CN108231698A - 陶瓷焊盘阵列外壳 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷焊盘阵列外壳，属于集成电路陶瓷外壳技术领域，包括中部设有带台阶的空腔的陶瓷基板和上表面用于安装芯片的且呈“T”型的热沉，所述热沉与所述空腔搭接配合连接且所述热沉的下表面与所述陶瓷基板下表面设有的焊盘的下表面共面。本发明能够解决现有技术中存在的陶瓷焊盘阵列外壳影响植球或植柱模具的对位，及影响空气对流、散热不良的技术问题，能够达到对植球或植柱模具的对位无影响，并可在热沉表面进行植球或植柱，提高散热能力的技术效果。
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，是涉及一种陶瓷焊盘阵列外壳。
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。
电子元器件外壳是指元器件的封装体，其主要功能是提供电(光)信号互连、机械保护、环境保护以及散热等。在高可靠、高性能应用领域，以氧化铝陶瓷材料为基础的陶瓷外壳保证高气密性、高可靠性的首选封装形式。随着集成电路规模、引出端数和集成度的不断增大，陶瓷封装引出端节距不断缩小，安装组装方式逐渐向表面安装发展，陶瓷焊盘阵列外壳(CLGA)作为陶瓷球栅阵列(CBGA)、陶瓷柱栅阵列(CCGA)封装的陶瓷底座，已成为当前先进陶瓷封装的典型代表。
此外，随着芯片功率的不断增大，发热量不断增大，单纯陶瓷衬底已不能满足散热要求，采用高导热的金属热沉已成为大功率芯片封装的重要选择。高导热热沉材料一般采用MoCu、WCu等材料，热沉通过焊料焊接到陶瓷衬底上，形成密封腔体，芯片安装到热沉上，为保证良好的热沉与陶瓷焊接可靠性，一般热沉焊接到陶瓷表面，热沉面凸出于陶瓷面，如图1所述。
CLGA外壳在芯片安装、键合、密封后，进行植球或植柱，形成封装与电路板之间的电气和机械连接，如采用凸出于陶瓷面的热沉，则会影响植球/植柱模具的对位，且降低了封装与电路板之间的有效空间，影响空气对流，从而导致散热不良。
发明内容
本发明的目的在于提供一种陶瓷焊盘阵列外壳，以解决现有技术中存在的陶瓷焊盘阵列外壳影响植球或植柱模具的对位，及影响空气对流、散热不良的技术问题，能够达到对植球或植柱模具的对位无影响，并可在热沉表面进行植球或植柱，提高散热能力的技术效果。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种陶瓷焊盘阵列外壳，包括中部设有带台阶的空腔的陶瓷基板和上表面用于安装芯片的且呈“T”型的热沉，所述热沉与所述空腔搭接配合连接且所述热沉的下表面与所述陶瓷基板下表面设有的焊盘的下表面共面。
进一步地，所述热沉采用钨铜合金或钼铜合金制备。
进一步地，所述陶瓷基板为多层氧化铝陶瓷钨金属化高温共烧制备。
进一步地，所述陶瓷基板与所述热沉采用银铜焊料焊接制备。
进一步地，所述陶瓷基板的引出端采用形状为圆形焊盘的CLGA陶瓷焊盘阵列的封装形式，引出端节距为1.00mm或1.27mm。
进一步地，在所述陶瓷基板的底面一角设有索引标示。
进一步地，所述热沉与所述空腔的台阶的搭接宽度≥1mm，所述热沉的下部与所述空腔的台阶横向的配合间隙为0.3mm～1mm。
进一步地，所述陶瓷基板的上部还设有封口环，所述封口环上连接有散热盖板，所述封口环与散热盖板通过平行缝焊接方式或金锡熔封焊接方式焊接。
本发明提供的陶瓷焊盘阵列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，本发明作为高可靠大规模集成电路的重要组成部分，它是实现电路气密性、电互连、散热、高可靠的关键部件，其外壳的特点是以陶瓷基板为主，钎焊内嵌式热沉，主要用于高引出端数大规模集成电路封装，可满足高精度、大容量信号处理等高端高可靠应用工程的需求；具有陶瓷件体积小、机械可靠性高、可实现大功率器件散热、同时热沉下表面与陶瓷基板下表面设有的焊盘面共面，可以对于植球或植柱模具的对位无影响等优点。本装置能够达到对植球或植柱模具的对位无影响，并可在热沉表面进行植球或植柱，提高散热能力的技术效果。本发明具有以下优势：1、高气密，气密性达到≤1*10-3(Pa﹒cm3/s)；2、热沉与焊盘共面度≤0.1mm；3、具有机械可靠性高的优点，恒定加速度满足30000g，Y1方向，1min。
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陶瓷焊盘阵列外壳的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3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—陶瓷基板，2—热沉，3—空腔。
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，本发明包括中部设有带台阶的空腔3(通腔结构)的陶瓷基板1和上表面用于安装芯片的且呈“T”型的热沉2，所述热沉2与所述空腔3搭接配合连接且所述热沉2的下表面与所述陶瓷基板1下表面设有的焊盘的下表面共面，“T”型热沉2内嵌焊接到空腔3中，实现气密性结构，封装时芯片直接安装到热沉2上，实现散热需要。
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，本发明作为高可靠大规模集成电路的重要组成部分，它是实现电路气密性、电互连、散热、高可靠的关键部件，其外壳的特点是以陶瓷基板为主，钎焊内嵌式热沉，主要用于高引出端数大规模集成电路封装，可满足高精度、大容量信号处理等高端高可靠应用工程的需求；具有陶瓷件体积小、机械可靠性高、可实现大功率器件散热、同时热沉下表面与陶瓷基板下表面设有的焊盘面共面，可以对于植球或植柱模具的对位无影响等优点。本装置能够达到对植球或植柱模具的对位无影响，并可在热沉表面进行植球或植柱，提高散热能力的技术效果。本发明具有以下优势：1、高气密，气密性达到≤1*10-3(Pa﹒cm3/s)；2、热沉与焊盘共面度≤0.1mm；3、具有机械可靠性高的优点，恒定加速度满足30000g，Y1方向，1min。
进一步地，作为本发明提供的陶瓷焊盘阵列外壳的一种具体实施方式，所述热沉2采用钨铜合金或钼铜合金制备；所述陶瓷基板1为多层氧化铝陶瓷钨金属化高温共烧制备；所述陶瓷基板1与所述热沉2采用银铜焊料焊接制备。
上述结构设计，结构设计简单、实用，固定牢固可靠。
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：
进一步地，作为本发明提供的陶瓷焊盘阵列外壳的一种具体实施方式，所述陶瓷基板1的引出端采用形状为圆形焊盘的CLGA陶瓷焊盘阵列的封装形式，引出端节距为1.00mm或1.27mm。
进一步地，作为本发明提供的陶瓷焊盘阵列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。
进一步地，所述热沉2与所述空腔3的台阶的搭接宽度≥1mm，所述热沉2的下部与所述空腔3的台阶横向的配合间隙为0.3mm～1mm。上述结构设计合理，对植球或植柱模具的对位无影响，并可在热沉表面进行植球或植柱，提高散热能力。
进一步地，所述陶瓷基板1的上部还设有封口环，所述封口环上连接有散热盖板，所述封口环与散热盖板通过平行缝焊接方式或金锡熔封焊接方式焊接。上述结构设计，能够提高散热能力，对植球或植柱模具的对位无影响，并可在热沉表面进行植球或植柱。
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.陶瓷焊盘阵列外壳，其特征在于：包括中部设有带台阶的空腔(3)的陶瓷基板(1)和上表面用于安装芯片的且呈“T”型的热沉(2)，所述热沉(2)与所述空腔(3)搭接配合连接且所述热沉(2)的下表面与所述陶瓷基板(1)下表面设有的焊盘的下表面共面。
2.根据权利要求1所述的陶瓷焊盘阵列外壳，其特征在于：所述热沉(2)采用钨铜合金或钼铜合金制备。
3.根据权利要求2所述的陶瓷焊盘阵列外壳，其特征在于：所述陶瓷基板(1)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3所述的陶瓷焊盘阵列外壳，其特征在于：所述陶瓷基板(1)与所述热沉(2)采用银铜焊料焊接制备。
5.根据权利要求1所述的陶瓷焊盘阵列外壳，其特征在于：所述陶瓷基板(1)的引出端采用形状为圆形焊盘的CLGA陶瓷焊盘阵列的封装形式，引出端节距为1.00mm或1.27mm。
6.根据权利要求1所述的陶瓷焊盘阵列外壳，其特征在于：在所述陶瓷基板(1)的底面一角设有索引标示。
7.根据权利要求1所述的陶瓷焊盘阵列外壳，其特征在于：所述热沉(2)与所述空腔(3)的台阶的搭接宽度≥1mm，所述热沉(2)的下部与所述空腔(3)的台阶横向的配合间隙为0.3mm～1mm。
8.根据权利要求1所述的陶瓷焊盘阵列外壳，其特征在于：所述陶瓷基板(1)的上部还设有封口环，所述封口环上连接有散热盖板，所述封口环与散热盖板通过平行缝焊接方式或金锡熔封焊接方式焊接。
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