一種氣密性芯片倒裝安裝用陶瓷焊盤陣列外殼結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及大規(guī)模集成電路陶瓷外殼技術(shù)領域，尤其涉及芯片倒裝用陶瓷焊盤陣列外殼。
【背景技術(shù)】
[0002]電子元器件外殼是指元器件的封裝體，其主要功能是提供電(光)信號互連、機械保護、環(huán)境保護以及散熱等。在高可靠、高性能應用領域，以氧化鋁陶瓷材料為基礎的陶瓷外殼保證高氣密性、高可靠性的首選封裝形式。隨著集成電路規(guī)模、引出端數(shù)、集成度的不斷增大，陶瓷封裝引出端節(jié)距不斷縮小，安裝組裝方式逐漸向表面安裝發(fā)展，陶瓷焊盤陣列外殼(CLGA)作為陶瓷球柵陣列(CBGA)、陶瓷柱柵陣列(CCGA)封裝的陶瓷底座，已成為當前先進陶瓷封裝的典型代表。
[0003]倒裝安裝是指在整個芯片表面按柵格陣列形式分布I/O端子，芯片直接以倒扣焊接在陶瓷外殼表面，通過上述柵格陣列形式分布I/O端子與外殼上對應的點及焊盤實現(xiàn)電氣連接的芯片安裝方式。具有I/O數(shù)目多、寄生參數(shù)小、可靠性高等特點，已成為高I/O數(shù)(數(shù)千個)、高速高頻集成電路封裝的主流。
[0004]當前將芯片倒裝安裝方式與陶瓷焊盤陣列外殼結(jié)合的封裝形式，已成為千萬門級FPGA、高性能CPU等高端集成電路封裝的首選，由于這些高端集成電路功耗均較大，為滿足散熱需要，需要在芯片背面直接安裝散熱器，但現(xiàn)有封裝方式無法實現(xiàn)氣密性，在航天等高可靠領域應用收到了較大的限制。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種氣密性芯片倒裝安裝用陶瓷焊盤陣列外殼結(jié)構(gòu)，其用于氣密性芯片倒裝方式的封裝，能夠解決現(xiàn)有封裝方式無法實現(xiàn)氣密性的問題，能夠同時具有高機械可靠性、優(yōu)良的散熱性能和高氣密性。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采取的技術(shù)方案是:一種氣密性芯片倒裝安裝用陶瓷焊盤陣列外殼結(jié)構(gòu)，包括陶瓷基板和散熱蓋板，所述基板在與芯片安裝區(qū)域?qū)挪紪鸥裥问降男酒寡b安裝焊盤，用于與芯片輸入/輸出端口連接，所述基板的另一側(cè)排布植球或植柱焊盤作為外部引出端，所述基板內(nèi)部為多層布線結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)芯片輸入/輸出端口與外部引出端互聯(lián)，所述蓋板的中部設有熱沉，用于與芯片背面粘接，還包括金屬封口環(huán)，其位于基板和蓋板之間，對基板和蓋板氣密性封閉連接，芯片安裝于所述封口環(huán)內(nèi)部;金屬封口環(huán)與陶瓷基板釬焊連接，金屬封口環(huán)的上端通過平行縫焊方式與散熱蓋板焊接。
[0007]優(yōu)選的，所述植球或植柱焊盤按照1.0mm或1.27mm節(jié)距排布。
[0008]優(yōu)選的，所述金屬封口環(huán)與陶瓷基板釬焊連接用釬料為AgCu28合金。
[0009]所述芯片倒裝安裝焊盤節(jié)距最小可達150μηι。
[0010]優(yōu)選的，所述金屬封口環(huán)材料為鐵鎳合金或鐵鎳鈷合金。
[0011]優(yōu)選的，所述散熱蓋板的材料為鐵鎳合金，熱沉材料為鎢銅、鉬銅或鋁基碳化硅合金。
[0012]優(yōu)選的，所述陶瓷基板為多層氧化鋁陶瓷鎢金屬化高溫共燒制得。
[0013]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本實用新型外殼結(jié)構(gòu)以陶瓷基板釬焊封口環(huán)，芯片倒裝固定連接于基板后，再將散熱蓋板與封口環(huán)采用平行縫焊的方法完成封裝。本實用新型能夠用于高引出端數(shù)大規(guī)模集成電路封裝，可滿足高精度、大容量信號處理等高端高可靠應用工程的需求;具有陶瓷件體積小、機械可靠性高、可實現(xiàn)大功率器件散熱、漏氣率小等優(yōu)點，氣密性達到<1*10—3(Pa.cm3/s)，引出端數(shù)可達1000以上，恒定加速度試驗中，測試條件:恒定加速度30000g、Yl方向、lmin，測試合格。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是圖1所不實施例的仰視圖；
[0016]圖3是圖1所示實施例的俯視圖。
[0017]其中，1、基板;2、封口環(huán);3、蓋板。
【具體實施方式】
[0018]為了能夠更加清楚地描述本實用新型，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0019]—種氣密性芯片倒裝安裝用陶瓷焊盤陣列外殼結(jié)構(gòu)，包括陶瓷基板I和散熱蓋板3，基板I在與芯片安裝區(qū)域?qū)挪紪鸥裥问降男酒寡b安裝焊盤，用于與芯片輸入/輸出端口連接，基板I的另一側(cè)排布植球或植柱焊盤作為外部引出端，陶瓷基板I為多層氧化鋁陶瓷鎢金屬化高溫共燒制得，其內(nèi)部為多層布線結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)芯片輸入/輸出端口與外部引出端互聯(lián)，蓋板3的中部設有熱沉，用于與芯片背面粘接，還包括金屬封口環(huán)2，其位于基板I和蓋板3之間，對基板I和蓋板3氣密性封閉連接，芯片安裝于封口環(huán)2內(nèi)部;金屬封口環(huán)2與陶瓷基板I釬焊連接，金屬封口環(huán)2的上端通過平行縫焊方式與散熱蓋板3焊接。
[0020]其中，蓋板3的四邊側(cè)面底部設有矩形缺口，金屬封口環(huán)2包括環(huán)體，環(huán)體的底部與基板I釬焊連接，環(huán)體的上部向環(huán)內(nèi)伸出形成伸出部，環(huán)體沿其縱向截面呈倒L形，伸出部的前段位于蓋板3的矩形缺口處，且其頂面與蓋板3矩形缺口底面構(gòu)成平面接觸，經(jīng)平行縫焊后，伸出部的前段與蓋板3焊接，使得金屬封口環(huán)2對基板11和蓋板3形成氣密性封閉連接，伸出部的前段在蓋板3的矩形缺口內(nèi)與該缺口側(cè)面留有空隙。伸出部的前段厚度大于伸出部的后段的厚度。
[0021]本實用新型結(jié)構(gòu)的封裝方法，首先采用多層陶瓷共燒工藝制作陶瓷基板1，其芯片倒裝安裝焊盤數(shù)量、位置與芯片I/O—一對應，節(jié)距最小可達150μπι，陶瓷基板I引出端采用CLGA陶瓷焊盤陣列的封裝形式，引出端節(jié)距為1.0Omm或1.27mm，芯片I/O與外部引出端的互聯(lián)由陶瓷基板I內(nèi)部的多層布線實現(xiàn);在陶瓷基板I上焊接金屬封口環(huán)2，實現(xiàn)氣密性腔體，芯片安裝采用倒裝安裝方式，安裝于封口環(huán)2內(nèi)部;芯片安裝完成后，在芯片背面涂覆導熱膠，將散熱蓋板3中間部位的熱沉材料與芯片背面粘接在一起;最后，采用平行縫焊工藝將蓋板3四周與金屬封口環(huán)2四周焊接在一起。
[0022]金屬封口環(huán)2材料為鐵鎳合金或鐵鎳鈷合金，金屬封口環(huán)2采用AgCu28合金焊料在800°C溫度下焊接到陶瓷基板I上，氣密封接散熱蓋板3采用平行縫焊的方式與金屬封口環(huán)2焊接，對芯片形成氣密性保護，并為芯片提供散熱通道。散熱蓋板3的材料為鐵鎳合金，熱沉材料為媽銅、鉬銅或招基碳化娃合金。
[0023]本實用新型結(jié)構(gòu)能夠同時滿足氣密性和芯片散熱需要，具有機械可靠性高、散熱性能優(yōu)良、高氣密性的優(yōu)點，能夠滿足航天等高可靠領域應用。
【主權(quán)項】
1.一種氣密性芯片倒裝安裝用陶瓷焊盤陣列外殼結(jié)構(gòu)，包括陶瓷基板(I)和散熱蓋板(3)，所述基板(I)在與芯片安裝區(qū)域?qū)挪紪鸥裥问降男酒寡b安裝焊盤，用于與芯片輸入/輸出端口連接，所述基板(I)的另一側(cè)排布植球或植柱焊盤作為外部引出端，所述基板(I)內(nèi)部為多層布線結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)芯片輸入/輸出端口與外部引出端互聯(lián)，所述蓋板(3)的中部設有熱沉，用于與芯片背面粘接，其特征在于:還包括金屬封口環(huán)(2)，其位于基板(I)和蓋板(3 )之間，對基板(I)和蓋板(3 )氣密性封閉連接，芯片安裝于所述封口環(huán)(2 )內(nèi)部;金屬封口環(huán)(2)與陶瓷基板(I)釬焊連接，金屬封口環(huán)(2)的上端通過平行縫焊方式與散熱蓋板(3)焊接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣密性芯片倒裝安裝用陶瓷焊盤陣列外殼結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述植球或植柱焊盤按照1.0mm或1.27mm節(jié)距排布。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣密性芯片倒裝安裝用陶瓷焊盤陣列外殼結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬封口環(huán)(2)與陶瓷基板(I)釬焊連接用釬料為AgCu28合金。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣密性芯片倒裝安裝用陶瓷焊盤陣列外殼結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述芯片倒裝安裝焊盤節(jié)距為150μηι。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣密性芯片倒裝安裝用陶瓷焊盤陣列外殼結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬封口環(huán)(2)材料為鐵鎳合金或鐵鎳鈷合金。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣密性芯片倒裝安裝用陶瓷焊盤陣列外殼結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述散熱蓋板(3 )的材料為鐵鎳合金，熱沉材料為鎢銅、鉬銅或鋁基碳化硅合金。
【專利摘要】本實用新型涉及大規(guī)模集成電路陶瓷外殼技術(shù)領域，尤其涉及芯片倒裝用陶瓷焊盤陣列外殼，具體公開了一種氣密性芯片倒裝安裝用陶瓷焊盤陣列外殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)部多層布線的陶瓷基板釬焊金屬封口環(huán)，倒裝安裝芯片后，再將散熱蓋板采用平行縫焊的方式與金屬封口環(huán)焊接，完成封裝，對芯片形成氣密性保護，并為芯片提供散熱通道，基板上下兩側(cè)面分別設有互聯(lián)的焊盤，用于芯片I/O和外部引出連接。本實用新型能夠同時滿足氣密性和芯片散熱需要，具有機械可靠性高、散熱性能優(yōu)良、高氣密性的優(yōu)點，能夠用于高引出端數(shù)大規(guī)模集成電路封裝。
【IPC分類】H01L23/10, H01L23/373, H01L21/52
【公開號】CN205248252
【申請?zhí)枴緾N201521083855
【發(fā)明人】張崤君
【申請人】中國電子科技集團公司第十三研究所
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年12月23日