一種晶體振蕩器的陶瓷封裝件的製作方法
2023-06-07 04:52:06 1
專利名稱：一種晶體振蕩器的陶瓷封裝件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及裝有作為頻率發生器和頻率調節器的一種晶體振蕩器的陶瓷封裝件。
背景技術：
由於手機、靜態數位相機、PC主板、筆記本電腦和視頻遊戲的不斷發展，晶體振蕩器的需求量預計會出現兩位數的增長。但由於傳統陶瓷基座的疊層共燒技術及複雜的設計方案，如圖1，使得陶瓷基座的生產成本一直居高不下，而且產量也受到技術、設備各方面的限制，遠遠不能滿足於日益增長的市場需求，因此尋找一種簡單易行的方法代替目前的設計、製造方法已迫在眉睫，本實用新型就是在這種市場需求下應運而生的。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種晶體振蕩器的陶瓷封裝件，其意義在於提高生產效率、降低生產成本，更大地滿足日益增長的市場需求。
本實用新型的上述目的是採用如下技術方案予以實現的晶體振蕩器的陶瓷封裝件，其特徵在於包括底層板，具有內部端子及外部端子，且內部端子電連接到外部端子，蓋，以「倒裝」形式直接位於底層板上，所述的蓋為陶瓷或金屬合金，內部為一起到密封及容納晶片雙重作用的空腔。
根據本實用新型，底層板的內、外部端子及其電連接材料，為共燒的W，或者是採用厚膜技術形成的Ag或Ag/Pd。
根據本實用新型，內部端子以40μm-50μm印刷厚度的Ag或Ag/Pd的形式形成在底層板上，其頂部有鍍金層。
根據本實用新型，在底層板上有金屬化布線，底層板具有內部端子和外部端子及內外端子之間的電連接，由導電膠將晶片粘合在底層板的內部端子上，底層板作為一個承載晶片並實現信號的輸入及輸出的基體。
根據本實用新型，底層板上的內部端子具有使晶片與底層板保持一定的空間距離的高度，這一空間高度可以直接印刷較厚的導電層，或者由其它金屬或非金屬的墊片支撐而形成。
根據本實用新型，底層板上的電連接為旁導通孔聯接或為內部導通孔聯接。
根據本實用新型，陶瓷蓋由兩層構成，在四周塗布一圈低熔玻璃。
根據本實用新型，陶瓷蓋由兩層構成，為在空氣氣氛裡燒結疊層，在四周塗布低熔玻璃。
根據本實用新型，金屬蓋為由一次衝壓成型的蓋體，與四周已預先金屬化的底層板封裝為一體。
在底層板的上表面的四周印刷有金屬環層，且金屬環層表面有鍍金層，金屬環焊接在底層板上。
本實用新型晶體振蕩器的陶瓷封裝件的製造方法，其特徵在於具有內、外端子及其電連接的底層板是單層的，可採用厚膜等非共燒金屬的方法實現陶瓷的金屬化。這樣就解決了共燒金屬容易氧化的問題，解決了共燒陶瓷燒結的還原性與排膠的氧化性這一大矛盾，生產設備方面的投資也大大減少了，排膠和燒結可以同時進行，沒有了還原氣氛爐的高成本問題。
另一方面，基於其電學性能的考慮。一般說來，在高頻、高性能的電子封裝組件，位於多層基板的多導通孔的平行路徑將放大漏電流。理想地，通孔數越少，就越能減少不期望的寄生電容和總漏電流。本實用新型直接在底層板上設計具有一定高度的內部端子，去掉了陶瓷基座傳統設計上的緩衝薄片，也就在少了緩衝薄片上的導通孔，從而避免了平行導電路徑漏電的問題，增強了高頻信號網的工作可靠性。
第三方面，蓋的「帽式」設計使其於底層板密封形成晶片振蕩的有效空間。由於不需要金屬化，可採用普通陶瓷的疊層燒結方法，在空氣氣氛裡燒結，可有效地提高封裝的氣密性和陶瓷的外觀光潔度。此外，蓋的外圍採用低熔點的封接玻璃，保證在熔化時的高度均勻一致，為封裝的氣密性提高了保證。
圖1為傳統貼片式多層陶瓷封裝件基座結構示意圖圖2本實用新型採用的金屬蓋、內部導通孔貼片式陶瓷基座結構示意圖圖3本實用新型採用的陶瓷蓋、內部導通孔貼片式陶瓷基座結構示意圖圖4本實用新型採用的金屬蓋、內部導通孔且帶支撐薄片的貼片式陶瓷基座結構示意圖圖5本實用新型採用的陶瓷蓋、內部導通孔且帶支撐薄片的貼片式陶瓷基座結構示意圖圖6本實用新型採用的陶瓷蓋、旁導通孔貼片式陶瓷基座結構示意圖圖7貼片式陶瓷基座陶瓷蓋板結構示意圖圖8、圖9內部導通孔貼片式陶瓷基座底層板正面金屬布線示意圖圖10旁導通孔貼片式陶瓷基座底層板正面金屬布線示意圖圖11貼片式陶瓷基座底層板反面金屬布線示意圖具體實施方式
下面將結合附圖詳細說明本實用新型的優選實施例。圖1示出了傳統的貼片式陶瓷封裝結構，11為底層，12和12`為緩衝薄片，13和13`為蓋支撐薄片，14和14`為kovar環，15為頂蓋，16為晶片。
圖2、圖3、圖4、圖5及圖6示出了本實用新型用於晶體振蕩器的陶瓷封裝件基座的四種形式。圖2中21為底層板，22為金屬蓋，23為晶片，24和24`為內部端子，25和25`為外部端子，26和26`為導通孔，27和27`為導電膠，28和28`為金屬蓋與底層板的焊接金屬層。圖3中31為底層板，32和32`為陶瓷蓋，33為晶片，34和34`為內部端子，35和35`為外部端子，36和36`為導通孔，37和37`為導電膠，38和38`為封接玻璃。圖4中41為底層板，42為金屬蓋，43為晶片，44和44`為內部端子，45和45`為外部端子，46和46`為導通孔，47和47`為導電膠，48和48`為金屬蓋與底層板的焊接層，49和49`為金屬或非金屬支撐薄片。圖5中51為底層板，52和52`為陶瓷蓋，53為晶片，54和54`為內部端子，55和55`為外部端子，56和56`為導通孔，57和57`為導電膠，58和58`為封接玻璃，59和59`為金屬或非金屬支撐薄片。圖6中61為底層板，62和62`為陶瓷蓋，63為晶片，64和64`為內部端子，65和65`為外部端子，66和66`為導通孔，67和67`為導電膠，68和68`為封接玻璃。
本實用新型的晶體振蕩器陶瓷封裝提供了一種結構，相對於現有技術，它不但能夠簡化共燒生產工藝，而且能夠減少堆疊的陶瓷薄片的數量，從而減少了整個封裝的厚度。為了該目的，本實用新型提供了五種不同的結構，它簡化了現有技術中的陶瓷金屬共燒技術，除去了緩衝薄片和蓋支撐薄片。下面將進一步詳細說明本實用新型的這種結構。
參照圖2，本實用新型的陶瓷封裝包括底層板21，位於最下面的部分，該底層板21是陶瓷基板的形式，在其上側及下側具有內部端子24，24`及外部端子25，25`，內部端子24，24`以電連接26，26`到外部端子25，25`，並且內部端子24，24`以大約50μm印刷厚度的Ag或Ag/Pd的形式形成在底層板21上，其頂部再鍍金。內部端子24，24`的厚度必須有保證，才能使晶片23起有效振蕩。
內部端子的高度也可以通過支撐薄片來實現，如圖4和圖5，這樣印刷膜厚50μm左右的要求就可以相應地降低，該支撐薄片可以由金屬或非金屬做成。
內、外部端子是採用非共燒的技術印刷在底層板21上，由於非共燒可以不考慮陶瓷與金屬漿料的燒成收縮率不一致而造成底層板翹曲變形的問題，所以只要印刷厚度得到保證，在燒結時可以忽略陶瓷與金屬熱膨脹係數(CET)不一致而造成的晶體振蕩器陶瓷封裝的總體上的彎曲變形。
由於沒有另外設計陶瓷緩衝薄片，底層板21必須具有大約0.6mm的厚度，這一高度足夠晶片23進行穩定的振蕩並且使得底層板21在一定程度上吸收施加到晶片23上的外部衝擊來保護晶片23。
相應地，底層板可以進行兩種電路設計，如圖8、圖9和圖10所示，即內、外端子的導通孔可以設計為內部導通孔，封裝件結構如圖2、圖3、圖4和圖5，也可以設計為旁導通孔，如圖6。當設計為內部導通孔時，要求更好地控制灌孔金屬的燒成收縮率，以免在燒成時金屬與基板的收縮率相差太大而開裂或脫落，保證封裝件的氣密性。
本實用新型的蓋為「帽式」設計，「帽沿」設計大約0.3mm的高度，使得蓋頂與底層板有一定的間隙，保證晶片能有效振蕩。
蓋可以是一次衝壓成型出來的金屬合金，如圖2及圖4，也可以是陶瓷，如圖3、圖5及圖6。
陶瓷蓋為兩層設計，如圖7，無金屬化布線，疊層後可在空氣氣氛中進行燒結，避免了共燒金屬容易氧化的問題。
陶瓷蓋的「帽沿」塗敷一圈約0.2mm厚度的封接玻璃，封接只需加熱到玻璃的軟化溫度就可以完成，而且利用熔融玻璃的表面張力，玻璃的高度可以自動保持一致，這樣既保證了陶瓷封裝的平整度，又保證了封裝的氣密性。
如果蓋的材料選用金屬合金，則底層板在設計時要進行相應的改動，即在底層板的上表面的四周要印刷一金屬環，如圖8，且要求金屬環表面鍍金，這樣才能保證金屬環能很好地焊接在底層板上，實現良好的氣密性封接。
如上所述，本實用新型簡化了陶瓷封裝的生產工藝，降低了生產設備的要求，更適合於大批量生產要求。
本實用新型還最小化了陶瓷封裝，減少了靠近底層板的緩衝薄片，以及實現了四種實用型設計，豐富了貼片式陶瓷封裝的設計形式，更好地滿足不同功用不同頻率的需要，且降低了生產成本。
權利要求1.一種晶體振蕩器的陶瓷封裝件，其特徵在於包括底層板，具有內部端子及外部端子，且內部端子電連接到外部端子，蓋，以「倒裝」形式直接位於底層板上，所述的蓋為陶瓷或金屬或Kovar合金，內部為一起到密封及容納晶片雙重作用的空腔。
2.根據權利要求1所述的一種晶體振蕩器的陶瓷封裝件，其特徵在於底層板的內、外部端子及其電連接材料，為共燒的W，或者是採用厚膜技術形成的Ag或Ag/Pd。
3.根據權利要求1所述的一種晶體振蕩器的陶瓷封裝件，其特徵在於內部端子以40μm-50μm印刷厚度的Ag或Ag/Pd的形式形成在底層板上，其頂部有鍍金層。
4.根據權利要求1所述的一種晶體振蕩器的陶瓷封裝件，其特徵在於在底層板上有金屬化布線，底層板具有內部端子和外部端子及內外端子之間的電連接，由導電膠將晶片粘合在底層板的內部端子上，底層板作為一個承載晶片並實現信號的輸入及輸出的基體。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的一種晶體振蕩器的陶瓷封裝件，其特徵在於底層板上的內部端子具有使晶片與底層板保持一定的空間距離的高度，這一高度可以直接印刷金屬漿料形成，或者由其它金屬或非金屬的支撐薄片形成。
6.根據權利要求5所述的一種晶體振蕩器的陶瓷封裝件，其特徵在於底層板上的電連接為旁導通孔聯接或為內部導通孔聯接。
7.根據權利要求6所述的一種晶體振蕩器的陶瓷封裝件，其特徵在於陶瓷蓋由兩層構成，為在空氣氣氛裡燒結疊層，在四周塗布低熔玻璃。
8.根據權利要求7所述的一種晶體振蕩器的陶瓷封裝件，其特徵在於金屬蓋為由一次衝壓成型的蓋體，與四周已預先金屬化的底層板封裝為一體。
9.根據權利要求8所述的一種晶體振蕩器的陶瓷封裝件，其特徵在於在底層板的上表面的四周印刷有金屬環層，且金屬環層表面有鍍金層，金屬環焊接在底層板上。
專利摘要本實用新型涉及一種晶體振蕩器的陶瓷封裝件。相對於傳統封裝結構，該陶瓷封裝的結構得到了改進以便優化製造工藝，用貼片式「倒裝」的方法取代常見的「正裝」陶瓷封裝，而又區別於傳統的帶引腳的陶瓷封裝件。在底層板上進行金屬化布線，底層板具有內部端子和外部端子及內外端子之間的電連接，用導電膠把晶片粘合在底層板的內部端子上，把底層板作為一個承載晶片的基體實現信號的輸入輸出。同時，封裝蓋為一空腔設計，可以是陶瓷蓋也可以是金屬蓋(如kovar合金蓋)，提供晶體有效振蕩的空間，封裝時將蓋倒扣在底層板上，通過焊封形成晶體有效振蕩所必需的密封腔。
文檔編號H01L25/00GK2819647SQ200520115009
公開日2006年9月20日 申請日期2005年8月2日 優先權日2005年8月2日
發明者吳崇雋, 吳柱梅, 黨桂彬, 黎柏其 申請人:珠海粵科清華電子陶瓷有限公司