝、铜材等中选取。3.2 表面处理壳体和引出端的处理，应根据产品的要求选用下列一种或多种镀涂处理方法。3.2.1 电镀1、镀锡（在基金属上或在镀镍层上）2、镀镍3、镀镍磷4、镀金（镀金工艺可在电镀镍和化学镀镍上进行）3.2.2 其它 铝合金外壳进行喷砂、染色、氧化等处理。3.3 外形尺寸公差确定管壳外形尺寸长、宽、高的确定：一般情况下长、宽、高的公称值根据用户给定的值确定，如果用户给定的值是极大值，则长、宽、高的公称值是极大值减去0.10.2。长、宽、高的公差一般为负公差3.4 定位孔公差确定定位孔包括管壳的安装孔、引出端的定位孔、管壳内部基板安装定

3、位孔、盖板安装定位孔。其孔间距尺寸公差一般为。3.5 管壳内圆角处理在一般情况下，圆角半径参照GB/T 6117.11996 直柄立铣刀的直径确定。以下为立铣刀的直径（mm）范围：2、2.5、3、3.5、4、5、6、7、8、9、10、11、12、14、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56、63、71。当以上直径的铣刀做出来的圆角不能满足要求时，再选择做除小于R1以外的其它圆角。这种圆角需用数控机床才能完成。3.6 管壳表面粗糙度管壳表面粗糙度一般为外表面粗糙度1.6，内表面粗糙度3.2；盖板表面粗糙度1.6。不同的加工方式能达到的粗糙度参照表1，在设计时，确定

4、合理的表面粗糙度值既能满足要求，又能具有合理管壳造价。越高的表面粗糙度，就代表加工难度越大，造价也越高。表1 表面粗糙度表面加工方式表面粗糙度参数公称值（m）铸造（GB/T 6060.1-1997）0.2，0.4，0.8，1.6，3.2，6.3，12.5，25，50，100机加工（GB 6060.2-1997）磨0.025，0.05，0.1，0.2，0.4，0.8，1.6，3.2车、镗0.4，0.8，1.6，3.2，6.3，12.5铣0.4，0.8，1.6，3.2，6.3，12.5插、刨0.8，1.6，3.2，6.3，12.5电火花（GB 6060.3-86）0.4，0.8，1.6，3.2，1

5、2.5抛光（GB 6060.4-88）0.012，0.025，0.05，0.1，0.2，0.4，0.8喷丸、喷砂（GB 6060.5-88）0.2，0.4，0.8，1.6，3.2，6.3，12.5，25，50，1003.7 紧固件 图1 为GB819-85十字槽沉头螺钉外形图，表2列举十字槽沉头螺钉的一些重要参数。图1 十字槽沉头螺钉表2 常用十字槽沉头螺钉参数表尺寸符号螺钉规格dKaLM1.42.40.6310M1.6310.7316M23.81.20.8320M2.54.71.50.9325M35.51.651430M48.42.71.4540公称长度（L）系列：3，4，5，6，8，10，

6、12，（14），16，20，25，30，35，40。 带括号的长度尽可能不采用。3.8 沉头孔图2为沉头孔画法图例，说明了沉头孔的表示方法，应标注的尺寸，尺寸与要配合的螺钉的一些相互关系，沉头孔距盖板边的距离，以及盖板一般应具有的厚度等。图2 沉头孔图例图2中各个参数的确定：1、沉头孔的角度应为90；2、d0.4 （d为配套螺钉的参数值）；3、配套螺钉的规格值（如M1.4螺钉的规格值为1.4）(0.20.3)；4、HK0.1 （K为配套螺钉的参数值）；5、D/2（0.51.0）。3.9 引出端表3列举了常用引出端材料及其主要相关物理性能表3 常用引出端材料及其主要相关物理性能材料类型直径规格（

7、mm）热膨胀系数（10-6/）电阻率（cm）备注可伐4J290.55.2500.811.5铁镍4J500.59.7441可伐包铜丝0.781111.1铜芯直径为0.27111.58.9铜芯直径为0.51.511.58.9铜芯直径为0.7紫铜1.516.241.632.016.241.63在确定引出端材料时，应首选可伐4J29，当需要考虑引出端电阻时，选可伐包铜丝，铁镍4J50应用较少。紫铜主要用来解决有大电流通过引出端的情况，但紫铜不采用玻璃熔封。引出端间距、跨距的确定：引出端间距、跨距一般情况下应是2.54的整倍数值，如2.54、5.08、7.62等，特殊情况下由用户指定。按引出端位置和形状

8、划分的引出方式：1、 垂直管壳底部直线引出2、 垂直管壳侧壁直线引出3、 垂直管壳侧壁直线折弯90引出按引出端封装形式划分的引出方式：1、 玻璃熔封式2、 芯柱式（带螺纹式和不带螺纹式）3、 聚四氟隔离式4、 灌胶隔离式玻璃熔封式引出端应用在把引出端直接封装在管壳上；芯柱式引出端应用在电路入壳后再安装引出端的情况；聚四氟隔离式引出端应用在引出端材料不能进行玻璃熔封，即不能采用玻璃熔封式引出端和芯柱式引出端，而又要求先电路入壳后安装引出端的情况；灌胶隔离式引出端应用在引出端需要从管壳盖板或盖帽上引出来，引出端事先焊接在电路板上的情况。3.10 引出端玻璃熔封表4指定与引出端设计配套的玻璃绝缘子大

9、小、开孔孔径、开孔长度、应用材料、外壳玻璃熔封孔长度之间的配合关系表4材料类型密封可伐管壳用玻璃密封铁管壳用玻璃密封铝管壳用玻璃外径（mm）2.562.562.562.562.162.162.161.61.31.12.452.562.16内径（mm）1.051.051.051.051.051.051.050.550.550.551.051.050.55高度（mm）1.51.82.02.51.51.82.02.02.01.52.01.52.0热膨胀系数10-6/4.89.5绝缘性 大于500M（500V下测）引出端直径（mm）10.50.510.510.50.5应用管壳材料可伐 铁镍合金 10#

10、钢10#钢铝 外壳玻璃熔封孔直径（mm）2.62.62.62.62.22.22.21.71.41.22.521.2外壳玻璃熔封孔长度（mm）12.5 （最佳1.5）12.5 （最佳1.5）1.22.5（最佳1.5）对于同一直径的引出端，选用小直径的密封用玻璃比选用大直径的密封用玻璃熔封难度要大，但小直径密封用玻璃熔封出来的管壳气密性的可靠性优于大直径的密封用玻璃。密封铝管壳用玻璃的外壳玻璃熔封孔直径设计值因玻璃熔封工艺的后续处理要求，比密封铝管壳用玻璃外径要小，但在设计时应考虑外壳玻璃熔封孔直径最后会在玻璃熔封工艺中加工成2.7或2.3的情况。在确定外壳玻璃熔封孔长度时，要根据密封用玻璃的高度

11、来确定，如果密封用玻璃的高度大大高于玻璃熔封孔长度时，烧结出来玻璃绝缘子会超出金属。如果电路在入壳时，电路要与玻璃绝缘子接触，就应考虑玻璃绝缘子烧结后高于管壳底部对电路入壳的影响。在特殊要求下可以两个密封用玻璃串在一起，如用高度为2.0的密封用玻璃，外壳玻璃熔封孔长度可以为4.0。3.11 芯柱设计在某些管壳不便于直接在管壳上进行玻璃熔封引出端时，可以使用芯柱来安装引出端。现芯柱有三种基本样式：螺纹芯柱 台阶芯柱 直筒芯柱图3 螺纹芯柱图4 台阶芯柱图5 直筒芯柱螺纹芯柱是在芯柱上带有螺纹，管壳上相应安装孔应是螺纹孔。螺纹芯柱可以直接旋转固定在管壳上，可以不用焊接在管壳上。螺纹芯柱的安装一般需

12、要专用安装工具，在设计引出端间距，以及引出端与其它构件的间距时，应充分考虑是否能进行安装。台阶芯柱能方便地烙铁锡焊在管壳上。直筒芯柱的焊接一般采用在芯柱金属套上涂上焊膏，在加热台上连带管壳一起加热焊接在管壳上。芯柱的玻璃熔封应满足引出端玻璃熔封的匹配规则。3.12 自制外壳管座型号命名方法 表5说明自制外壳管座型号命名方法表5 自制外壳管座型号命名第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分第六部分第七部分用字母表示封装结构用字母表示结构形式用数字表示外壳外形尺寸长宽（mm）用数字表示引脚数用字母表示管壳类型用字母区别相同命名不同管座用字母表示带法兰盘符号含义符号含义符号含义符号含义符号含义符号含

13、义符号含义M金属双列直插外壳P平底型7050（例）长70宽50Z8(例)Z表示直引出端8表示引出端数量HMZ混合电路管壳模块电路管壳组件管壳ABC.用字母区别相同命名不同管座-F表示管座带法兰盘Q浅腔型Ms金属四周直插外壳P平底型Q浅腔型Mb金属扁平外壳W8（例）W表示弯引出端8表示引出端数量P金属塑料复合外壳Mt金属特殊外壳说明：表5自制外壳管座型号命名中的长和宽数值是对管座长和宽取整后所得值。例：MQ5151Z12HA-F型号管座命名说明3.13 自制外壳盖板、盖帽型号命名方法表6说明自制外壳盖板、盖帽型号命名方法表6 自制外壳盖板、盖帽型号命名第一部分第二部分第三部分用字母表示盖板、盖帽

14、结构用数字表示盖板、盖帽外形尺寸长宽（mm）用字母区别相同命名不同盖板、盖帽符号含义符号含义符号含义SL台阶型盖板4134（例）长41宽34ABC.用字母区别相同命名不同盖板、盖帽FL平板型盖板SC无翻边型盖板FC翻边型盖板说明：表6自制外壳盖板、盖帽型号命名中的长和宽数值是对盖板、盖帽长和宽取整后所得值。例：SL4134A型盖板命名说明4 各种自制特殊管壳的设计要求4.1 储能焊管壳设计规范 储能焊管壳在加工中需要对管座和盖帽进行开模，在模具加工下，管壳加工一致性较好，有利于进行批量生产，批量生产下能降低管壳生产成本。管壳密封性能好，封帽方式简单、快速。储能焊管壳不具有返修性，一但开帽，管壳

15、不能再进行封装。当储能焊盖帽周长170mm时，现我所储能焊设备才能保证气密性。图6为储能焊管壳的管座图，图7为储能焊管壳的盖帽图。图6 储能焊管壳管座图图7 储能焊管壳盖帽图储能焊管壳管座加工中的技术说明应包含如下内容：1、 管座表面镀镍镀金或镀镍（混合电路采用电镀镍工艺）；2、 引出端镀镍或镀镍镀锡或镀锡；3、 管座表面粗糙度1.6；4、 管座材料：10#钢或可伐5、 管座所配盖帽型号：储能焊管壳盖帽加工中的技术说明应包含如下内容：1、 盖帽镀镍（混合电路采用化学镀镍工艺）；2、 盖帽要求翻边陡直；3、 盖帽与管座以配合无明显松动为准；4、 盖帽粗糙度外表面粗糙度1.6，内表面粗糙度3.2；

16、5、 盖帽材料：10#钢或可伐。储能焊管壳管座和盖帽材料的配对关系：1、 管座10#钢配盖帽可伐2、 管座可伐配盖帽10#钢3、 管座10#钢配管帽10#钢由于可伐相对于10#钢要昂贵许多倍，因此当电路不要求气密性时，管壳材料应选10#钢。表7说明了储能焊管壳设计中各个尺寸之间的相互关系以及一些确定值。表7 储能焊管壳管座与管帽基本配合关系尺寸符号数值尺寸符号数值公称公差公称公差L1L22H4（0.91.1）2H20.5L2H3H20.3L3（L2L12H4）/4H40.3L40.3H5管壳总高H30.1L5L1R11L6L2R2R1（L2L1）/2D1D22H4（0.91.1）2R3R40.

17、15D2R4R1（L2L12H4）/4D3D1R5R10.2D4D2R6R2H11.5R70.5在表7中L2L1一般情况下应等于D2D1。管壳封装后总高度公称值应按H5H3H4H10.2计算，实际值还需要考虑各个值的公差累积。4.2 平行封焊管壳设计规范平行封焊管壳管座部分采用机械加工铣的方法加工出来，盖板采用腐蚀的方法加工出来，因此整个管壳的加工批量性不如储能焊管壳。平行封焊管壳管壳封帽简单、快速。平行封焊管壳管壳能进行返修，在开帽之后，可以重新进行封装。图8和图9分别为平行封焊管壳管座和盖板设计示意图。 图8 平行封焊管壳管座图9 平行封焊管壳盖板平行封焊管壳管座加工中的技术说明应包含如下

18、内容：1、 管座表面镀镍镀金或镀镍（混合电路采用化学镀镍工艺）；2、 引出端镀镍或镀镍镀锡或镀锡；3、 管座外表面粗糙度1.6，内表面粗糙度3.2；4、 管座材料：10#钢或可伐或铁镍合金；5、 管座所配盖板型号：平行封焊管壳盖板加工中的技术说明应包含如下内容：1、 盖板镀镍（混合电路采用化学镀镍工艺）；2、 盖板表面粗糙度1.6；3、 盖板材料：4J42。表8说明了平行封焊管壳设计中各个尺寸之间的相互关系以及一些确定值。表8 平行封焊管壳管座与盖板基本配合关系尺寸符号数值尺寸符号数值公称公差公称公差L1H1管壳总高度H2L2H20.1L3L10.9H30.4L4L20.1R10.8D1R2根

19、据需要D2R3R2D3D10.9R4R1D4D20.14.3 激光封帽管壳设计规范激光焊接的优点在于能够焊接形状复杂的工件，相对于其它封帽方式来说，在专用铝管壳的封装上优势明显。10#钢、铁镍合金的激光封帽管壳容易封焊，所需激光能量相对较小，对氙灯消费相对减少。在专用铝合金封焊中，所需激光能量相对较大，对氙灯消耗相对增多。现片与片激光焊接工艺方式有如图10中的四种方式：（a）对焊 （b）端焊 （c）中心穿透熔化焊 （d）中心穿孔熔化焊从焊接方式来看，管壳的样式应该有多种方式。但目前只采用了对焊方式，根据对焊方式，目前激光封焊管壳有两种基本形式，即平板式和嵌入式。图11和图12分别是激光封帽平板

20、式管壳管座和盖板图，平板式管壳需焊接四条边，每焊一条边需重新调整夹具，焊接效率较低。为提高焊接效率，需要把焊缝设计在同一平面上，一次装夹就能完成焊接封装。嵌入式管壳就满足这一要求。图13和图14分别是激光封帽嵌入式管壳管座和盖板图。嵌入式管壳的焊接效率比平板式管壳要高，但嵌入式管壳却要比平板式管壳加工难度大。图10 片与片的焊接方式图11 激光封帽平板式管壳管座图图12 激光封帽平板式管壳盖板图激光封帽平板式管壳管座与盖板尺寸配合关系如下：L1L2 D1D2L1、L2、L3、L4的公差为图13 激光封帽嵌入式管壳管座图图14 激光封帽嵌入式管壳盖板图表9说明激光封帽嵌入式管壳管座与盖板的基本尺

21、寸配合关系表9 激光封帽嵌入式管壳管座与盖板的基本配合关系尺寸符号数值尺寸符号数值公称公差公称公差L1H1H2L2L1H2D1R1R2D2D1R2激光封帽管壳管座加工中的技术说明应包含如下内容：1、 管座表面电镀半亮镍或电镀暗镍；2、 引出端镀镍或镀镍镀锡或镀锡；3、 管座外表面粗糙度1.6，内表面粗糙度3.2；4、 管座材料：10#钢或铁镍合金或专用铝；5、 管座所配盖板型号：激光封帽管壳盖板加工中的技术说明应包含如下内容：1、 盖板表面电镀半亮镍或电镀暗镍；2、 盖板表面粗糙度1.6；3、 盖帽材料：10#钢或铁镍合金或专用铝。激光封帽管壳管座与盖板材料的配对关系：1、 管座10#钢配盖板

22、10#钢2、 管座铁镍合金配盖板铁镍合金3、 管座10#钢配盖板铁镍合金4、 管座铁镍合金配盖板10#钢5、 管座专用铝配盖板专用铝4.4 锡封管壳设计规范目前较常用的锡封管壳有两种结构：嵌入型和平台型。嵌入型和平台型锡封管壳需要开模加工，锡封相对方便简单。PIND、水气含量目前无法保证。4.4.1 嵌入型锡封管壳设计 图15和图16分别是嵌入型锡封管壳管座和盖帽的设计示意图图15 嵌入型锡封管壳管座图图16 嵌入型锡封管壳盖帽图嵌入型锡封管壳是把管座放在管帽的凸筋上，由管座的台阶与管帽壁之间形成凹槽，封帽时在凹槽中焊上焊锡。表10说明了15和图16中嵌入型锡封管壳设计中各个尺寸之间的相互关系

23、以及一些确定值。表10 嵌入型锡封管壳管座与盖帽的基本配合关系尺寸符号数值尺寸符号数值公称公差公称公差L1L20.05R11L2R20.8D1D20.05AE-0.1D2B1.5T0.81C4.5W1.5HE嵌入型锡封管壳管座加工中的技术说明应包含如下内容：1、 管座表面镀镍；2、 引出端镀镍或镀镍镀锡或镀锡；3、 管座表面粗糙度1.6；4、 管座材料：10#钢或铁镍合金；5、 管座所配盖帽型号：嵌入型锡封管壳盖帽加工中的技术说明应包含如下内容：1、 盖帽表面镀镍；2、 盖帽外表面粗糙度1.6，内表面粗糙度3.2；3、 盖帽材料：10#钢或铁镍合金。嵌入型锡封管壳管座与盖板材料的配对关系：1、

24、 管座10#钢配盖帽10#钢2、 管座10#钢配盖帽铁镍合金3、 管座铁镍合金配盖帽10#钢4、 管座铁镍合金配盖帽铁镍合金4.4.2 平台型锡封管壳设计 图17 平台型锡封管壳管座图图18 平台型锡封管壳管帽图平台型锡封管壳是把管帽盖在管座的台阶上，封帽时在管座的台阶与管帽壁间焊上焊锡。表11说明了图17和图18中平台型锡封管壳设计中各个尺寸之间的相互关系以及一些确定值。表11 平台型锡封管壳管座与盖帽的基本配合关系尺寸符号数值尺寸符号数值公称公差公称公差L1R11L2L1R20.8D1HD2D1WH+0.4T0.7平台型锡封管壳管座加工中的技术说明应包含如下内容：1、 座表面镀镍；2、 出

25、端镀镍或镀镍镀锡或镀锡；3、 管座表面粗糙度1.6；4、 管座材料：10#钢或铁镍合金；5、 管座所配盖帽型号：平台型锡封管壳盖帽加工中的技术说明应包含如下内容：1、 帽表面镀镍；2、 盖帽外表面粗糙度1.6，内表面粗糙度3.2；3、 盖帽材料：10#钢或铁镍合金。平台型锡封管壳管座与盖板材料的配对关系：1、 座10#钢配盖帽10#钢2、 座10#钢配盖帽铁镍合金3、 管座铁镍合金配盖帽10#钢4、 管座铁镍合金配盖帽铁镍合金附表附表1 公制螺纹螺距、底孔直径尺寸公称直径牙距底孔直径公称直径牙距底孔直径M1.2C 0.251M2C 0.41.6X 0.20.93X 0.251.75M1.4C

26、0.31.2M3C 0.52.5X 0.21.1X 0.352.65M1.6C 0.351.4M4C 0.73.3X 0.21.2X 0.53.5M1C 0.250.7X 0.20.8附表2 金属封装常用镀层及其相关物理性能材料类型热膨胀系数10-6/热导率W/（mk）熔点电阻率cm可钎焊性（锡基焊料）金1429710632.2易形成脆性电镀镍139214556.8好化学镀镍磷1490065差锡2365.723211.3好附表3 常用封装材料的激光焊接性能材料性能可伐合金焊接良好4J42合金焊接良好碳钢（Steel, Carbon）碳含量低于0.25%时焊接质量很好，碳含量高于0.25%可能导致脆性和裂纹1100铝合金良好的焊接，无裂纹2219铝合金无裂纹，不需填充金属2024/5052/6061铝合金需要4047铝合金作为填充金属以保证气密性和无焊接裂纹铍青铜（Beryllium Copper）合金成份越高焊接质量越好铜（Copper）