一種小型化氣密性無引線陶瓷封裝結構的製作方法

2023-11-12 06:04:57

本實用新型涉及集成電路陶瓷封裝技術領域，特別是涉及一種小型化氣密性無引線陶瓷封裝結構。

背景技術：

在集成電路封裝技術領域，陶瓷封裝在力學性能、溼氣滲透和熱性能等方面優於塑料封裝。但是相對塑料封裝來說，因陶瓷封裝結構的原因，陶瓷封裝往往比塑料封裝的大。在部分應用場景，可採用高可靠性的塑料封裝也可採用陶瓷封裝，為降低產品生產成本，往往需要塑料封裝焊盤與陶瓷封裝焊盤兼容，從而共用一套PCB板。小型化封裝的主要代表為QFN，對應陶瓷封裝為CLCC封裝。

為實現小型化，我們常優化封口環的寬度W2，但需保證器件的氣密性，蓋板與封口環的重疊寬度不低於0.35mm；且封口環邊緣需有一焊料流淌區，其寬度W3約為蓋板的厚度，一般蓋板厚度為0.25mm，則w3為0.25mm；優化鍵合指的長度，為保證綁定的可行性，要求匹配鍵合指離封口環的距離與鍵合指長度W1，這樣劈刀才能可靠的綁定金線。

如圖1所示，現有接地的作法為：在陶瓷底部安裝一散熱片，散熱片內嵌於下陶瓷中。接地時，將接地信號直接綁定到熱沉上。這樣要求矽片邊緣到粘芯區內壁的距離L為1.1-1.5mm。

常規氣密性封裝為：採用陶瓷外殼並使用金錫合金（Au80Sn20）將蓋板安裝在陶瓷外殼頂部。適用於高可靠陶封應用領域，如軍事領域，汽車電子領域。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於克服現有技術的不足，提供一種小型化氣密性無引線陶瓷封裝結構，與現有氣密性無引線封裝相比，其外形更小，極大的克服了陶封與塑封的兼容問題。

本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的：一種小型化氣密性無引線陶瓷封裝結構，包括陶瓷外殼、粘片膠、矽片、鍵合絲和蓋板；所述陶瓷外殼包括陶瓷層和金屬化層，所述陶瓷層為腔體結構，矽片通過粘片膠安裝在所述腔體結構底部的粘芯區，所述陶瓷層包括上陶瓷層和下陶瓷層，所述金屬化層包括封口環和焊盤層，所述封口環、上陶瓷層、下陶瓷層和焊盤層從上往下依次設置，蓋板設置在封口環的頂部，下陶瓷層的側壁設有半圓孔，鍵合絲用於連接矽片與金屬化層。

所述下陶瓷層包括從下往上依次設置的第一陶瓷層、第二陶瓷層和第三陶瓷層。

所述上陶瓷層和下陶瓷層的俯視圖均為矩形狀，下陶瓷層的長寬小於上陶瓷的長寬。

所述上陶瓷層底部設計有倒角結構。

所述金屬化層還包括鍵合指層和金屬過孔，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鍵合絲與矽片連接。

所述焊盤層包括接地焊盤和信號焊盤，所述接地鍵合指通過金屬過孔與接地焊盤連接，所述信號鍵合指通過半圓孔與信號焊盤連接。

本實用新型的有益效果是：

（1）與常規氣密性無引線封裝相比，本實用新型的外形更小，外形尺寸可縮小3mm左右，極大的提高了陶封與塑封的兼容問題，對於引腳節距(pith)為0.5mm的QFN封裝，最小可實現QFN24，外形4×4mm的完全兼容；

（2）本實用新型在外形很小的情況下，具有優良的板極安裝優勢，半圓孔可提高板極安裝可靠性。

附圖說明

圖1為現有陶瓷封裝結構軸測圖；

圖2為本實用新型小型化氣密性無引線陶瓷封裝結構的示意圖；

圖3為焊盤層的示意圖；

圖4為圖3中焊盤層的剖視圖；

圖中，1-陶瓷外殼，2-粘片膠，3-矽片，4-鍵合絲，5-蓋板，11-陶瓷層，111-下陶瓷層，1110-半圓孔，1111-第一陶瓷層，1112-第二陶瓷層，1113-第三陶瓷層，112-上陶瓷層，1120-倒角結構，12-金屬化層，120-金屬過孔，121-焊盤層，1211-信號焊盤，1212-接地焊盤，122-第一金屬層，123-第二金屬層，124-鍵合指層，1241-信號鍵合指，1242-接地鍵合指，125-封口環。

具體實施方式

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。

如圖2、圖3和圖4所示，一種小型化氣密性無引線陶瓷封裝結構，包括陶瓷外殼1、粘片膠2、矽片3、鍵合絲4和蓋板5；所述陶瓷外殼1包括陶瓷層11和金屬化層12，所述陶瓷層11為腔體結構，矽片3通過粘片膠2安裝在所述腔體結構底部的粘芯區。

所述陶瓷層11包括上陶瓷層112和下陶瓷層111，所述下陶瓷層111為多層陶瓷結構，下陶瓷層111包括從下往上依次設置的第一陶瓷層1111、第二陶瓷層1112和第三陶瓷層1113。

所述金屬化層12包括焊盤層121、第一金屬層122、第二金屬層123、鍵合指層124、封口環125和金屬過孔120，所述鍵合指層124包括接地鍵合指1242和信號鍵合指1241。

所述封口環125、上陶瓷層112、下陶瓷層111和焊盤層121從上往下依次設置，蓋板5設置在封口環125的頂部，下陶瓷層111的側壁設有半圓孔（半月槽城堡結構）1110，鍵合絲4用於連接矽片3與金屬化層12。

所述上陶瓷層112和下陶瓷層111的俯視圖均為矩形狀，下陶瓷層111的長寬小於上陶瓷的長寬。

所述上陶瓷層112底部設計有倒角結構1120。

所述接地鍵合指1242鍵合指層124通過鍵合絲4與矽片3連接。

所述第一金屬層位於第一陶瓷層和第二陶瓷層之間，第二金屬層位於第二陶瓷層和第三陶瓷層之間。

所述焊盤層121包括接地焊盤1212焊盤層121和信號焊盤1211，所述接地鍵合指1242通過金屬過孔120與接地焊盤1212連接，所述信號鍵合指1241通過半圓孔1110與信號焊盤1211連接。

本實用新型中半圓孔1110不貫穿整個陶瓷外殼1（降低半圓孔1110的高度），並將下陶瓷層111向封裝中心內移W，這樣焊盤層121的信號焊盤1211可內移，縮小板極安裝的焊盤尺寸；陶瓷外殼1頂部無半圓孔1110後，這樣可以縮小封口環125寬度w2，充分利用封口環125。下陶瓷層111可向封裝中心內移0.2-0.5mm，從而可以使得板極安裝焊盤外形X與Y縮小1mm。

本實用新型接地的方法為：將內部的地信號綁定到接地鍵合指1242，接地鍵合指1242通過金屬過孔120連接到封裝背面的接地焊盤1212，這樣可以提高粘芯區的利用率。採用本實用新型的做法時，只需要求矽片3邊緣到粘芯區內壁的距離L為0.2mm以上，這樣封裝體外形X與Y可縮小2mm。

綜上所述，本實用新型的外形尺寸可縮小3mm以上，CLCC24可實現與QFN24的焊盤可實現無縫兼容。

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當理解本實用新型並非局限於本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用於各種其他組合、修改和環境，並能夠在本文所述構想範圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本實用新型的精神和範圍，則都應在本實用新型所附權利要求的保護範圍內。