CN108022901A - 芯片倒装安装用陶瓷四边引线扁平外壳 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种芯片倒装安装用陶瓷四边引线扁平外壳，属于集成电路陶瓷外壳技术领域，包括引线、方框结构的引线框架、位于所述引线框架中心位置的陶瓷基底以及设置于所述陶瓷基底上表面的封口环，所述的陶瓷基底的中部设有腔体，所述腔体底部排布有与芯片凸点对应的凸点焊盘，所述引线为四边打弯引线，设置于陶瓷基底底部的引线框架焊接焊盘上，所述引线的打弯处与所述陶瓷基底的下表面接触。本发明能够解决现有技术中在高速高频情况下芯片电性能下降且封装工艺繁琐的技术问题，能够达到在减少封装工艺步骤的同时，具有电性能优良和可靠性高的技术效果，板级安装工艺性好。
Description
技术领域
本发明属于集成电路陶瓷外壳技术领域，更具体地说，是涉及一种芯片倒装安装用陶瓷四边引线扁平外壳。
背景技术
陶瓷外壳是以多层陶瓷技术及陶瓷-金属封接技术为基础发展起来的，是集成电路的重要支撑。其基本功能包括：1)实现对于芯片的机械支撑；2)实现芯片与外部环境的隔离；3)实现芯片与外电路的电信号连接；4)实现芯片散热通路。
倒装安装技术是上世纪九十年代发展起来的一种芯片安装方式，倒装芯片用外壳引出端方式集中在陶瓷针栅阵列、陶瓷焊球阵列、陶瓷焊柱阵列等几种形式，目前尚无其他形式。这种连接方式具有互连线短、寄生参数小等优点，在高频高速信号领域应用较为广泛。近年来国产元器件也大量采用倒装安装方式，但随着该类器件应用领域的不断拓展，其较高的板级安装工艺要求与现实的工艺能力之间产生了较大的差距。随着集成电路芯片集成度和复杂度的提高，单个芯片上的输入/输出数量极大地增长，采用引线键合(WireBond)的连接方式已不能满足需要，必须采用倒装安装(Flip Chip)的芯片连接方式。当前采用倒装安装的封装引出端形式大多为焊球阵列(BGA)或焊柱阵列(CGA)，对于封装后集成电路的安装使用要求高，且由于膨胀系数的不匹配，导致板级安装的可靠性不一致是该类封装难以解决的技术难点。
陶瓷四边引线扁平外壳作为半导体集成电路外壳的一类，其常规结构为金属引线配合氧化铝陶瓷的结构，适用于引线键合的芯片安装方式，引线键合用陶瓷四边引线扁平外壳技术已较为成熟，该结构采用扁平打弯引线，封装后器件安装和测试技术成熟。由图4可以看出，芯片安装于腔体内，通过键合实现芯片与外壳键合指的互连，最终实现芯片与外部电路的互连。该种外壳芯片嵌于外壳内部，由于键合丝的存在，由于键合线的寄生参数影响，其应用频率收到很大限制，一般应用不超过1GHz，在高速高频应用情况下，可能会带来性能的下降，且封装工艺较繁琐。
发明内容
本发明的目的在于提供一种芯片倒装安装用陶瓷四边引线扁平外壳，以解决现有技术中在高速高频情况下芯片电性能下降且封装工艺繁琐的技术问题，能够达到在减少封装工艺步骤的同时，具有电性能优良和可靠性高的技术效果，板级安装工艺性好。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种芯片倒装安装用陶瓷四边引线扁平外壳，包括引线、方框结构的引线框架、位于所述引线框架中心位置的陶瓷基底以及设置于所述陶瓷基底上表面的封口环，所述的陶瓷基底的中部设有腔体，所述腔体底部排布有与芯片凸点对应的凸点焊盘，所述引线为四边打弯引线，设置于陶瓷基底底部的引线框架焊接焊盘上，所述引线的打弯处与所述陶瓷基底的下表面接触。
进一步地，所述引线框架的四边通过陶瓷绝缘连筋固定。
进一步地，所述陶瓷基底为多层氧化铝陶瓷钨金属化高温共烧制备。
进一步地，所述封口环材料为铁镍合金或铁镍钴合金。
进一步地，所述封口环与所述陶瓷基底钎焊连接，钎焊连接用钎料为 AgCu28。
进一步地，所述封口环上部设有散热盖板，所述封口环与所述散热盖板通过平行缝方式焊接。
进一步地，所述散热盖板的材料为铁镍合金。
进一步地，在所述陶瓷基底的底面一角设有索引标示。
本发明提供的芯片倒装安装用陶瓷四边引线扁平外壳的有益效果在于：与现有技术中的通过键合实现芯片与外壳键合指的互连相比，本发明在原有陶瓷封装外壳的基础上进行改进，通过陶瓷基底腔体及焊接封口环，形成倒装式芯片封装外壳，上述封装外壳与原有结构对比，去除了芯片安装腔体和键合指，采用在芯片上增加倒装安装芯片的凸点焊盘，可同时实现芯片安装和电气互联。上述新结构外形尺寸与原结构外形尺寸完全一致，可实现直接替换，其优势主要有以下两点：1、适用于芯片倒装安装，芯片安装和电气互联同步完成，减少封装工艺步骤的同时，提高了电性能；2、引线引出方式与常规引线键合陶瓷四边引线扁平外壳相同，可以实现同尺寸安装替代。本装置能够达到在减少封装工艺步骤的同时，具有电性能优良和可靠性高的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的芯片倒装安装用陶瓷四边引线扁平外壳的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1的仰视图；
图4为现有技术陶瓷封装外壳的结构示意图。
其中，图中各附图标记：
1—封口环，2—陶瓷基底，3—索引标示，4—引线框架。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参照图1至图3所示，本发明包括引线(图中未画出)、方框结构的引线框架4、位于所述引线框架4中心位置的陶瓷基底2以及设置于所述陶瓷基底2上表面的封口环1，所述的陶瓷基底2的中部设有腔体，所述腔体底部排布有与芯片凸点对应的凸点焊盘，在芯片安装后，实现芯片与外壳内部布线的电气连接，所述引线为四边打弯引线，设置于陶瓷基底2底部的引线框架焊接焊盘上，并均匀排列，所述引线的打弯处与所述陶瓷基底2的下表面接触，所述封口环1通过焊料焊接在所述陶瓷基底2上。
本发明在原有陶瓷封装外壳的基础上进行改进，通过陶瓷基底2腔体及焊接封口环1，形成倒装式芯片封装外壳，上述封装外壳与原有结构对比，去除了芯片安装腔体和键合指，采用在芯片上增加倒装安装芯片的凸点焊盘，可同时实现芯片安装和电气互联。上述新结构外形尺寸与原结构外形尺寸完全一致，可实现直接替换，其优势主要有以下两点：1、适用于芯片倒装安装，芯片安装和电气互联同步完成，减少封装工艺步骤的同时，提高了电性能；2、引线引出方式与常规引线键合陶瓷四边引线扁平外壳相同，可以实现同尺寸安装替代。本陶瓷外壳将倒装安装技术和陶瓷四边引线外壳技术两者进行结合，同时具备倒装外壳的优异的电性能和陶瓷四边引线扁平外壳成熟的引出端方式，能够达到在减少封装工艺步骤的同时，具有电性能优良和可靠性高的技术效果，表面安装技术难度大为减小，可以极大地提高器件安装的工艺性，具有良好的经济效益前景。
进一步地，作为本发明提供的芯片倒装安装用陶瓷四边引线扁平外壳的一种具体实施方式，所述引线框架4的四边通过陶瓷绝缘连筋固定。
上述结构设计，结构设计简单、实用，固定牢固可靠。
进一步地，作为本发明提供的芯片倒装安装用陶瓷四边引线扁平外壳的一种具体实施方式，所述陶瓷基底4为多层氧化铝陶瓷钨金属化高温共烧制备。
由于对封装外壳结构进行改进，其生产工艺可以采用常规多层共烧氧化铝陶瓷外壳生产流程即可生产，具体流程为：
氧化铝瓷件生产工艺流程：
外壳生产工艺流程：
本发明用于倒装芯片的安装，其倒装结构具有电性能优良、可靠性高等特点，是半导体集成电路芯片安装的主流方式之一，适于倒装安装芯片的陶瓷外壳是实现高可靠封装的基础，被广泛应用于微波通讯系统、遥测系统、雷达、导航、生物医学、电子对抗、人造卫星、宇宙飞船等各个领域。
进一步地，作为本发明提供的芯片倒装安装用陶瓷四边引线扁平外壳的一种具体实施方式，所述封口环1材料为铁镍合金或铁镍钴合金；所述封口环1 置于陶瓷基底2顶部的焊盘上，封口环1与所述陶瓷基底2钎焊连接，钎焊连接用钎料为AgCu28。
上述结构是将倒装安装技术和引线键合用陶瓷四边引线扁平外壳技术结合在一起，可同时具备倒装外壳的优异的电性能和陶瓷四边引线扁平外壳成熟的引出端方式，在结构上去除了芯片安装的陶瓷腔体后，芯片借助凸点焊盘实现与陶瓷基底2的连接。
新结构外形尺寸与原结构外形尺寸完全一致，可实现直接替换，其优势主要有以下两点：
1、适用于芯片倒装安装，芯片安装和电气互联同步完成，减少封装工艺步骤的同时，提高了电性能；
2、引线引出方式与常规引线键合陶瓷四边引线扁平外壳相同，可以实现同尺寸安装替代。
进一步地，作为本发明提供的芯片倒装安装用陶瓷四边引线扁平外壳的一种具体实施方式，所述封口环1上部设有散热盖板，所述封口环1与所述散热盖板通过平行缝方式焊接；所述散热盖板的材料为铁镍合金。
进一步地，作为本发明提供的芯片倒装安装用陶瓷四边引线扁平外壳的一种具体实施方式，在所述陶瓷基底2的底面一角设有索引标示3，能够表示其所封装芯片的型号。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.芯片倒装安装用陶瓷四边引线扁平外壳，其特征在于：包括引线、方框结构的引线框架(4)、位于所述引线框架(4)中心位置的陶瓷基底(2)以及设置于所述陶瓷基底(2)上表面的封口环(1)，所述的陶瓷基底(2)的中部设有腔体，所述腔体底部排布有与芯片凸点对应的凸点焊盘，所述引线为四边打弯引线，设置于陶瓷基底(2)底部的引线框架焊接焊盘上，所述引线的打弯处与所述陶瓷基底(2)的下表面接触。
2.根据权利要求1所述的芯片倒装安装用陶瓷四边引线扁平外壳，其特征在于：所述引线框架(4)的四边通过陶瓷绝缘连筋固定。
3.根据权利要求1所述的芯片倒装安装用陶瓷四边引线扁平外壳，其特征在于：所述陶瓷基底(4)为多层氧化铝陶瓷钨金属化高温共烧制备。
4.根据权利要求1所述的芯片倒装安装用陶瓷四边引线扁平外壳，其特征在于：所述封口环(1)材料为铁镍合金或铁镍钴合金。
5.根据权利要求1所述的芯片倒装安装用陶瓷四边引线扁平外壳，其特征在于：所述封口环(1)与所述陶瓷基底(2)钎焊连接，钎焊连接用钎料为AgCu28。
6.根据权利要求1所述的芯片倒装安装用陶瓷四边引线扁平外壳，其特征在于：所述封口环(1)上部设有散热盖板，所述封口环(1)与所述散热盖板通过平行缝方式焊接。
7.根据权利要求6所述的芯片倒装安装用陶瓷四边引线扁平外壳，其特征在于：所述散热盖板的材料为铁镍合金。
8.根据权利要求1所述的芯片倒装安装用陶瓷四边引线扁平外壳，其特征在于：在所述陶瓷基底(2)的底面一角设有索引标示(3)。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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