基于lcp基板的封裝外殼的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種基于LCP基板的封裝外殼，包括一個(gè)多層LCP基板組成層層壓形成的層壓結(jié)構(gòu)；相鄰的LCP基板組成層之間通過(guò)各中間粘結(jié)層結(jié)合；LCP基板組成層包括位于層壓結(jié)構(gòu)最底層的底部焊盤層，位于層壓結(jié)構(gòu)中部的芯片裝片層，位于層壓結(jié)構(gòu)頂層的密封層，密封層之下的鍵合層；LCP基板組成層還包括設(shè)在底部焊盤層和芯片裝片層之間的至少一層布線互聯(lián)層，設(shè)在鍵合層與芯片裝片層之間的至少一層布線互聯(lián)層；該層壓結(jié)構(gòu)的各層間通過(guò)過(guò)孔實(shí)現(xiàn)電氣連接；在芯片裝片層上具有一塊芯片粘接區(qū)，在芯片裝片層上方的各層與芯片粘接區(qū)對(duì)應(yīng)位置設(shè)有開口，共同疊加形成容納芯片的空腔。本外殼具有優(yōu)異的高頻特性和氣密性。
【專利說(shuō)明】基于LCP基板的封裝外殼

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于集成電路制造【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種在高密度封裝中的塑料封裝空腔型外殼，用于微波、毫米波等高頻應(yīng)用的高可靠封裝，具體地說(shuō)是一種具有空腔結(jié)構(gòu)、密封區(qū)的LCP封裝外殼。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，集成電路高密度封裝主要有兩種技術(shù)方式:一種是采用高溫共燒陶瓷技術(shù)的具有空腔結(jié)構(gòu)的多層陶瓷封裝，另一種是采用多層PCB基板作為芯片襯底材料的塑料封裝。二者均采用了多層布線技術(shù)，都可以實(shí)現(xiàn)較高的封裝密度。由于采用的是不同的封裝介質(zhì)材料及不同的工藝途徑，二者有各自的特點(diǎn)，其應(yīng)用領(lǐng)域也不盡相同。
[0003]陶瓷封裝的最大優(yōu)點(diǎn)是可靠性高，由于陶瓷具有高氣密性、高機(jī)械強(qiáng)度、高的熱導(dǎo)率、優(yōu)良的耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空、航天、軍用、工業(yè)控制等領(lǐng)域。但陶瓷材料的高頻特性并不理想，其介電常數(shù)較高，是普通PCB材料的兩倍左右，因此在微波、毫米波等高頻電路使用中受到很大限制。另外，陶瓷材料密度較大，而且陶瓷外殼制造工藝較復(fù)雜，加工周期、成本都遠(yuǎn)高于塑料封裝，不容易實(shí)現(xiàn)小型化、輕量化及低成本化。
[0004]塑料封裝的優(yōu)點(diǎn)是成本低，工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模化生產(chǎn)。而且由于基于環(huán)氧樹脂的PCB基板具有較低的介電常數(shù)，其高頻性能要優(yōu)于陶瓷外殼。其最大不足是普通PCB材料的滲水汽性能較差，無(wú)法做到氣密封裝，而且普通PCB材料的耐高溫性能也遠(yuǎn)低于陶瓷材料。這些不足限制了塑料封裝在高可靠集成電路封裝中的應(yīng)用。其主要應(yīng)用領(lǐng)域是消費(fèi)類電子。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于彌補(bǔ)高溫共燒陶瓷外殼在高頻性能方面的不足、以及普通塑料封裝基板無(wú)法實(shí)現(xiàn)較高氣密性的不足，通過(guò)提供一種基于LCP基板的封裝外殼，滿足微波、毫米波等高頻器件的較高氣密性封裝要求。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]—種基于LCP基板的封裝外殼,包括一個(gè)多層LCP基板組成層層壓形成的層壓結(jié)構(gòu)；相鄰的LCP基板組成層之間通過(guò)各中間粘結(jié)層結(jié)合；
[0007]LCP基板組成層包括位于層壓結(jié)構(gòu)最底層的底部焊盤層，位于層壓結(jié)構(gòu)中部的芯片裝片層，位于層壓結(jié)構(gòu)頂層的密封層，密封層之下與密封層結(jié)合的鍵合層；
[0008]LCP基板組成層還包括設(shè)在底部焊盤層和芯片裝片層之間的至少一層布線互聯(lián)層，設(shè)在鍵合層與芯片裝片層之間的至少一層布線互聯(lián)層；
[0009]該層壓結(jié)構(gòu)的各層間通過(guò)過(guò)孔實(shí)現(xiàn)電氣連接；
[0010]在芯片裝片層上具有一塊芯片粘接區(qū)，在芯片裝片層上方的各層與芯片粘接區(qū)對(duì)應(yīng)位置設(shè)有開口 ；其中，鍵合層及鍵合層至芯片裝片層之間的各層上的開口與用于封裝的芯片尺寸相匹配，共同疊加形成容納芯片的空腔；
[0011]鍵合層上的開口周圍設(shè)有鍵合指；密封層及密封層與鍵合層間的第一中間粘結(jié)層上的開口圍繞鍵合指設(shè)置，并且在密封層的開口周圍設(shè)有一圈密封區(qū)。
[0012]進(jìn)一步地，所述密封層上的密封區(qū)鍍有鎳金鍍層。
[0013]進(jìn)一步地，所述鍵合層上的鍵合指鍍有鎳金鍍層。
[0014]進(jìn)一步地，所述芯片裝片層上的芯片粘接區(qū)鍍有鎳金鍍層。
[0015]進(jìn)一步地，LCP基板組成層采用LCP單層覆銅基板。
[0016]進(jìn)一步地，中間粘結(jié)層采用LCP薄膜基板。
[0017]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0018](I)、與高溫共燒陶瓷外殼相比，本實(shí)用新型外殼具有更低的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗，正常工作頻率可超過(guò)40GHz ；
[0019](2)、與高溫共燒陶瓷外殼相比，本實(shí)用新型外殼由于采用了覆銅LCP基板，其布線密度更高，可實(shí)現(xiàn)更高密度的封裝；
[0020](3)、與普通基于PCB材料的封裝基板相比，本實(shí)用新型外殼由于采用了空腔結(jié)構(gòu)和具有幾乎氣密性的LCP材料，可實(shí)現(xiàn)近似氣密封裝，能提供對(duì)所封裝芯片的更好保護(hù)；
[0021](4)、本實(shí)用新型外殼在相同尺寸下重量更輕，容易實(shí)現(xiàn)高可靠高密度封裝的輕量化。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本實(shí)用新型的俯視示意圖。
[0023]圖2為本實(shí)用新型的成品立體圖。
[0024]圖3為本實(shí)用新型的實(shí)施例各層結(jié)構(gòu)分解圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0026]如圖1、圖2、圖3所示:
[0027]本實(shí)用新型提出了一種具有空腔結(jié)構(gòu)的LCP基板封裝外殼。LCP即液晶聚合物(Liquid Crystal Polymer),是一種具有杰出性能的聚合物。
[0028]如圖1?圖3所不,基于LCP基板的封裝外殼包括一個(gè)多層LCP基板組成層10層壓形成的層壓結(jié)構(gòu)；相鄰的LCP基板組成層10之間通過(guò)各中間粘結(jié)層20結(jié)合；其中，各LCP基板組成層10采用LCP單層覆銅基板制作。各中間粘結(jié)層20采用LCP薄膜基板制作。
[0029]LCP基板組成層10包括位于層壓結(jié)構(gòu)最底層的底部焊盤層101，位于層壓結(jié)構(gòu)中部的芯片裝片層102，位于層壓結(jié)構(gòu)頂層的密封層103，密封層103之下與密封層103結(jié)合的鍵合層104 ;LCP基板組成層10還包括設(shè)在底部焊盤層101和芯片裝片層102之間的至少一層布線互聯(lián)層105，設(shè)在鍵合層104與芯片裝片層102之間的至少一層布線互聯(lián)層105。
[0030]該層壓結(jié)構(gòu)的各層間通過(guò)過(guò)孔實(shí)現(xiàn)電氣連接。
[0031]中間粘結(jié)層20的數(shù)量取決于LCP基板組成層10的數(shù)量，本例中包括自上而下的分別位于相鄰兩層LCP基板組成層10間的第一中間粘結(jié)層201、第二中間粘結(jié)層202、第三中間粘結(jié)層203、第四中間粘結(jié)層204、第五中間粘結(jié)層205、第六中間粘結(jié)層206、第七中間粘結(jié)層207。
[0032]在芯片裝片層102上具有一塊芯片粘接區(qū)1021，在芯片裝片層102上方的各層與芯片粘接區(qū)1021對(duì)應(yīng)位置設(shè)有開口 ；其中，鍵合層104及鍵合層104至芯片裝片層102之間的各層上的開口與用于封裝的芯片尺寸相匹配，共同疊加形成容納芯片的空腔30。
[0033]布線互聯(lián)層105可實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)內(nèi)布線，以及用作電源層和地線層。
[0034]鍵合層104上的開口周圍設(shè)有鍵合指1041 ;密封層103及密封層103與鍵合層104間的第一中間粘結(jié)層201上的開口圍繞鍵合指1041設(shè)置，并且在密封層103的開口周圍設(shè)有一圈金屬密封區(qū)1031。密封區(qū)1031與鍵合指1041可以不連接，或者通過(guò)少量過(guò)孔實(shí)現(xiàn)電氣連接，比如必要的地線連接?？稍诿芊鈪^(qū)1031采用焊接溫度低于280度的低溫焊料實(shí)現(xiàn)氣密封帽，或采用高性能密封膠進(jìn)行粘蓋封帽以實(shí)現(xiàn)近似氣密封裝。
[0035]該基于LCP基板的封裝外殼可采用下述制備方法制作:
[0036]步驟一，采用LCP單層覆銅基板分別制作所有的LCP基板組成層10，包括:底部焊盤層101、芯片裝片層102、密封層103、鍵合層104和各布線互聯(lián)層105 ；
[0037]步驟二，采用熔點(diǎn)比LCP單層覆銅基板低的LCP薄膜制作與LCP基板組成層10尺寸相同的多個(gè)中間粘接層20 ；
[0038]步驟三，對(duì)需要進(jìn)行開口的LCP基板組成層10和中間粘接層20(即芯片裝片層102上方的各層)進(jìn)行對(duì)位開口 ；為實(shí)現(xiàn)一次生產(chǎn)多個(gè)封裝外殼，可在需要進(jìn)行開口的各LCP基板組成層10和中間粘接層20按照陣列結(jié)構(gòu)開多個(gè)開口 ；按照層間所需的電氣連接關(guān)系在各LCP基板組成層10和中間粘接層20上沖孔；
[0039]步驟四，在底部焊盤層101上制作底部焊盤，在芯片裝片層102上制作芯片粘接區(qū)1021，芯片粘接區(qū)1021與步驟三中的各層開口位置相對(duì)應(yīng)；在密封層103的開口周圍制作金屬密封區(qū)1031，在鍵合層104上的開口周圍制作鍵合指1041 ;在各布線互聯(lián)層105上制作電源線、地線及互連線等金屬線條；芯片粘接區(qū)1021是一塊銅箔區(qū)域。此步驟中，可采用和PCB基板制作工藝類似的工藝。
[0040]步驟五，最底下的相鄰兩個(gè)LCP基板組成層10通過(guò)一層中間粘接層20進(jìn)行疊層、熱壓；然后通過(guò)激光鉆孔工藝對(duì)熱壓后的兩個(gè)LCP基板組成層10和層間的中間粘接層20的通孔再次進(jìn)行穿透并擴(kuò)孔；然后采用PCB沉孔工藝進(jìn)行鍍通孔；
[0041]此步驟中，將底部焊盤層101和其上的一層布線互聯(lián)層105通過(guò)第七中間粘結(jié)層207進(jìn)行疊層、熱壓；然后通過(guò)激光鉆孔工藝對(duì)熱壓后的底部焊盤層101和其上的一層布線互聯(lián)層105、第七中間粘結(jié)層207的通孔再次進(jìn)行穿透并擴(kuò)孔；再次擴(kuò)孔是因?yàn)闊釅簳r(shí)，原先在步驟三中沖的孔可能會(huì)被遮蓋。
[0042]步驟六，上方的另一層LCP基板組成層10通過(guò)另一層中間粘接層20與上述已完成鍍通孔的兩層LCP基板組成層10進(jìn)行疊層、熱壓及鍍通孔；
[0043]步驟七，采用步驟六相同的方法完成所有LCP基板組成層10的疊層、熱壓及鍍通孔制作；層間的過(guò)孔最終形成。
[0044]步驟八，進(jìn)行電鍍，在密封層103上的密封區(qū)1031、鍵合層104上的鍵合指1041、芯片裝片層102上的芯片粘接區(qū)1021以及底部焊盤層101的底部焊盤上形成鎳金鍍層；
[0045]步驟九，將呈陣列排布的LCP基板封裝外殼分割成單個(gè)外殼。
[0046]本實(shí)用新型具有與陶瓷外殼接近的密封性能。由于LCP材料具有比高溫陶瓷材料更低的介電常數(shù)，采用LCP基板制作的空腔性封裝外殼具有比高溫共燒陶瓷外殼更優(yōu)的高頻特性，同時(shí)還具備重量輕、體積小、制作周期短的優(yōu)點(diǎn)，在微波、毫米波等電子產(chǎn)品中有廣泛的應(yīng)用前景。
【權(quán)利要求】
1.一種基于LCP基板的封裝外殼，其特征在于，包括一個(gè)多層LCP基板組成層(10)層壓形成的層壓結(jié)構(gòu)；相鄰的LCP基板組成層(10)之間通過(guò)各中間粘結(jié)層(20)結(jié)合； LCP基板組成層(10)包括位于層壓結(jié)構(gòu)最底層的底部焊盤層(101)，位于層壓結(jié)構(gòu)中部的芯片裝片層(102)，位于層壓結(jié)構(gòu)頂層的密封層(103)，密封層(103)之下與密封層(103)結(jié)合的鍵合層(104)； LCP基板組成層(10)還包括設(shè)在底部焊盤層(101)和芯片裝片層(102)之間的至少一層布線互聯(lián)層(105)，設(shè)在鍵合層(104)與芯片裝片層(102)之間的至少一層布線互聯(lián)層(105)； 該層壓結(jié)構(gòu)的各層間通過(guò)過(guò)孔實(shí)現(xiàn)電氣連接； 在芯片裝片層(102上具有一塊芯片粘接區(qū)(1021)，在芯片裝片層(102)上方的各層與芯片粘接區(qū)(1021)對(duì)應(yīng)位置設(shè)有開口 ；其中，鍵合層(104)及鍵合層(104)至芯片裝片層(102)之間的各層上的開口與用于封裝的芯片尺寸相匹配，共同疊加形成容納芯片的空腔(30)； 鍵合層(104)上的開口周圍設(shè)有鍵合指(1041);密封層(103)及密封層(103)與鍵合層(104)間的第一中間粘結(jié)層(201)上的開口圍繞鍵合指(1041)設(shè)置，并且在密封層(103)的開口周圍設(shè)有一圈密封區(qū)(1031)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于LCP基板的封裝外殼，其特征在于: 所述密封層(103)上的密封區(qū)(1031)鍍有鎳金鍍層。
3.如權(quán)利要求1所述的基于LCP基板的封裝外殼，其特征在于: 所述鍵合層(104)上的鍵合指(1041)鍍有鎳金鍍層。
4.如權(quán)利要求1所述的基于LCP基板的封裝外殼，其特征在于: 所述芯片裝片層(102)上的芯片粘接區(qū)(1021)鍍有鎳金鍍層。
5.如權(quán)利要求1所述的基于LCP基板的封裝外殼，其特征在于: LCP基板組成層(10)采用LCP單層覆銅基板。
6.如權(quán)利要求1所述的基于LCP基板的封裝外殼，其特征在于: 中間粘結(jié)層(20)采用LCP薄膜基板。
【文檔編號(hào)】H01L23/06GK204118053SQ201420621320
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】肖漢武 申請(qǐng)人:無(wú)錫中微高科電子有限公司