一種基于低溫共燒陶瓷的倒裝焊接的表貼型外殼結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供了一種基于低溫共燒陶瓷的倒裝焊接的表貼型外殼結(jié)構(gòu)，其特征是在低溫共燒陶瓷外殼底部成型焊接金屬化焊盤(pán)區(qū)，通過(guò)與陶瓷基體在低溫共燒過(guò)程中形成，包括陶瓷腔區(qū)、陶瓷布線區(qū)和可焊接金屬化焊盤(pán)。本實(shí)用新型的有益效果：本結(jié)構(gòu)可以通過(guò)低溫共燒陶瓷工藝實(shí)現(xiàn)，不需要改變陶瓷基體和燒結(jié)工藝。通過(guò)用戶反饋，實(shí)現(xiàn)了所需的電氣性能，有效減小了封裝空間，增大了封裝密度。通過(guò)不同的腔體結(jié)構(gòu)和金屬化布線設(shè)計(jì)，可適應(yīng)不同性能要求的產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于多I/O引腳的低溫共燒陶瓷外殼應(yīng)用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于低溫共燒陶瓷的倒裝焊接的表貼型外殼結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型是一種基于低溫共燒陶瓷的倒裝焊接的表貼型外殼結(jié)構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]低溫共燒陶瓷(LTCC)技術(shù)是一種將低溫?zé)Y(jié)陶瓷粉制成厚度精確且致密的生瓷帶，在生瓷帶上利用激光打孔、微孔注漿、精密導(dǎo)體漿料印刷等工藝制出所需要的電路圖形，并將多個(gè)無(wú)源元件埋入其中，然后疊壓在一起，在900°C以下溫度范圍內(nèi)燒結(jié)成型出所需形狀的器件的工藝技術(shù)。具有優(yōu)良的高頻高Q特性，具有較好的溫度特性、較小的熱膨脹系數(shù)和較小的介電常數(shù)等優(yōu)良特性。倒裝焊接技術(shù)是一種先進(jìn)封裝技術(shù)，是將原有的引線縮到封裝體上形成焊盤(pán)，并通過(guò)SMT等工藝完成與PCB等基板的焊接，有效地改善了電性能，縮短了芯片與基板之間的距離，具有一定的密封性能，I/O引腳多，有效增大了系統(tǒng)集成度，推動(dòng)了現(xiàn)在電子封裝行業(yè)高密度集成化和微型化趨勢(shì)。為滿足確保芯片性能，并實(shí)現(xiàn)低溫共燒陶瓷高密度封裝，開(kāi)發(fā)出一種可滿足倒裝焊接技術(shù)的陶瓷外殼結(jié)構(gòu)勢(shì)在必行。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型提出的是一種基于低溫共燒陶瓷的倒裝焊接的表貼型外殼結(jié)構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)方法，以提高低溫共燒陶瓷外殼I/o輸出密度，并實(shí)現(xiàn)直流接通或微波導(dǎo)通的功能。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案:一種基于低溫共燒陶瓷的倒裝焊接的表貼型外殼結(jié)構(gòu)，其特征是包括陶瓷腔區(qū)、陶瓷布線區(qū)和可焊接金屬化焊盤(pán)區(qū)，其中陶瓷布線區(qū)通過(guò)金屬化孔柱分別與陶瓷腔區(qū)、可焊接金屬化焊盤(pán)區(qū)上下電互連接，并通過(guò)陶瓷腔區(qū)或可焊接金屬化焊盤(pán)區(qū)固定在外部的電路平臺(tái)上。
[0005]本實(shí)用新型的有益效果:本結(jié)構(gòu)可以通過(guò)低溫共燒陶瓷工藝實(shí)現(xiàn)，不需要改變陶瓷基體和燒結(jié)工藝。通過(guò)用戶反饋，實(shí)現(xiàn)了所需的電氣性能，有效減小了封裝空間，增大了封裝密度。通過(guò)不同的腔體結(jié)構(gòu)和金屬化布線設(shè)計(jì)，可適應(yīng)不同性能要求的產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于多I/o引腳的低溫共燒陶瓷外殼應(yīng)用。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0007]圖1是一種基于低溫共燒陶瓷的倒裝焊接的表貼型外殼結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0008]圖2是一種基于低溫共燒陶瓷的倒裝焊接的表貼型外殼結(jié)構(gòu)底面焊盤(pán)圖。
[0009]圖3是一種基于低溫共燒陶瓷的倒裝焊接的表貼型外殼結(jié)構(gòu)實(shí)施案例。
[0010]圖中的I是陶瓷墻，2是金屬化孔柱，3是金屬化布線，4是腔內(nèi)臺(tái)階，5是表面金屬化焊盤(pán)，6是芯片粘接面，7是引線鍵合面，8是封接面。
[0011]A區(qū)為陶瓷腔區(qū)，芯片粘接和引線鍵合均可在此區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)，并被陶瓷墻隔離出區(qū)為陶瓷布線區(qū)，是芯片與外部的電氣連接通道，通過(guò)常用激光打孔、微孔注漿、精密導(dǎo)體漿料印刷等工藝實(shí)現(xiàn)；C區(qū)為可焊接金屬化焊盤(pán)區(qū)，可焊接金屬化焊盤(pán)構(gòu)成焊接面，實(shí)現(xiàn)與外部基板的連接。
【具體實(shí)施方式】
[0012]對(duì)照附圖，一種基于低溫共燒陶瓷的倒裝焊接的表貼型外殼結(jié)構(gòu)，其特征是在低溫共燒陶瓷外殼底部成型可焊接金屬化焊盤(pán)區(qū)C，通過(guò)與陶瓷基體在低溫共燒過(guò)程中形成，其外殼結(jié)構(gòu)包括陶瓷腔區(qū)、陶瓷布線區(qū)和可焊接金屬化焊盤(pán)區(qū)，其中陶瓷布線區(qū)通過(guò)金屬化孔柱分別與陶瓷腔區(qū)、可焊接金屬化焊盤(pán)區(qū)形成電互連接，通過(guò)陶瓷腔區(qū)或可焊接金屬化焊盤(pán)區(qū)固定在外部的電路平臺(tái)上。
[0013]所述的陶瓷腔區(qū)A由陶瓷墻1、芯片粘結(jié)區(qū)6、引線鍵合面7、腔內(nèi)臺(tái)階4和封接面8構(gòu)成，其中陶瓷墻I的四周?chē)⌒酒辰Y(jié)區(qū)6，引線鍵合面7和腔內(nèi)臺(tái)階4分布在芯片粘結(jié)區(qū)6的四周；封接面8接陶瓷墻1，封接面8是外殼上表面的焊接環(huán)，該焊接環(huán)與蓋板焊接。
[0014]所述的芯片粘結(jié)區(qū)6是粘結(jié)固定芯片的區(qū)域，引線鍵合面7是芯片上表面電極連接到陶瓷外殼上的金絲鍵合面，腔內(nèi)臺(tái)階4起腔內(nèi)隔離和特殊信號(hào)傳輸作用，陶瓷墻I對(duì)腔內(nèi)芯片、器件起保護(hù)作用，將其與外部空間進(jìn)行物理隔離，可穿金屬化孔柱；封接面8是外殼上表面的焊接環(huán)，通過(guò)與蓋板進(jìn)行焊接封住腔內(nèi)；引線鍵合面在芯片粘結(jié)區(qū)的四周分布，腔內(nèi)臺(tái)階上可存在引線鍵合面或芯片捻接區(qū)或單獨(dú)存在，陶瓷墻四周?chē)⌒酒辰Y(jié)區(qū)、弓丨線鍵合面和腔內(nèi)臺(tái)階，保護(hù)其上的芯片器件，封接面從外殼上表面封住芯片粘結(jié)區(qū)、引線鍵合面和腔內(nèi)臺(tái)階。
[0015]芯片粘接和引線鍵合均可在此區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)，并被陶瓷墻隔離；其中陶瓷腔區(qū)為芯片提供20mmX20mmX3mm的安裝空間，陶瓷腔區(qū)設(shè)計(jì)成長(zhǎng)方形或圓形，陶瓷腔區(qū)內(nèi)臺(tái)階高度
2.5mm,芯片粘結(jié)區(qū)6是芯片線路連接區(qū)，提供芯片線路連接，同時(shí)起固定的作用，臺(tái)階可孤立。
[0016]陶瓷腔區(qū)主要為芯片、器件提供安裝區(qū)域，引線鍵合和芯片粘結(jié)均可在此區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)常用激光開(kāi)腔打孔、微孔注漿、精密導(dǎo)體漿料印刷等工藝實(shí)現(xiàn)，可制作成帶隔墻或臺(tái)階，并通過(guò)封接面與基板或蓋板焊接，與陶瓷墻形成密封保護(hù)狀態(tài)，陶瓷腔區(qū)是整個(gè)LTCC表貼型外殼的主體部分，外殼的主體性能在此區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)，內(nèi)嵌芯片、器件等，外連蓋板、基板，通過(guò)金屬化孔柱與陶瓷布線區(qū)形成電互連。
[0017]所述的陶瓷布線區(qū)B，其結(jié)構(gòu)包括金屬化布線3、金屬化孔柱2和陶瓷基體；其中金屬化布線3、金屬化孔柱2在陶瓷基體內(nèi)，陶瓷布線區(qū)在低溫共燒陶瓷基體內(nèi)形成的線寬為
0.1mm0
[0018]陶瓷基體是承載金屬化布線3和金屬化孔柱2，起物理支撐、信號(hào)隔離作用，金屬化布線3是陶瓷基體內(nèi)各個(gè)平面上內(nèi)嵌于陶瓷基體的內(nèi)部信號(hào)走線，金屬化孔柱2是陶瓷基體內(nèi)不同平面上金屬化布線之間相互連接的通道。
[0019]陶瓷布線區(qū)在低溫共燒陶瓷基體內(nèi)形成最小線寬為0.1mm的電氣互連線路和金屬化孔柱，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部與外部的電氣連接。
[0020]陶瓷布線區(qū)主要是承接陶瓷腔區(qū)，外連可焊接金屬化焊盤(pán)區(qū)，起過(guò)渡作用，通過(guò)金屬化布線和金屬化孔柱互連形成陶瓷腔區(qū)和可焊接金屬化焊盤(pán)區(qū)的電氣連接通道，通過(guò)常用激光打孔、微孔注漿、精密導(dǎo)體漿料印刷等工藝實(shí)現(xiàn)，陶瓷布線區(qū)通過(guò)金屬化孔柱分別與陶瓷腔區(qū)和可焊接金屬化焊盤(pán)區(qū)上下形成電互連。
[0021]所述的可焊接金屬化焊盤(pán)區(qū)C，由可焊接金屬化焊盤(pán)5組成，可焊接金屬化焊盤(pán)區(qū)在低溫共燒陶瓷底部表面印刷用戶需求形狀的可焊接金屬化漿料，在陶瓷燒結(jié)過(guò)程中漿料在低溫共燒陶瓷底部表面形成圓形、長(zhǎng)條形的可焊接金屬化焊盤(pán)，外接基板、器件等。
[0022]可焊接金屬化焊盤(pán)區(qū)C主要通過(guò)釬焊的方式與外部基板、器件形成固定、電氣連接，通過(guò)精密導(dǎo)體漿料印刷等工藝實(shí)現(xiàn)?？珊附咏饘倩副P(pán)區(qū)通過(guò)金屬化孔柱與陶瓷布線區(qū)形成電互連，外接基板、器件等。
[0023]整個(gè)LTCC表貼型外殼可通過(guò)陶瓷腔區(qū)或可焊接金屬化焊盤(pán)區(qū)固定在外部的電路平臺(tái)上。
[0024]本結(jié)構(gòu)能承載一定形狀的芯片，并可實(shí)現(xiàn)芯片與外部隔離；具有可實(shí)現(xiàn)芯片與外部連接的通道；具有可焊接金屬化焊盤(pán)。
[0025]一種基于低溫共燒陶瓷的倒裝焊接的表貼型外殼結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:包括，
[0026]I)具有長(zhǎng)方體、圓柱體形狀的內(nèi)腔和外殼形狀；以滿足外殼直流接通或微波導(dǎo)通的實(shí)現(xiàn)；
[0027]2)低溫共燒陶瓷表面金屬化焊盤(pán)具有可焊接性能；
[0028]3)內(nèi)腔內(nèi)的金屬 化圖形與可焊接金屬化圖形通過(guò)最小線寬為0.1mm的電氣互連線路和金屬化孔柱的內(nèi)部布線實(shí)現(xiàn)互連；
[0029]4)采用常規(guī)的低溫共燒陶瓷工藝。
[0030]本實(shí)用新型使用陶瓷生瓷帶由FERRO公司提供，可焊接金屬化漿料也同樣是FERRO公司提供，可焊接金屬化漿料需與陶瓷基體在低溫?zé)Y(jié)收縮時(shí)匹配。
[0031]本實(shí)用新型采用常用的低溫共燒陶瓷生產(chǎn)工藝技術(shù)。通過(guò)在尺寸精確且致密的生瓷帶上，利用激光打孔、微孔注漿、打平、精密導(dǎo)體漿料印刷等工藝制出所需要的電路圖形和可焊接金屬化層，利用激光開(kāi)腔、疊片等工藝制出所需要的一定形狀的生瓷片，通過(guò)高精度溫控爐低溫?zé)Y(jié)成型出一定形狀的低溫共燒陶瓷表貼型外殼。
[0032]本結(jié)構(gòu)中，焊接區(qū)寬度在200μπ2πιπι范圍內(nèi)；可焊接金屬化層厚度在8μπι~15μπι范圍。
實(shí)施例
[0033]本實(shí)用新型應(yīng)用于LTCC表貼外殼，該款LTCC表貼外殼具體的使用結(jié)構(gòu)如圖3所示。通過(guò)常規(guī)的低溫共燒陶瓷工藝將具有封接面、金屬化導(dǎo)線和金屬化焊接盤(pán)的LTCC表貼外殼制作出來(lái)，然后將功能芯片通過(guò)導(dǎo)電膠粘連在該款LTCC表貼外殼的空腔內(nèi)的芯片粘接區(qū)，通過(guò)金絲鍵合的方式將芯片上的電路與LTCC表貼外殼腔體內(nèi)的引線鍵合面連通在一起；通過(guò)釬焊的方式將蓋板與LTCC表貼外殼的封接面封接在一起，形成密封保護(hù)；再將封好蓋板的LTCC表貼外殼通過(guò)釬焊的方式通過(guò)表貼外殼上的焊盤(pán)與基板上的焊盤(pán)連通在一起。這樣就形成了具有微波功能的組件。
【權(quán)利要求】
1.一種基于低溫共燒陶瓷的倒裝焊接的表貼型外殼結(jié)構(gòu)，其特征是包括陶瓷腔區(qū)、陶瓷布線區(qū)和可焊接金屬化焊盤(pán)區(qū)，其中陶瓷布線區(qū)通過(guò)金屬化孔柱分別與陶瓷腔區(qū)、可焊接金屬化焊盤(pán)區(qū)上下電互連接，并通過(guò)陶瓷腔區(qū)或可焊接金屬化焊盤(pán)區(qū)固定在外部的電路平臺(tái)上。
2.如權(quán)利要求1所述一種基于低溫共燒陶瓷的倒裝焊接的表貼型外殼結(jié)構(gòu)，其特征是所述的陶瓷腔區(qū)由陶瓷墻(I)、芯片粘結(jié)區(qū)(6)、引線鍵合面(7)、腔內(nèi)臺(tái)階(4)和封接面(8)構(gòu)成，其中陶瓷墻(I)的四周?chē)⌒酒辰Y(jié)區(qū)(6)，引線鍵合面(7)和腔內(nèi)臺(tái)階(4)分布在芯片粘結(jié)區(qū)(6)的四周；封接面(8)接陶瓷墻(I)，封接面(8)是外殼上表面的焊接環(huán)，該焊接環(huán)與蓋板相接。
3.如權(quán)利要求1所述一種基于低溫共燒陶瓷的倒裝焊接的表貼型外殼結(jié)構(gòu)，其特征是所述的陶瓷腔區(qū)的安裝空間20mmX 20mmX 3mm，陶瓷腔區(qū)呈長(zhǎng)方形或圓形，陶瓷腔區(qū)內(nèi)臺(tái)階高度2.5mm。
4.如權(quán)利要求1所述一種基于低溫共燒陶瓷的倒裝焊接的表貼型外殼結(jié)構(gòu)，其特征是所述的陶瓷布線區(qū)，其結(jié)構(gòu)包括金屬化布線(3)、金屬化孔柱(2)和陶瓷基體；其中金屬化布線(3)、金屬化孔柱(2)在陶瓷基體內(nèi)，陶瓷布線區(qū)在低溫共燒陶瓷基體內(nèi)形成的線寬為0.1mnin
5.如權(quán)利要求1所述一種基于低溫共燒陶瓷的倒裝焊接的表貼型外殼結(jié)構(gòu)，其特征是所述的可焊接金屬化焊盤(pán)區(qū)由可焊接金屬化焊盤(pán)(5)組成，該可焊接金屬化焊盤(pán)區(qū)呈圓形或長(zhǎng)條形。
【文檔編號(hào)】H01L23/055GK203503637SQ201320418425
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月15日
【發(fā)明者】嚴(yán)蓉, 戴雷, 王子良 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所