一種基于低溫共燒陶瓷的倒裝焊接的表貼型外殼結構的制作方法
【專利摘要】本實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構，其特征是在低溫共燒陶瓷外殼底部成型焊接金屬化焊盤區，通過與陶瓷基體在低溫共燒過程中形成，包括陶瓷腔區、陶瓷布線區和可焊接金屬化焊盤。本實用新型的有益效果：本結構可以通過低溫共燒陶瓷工藝實現，不需要改變陶瓷基體和燒結工藝。通過用戶反饋，實現了所需的電氣性能，有效減小了封裝空間，增大了封裝密度。通過不同的腔體結構和金屬化布線設計，可適應不同性能要求的產品，可廣泛應用于多I/O引腳的低溫共燒陶瓷外殼應用。
【專利說明】一種基于低溫共燒陶瓷的倒裝焊接的表貼型外殼結構
【技術領域】
[0001]本實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構及其實現方法。
【背景技術】
[0002]低溫共燒陶瓷(LTCC)技術是一種將低溫燒結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、精密導體漿料印刷等工藝制出所需要的電路圖形，并將多個無源元件埋入其中，然后疊壓在一起，在900°C以下溫度范圍內燒結成型出所需形狀的器件的工藝技術。具有優良的高頻高Q特性，具有較好的溫度特性、較小的熱膨脹系數和較小的介電常數等優良特性。倒裝焊接技術是一種先進封裝技術，是將原有的引線縮到封裝體上形成焊盤，并通過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，有效增大了系統集成度，推動了現在電子封裝行業高密度集成化和微型化趨勢。為滿足確保芯片性能，并實現低溫共燒陶瓷高密度封裝，開發出一種可滿足倒裝焊接技術的陶瓷外殼結構勢在必行。
實用新型內容
[0003]本實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構及其實現方法，以提高低溫共燒陶瓷外殼I/o輸出密度，并實現直流接通或微波導通的功能。
[0004]本實用新型的技術解決方案:一種基于低溫共燒陶瓷的倒裝焊接的表貼型外殼結構，其特征是包括陶瓷腔區、陶瓷布線區和可焊接金屬化焊盤區，其中陶瓷布線區通過金屬化孔柱分別與陶瓷腔區、可焊接金屬化焊盤區上下電互連接，并通過陶瓷腔區或可焊接金屬化焊盤區固定在外部的電路平臺上。
[0005]本實用新型的有益效果:本結構可以通過低溫共燒陶瓷工藝實現，不需要改變陶瓷基體和燒結工藝。通過用戶反饋，實現了所需的電氣性能，有效減小了封裝空間，增大了封裝密度。通過不同的腔體結構和金屬化布線設計，可適應不同性能要求的產品，可廣泛應用于多I/o引腳的低溫共燒陶瓷外殼應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[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構的剖視圖。
[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構底面焊盤圖。
[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構實施案例。
[0010]圖中的I是陶瓷墻，2是金屬化孔柱，3是金屬化布線，4是腔內臺階，5是表面金屬化焊盤，6是芯片粘接面，7是引線鍵合面，8是封接面。
[0011]A區為陶瓷腔區，芯片粘接和引線鍵合均可在此區內實現，并被陶瓷墻隔離出區為陶瓷布線區，是芯片與外部的電氣連接通道，通過常用激光打孔、微孔注漿、精密導體漿料印刷等工藝實現；C區為可焊接金屬化焊盤區，可焊接金屬化焊盤構成焊接面，實現與外部基板的連接。
【具體實施方式】
[0012]對照附圖，一種基于低溫共燒陶瓷的倒裝焊接的表貼型外殼結構，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區C，通過與陶瓷基體在低溫共燒過程中形成，其外殼結構包括陶瓷腔區、陶瓷布線區和可焊接金屬化焊盤區，其中陶瓷布線區通過金屬化孔柱分別與陶瓷腔區、可焊接金屬化焊盤區形成電互連接，通過陶瓷腔區或可焊接金屬化焊盤區固定在外部的電路平臺上。
[0013]所述的陶瓷腔區A由陶瓷墻1、芯片粘結區6、引線鍵合面7、腔內臺階4和封接面8構成，其中陶瓷墻I的四周圍住芯片粘結區6，引線鍵合面7和腔內臺階4分布在芯片粘結區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，該焊接環與蓋板焊接。
[0014]所述的芯片粘結區6是粘結固定芯片的區域，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，腔內臺階4起腔內隔離和特殊信號傳輸作用，陶瓷墻I對腔內芯片、器件起保護作用，將其與外部空間進行物理隔離，可穿金屬化孔柱；封接面8是外殼上表面的焊接環，通過與蓋板進行焊接封住腔內；引線鍵合面在芯片粘結區的四周分布，腔內臺階上可存在引線鍵合面或芯片捻接區或單獨存在，陶瓷墻四周圍住芯片粘結區、弓丨線鍵合面和腔內臺階，保護其上的芯片器件，封接面從外殼上表面封住芯片粘結區、引線鍵合面和腔內臺階。
[0015]芯片粘接和引線鍵合均可在此區內實現，并被陶瓷墻隔離；其中陶瓷腔區為芯片提供20mmX20mmX3mm的安裝空間，陶瓷腔區設計成長方形或圓形，陶瓷腔區內臺階高度
2.5mm,芯片粘結區6是芯片線路連接區，提供芯片線路連接，同時起固定的作用，臺階可孤立。
[0016]陶瓷腔區主要為芯片、器件提供安裝區域，引線鍵合和芯片粘結均可在此區域內實現，通過常用激光開腔打孔、微孔注漿、精密導體漿料印刷等工藝實現，可制作成帶隔墻或臺階，并通過封接面與基板或蓋板焊接，與陶瓷墻形成密封保護狀態，陶瓷腔區是整個LTCC表貼型外殼的主體部分，外殼的主體性能在此區域內實現，內嵌芯片、器件等，外連蓋板、基板，通過金屬化孔柱與陶瓷布線區形成電互連。
[0017]所述的陶瓷布線區B，其結構包括金屬化布線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，陶瓷布線區在低溫共燒陶瓷基體內形成的線寬為
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、信號隔離作用，金屬化布線3是陶瓷基體內各個平面上內嵌于陶瓷基體的內部信號走線，金屬化孔柱2是陶瓷基體內不同平面上金屬化布線之間相互連接的通道。
[0019]陶瓷布線區在低溫共燒陶瓷基體內形成最小線寬為0.1mm的電氣互連線路和金屬化孔柱，實現內部與外部的電氣連接。
[0020]陶瓷布線區主要是承接陶瓷腔區，外連可焊接金屬化焊盤區，起過渡作用，通過金屬化布線和金屬化孔柱互連形成陶瓷腔區和可焊接金屬化焊盤區的電氣連接通道，通過常用激光打孔、微孔注漿、精密導體漿料印刷等工藝實現，陶瓷布線區通過金屬化孔柱分別與陶瓷腔區和可焊接金屬化焊盤區上下形成電互連。
[0021]所述的可焊接金屬化焊盤區C，由可焊接金屬化焊盤5組成，可焊接金屬化焊盤區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，在陶瓷燒結過程中漿料在低溫共燒陶瓷底部表面形成圓形、長條形的可焊接金屬化焊盤，外接基板、器件等。
[0022]可焊接金屬化焊盤區C主要通過釬焊的方式與外部基板、器件形成固定、電氣連接，通過精密導體漿料印刷等工藝實現。可焊接金屬化焊盤區通過金屬化孔柱與陶瓷布線區形成電互連，外接基板、器件等。
[0023]整個LTCC表貼型外殼可通過陶瓷腔區或可焊接金屬化焊盤區固定在外部的電路平臺上。
[0024]本結構能承載一定形狀的芯片，并可實現芯片與外部隔離；具有可實現芯片與外部連接的通道；具有可焊接金屬化焊盤。
[0025]一種基于低溫共燒陶瓷的倒裝焊接的表貼型外殼結構的實現方法，其特征在于:包括，
[0026]I)具有長方體、圓柱體形狀的內腔和外殼形狀；以滿足外殼直流接通或微波導通的實現；
[0027]2)低溫共燒陶瓷表面金屬化焊盤具有可焊接性能；
[0028]3)內腔內的金屬 化圖形與可焊接金屬化圖形通過最小線寬為0.1mm的電氣互連線路和金屬化孔柱的內部布線實現互連；
[0029]4)采用常規的低溫共燒陶瓷工藝。
[0030]本實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燒結收縮時匹配。
[0031]本實用新型采用常用的低溫共燒陶瓷生產工藝技術。通過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，利用激光開腔、疊片等工藝制出所需要的一定形狀的生瓷片，通過高精度溫控爐低溫燒結成型出一定形狀的低溫共燒陶瓷表貼型外殼。
[0032]本結構中，焊接區寬度在200μπ2πιπι范圍內；可焊接金屬化層厚度在8μπι~15μπι范圍。
實施例
[0033]本實用新型應用于LTCC表貼外殼，該款LTCC表貼外殼具體的使用結構如圖3所示。通過常規的低溫共燒陶瓷工藝將具有封接面、金屬化導線和金屬化焊接盤的LTCC表貼外殼制作出來，然后將功能芯片通過導電膠粘連在該款LTCC表貼外殼的空腔內的芯片粘接區，通過金絲鍵合的方式將芯片上的電路與LTCC表貼外殼腔體內的引線鍵合面連通在一起；通過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；再將封好蓋板的LTCC表貼外殼通過釬焊的方式通過表貼外殼上的焊盤與基板上的焊盤連通在一起。這樣就形成了具有微波功能的組件。
【權利要求】
1.一種基于低溫共燒陶瓷的倒裝焊接的表貼型外殼結構，其特征是包括陶瓷腔區、陶瓷布線區和可焊接金屬化焊盤區，其中陶瓷布線區通過金屬化孔柱分別與陶瓷腔區、可焊接金屬化焊盤區上下電互連接，并通過陶瓷腔區或可焊接金屬化焊盤區固定在外部的電路平臺上。
2.如權利要求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構，其特征是所述的陶瓷腔區由陶瓷墻(I)、芯片粘結區(6)、引線鍵合面(7)、腔內臺階(4)和封接面(8)構成，其中陶瓷墻(I)的四周圍住芯片粘結區(6)，引線鍵合面(7)和腔內臺階(4)分布在芯片粘結區(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，該焊接環與蓋板相接。
3.如權利要求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構，其特征是所述的陶瓷腔區的安裝空間20mmX 20mmX 3mm，陶瓷腔區呈長方形或圓形，陶瓷腔區內臺階高度2.5mm。
4.如權利要求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構，其特征是所述的陶瓷布線區，其結構包括金屬化布線(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，陶瓷布線區在低溫共燒陶瓷基體內形成的線寬為0.1mnin
5.如權利要求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構，其特征是所述的可焊接金屬化焊盤區由可焊接金屬化焊盤(5)組成，該可焊接金屬化焊盤區呈圓形或長條形。
【文檔編號】H01L23/055GK203503637SQ201320418425
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年7月15日 優先權日:2013年7月15日
【發明者】嚴蓉, 戴雷, 王子良 申請人:中國電子科技集團公司第五十五研究所