CN105977215A - 可平行缝焊的高频高速陶瓷无引线外壳 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可平行缝焊的高频高速陶瓷无引线外壳，涉及半导体封装用器件技术领域。所述外壳包括陶瓷件、封口环和金属盖板，陶瓷件的背面设有背面接地金属图形，背面接地金属图形上设有若干个向外突出的接地端子，接地端子之间设有射频信号传输焊盘，正面接地金属图形与背面接地金属图形通过内部或外部金属化互连孔互连，正面的接地线与背面接地金属图形通过内部或外部的金属化互连孔进行互联，射频信号传输线通过单独的外部或外部与内部相结合的金属化互连孔与射频信号传输焊盘互联。外壳的回波损耗和插入损耗低，带内平坦度好，无谐振点并可实现平行缝焊封口方式，降低了封口工艺难度和成本，保证了高可靠性和高气密性，有利于批量化应用。

Description

可平行缝焊的高频高速陶瓷无引线外壳
技术领域
本发明涉及半导体封装用器件技术领域，尤其涉及一种可平行缝焊的高频高速陶瓷无引线外壳。
背景技术
随着现代无线通讯技术的发展，要求微波射频系统向着更高频、更高速、更宽频带发展，因此作为微波射频系统核心器件的MMIC及其封装技术也迎来了新的挑战。理想的MMIC封装外壳不仅要求具有牢固的机械结构，使电路受到保护而不暴露于外部环境中，而且要保证微波信号及电信号的完整性、接地的充分性等。对于大功率的MMIC，封装外壳还要保证良好的散热能力。
传统的陶瓷四边无引线扁平外壳射频性能未完全覆盖X波段，且回波损耗随频率恶化快，带内谐振点难消除；另外这种结构的外壳陶瓷壁较窄，只能采用合金焊料熔封方式封口，这种封口方式工艺复杂，成本高，导致集成电路的成本较高，不利于外壳陶瓷封装成本的持续降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可平行缝焊的高频高速陶瓷无引线外壳，射频性能完全覆盖Ku波段，回波损耗和插入损耗低，带内平坦度好，无谐振点并可实现平行缝焊封口方式，降低了封口工艺难度和成本，提高了生产效率，保证了高可靠性和高气密性，有利于批量化应用。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种可平行缝焊的高频高速陶瓷无引线外壳，包括陶瓷件、封口环和金属盖板，所述陶瓷件为上端开口的容器状结构，所述金属盖板通过所述封口环将所述陶瓷件上端的开口封闭，其特征在于：所述陶瓷件的上表面为三个连续的从外到内高度逐渐降低的平面，分别为第一至第三平面，第二平面上设有若干条射频信号传输线，所述射频信号传输线的两侧各设有一条接地线，所述接地线位于第一平面和第二平面上，第一平面和第二平面上的接地线通过内部和/或外部金属化互连孔互连，所述第三平面上设有正面接地金属图形，所述陶瓷件的背面设有背面接地金属图形，背面接地金属图形上设有若干个向外突出的接地端子，所述接地端子之间设有射频信号传输焊盘，正面接地金属图形与背面接地金属图形通过内部和/或外部金属化互连孔互连，正面的接地线与背面接地金属图形通过内部或外部的金属化互连孔进行互联，射频信号传输线通过单独的外部或外部与内部相结合的金属化互连孔与射频信号传输焊盘互联。
进一步的技术方案在于：所述射频信号传输线位于所述第二平面上并沿所述第二平面贯穿所述陶瓷件至所述陶瓷件的外侧，射频信号传输线通过位于所述陶瓷件侧壁上的金属化互连孔与所述射频信号传输焊盘互联。
进一步的技术方案在于：所述接地线的外侧端部、接地端子的外侧端部以及射频信号传输焊盘的外侧端部位于所述陶瓷件的边沿。
进一步的技术方案在于：所述陶瓷件为氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷或LTCC。
进一步的技术方案在于：封口环与陶瓷件之间以及金属盖板与封口环之间通过平行缝焊工艺进行焊接。
进一步的技术方案在于：所述外壳整体为矩形。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：通过结构优化，侧面孔传输代替部分内部孔传输，增加了内部芯区信号线及信号孔及传输孔的排布空间，从而可增加更多的地孔调制RF性能，可实现射频性能完全覆盖Ku波段，回波损耗和插入损耗低，带内平坦度好，无谐振点，有利于集成电路向更高频、高传输速率发展。
同时，通过结构优化，侧面走线代替部分内部实心传输孔走线，可在保证优良RF性能的前提下，增加外壳壁厚，从而可实现该种外壳的平行缝焊封口方式，相对于其他封口方式而言，实现平行缝焊大大降低了封口工艺难度和成本，提高了生产效率，保证了高可靠性和高气密性，有利于进行批量化应用。
附图说明
图1是本发明所述外壳的俯视结构示意图；
图2是本发明所述外壳的半剖结构示意图；
图3是本发明所述外壳的仰视结构示意图；
图4是本发明所述外壳的制作工艺流程图；
其中：1、陶瓷件2、封口环3、第二平面4、射频信号传输线5、接地线6、第一平面7、第三平面8、正面接地金属图形9、背面接地金属图形10、接地端子11、射频信号传输焊盘12、金属化互连孔。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1-3所示，本发明公开了一种可平行缝焊的高频高速陶瓷无引线外壳，包括陶瓷件1、封口环2和金属盖板，陶瓷件和封口环采用金属焊料焊接，金属盖板和外壳封口方式为平行缝焊。所述陶瓷件1为上端开口的容器状结构，陶瓷件、封口环和金属盖板构成密封腔体，为内部的集成电路提供气密环境保护和机械支撑。
所述陶瓷件1的上表面为三个连续的从外到内高度逐渐降低的平面，分别为第一至第三平面，其中第一平面的高度最高，且该平面为环状；第二平面的高度比第一平面的高度低，比第三平面的高度高，且该平面为环状；第三平面的高度最低，该平面为矩形。第二平面3上间隔的设有若干条射频信号传输线4，且射频信号传输线4呈圆周状设置，每条射频信号传输线4的两侧各设有一条接地线5，所述接地线5位于第一平面6和第二平面3上，第一平面和第二平面上的接地线通过内部和/或外部金属化互连孔互连。
所述第三平面7上设有正面接地金属图形8，所述陶瓷件1的背面设有背面接地金属图形9，正面接地金属图形8与背面接地金属图形9通过内部或外部金属化互连孔12互连。背面接地金属图形9上设有若干个向外突出的接地端子10，所述接地端子10之间设有射频信号传输焊盘11。正面的接地线5与背面接地金属图形9通过内部或外部的金属化互连孔进行互联，射频信号传输线4通过单独的外部或外部与内部相结合的金属化互连孔12与射频信号传输焊盘11互联。
所述射频信号传输线4位于所述第二平面3上并沿所述第二平面3延伸贯穿所述陶瓷件1至所述陶瓷件1的外侧，射频信号传输线4通过位于所述陶瓷件1侧壁上的金属化互连孔12与所述射频信号传输焊盘11互联（此种互联方式为通过外部的金属化互连孔互连）。此外，优选的，所述接地线5的外侧端部、接地端子10的外侧端部以及射频信号传输焊盘11的外侧端部位于所述陶瓷件1的边沿。
该类外壳的陶瓷件为正方形但不限于正方形，四周排布射频传输的信号通道。陶瓷件背面排布射频信号传输焊盘和大面积接地金属化区域，两个面的金属化图形通过内部金属化互连孔相连。每一路射频传输信号通道采用共面波导传输形式，增加更多的地孔调制RF性能。
该类外壳的陶瓷件为氧化铝陶瓷，但不限于氧化铝陶瓷，也可是氮化铝陶瓷、LTCC等陶瓷。采用多层陶瓷工艺技术制作。采用流延工艺制作生瓷片，用机械冲孔或激光打孔或模具在生瓷片上加工出小孔及所需的腔体，在小孔内填充钨浆料或钼浆料，也可采用金、银、铜等导体浆料，在生瓷片表面用钨浆料或钼浆料也可采用金、银、铜等导体浆料制作金属化图形，多层生瓷片压在一起制作成生瓷阵列，再用切割设备切成单个生瓷件，经过高温烧成得到陶瓷件。陶瓷件经镀镍，与金属封口环焊接，再进行表面镀金，制成成品，工艺流程如图4所示。
相比传统的常规陶瓷四边无引线扁平外壳，该类外壳具有以下显著优势：
通过结构优化，侧面孔传输代替部分内部孔传输，增加了内部芯区信号线及信号孔及传输孔的排布空间，从而可增加更多的地孔调制RF性能，可实现射频性能完全覆盖Ku波段，回波损耗和插入损耗低，带内平坦度好，无谐振点，有利于集成电路向更高频、高传输速率发展。
同时，通过结构优化，侧面走线代替部分内部实心传输孔走线，可在保证优良RF性能的前提下，增加外壳壁厚，从而可实现该种外壳的平行缝焊封口方式，相对于其他封口方式而言，实现平行缝焊大大降低了封口工艺难度和成本，提高了生产效率，保证了高可靠性和高气密性，有利于进行批量化应用。

Claims (6)

1.一种可平行缝焊的高频高速陶瓷无引线外壳，包括陶瓷件（1）、封口环（2）和金属盖板，所述陶瓷件（1）为上端开口的容器状结构，所述金属盖板通过所述封口环（2）将所述陶瓷件（1）上端的开口封闭，其特征在于：所述陶瓷件（1）的上表面为三个连续的从外到内高度逐渐降低的平面，分别为第一至第三平面，第二平面（3）上设有若干条射频信号传输线（4），所述射频信号传输线（4）的两侧各设有一条接地线（5），所述接地线（5）位于第一平面（6）和第二平面（3）上，第一平面和第二平面上的接地线通过内部和/或外部金属化互连孔互连，所述第三平面（7）上设有正面接地金属图形（8），所述陶瓷件（1）的背面设有背面接地金属图形（9），背面接地金属图形（9）上设有若干个向外突出的接地端子（10），所述接地端子（10）之间设有射频信号传输焊盘（11），正面接地金属图形（8）与背面接地金属图形（9）通过内部和/或外部金属化互连孔（12）互连，正面的接地线（5）与背面接地金属图形（9）通过内部或外部的金属化互连孔进行互联，射频信号传输线（4）通过单独的外部或外部与内部相结合的金属化互连孔（12）与射频信号传输焊盘（11）互联。
2.如权利要求1所述的可平行缝焊的高频高速陶瓷无引线外壳，其特征在于：所述射频信号传输线（4）位于所述第二平面（3）上并沿所述第二平面（3）延伸贯穿所述陶瓷件（1）至所述陶瓷件（1）的外侧，射频信号传输线（4）通过位于所述陶瓷件（1）侧壁上的金属化互连孔（12）与所述射频信号传输焊盘（11）互联。
3.如权利要求1所述的可平行缝焊的高频高速陶瓷无引线外壳，其特征在于：所述接地线（5）的外侧端部、接地端子（10）的外侧端部以及射频信号传输焊盘（11）的外侧端部位于所述陶瓷件（1）的边沿。
4.如权利要求1所述的可平行缝焊的高频高速陶瓷无引线外壳，其特征在于：所述陶瓷件（1）为氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷或LTCC。
5.如权利要求1所述的可平行缝焊的高频高速陶瓷无引线外壳，其特征在于：封口环（2）与陶瓷件（1）之间以及金属盖板与封口环（2）之间通过平行缝焊工艺进行焊接。
6.如权利要求1所述的可平行缝焊的高频高速陶瓷无引线外壳，其特征在于：所述外壳整体为矩形。
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