一種小型化高隔離度陶瓷封裝結構的製作方法

2023-05-27 02:38:51

一種小型化高隔離度陶瓷封裝結構的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種小型化高隔離度陶瓷封裝結構，它包括管殼(a)、晶片(b)、金屬蓋板(c)和鍵合絲(d)；所述的管殼(a)由陶瓷層(a1)、金屬化層(a2)和互連盲孔(a3)組成；所述的金屬化層(a2)由鍵合指層(a21)、密封區(a22)、連接區(a23)、粘芯區(a24)及印製線層(a25)組成；所述的管殼(a)中央設有放置晶片的粘芯區(a24)，粘芯區(a24)四周設置有鍵合指層(a21)，所述鍵合指層(a21)包括接地鍵合指(a211)和信號鍵合指(a212)。本實用新型的有益效果：採用地層隔離技術，對高隔離度鍵合指進行空間立體包裹，形成空間「三明治」結構，在保證封裝高可靠性的前提下，顯著降低信號通道的串擾及耦合效應，降低信號損耗，提高隔離度，降低封裝對產品電性能的影響。
【專利說明】一種小型化高隔離度陶瓷封裝結構

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及集成電路陶瓷封裝【技術領域】，特別是一種小型化高隔離度陶瓷封裝結構。

【背景技術】
[0002]隨著集成電路頻率越來越高，封裝對產品電性能的影響越來越大；封裝的寄生參數，不僅影響了射頻1的電性能，還會影響臨近1的工作；隨著後摩爾時代的繼續發展，集成電路外形越來越小，這加大了高頻集成電路陶瓷管殼的設計難度。
[0003]傳統陶瓷管殼從頂至底，依次為封口區、陶瓷層、鍵合指層、陶瓷層、連接區。這種布局並未對射頻1進行隔離處理，將嚴重影響射頻1的電性能。近年，也有同行對傳統陶瓷管殼進行改進，在其鍵合指層的上下各增加了金屬隔離層，但這隻稍微提高了隔離度。隨著傳輸頻率的增加，信號損耗越發嚴重。由於鍵合指布線空間有限，常常也並未對射頻用鍵合指進行左右隔離處理，而傳輸通道之間存在較高的串擾及耦合效應，這將增加信號的損耗，致使隔離度低。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在於克服現有技術的不足，提供一種小型化高隔離度陶瓷封裝結構，在保證高可靠性的前提下，顯著提高封裝結構的隔離度，降低封裝對產品性能的影響。
[0005]本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的:一種小型化高隔離度陶瓷封裝結構，包括管殼、晶片、金屬蓋板和鍵合絲；所述的管殼由陶瓷層、金屬化層和互連盲孔組成；所述的金屬化層由鍵合指層、密封區、連接區、粘芯區及印製線層組成；所述的管殼中央設有放置晶片的粘芯區；粘芯區四周設有鍵合指層，所述鍵合指層包括接地鍵合指和信號鍵合指，所述接地鍵合指通過互連盲孔與印製線層、密封區和粘芯區連接，所述信號鍵合指與連接區連接。
[0006]所述的金屬化層區以鎢為基體，並在裸露的金屬化層區域先鍍鎳再鍍金，其總厚度為90?250微米。
[0007]所述的連接區為引出端焊盤，可直接焊接於PCB板上。
[0008]所述的管殼從上至下依次為密封區、第一陶瓷層、第一印製線層、第二陶瓷層、鍵合指層、第三陶瓷層、第二印製線層、第四陶瓷層和連接區。
[0009]所述的信號鍵合指包括高隔離度鍵合指，高隔離度鍵合指左右兩邊設置接地鍵合指，接地鍵合指在水平方向包裹高隔離度鍵合指，形成左右「三明治」結構；所述的接地鍵合指通過互連盲孔與第二印製線層連接。
[0010]所述的粘芯區可與鍵合指層處於同一平面，也可與第二印製線層處於同一平面。
[0011]所述的第一印製線層通過互連盲孔與第二印製線層連接；同時第一印製線層和第二印製線層的面積足夠大，在豎直方向完全包裹鍵合指層，形成上下「三明治」結構。
[0012]根據本實用新型所述的一種小型化高隔離度陶瓷封裝結構的一種優選方案，所述的第一印製線層與鍵合指層的距離、鍵合指層與第二印製線層的距離均為0.2?0.5毫米。
[0013]根據本實用新型所述的一種小型化高隔離度陶瓷封裝結構的一種優選方案，所述的高隔離度鍵合指寬度為60?180微米；各鍵合指的中心軸線相互平行，且各中心軸線的間距為180?500微米。
[0014]本實用新型技術方案的有益效果:本實用新型採用地層隔離技術，對高隔離度鍵合指進行空間立體包裹，形成空間「三明治」結構，這能在保證封裝高可靠性的前提下，顯著降低信號通道的串擾及耦合效應，降低信號損耗，提高隔離度，降低封裝對產品電性能的影響。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0016]圖2為第二印製線層結構示意圖；
[0017]圖3為左右「三明治」結構示意圖；
[0018]圖4為實施例二與四的高隔離度陶瓷封裝結構示意圖；
[0019]圖5為實施例三與四的左右「三明治」結構示意圖；
[0020]圖6為連接區結構示意圖；
[0021]圖7為三種封裝結構的隔離效果比較圖；
[0022]圖中，a_管殼、b-晶片、C-金屬蓋板、d_鍵合絲、al_陶瓷層、a2_金屬化層、a3_互連盲孔、all-第一陶瓷層、al2-第二陶瓷層、al3_第三陶瓷層、al4_第四陶瓷層、a21_鍵合指層、a22-密封區、a23-連接區、a24_粘芯區、a25_印製線層、a251_第一印製線層、a252-第二印製線層、a211-接地鍵合指、a212_信號鍵合指、a2121_高隔離度鍵合指。

【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖進一步詳細描述本實用新型的技術方案，但本實用新型的保護範圍不局限於以下所述。
[0024]實施例一:如圖1所示，一種小型化高隔離度陶瓷封裝結構包括管殼a、晶片b、金屬蓋板c和鍵合絲d ;管殼a由陶瓷層al、金屬化層a2和互連盲孔a3組成；所述的金屬化層a2由鍵合指層a21、密封區a22、連接區a23、粘芯區a24及印製線層a25組成；所述的管殼a中央設有放置晶片b的粘芯區a24 ;粘芯區a24四周設有鍵合指層a21 ;所述鍵合指層a21包括接地鍵合指a211和信號鍵合指a212，所述接地鍵合指a211通過互連盲孔a3與印製線層a25、密封區a22和粘芯區a24連接，所述信號鍵合指a212與連接區a23連接。
[0025]所述的金屬化層區a2以鎢為基體，並在裸露的金屬化區域先鍍鎳再鍍金，其總厚度為90?250微米。
[0026]所述的連接區a23為引出端焊盤，可直接焊接於PCB板上。
[0027]所述的管殼a從上至下，依次為密封區a22、第一陶瓷層all、第一印製線層a251、第二陶瓷層al2、鍵合指層a21、第三陶瓷層al3、第二印製線層a252、第四陶瓷層al4、連接區 a23。
[0028]所述的粘芯區a24與鍵合指層a21處於同一平面。
[0029]如圖1、圖2所示，第一印製線層a251通過互連盲孔a3與第二印製線層a252連接；同時第一印製線層a251和第二印製線層a252面積足夠大，在豎直方向完全包裹鍵合指層a21，形成上下「三明治」結構。為獲得優良性能，鍵合指層a21與第一印製線層a251、第二印製線層a252的距離為0.2?0.5毫米。
[0030]如圖3所示，高隔離度鍵合指a2121左右兩邊設置接地鍵合指a211，接地鍵合指a211在水平方向包裹高隔離度鍵合指a2121，形成左右「三明治」結構；接地鍵合指a211通過互連盲孔a3與第二印製線層a252連接。如圖6所示，信號鍵合指a212通過管殼a邊緣的半圓孔與連接區a23互連，實現電性連接。高隔離度鍵合指a2121寬度為60?180微米，各鍵合指的中心軸線應相互平行，且各中心軸線的間距為180?500微米，利於工藝實現及獲得優良性能。
[0031]實施例二:如圖4所示，與實施例一的不同之處在於:粘芯區a24與第二印製線層a252處在同一層。與實施例一相比，其優勢在於能降低管殼a厚度，但同時會降低管殼a的機械可靠性。故該種形式，主要用於管殼a外形較小，且對管殼a厚度要求較高的場合。
[0032]實施例三:如圖5所不，與實施例一的不同之處在於:信號鍵合指a212通過互連盲孔a3與連接區a23互連，實現電性連接。與實施例一相比，因管殼a邊緣無半圓孔，可在保證管殼a可靠性的前提下，進一步縮小管殼a的外形，實現封裝的小型化。但需儘可能降低互連盲孔a3對管殼a機械性能的影響，打孔位置需內移，這將縮短鍵合指層a21的布線長度，增加布線難度。故該種形式，主要用於隔離度要求不高，且對管殼a外形大小要求較高的場合。
[0033]實施例四:如圖4、圖5所示，與實施例一的不同之處在於:粘芯區a24與第二印製線層a252處在同一層，同時，信號鍵合指a212通過互連盲孔a3與連接區a23互連，實現電性連接。與實施例一相比，其優勢在於能降低管殼厚度，並縮小管殼外形大小；但同時會降低管殼的機械可靠性，故該種形式，主要用於隔離度要求不高，且對管殼a外形大小要求較高的場合。
[0034]實施例五:利用美國ANSYS公司的仿真軟體HFSS對引線節距為0.5mm的CLCC24管殼模型進行分析。如圖7所示，圖中Ml與M4所標識的曲線為傳統CLCC24管殼仿真結果；圖中M2與M5所標識的曲線為採用上下「三明治」結構的CLCC24管殼仿真結果；圖中M3與M6所標識的曲線為同時採用上下「三明治」結構和左右「三明治」結構的CLCC24管殼仿真結果。根據圖7所示的仿真結果可以看出:在頻率為5GHz時，上下「三明治」結構的管殼比傳統管殼，隔離度提高了 _4dB ;同時採用上下「三明治」結構和左右「三明治」結構的管殼比只採用上下「三明治」結構的管殼，隔離度提高了 -6.5dB ;在頻率為10GHz時，上下「三明治」結構的管殼比傳統管殼，隔離度提高了 _3dB ;同時採用上下「三明治」結構和左右「三明治」結構的管殼比只採用上下「三明治」結構的管殼，隔離度提高了 -6.9dB ;且隨著頻率的增加，上下「三明治」結構對關鍵鍵合指的隔離效果降低，而同時採用上下「三明治」結構和左右「三明治」結構對關鍵鍵合指的隔離效果穩定。按以上實施例進行實施，能有效的降低傳輸通道的耦合效應，降低信號損耗，提高隔離度。
【權利要求】
1.一種小型化高隔離度陶瓷封裝結構，其特徵在於:它包括管殼(a)、晶片(b)、金屬蓋板(C)和鍵合絲(d);所述的管殼(a)由陶瓷層(al)、金屬化層(a2)和互連盲孔(a3)組成；所述的金屬化層(a2)由鍵合指層(a21)、密封區(a22)、連接區(a23)、粘芯區(a24)及印製線層(a25)組成；所述的管殼(a)中央設有放置晶片的粘芯區(a24)，粘芯區(a24)四周設置有鍵合指層(a21)，所述鍵合指層(a21)包括接地鍵合指(a211)和信號鍵合指(a212)，所述接地鍵合指(a211)通過互連盲孔(a3)與印製線層(a25)、密封區(a22)和粘芯區(a24)連接，所述信號鍵合指(a212)與連接區(a23)連接。
2.根據權利要求1所述的一種小型化高隔離度陶瓷封裝結構，其特徵在於:所述的金屬化層(a2)以鎢為基體，並在裸露的金屬化層區域先鍍鎳再鍍金，其總厚度為90?250微米。
3.根據權利要求1所述的一種小型化高隔離度陶瓷封裝結構，其特徵在於:所述的連接區(a23)為引出端焊盤，可直接焊接於PCB板上。
4.根據權利要求1所述的一種小型化高隔離度陶瓷封裝結構，其特徵在於:所述的管殼(a)從上至下，依次為密封區(a22)、第一陶瓷層(all)、第一印製線層(a251)、第二陶瓷層(al2)、鍵合指層(a21)、第三陶瓷層(al3)、第二印製線層(a252)、第四陶瓷層(al4)、連接區(a23)。
5.根據權利要求1所述的一種小型化高隔離度陶瓷封裝結構，其特徵在於:所述的信號鍵合指(a212)包括高隔離度鍵合指(a2121)，所述高隔離度鍵合指(a2121)左右兩邊設置有接地鍵合指(a211)，接地鍵合指(a211)在水平方向包裹高隔離度鍵合指(a2121)，形成左右「三明治」結構；所述接地鍵合指(a211)通過互連盲孔(a3)與第二印製線層(a252)連接。
6.根據權利要求1所述的一種小型化高隔離度陶瓷封裝結構，其特徵在於:所述的粘芯區(a24)與鍵合指層(a21)處於同一平面。
7.根據權利要求1所述的一種小型化高隔離度陶瓷封裝結構，其特徵在於:所述的粘芯區(a24)與第二印製線層(a252)處於同一平面。
8.根據權利要求4所述的一種小型化高隔離度陶瓷封裝結構，其特徵在於:所述的第一印製線層(a251)通過互連盲孔(a3)與第二印製線層(a252)連接；同時第一印製線層(a251)和第二印製線層(a252)面積足夠大，在豎直方向完全包裹鍵合指層(a21)，形成上下「三明治」結構。
9.根據權利要求1所述的一種小型化高隔離度陶瓷封裝結構，其特徵在於:所述的鍵合指層(a21)與第一印製線層(a251)、第二印製線層(a252)的距離為0.2?0.5毫米。
10.根據權利要求5所述的一種小型化高隔離度陶瓷封裝結構，其特徵在於:所述的高隔離度鍵合指(a2121)寬度為60?180微米，各鍵合指的中心軸線相互平行，且各中心軸線的間距為180?500微米。
【文檔編號】H01L23/488GK204204841SQ201420714792
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月25日 優先權日:2014年11月25日
【發明者】周平 申請人:成都振芯科技股份有限公司