一種表貼半導體元件氣密封裝結構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種表貼半導體元件氣密封裝結構，包括基板、半導體芯片、金屬線、封蓋。表貼管腳金屬片、陶瓷底板共同組合成表貼氣密封裝的基板，其中表貼管腳金屬片焊接在陶瓷底板上。本發(fā)明在保證氣密性封裝可靠性的基礎上，解決了現(xiàn)有金屬與陶瓷之間結合困難，成本較高的問題，并進一步提高了半導體的使用壽命。
【專利說明】一種表貼半導體元件氣密封裝結構
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電子學領域，涉及半導體的封裝技術，并且更具體地涉到一種表貼(表面貼裝)半導體元件氣密封裝結構。
【背景技術】
[0002]半導體封裝是指將通過測試的晶圓按照產品型號及功能需求加工得到獨立芯片的過程。封裝技術的水平直接影響到半導體自身性能的發(fā)揮和與之連接的印制電路板的設計和制造，是半導體制造的重要技術之一。封裝不僅起著安裝、固定、密封等保護芯片及增強電熱性能等方面的作用，而且還通過芯片上的接點用導線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過印制電路板上的導線與其它器件相連接，從而實現(xiàn)內部芯片與外部電路的連接。
[0003]按封裝的外形、尺寸、結構分類可分為引腳插入型、表面貼裝型和高級密封。表面貼裝技術是當前電子組裝制造的主流。此種表貼氣密封裝結構適合于功率半導體芯片的封裝，結構簡單，成本低。
[0004]半導體按封裝密封性方式可分為氣密性封裝和樹脂封裝兩類。他們的目的都是將芯片與外部溫度、濕度、空氣等環(huán)境隔絕，起保護和電氣絕緣作用，同時還可實現(xiàn)對外散熱及緩和應力。氣密性封裝所用到的外殼可以是金屬、陶瓷，所使用保護性氣體可以是真空或惰性氣體(如氮氣、氦氣、或氮氦混合氣等)，此種封裝封好后，可長期阻止外界空氣、水汽、污染物等進入封裝內，不會對內部芯片、內部結構造成腐蝕或其它形式的損害，因此具備非常好的可靠性，主要用于航空航天、軍事領域。但是，現(xiàn)有的氣密性封裝價格高，制造工藝難度大。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種表貼半導體元器件氣密封裝結構，使用金屬或陶瓷材料進行氣密性封裝，在保證氣密性封裝可靠性的基礎上，解決了現(xiàn)有金屬與陶瓷之間結合困難，成本較高的問題，并進一步提高了半導體的使用壽命。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種表貼半導體元器件氣密封裝結構，包括基板、半導體芯片、金屬線、封蓋。表貼管腳金屬片、陶瓷底板共同組合成表貼氣密封裝的基板，其中表貼管腳金屬片焊接在陶瓷底板上。
[0007]優(yōu)選地，陶瓷底板包括底面框形金屬膜、陶瓷基體、上面框形金屬膜、芯片安裝用貫通孔和金屬線用貫通孔，其中底面框形金屬膜、陶瓷基體、上面框形金屬膜通過高溫高壓方式結合為一體，底面框形金屬膜用于焊接表貼管腳金屬片，上面框形金屬膜用于焊接金屬封蓋。
[0008]優(yōu)選地，底面框形金屬膜、芯片安裝用貫通孔和金屬線用貫通孔的形狀是方形、圓形或其它形狀。
[0009]優(yōu)選地，通過焊錫片將表貼管腳金屬片焊接在陶瓷底板上。[0010]優(yōu)選地，半導體芯片通過焊錫片焊接在表貼管腳金屬片上。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述表貼半導體元器件氣密封裝機構包括多個半導體芯片。
[0012]優(yōu)選地，封蓋內部為凹腔，在保護內部結構的同時還能承受一定的外應力。
[0013]優(yōu)選地，封蓋和基板之間通過焊錫片焊接。
[0014]本發(fā)明包括如下有益效果:1)基板采用陶瓷底板加表貼管腳金屬片焊接的方式進行連接，避免了直接成型造成的難度和成本問題，同時焊錫片焊接可以保證其良好的氣密性。2)封蓋內部為一凹腔，在保護內部結構的同時還能承受一定的外應力。本發(fā)明可以使用在要求較高的場合，滿足航空、航天、軍工領域的要求，半導體使用壽命超過30年，能夠達到歐美對航空航天及軍用半導體元件壽命的最高要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為表貼半導體元件氣密封裝結構的外形圖。
[0016]圖2為表貼半導體元件氣密封裝結構的內部結構圖。
[0017]圖3為表貼半導體元件氣密封裝結構的陶瓷底板結構圖。
[0018]圖4為表貼半導體元件氣密封裝結構的金屬封蓋圖。
[0019]圖5為表貼半導體元件氣密封裝結構的底部裝配結構圖。
[0020]圖6為表貼半導體元件氣密封裝結構安裝金屬封蓋前的結構圖。
[0021]圖中所示標記如下:1、半導體元器件表貼管腳金屬片；2、焊錫片a ;3、金屬線表貼管腳金屬片；4、焊錫片b ;5、陶瓷底板；6、焊錫片c ;7、半導體芯片；8、金屬線；9、框形焊錫片d ;10、金屬封蓋。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和具體實例對本發(fā)明進行詳細描述。
[0023]參見各附圖，附圖中類似的數(shù)字表示相同或相應的部件。需要注意的是，各附圖僅說明了本發(fā)明的具體實例，并不限定本發(fā)明的保護范圍。
[0024]圖1是表貼氣密封裝的外形圖。如圖1所示，半導體元器件表貼管腳金屬片I和金屬線表貼管腳金屬片3是表貼氣密封裝的外部管腳，形成導熱導電通路。金屬封蓋10用于形成氣密封裝外殼，保護內部芯片結構不受外部氣體、水汽及其它物質的入侵。陶瓷底板5構成表貼氣密封裝的支架并同時起到絕緣及隔絕各電路(極)的作用。
[0025]圖2是表貼氣密封裝的內部結構圖。利用常規(guī)方法，讓表貼氣密封裝內部按照半導體元器件表貼管腳金屬片1、金屬線表貼管腳金屬片3、焊錫片a2、焊錫片b4、陶瓷底板5、焊錫片c6、半導體芯片7、金屬線8、框形焊錫片d9、金屬封蓋10順次連接。其中，半導體元器件表貼管腳金屬片I和金屬線表貼管腳金屬片3與陶瓷底板5共同組合成表貼氣密封裝的基板，并且半導體芯片7通過焊錫片6焊接在半導體元器件表貼管腳金屬片I上，半導體芯片7和金屬線表貼管腳金屬片3之間通過金屬線8構成導電通路。
[0026]圖3為表貼氣密封裝陶瓷底板結構圖，由底面框形金屬膜5-1及5-6、陶瓷基體5-2、上面框形金屬膜5-3組成。5-4和5-5為貫通孔。5-1、5_2、5-3、5_6通過高溫高壓方式結合為一體。5-1為焊接表貼氣密封裝金屬管腳3用，5-6為焊接表貼氣密封裝管腳I用。5-3為焊接金屬封蓋10用。5-1、5-6、5-4、5-5也可以使圓形或其它形狀。[0027]圖5為表貼氣密封裝底部裝配結構圖，封裝時先將半導體元器件表貼管腳金屬片I和金屬線表貼管腳金屬片3用焊錫片a2和焊錫片b4焊接在陶瓷底板5上，I和3的數(shù)量可以根據(jù)需要變化，構成表貼氣密封裝的基體，此焊接過程中一般將半導體元器件表貼管腳金屬片I和金屬線表貼管腳金屬片3放在上面、陶瓷底板5放在下面。一般將厚金屬片直接與陶瓷牢固地結合在一起工藝上難度較大、成本較高。此種結構通過焊錫片將半導體元器件表貼管腳金屬片I和金屬線表貼管腳金屬片3焊接在陶瓷底板5上，工藝簡單，成本低。
[0028]圖6為表貼氣密封裝安裝金屬封蓋前的結構圖，將半導體芯片7用焊錫片c6焊接在半導體元器件的表貼管腳金屬片I上，再用金屬線8通過常規(guī)超聲波或加熱結合超聲波的鍵合設備實現(xiàn)半導體芯片7和金屬線表貼管腳金屬片3之間的連接。金屬線8的數(shù)量根據(jù)半導體芯片7的不同可以是多條，同時半導體芯片的數(shù)量也可以是多個。在保護氣氛中將金屬封蓋10用框形焊錫片d9焊接在表貼氣密封裝基體的陶瓷底板5上，形成完整的表貼氣密封裝。
[0029]值得注意的是，圖3中5-1、5-6、5-4、5_5所采用的方形結構為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式且不限于此，也可以使圓形或其它形狀等。所以任何形狀的可實現(xiàn)本功能的替換且包括其產生的有益效果在內，都在本發(fā)明的保護范圍之內。同理圖6中金屬線8的數(shù)量根據(jù)半導體芯片7的不同可以是多條，同時半導體芯片的數(shù)量也可以是多個，因此采用此結構的不論金屬線數(shù)量及半導體芯片數(shù)量多少都在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種表貼半導體元件氣密封裝結構，它包括基板、半導體芯片、金屬線、封蓋，其特征是:表貼管腳金屬片與陶瓷底板共同組合成表貼氣密封裝的基板，表貼管腳金屬片焊接在陶瓷底板上。
2.根據(jù)權利要求1所述的表貼半導體元件氣密封裝結構，其特征是:陶瓷底板包括底面框形金屬膜、陶瓷基體、上面框形金屬膜、芯片安裝用貫通孔和金屬用貫通孔，其中底面框形金屬膜、陶瓷基體、上面框形金屬膜通過高溫高壓方式結合為一體，底面框形金屬膜用于焊接表貼管腳金屬片，上面框形金屬膜用于焊接金屬封蓋。
3.根據(jù)權利要求2所述的表貼半導體元件氣密封裝結構，其特征是:所述陶瓷底板的底面框形金屬膜、芯片安裝用貫通孔和金屬線用貫通孔的形狀是方形、圓形或其它形狀。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的表貼半導體元件氣密封裝結構，其特征是:通過焊錫片將表貼管腳金屬片焊接在陶瓷底板上。
5.根據(jù)權利要求1或2或4所述的表貼半導體元件氣密封裝結構，其特征是:半導體芯片通過焊錫片焊接在表貼管腳金屬片上。
6.根據(jù)權利要求1或2或4所述的表貼半導體元件氣密封裝結構，其特征是:包括多個半導體芯片。
7.根據(jù)權利要求1或2或4所述的表貼半導體元件氣密封裝結構，其特征是:封蓋內部為凹腔。
8.根據(jù)權利要求1或2或4所述的表貼半導體元件結構，其特征是:封蓋和基板之間通過焊錫片焊接。
【文檔編號】H01L23/31GK103928432SQ201310010818
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年1月14日 優(yōu)先權日:2013年1月14日
【發(fā)明者】劉立東 申請人:內蒙航天動力機械測試所