一種焊接、鍵合和密封同步完成的封裝結構和封裝工藝的製作方法
2023-08-08 02:28:56
一種焊接、鍵合和密封同步完成的封裝結構和封裝工藝的製作方法
【專利摘要】本發明公開了焊接、鍵合和密封同步完成的封裝結構和封裝工藝。該封裝結構，包括通腔陶瓷、2個引出端蓋板、封接環和1顆晶片，通腔陶瓷通過焊料釺焊與第一引出端蓋板釺焊在一起，通腔陶瓷上表面釺焊有封接環，晶片一端通過焊料焊接到通腔陶瓷內腔的第一引出端蓋板上，晶片另一端則通過焊料焊接在第二引出端蓋板上，同時第二引出端蓋板與封接環通過焊料焊接。由第一引出端蓋板、通腔陶瓷、封接環、焊料和第二引出端蓋板共同形成氣密性封裝結構。該封裝工藝，包括晶片與第一引出端蓋板和第二引出端蓋板的焊接和鍵合，以及第二引出端蓋板與封接環的密封通過焊料一次性熔融焊接在一起，焊接、鍵合和密封工序同步完成。
【專利說明】一種焊接、鍵合和密封同步完成的封裝結構和封裝工藝
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種焊接、鍵合和密封同步完成的封裝結構和封裝工藝，屬於微電子 封裝【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 對於二引出端的氣密性陶瓷封裝，通常在通腔陶瓷的下表面釺焊一個引腳，上表 面釺焊一個二層結構的金屬環以用於引線鍵合和用作封接，金屬環上也同時有一個引腳； 封裝時，二引出端晶片先焊接到通腔陶瓷內腔的下引腳上，然後再用鋁絲超聲楔焊或金絲 熱超聲球焊將晶片的另一端與金屬環上，然後再將蓋板用平行縫焊或合金焊料熔封等方式 完成封裝。晶片和蓋板有間隙，不利於器件的散熱；封裝結構複雜，部件多；封裝工藝步驟 多，晶片焊接、引線鍵合和密封，封裝效率低。
【發明內容】
[0003] 發明目的：針對上述現有封裝結構和封裝工藝技術，提供一種焊接、鍵合和密封同 步完成的封裝結構和封裝工藝。
[0004] 技術方案：一種二引出端晶片封裝結構，包括第一引出端蓋板、第二引出端蓋板、 二引出端晶片、通腔陶瓷以及封接環；其中，所述二引出端晶片設置在通腔陶瓷中並且二引 出端晶片的厚度與通腔陶瓷的高度與一致；所述第一引出端蓋板與通腔陶瓷的底端密封連 接；所述封接環設置在通腔陶瓷的頂端與第二引出端蓋板之間，所述封接環的兩個端面分 別與通腔陶瓷的頂端以及第二引出端蓋板密封連接；所述二引出端晶片的一個引出端連接 所述第一引出端蓋板，二引出端晶片的另一個引出端連接所述第二引出端蓋板。
[0005] 進一步的，所述通腔陶瓷的端面為正方形，第一引出端蓋板和第二引出端蓋板均 包括與所述通腔陶瓷的端面適配的面板以及設置在面板一側的長條形引出端；該二引出端 晶片封裝結構中，第一引出端蓋板和第二引出端蓋板的長條形引出端相對設置。
[0006] -種焊接、鍵合和密封同步完成的封裝工藝，包括如下步驟：
[0007] 步驟（1)，衝制或刻蝕出第一引出端蓋板以及第二引出端蓋板，並對第二引出端蓋 板電鍍Ni-Au層；
[0008] 步驟（2)，採用金屬化共燒或製作瓷件後經金屬化處理來製備通腔陶瓷，再對製備 得到的通腔陶瓷化學鍍鎳；
[0009] 步驟（3)，分別通過銀銅焊料將第一引出端蓋板和封接環釺焊於通腔陶瓷的下端 面和上端面，並電鍍Ni-Au或Ni-Ag保護鍍層；
[0010] 步驟（4)，將二引出端晶片的一引出端通過第一焊料焊接到第一引出端蓋板上；
[0011] 步驟（5)，首先將第二焊料放置在晶片的另一個引出端以及封接環的端面上；然 後將第二引出端蓋板放在二引出端晶片和封接環上，使得晶片的另一個引出端與第二焊料 接觸，形成晶片封裝結構並用夾具夾緊；
[0012] 步驟（6)，將所述封裝結構連同夾具放入回流焊爐內，經回流焊，完成二引出端芯 片與第二引出端蓋板的焊接以及第二引出端蓋板與封接環的密封。
[0013] 進一步的，還封裝工藝包括對封裝器件進行氣密性檢測步驟。
[0014] 作為本發明的改進，所述第一焊料和第二焊料均為SAC305焊料。
[0015] 一種焊接、鍵合和密封同步完成的封裝工藝，包括如下步驟：
[0016] 步驟（1)，衝制或刻蝕出第一引出端蓋板以及第二引出端蓋板，並對第二引出端蓋 板電鍍Ni-Au層；
[0017] 步驟（2)，採用金屬化共燒或製作瓷件後經金屬化處理來製備通腔陶瓷，再對製備 得到的通腔陶瓷化學鍍鎳；
[0018] 步驟（3)，分別通過銀銅焊料將第一引出端蓋板和封接環釺焊於通腔陶瓷的下端 面和上端面，並電鍍Ni-Au或Ni-Ag保護鍍層；
[0019] 步驟（4)，首先將第一焊料放置在第一引出端蓋板上並位於通腔陶瓷腔底中央位 置；然後將二引出端晶片放置在第一焊料上，並使得晶片的一個引出端與第一焊料接觸； 再將第二焊料放置在晶片的另一個引出端以及封接環的端面上；最後將第二引出端蓋板放 在二引出端晶片和封接環上，使得晶片的另一個引出端與第二焊料接觸，形成晶片封裝結 構並用夾具夾緊；
[0020] 步驟（5)，將所述封裝結構連同夾具放入回流焊爐內，經回流焊，完成二引出端芯 片與第一引出端蓋板、第二引出端蓋板的焊接以及第二引出端蓋板與封接環的密封。
[0021] 有益效果：本發明提供一種焊接、鍵合和密封同步的封裝結構，該密封結構為：二 引出端晶片直接與第二引出端蓋板和第一引出端蓋板焊接，位於通腔陶瓷上下端面的引出 端蓋板即能夠將晶片密封在牆體內，同時又作為晶片的外引腳；相對於現有封裝結構來說， 通過傳統封裝結構中將引出端和蓋板合為一體，省去了在通腔陶瓷內製作鍵合指，同時還 省去了一個獨立的蓋板零件，從而簡化了封裝結構，降低了加工難度，也降低了生產成本。 該封裝結構使得晶片直接與蓋板接觸從而降低了封裝熱阻；而現有技術中封裝晶片和蓋板 間存在空隙，相對本發明的結構封裝熱阻較高。
[0022] 封裝時具有兩種工藝：工藝1 :二引出端晶片先與通腔陶瓷內腔的帶引出端的第 一蓋板焊接，然後再按封裝層結構設置好並通過回流焊，將二引出端晶片與第二引出端蓋 板的鍵合以及帶引出端的第二蓋板與封接環的密封一起同步完成。將正常的晶片焊接、弓丨 線鍵合和密封3個工序步驟合併成2個工序步驟，相對於現有技術省去了 1道工序步驟。
[0023] 工藝2 :將晶片封裝層結構依次設置好後，晶片兩引出和第一引出端蓋板、第二引 出端蓋板的焊接和鍵合，以及第二引出端蓋板與封接環的密封均通過焊料一次性熔融焊接 在一起，焊接、鍵合和密封工序同步完成。將正常的晶片焊接、引線鍵合和密封3個工序步 驟合併成1個工序步驟，相對於現有技術省去了 2道工序步驟，少了晶片焊接設備和晶片引 線鍵合設備及工裝的投資，操作更方便，提高了封裝生產效率和封裝成品率，降低了封裝成 本，適於批量生產。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024] 圖1是第一引出端蓋板和第二引出端蓋板圖及沿A-A剖面圖；
[0025] 圖2是本發明封裝前的封裝結構正視圖；
[0026] 圖3是本發明封裝前的封裝結構正視圖沿A-A剖面圖；
[0027] 圖4是本發明封裝前的封裝結構正視圖後面圖；
[0028] 圖5是本發明通孔插裝型封裝結構剖面圖；
[0029] 圖6是本發明表面貼裝型封裝結構剖面圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面結合附圖對本發明做更進一步的解釋。
[0031] 如圖1至圖5所示，一種二引出端晶片通孔插裝型封裝結構，包括第一引出端蓋板 1、第二引出端蓋板2、二引出端晶片3、通腔陶瓷5以及封接環7。如圖2所示，通腔陶瓷5 的端面為正方形，第一引出端蓋板1和第二引出端蓋板2均包括與通腔陶瓷5的端面適配 的面板以及設置在面板一側的長條形引出端。第一引出端蓋板1和第二引出端蓋板2在本 封裝結構中同時起到保護二端子晶片以及作為晶片的引出端的作用。
[0032] 其中，二引出端晶片3設置在通腔陶瓷5中並且二引出端晶片3的厚度與通腔陶 瓷5的高度與一致。第一引出端蓋板1與通腔陶瓷5的底端密封連接；封接環7的形狀尺 寸與通腔陶瓷5端面適配，並設置在通腔陶瓷5的頂端與第二引出端蓋板2之間，封接環7 的一端面與通腔陶瓷5的頂端的四條邊沿密封連接，封接環7的另一端面與第二引出端蓋 板2密封連接。二引出端晶片3的一個引出端連接第一引出端蓋板1，二引出端晶片3的另 一個引出端連接第二引出端蓋板2。第一引出端蓋板1和第二引出端蓋板2的長條形引出 端相對設置。由第一引出端蓋板、通腔陶瓷、封接環、焊料和第二引出端蓋板共同形成氣密 性封裝結構。
[0033] 如圖6所示，第一引出端蓋板1和第二引出端蓋板2的引出端還可以設置成用於 表面貼裝型封裝結構的L形，第一引出端蓋板1和第二引出端蓋板2的引出端相對設置。 [0034] 實施例1 : 一種焊接、鍵合和密封同步完成的封裝工藝，包括如下步驟：
[0035] 步驟（1)，根據封裝晶片的尺寸及規格要求，衝制或刻蝕出第一引出端蓋板1以及 第二引出端蓋板2,並對第二引出端蓋板2電鍍Ni-Au層；
[0036] 步驟（2)，採用金屬化共燒或製作瓷件後經金屬化處理來製備通腔陶瓷5,再對制 備得到的通腔陶瓷5的上下兩個端面化學鍍鎳；釺焊的表面化鍍Ni為釺焊提供更好的侵潤 性；
[0037] 步驟（3)，第一引出端蓋板1和封接環7分別通過銀銅焊料釺焊於通腔陶瓷的下端 面和上端面，並電鍍Ni-Au或Ni-Ag保護鍍層。
[0038] 步驟（4)，將二引出端晶片3的一引出端通過SAC305焊料焊接到第一引出端蓋板 1上；
[0039] 步驟（5)，首先將SAC305焊料6放置在晶片的另一個引出端以及封接環7的端面 上；然後將第二引出端蓋板2放在二引出端晶片3和封接環7上，使得晶片的另一個引出端 與SAC305焊料6接觸，並且第一引出端蓋板1和第二引出端蓋板2的長條形引出端相對設 置，形成晶片封裝結構並用夾具夾緊；
[0040] 步驟（6)，將該封裝結構連同夾具放入回流焊爐內，經回流焊，完成二引出端晶片 3與第二引出端蓋板2的焊接以及第二引出端蓋板2與封接環7的密封；
[0041] 步驟（7)，對封裝器件進行氣密性等檢測，然後對氣密性檢測等合格的器件進行打 標，再進行外觀檢驗，按要求包裝，最後入庫。
[0042] 實施例2 : -種焊接、鍵合和密封同步完成的封裝工藝，包括如下步驟：
[0043] 步驟（1)，根據封裝晶片的尺寸及規格要求，衝制或刻蝕出第一引出端蓋板1以及 第二引出端蓋板2,並對第二引出端蓋板2電鍍Ni-Au層；
[0044] 步驟（2)，採用金屬化共燒或製作瓷件後經金屬化處理來製備通腔陶瓷5,再對制 備得到的通腔陶瓷5的上下兩個端面化學鍍鎳；釺焊的表面化鍍Ni為釺焊提供更好的侵潤 性；
[0045] 步驟（3)，分別通過銀銅焊料將第一引出端蓋板1和封接環7釺焊於通腔陶瓷的下 端面和上端面，並電鍍Ni-Au或Ni-Ag保護鍍層；
[0046] 步驟（4)，首先將SAC305焊料4放置在第一引出端蓋板1上並位於通腔陶瓷5腔 底中央位置；然後將二引出端晶片3放置在SAC305焊料4上，並使得晶片的一個引出端與 SAC305焊料4接觸；再將SAC305焊料6放置在晶片的另一個引出端以及封接環7的端面 上；最後將第二引出端蓋板2放在二引出端晶片3和封接環7上，使得晶片的另一個引出端 與SAC305焊料6接觸，並且第一引出端蓋板1和第二引出端蓋板2的長條形引出端相對設 置，形成晶片封裝結構並用夾具夾緊；
[0047] 步驟（5)，將該封裝結構連同夾具放入回流焊爐內，經回流焊，完成二引出端晶片 3與第一引出端蓋板1、第二引出端蓋板2的焊接以及第二引出端蓋板2與封接環7的密 封；
[0048] 步驟出），對封裝器件進行氣密性等檢測，然後對氣密性檢測等合格的器件進行打 標，再進行外觀檢驗，按要求包裝，最後入庫。
[0049] 以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也燒 結應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1. 一種二引出端晶片封裝結構，其特徵在於：包括第一引出端蓋板（1)、第二引出端蓋 板⑵、二引出端晶片⑶、通腔陶瓷（5)以及封接環（7);其中，所述二引出端晶片⑶設 置在通腔陶瓷（5)中並且二引出端晶片（3)的厚度與通腔陶瓷（5)的高度與一致；所述第 一引出端蓋板（1)與通腔陶瓷（5)的底端密封連接；所述封接環（7)設置在通腔陶瓷（5) 的頂端與第二引出端蓋板（2)之間，所述封接環（7)的兩個端面分別與通腔陶瓷（5)的頂 端以及第二引出端蓋板（2)密封連接；所述二引出端晶片（3)的一個引出端連接所述第一 引出端蓋板（1)，二引出端晶片（3)的另一個引出端連接所述第二引出端蓋板（2)。
2. 根據權利要求1所述的一種二引出端晶片封裝結構，其特徵在於：所述通腔陶瓷（5) 的端面為正方形，第一引出端蓋板（1)和第二引出端蓋板（2)均包括與所述通腔陶瓷（5) 的端面適配的面板以及設置在面板一側的長條形引出端；該二引出端晶片封裝結構中，第 一引出端蓋板（1)和第二引出端蓋板（2)的長條形引出端相對設置。
3. -種焊接、鍵合和密封同步完成的封裝工藝，其特徵在於，包括如下步驟： 步驟（1)，衝制或刻蝕出第一引出端蓋板（1)以及第二引出端蓋板（2)，並對第二引出 端蓋板⑵電鍛Ni_Au層； 步驟（2)，採用金屬化共燒或製作瓷件後經金屬化處理來製備通腔陶瓷（5)，再對製備 得到的通腔陶瓷（5)化學鍍鎳； 步驟（3)，分別通過銀銅焊料將第一引出端蓋板（1)和封接環（7)釺焊於通腔陶瓷的下 端面和上端面，並電鍍Ni-Au或Ni-Ag保護鍍層； 步驟（4)，將二引出端晶片（3)的一引出端通過第一焊料焊接到第一引出端蓋板（1) 上； 步驟（5)，首先將第二焊料（6)放置在晶片的另一個引出端以及封接環（7)的端面上； 然後將第二引出端蓋板（2)放在二引出端晶片（3)和封接環（7)上，使得晶片的另一個引 出端與第二焊料（6)接觸，形成晶片封裝結構並用夾具夾緊； 步驟（6)，將所述封裝結構連同夾具放入回流焊爐內，經回流焊，完成二引出端晶片 (3)與第二引出端蓋板（2)的焊接以及第二引出端蓋板（2)與封接環（7)的密封。
4. 根據權利要求3所述的一種焊接、鍵合和密封同步完成的封裝工藝，其特徵在於，還 包括對封裝器件進行氣密性檢測步驟。
5. 根據權利要求3所述的一種焊接、鍵合和密封同步完成的封裝工藝，其特徵在於，所 述第一焊料（4)和第二焊料（6)均為SAC305焊料。
6. -種焊接、鍵合和密封同步完成的封裝工藝，其特徵在於，包括如下步驟： 步驟（1)，衝制或刻蝕出第一引出端蓋板（1)以及第二引出端蓋板（2)，並對第二引出 端蓋板⑵電鍛Ni_Au層； 步驟（2)，採用金屬化共燒或製作瓷件後經金屬化處理來製備通腔陶瓷（5)，再對製備 得到的通腔陶瓷（5)化學鍍鎳； 步驟（3)，分別通過銀銅焊料將第一引出端蓋板（1)和封接環（7)釺焊於通腔陶瓷的下 端面和上端面，並電鍍Ni-Au或Ni-Ag保護鍍層； 步驟（4)，首先將第一焊料（4)放置在第一引出端蓋板（1)上並位於通腔陶瓷（5)腔底 中央位置；然後將二引出端晶片（3)放置在第一焊料（4)上，並使得晶片的一個引出端與第 一焊料（4)接觸；再將第二焊料（6)放置在晶片的另一個引出端以及封接環（7)的端面上； 最後將第二引出端蓋板（2)放在二引出端晶片（3)和封接環（7)上，使得晶片的另一個引 出端與第二焊料（6)接觸，形成晶片封裝結構並用夾具夾緊； 步驟（5)，將所述封裝結構連同夾具放入回流焊爐內，經回流焊，完成二引出端晶片 (3)與第一引出端蓋板（1)、第二引出端蓋板（2)的焊接以及第二引出端蓋板（2)與封接環 (7)的密封。
【文檔編號】H01L21/60GK104124215SQ201410298062
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月26日 優先權日:2014年6月26日
【發明者】馬國榮, 邵訓達, 徐睿源 申請人:江蘇省宜興電子器件總廠