CN111146151A - 同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构及制备方法 - Google Patents

同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111146151A
CN111146151A CN201911374284.XA CN201911374284A CN111146151A CN 111146151 A CN111146151 A CN 111146151A CN 201911374284 A CN201911374284 A CN 201911374284A CN 111146151 A CN111146151 A CN 111146151A
Authority
CN
China
Prior art keywords
flip chip
heat dissipation
cover plate
air tightness
chip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911374284.XA
Other languages
English (en)
Inventor
李娜
许春良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CETC 13 Research Institute
Original Assignee
CETC 13 Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CETC 13 Research Institute filed Critical CETC 13 Research Institute
Priority to CN201911374284.XA priority Critical patent/CN111146151A/zh
Publication of CN111146151A publication Critical patent/CN111146151A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3142—Sealing arrangements between parts, e.g. adhesion promotors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4803—Insulating or insulated parts, e.g. mountings, containers, diamond heatsinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4803—Insulating or insulated parts, e.g. mountings, containers, diamond heatsinks
    • H01L21/4807—Ceramic parts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/52—Mounting semiconductor bodies in containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/563—Encapsulation of active face of flip-chip device, e.g. underfilling or underencapsulation of flip-chip, encapsulation preform on chip or mounting substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/053—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having an insulating or insulated base as a mounting for the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/06—Containers; Seals characterised by the material of the container or its electrical properties
    • H01L23/08—Containers; Seals characterised by the material of the container or its electrical properties the material being an electrical insulator, e.g. glass
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/10—Containers; Seals characterised by the material or arrangement of seals between parts, e.g. between cap and base of the container or between leads and walls of the container
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/14—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
    • H01L23/15—Ceramic or glass substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3114—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed the device being a chip scale package, e.g. CSP
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3672—Foil-like cooling fins or heat sinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3737—Organic materials with or without a thermoconductive filler

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

本发明提供了一种同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构及制备方法，属于陶瓷封装技术领域，陶瓷盒体、封口环、倒装芯片和盖板；封口环设于所述陶瓷盒体上，所述封口环的内壁设有定位台阶；倒装芯片倒装焊接于所述陶瓷盒体内；盖板搭接于所述定位台阶上，通过激光焊将所述倒装芯片封装于所述陶瓷盒体内，所述盖板的厚度大于1mm；所述倒装芯片的上表面设有导热胶，所述导热胶与所述盖板紧密接触。本发明提供的同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构，采用较厚的盖板利用激光封焊封装，避免了盖板塌陷造成芯片变形的问题，倒装芯片经导热胶和盖板实现散热，同时能够实现散热和气密性，可以解决传统的焊接方法和盖板之间的矛盾。

Description

同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构及制备方法
技术领域
本发明属于陶瓷封装技术领域，更具体地说，是涉及一种同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构及制备方法。
背景技术
系统级封装(SIP-System In a Package)是系统小型化封装技术一个新的发展方向，其利用成熟的封装工艺集成多种元器件，即将一个或多个裸片及不同类型的元器件构成的高性能模块封装在一个基板内，并具备一个系统的功能，构成复杂且完整的电子系统，从而使封装由单一芯片进入系统级芯片。因此，SIP是未来电子封装技术发展的总趋势，也是微系统封装的必然趋势。
SIP封装通常采用陶瓷管壳，且需要用到FPGA芯片(Field-Programmable GateArray-即现场可编程门阵列)，FPGA芯片由于功耗较大，芯片为倒装芯片FC(Flip chip-倒装芯片)，倒装芯片的底面为凸点，散热效果差，无法像正装芯片一样通过热传导从芯片下方散热，需要从倒装芯片顶部将热量传导出去，需要通过顶部散热，在倒装芯片顶部涂散热胶，但散热胶无法保证芯片的气密性。
要实现FPGA芯片的气密封装，传统的陶瓷管壳密封方式有平行缝焊或金锡焊料钎焊，平行缝焊必须用厚度小于0.2mm的薄盖板，而封装倒装芯片的盒体尺寸较大(通常＞15mm)，盖板在加压检漏及后续的可靠性试验中极易发生塌陷变形，将倒装芯片压裂，因此平行缝焊时盖板需与芯片保持一定间距，导致芯片无法通过盖板进行散热；而锡焊料钎焊需要器件整体升温至300℃以上，倒装芯片的凸点或填充胶均无法耐受如此高的温度。因此这两种密封方式均不可取，导致无法同时实现倒装芯片的散热性和气密性封装，限制了电子封装产品的多功能化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构，旨在解决FPGA倒装芯片无法实现同时实现散热和气密性封装的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构，包括陶瓷盒体、封口环、倒装芯片和盖板；封口环设于所述陶瓷盒体上，所述封口环的内壁设有定位台阶；倒装芯片倒装焊接于所述陶瓷盒体内；盖板搭接于所述定位台阶上，通过激光焊将所述倒装芯片封装于所述陶瓷盒体内，所述盖板的厚度大于1mm；所述倒装芯片的上表面设有导热胶，所述导热胶与所述盖板紧密接触。
作为本申请另一实施例，还包括正装在陶瓷盒体内的正装芯片，所述正装芯片的上表面设有导热胶，所述导热胶上设有第一金属散热片，所述第一金属散热片与所述盖板紧密接触。
作为本申请另一实施例，所述盖板的外表面设有散热结构。
作为本申请另一实施例，所述散热结构包括多个第二金属散热片。
作为本申请另一实施例，多个第二金属散热片呈一列排列且平行分布于所述盖板的上表面，相邻的两个所述第二金属散热片之间的间距相等。
作为本申请另一实施例，所述散热结构包括设于所述盖板的外表面上的导流槽。
作为本申请另一实施例，所述导流槽为盘绕于所述盖板外表面的螺旋形凹槽。
作为本申请另一实施例，所述导流槽的数量为多个，多个所述导流槽平行且间隔相等。
作为本申请另一实施例，所述导流槽内设有用于散热的流动液体。
本发明的目的在于提供一种所述的同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构的制备方法，包括：
封口环上制作定位台阶；
利用钎焊将所述封口环固定在陶瓷盒体上，形成壳体；
对所述壳体内外表面镀镍镀金；
倒装芯片固定在所述陶瓷盒体内；
盖板放入所述封口环的定位台阶上，利用激光封焊将所述盖板与封口环焊接，将所述倒装芯片封装在所述壳体内。
本发明提供的同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构的有益效果在于：与现有技术相比，本发明同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构，由于倒装芯片封装的陶瓷盒体的外形尺寸较大，需要采用厚度大于1mm的盖板进行封装和散热，为了实现倒装芯片的散热性和气密性，需要采用热影响区小的激光封焊对厚度较大的盖板进行焊接，大尺寸的封装外壳，采用较厚的盖板利用激光封焊封装，避免了盖板塌陷造成芯片变形的问题，倒装芯片经导热胶和盖板实现散热，同时能够实现散热和气密性，可以解决传统的焊接方法和盖板之间的矛盾问题。
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同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构的结构示意图一；
图2为本发明实施例提供的同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构的结构示意图二；
图3为本发明实施例提供的同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构的结构示意图三；
图4为本发明实施例提供的同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构的结构示意图四；
图5为图4所示的盖板上设有导流槽的俯视结构示意图一；
图6为图4所示的盖板上设有导流槽的俯视结构示意图二；
图7为本发明实施例提供的同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构的结构示意图五；
图8为图7提供的同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构的俯视结构示意图；
图9为本发明实施例提供的盖板的主视结构示意图；
图10为图9所示的盖板的俯视结构示意图。
图中：1、盖板；2、封口环；3、陶瓷盒体；4、导热胶；5、倒装芯片；6、基板；7、第一金属散热片；8、正装芯片；9、第二金属散热片；10、导流槽。
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。
请一并参阅图1至图4，现对本发明提供的同时实现倒装芯片5散热和气密性的封装结构进行说明。所述同时实现倒装芯片5散热和气密性的封装结构，包括陶瓷盒体、封口环、倒装芯片5和盖板；封口环设于所述陶瓷盒体上，所述封口环的内壁设有定位台阶；倒装芯片5倒装焊接于所述陶瓷盒体内；盖板搭接于所述定位台阶上，通过激光焊将所述倒装芯片5封装于所述陶瓷盒体内，所述盖板的厚度大于1mm；所述倒装芯片5的上表面设有导热胶4，所述导热胶4与所述盖板紧密接触。
本发明提供的同时实现倒装芯片5散热和气密性的封装结构，与现有技术相比，由于倒装芯片5封装的陶瓷盒体的外形尺寸较大，需要采用厚度大于1mm的盖板进行封装和散热，为了实现倒装芯片5的散热性和气密性，需要采用热影响区小的激光封焊对厚度较大的盖板进行焊接，大尺寸的封装外壳，采用较厚的盖板利用激光封焊封装，避免了盖板塌陷造成芯片变形的问题，倒装芯片5经导热胶4和盖板实现散热，同时能够实现散热和气密性，可以解决传统的焊接方法和盖板之间的矛盾问题。
本实施例中，盖板1为可伐合金(铁镍钴合金4J29或4J34以及铁镍合金4J42)，陶瓷盒体为氧化铝陶瓷。可伐合金作为电子封装行业中最常用的金属外壳材料，具有与氧化铝陶瓷最为接近的线膨胀系数，以及在与氧化铝陶瓷焊接熔封过程中产生很小的封接应力，从而获得良好的气密性。其作为一种功能材料，在较宽的温度范围内(-80℃～450℃)内膨胀系数与陶瓷的膨胀系数相近，可以保证材料的匹配封接，因此被广泛地应用于相控阵雷达T/R组件、放大器、微波组件、航天继电器、电子管、晶体管和集成电路中做引线和结构材料。
由于钎焊封帽时需要将器件整体升温至焊料熔点以上，很多封装产品如FPGA芯片封装无法耐受如此高的温度；平行缝焊对陶瓷盒体和盖板1结构有一定要求，且盖板1较薄(≤0.3mm)，无法适用于强度要求高的大尺寸盒体的气密封装，适用范围较窄。如对于FPGA芯片的封装，由于散热要求芯片需紧贴金属盖板1进行散热，当盖板1较薄时，在经历加压检漏或者其他可靠性试验时盖板1易塌陷变形，由于芯片十分脆弱，轻微的塌陷变形也会导致芯片压裂，因此平行缝焊无法适应该类产品的气密封装。
本发明提供的尺寸较大的陶瓷封装外壳，利用激光封焊，能在较宽的温度范围内稳定工作，且盖板1厚度大于1mm，在后续试验中几乎不会发生变形，用于陶瓷管壳的气密性封装，则可以解决传统陶瓷管壳平行缝焊或钎焊封帽带来的盖板1塌陷或者器件整体升温等问题，可以在保证FPGA芯片良好散热的情况下解决其气密性封装的问题。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图2至图4，还包括正装在陶瓷盒体内的正装芯片8，所述正装芯片8的上表面设有导热胶4，所述导热胶4上设有第一金属散热片7，所述第一金属散热片7与所述盖板紧密接触。本实施例提供可同时实现FPGA芯片或需顶部散热芯片的散热和气密性封装，正装芯片8的散热路径为，正装芯片8的上表面，导热胶4，盖板，外界环境或者机箱冷板。其中导热胶4为导热硅脂。本实施例采用较厚的盖板进行封装，能够同时封装多种芯片，提高了封装器件的多功能性。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图4，所述盖板的外表面设有散热结构。对于盖板厚度较大、陶瓷盒体外形尺寸较大的大功率封装外壳，需要在盖板的外面增加散热结构，提高散热的效果。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图4，所述散热结构包括多个第二金属散热片9。封装的正装芯片8和倒装芯片5通过顶部导热胶4、盖板和第二散热片实现散热。本实施例中个，金属散热片的材质为WCu、MoCu、Cu/MoCu、金刚石、Cu等材料。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图4，多个第二金属散热片9呈一列排列且平行分布于所述盖板的上表面，相邻的两个所述第二金属散热片9之间的间距相等。通过平行且均匀设置的第二金属散热片9，提高散热的均匀性。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图5至图6，所述散热结构包括设于所述盖板的外表面上的导流槽10。盖板具有一定的厚度，设置导流槽10，可增大盖板的散热表面积，提高散热的效果。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图5，所述导流槽10为盘绕于所述盖板外表面的螺旋形凹槽。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图6，所述导流槽10的数量为多个，多个所述导流槽10平行且间隔相等。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图5及图6，所述导流槽10内设有用于散热的流动液体。通过流动的液体进行散热，提高散热的效果。对于螺旋形凹槽，流动液体从一端进入一端流出，循环流动，将热量带走；对于平行设置的导流槽10，流动液体可以同时流过多个导流槽10，散热效率更快，本实施例中，在导流槽10的同一端分别设置导流总槽，将各导流槽10并联在一起，使流动液体经导流总槽再进入各导流槽10内，然后再经导流总槽收集到冷却装置内进行循环冷却。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，参阅图7及图8，所述盖板1与所述封口环2搭接部分的宽度值F≥0.2mm。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图7至图8，所述封口环2上表面的宽度值G≥0.5mm。
作为本发明提供的同时实现倒装芯片5散热和气密性的封装结构的一种具体实施方式，请参阅图7至图8，所述陶瓷盒体3的外形结构为矩形，所述陶瓷盒体3的最短边长A≥15mm。陶瓷盒体3的厚度H为3.0±0.03，单位mm。陶瓷盒体3的四角均设置45°的倒角，倒角的宽度P为3.5-4mm。
作为本发明提供的同时实现倒装芯片5散热和气密性的封装结构的一种具体实施方式，请参阅图7至图8，所述封口环2的外形结构为矩形，所述封口环2的最短边长B＝A-0.4，单位mm。封口环2相邻的两个内侧面之间的夹角均为半径为R1的圆弧，其两个外侧面之间的夹角为R0的圆弧，其中，R1的数值大于R0的数值。
作为本发明提供的同时实现倒装芯片5散热和气密性的封装结构的一种具体实施方式，请参阅图9至图10，所述盖板1的形状为矩形，所述盖板1的最短边长E＝B-0.8，单位mm。
作为本发明提供的同时实现倒装芯片5散热和气密性的封装结构的一种具体实施方式，请参阅图9至图10，所述盖板1的最短边长为E-0.03，单位mm。本实施例中，盖板1的厚度T2为1.0±0.05，单位mm。盖板1两表面的平面度h1为0.05mm。
作为本发明提供的同时实现倒装芯片5散热和气密性的封装结构的一种具体实施方式，请参阅图7至图8，所述封口环2的最短边长为B+0.03，单位mm。本实施例对封口环2和盖板1尺寸的限定，保证封口环2的定位台阶的精度，避免封口环2与陶瓷盒体3钎焊过程中发生形变。
本实施例中，参见图7，封口环2的总高度T1≥1.5mm，定位台阶的高度值≥0.8mm。
本发明的目的在于提供一种所述的同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构的制备方法，包括：
封口环上制作定位台阶；
利用钎焊将所述封口环固定在陶瓷盒体上，形成壳体；
对所述壳体内外表面镀镍镀金；
倒装芯片5固定在所述陶瓷盒体内；
盖板放入所述封口环的定位台阶上，利用激光封焊将所述盖板与封口环焊接，将所述倒装芯片5封装在所述壳体内。
激光封焊是利用激光束作为热源的一种热加工工艺，高辐射强度的激光束经过光学系统聚焦后，将高能量密度的激光束辐射至金属表面，在激光与金属的相互作用下，金属吸收激光能量并转化为热能，金属熔化后冷却结晶形成焊缝，形成优良焊接接头。激光封焊由于具有能量密度高、热影响区小、热变形小、加工速度高、非接触焊接、可加工较复杂的密封结构、可在特定保护气氛或者真空环境下进行焊接等优点，成为金属盒体电子器件气密性封装的主要手段。
本发明实现了大尺寸封装盖板1的激光封焊密封，采用激光封焊进行密封相比于传统的钎焊封帽及平行缝焊密封具有以下优点：
(1)激光封焊为无接触焊接，不需要焊料焊剂，对封装盒体没有污染，不影响其性能，产品外形美观；
(2)激光封焊时功率密度高，作用时间短，热影响区小，焊接时传入壳体内部的热量极少，因而消除了封焊对内部元件及陶瓷盒体3上的玻璃绝缘子的不利影响；
(3)激光封焊产品是在氮气中或者其他保护气体中进行封焊，因而消除了锡焊封壳、充氮气和封气孔造成的污染，特别是消除了松香的污染，可大大提高产品的可靠性；
(4)激光封焊产品可耐真空冷热浸和真空冷焊实验；
(5)激光封焊可焊的材料熔深较深，焊缝强度不低于母材，可以承受较高的强度，而钎焊封帽的焊缝强度较小；
(6)激光封焊盖板较厚，对于大尺寸壳体，盖板可以在承受高压力高强度时不变形不塌陷，可以解决FPGA芯片封装的气密问题。
(6)激光封焊可以在特定保护气氛下进行焊接，对过程中氧含量可以进行控制；
(7)激光焊斑小、精度高并且焊缝外形光滑，容易实现自动控制，尤其适用于大批量壳体的气密封装；
(8)重复性好，焊缝质量高，容易实现气密性极高的精密封焊。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构，其特征在于，包括：
陶瓷盒体；
封口环，设于所述陶瓷盒体上，所述封口环的内壁设有定位台阶；
倒装芯片，倒装焊接于所述陶瓷盒体内；
盖板，搭接于所述定位台阶上，通过激光焊将所述倒装芯片封装于所述陶瓷盒体内，所述盖板的厚度大于1mm；
所述倒装芯片的上表面设有导热胶，所述导热胶与所述盖板紧密接触。
2.如权利要求1所述的同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构，其特征在于，还包括正装在陶瓷盒体内的正装芯片，所述正装芯片的上表面设有导热胶，所述导热胶上设有第一金属散热片，所述第一金属散热片与所述盖板紧密接触。
3.如权利要求1或2所述的同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构，其特征在于，所述盖板的外表面设有散热结构。
4.如权利要求3所述的同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构，其特征在于，所述散热结构包括多个第二金属散热片。
5.如权利要求4所述的同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构，其特征在于，多个第二金属散热片呈一列排列且平行分布于所述盖板的上表面，相邻的两个所述第二金属散热片之间的间距相等。
6.如权利要求3所述的同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构，其特征在于，所述散热结构包括设于所述盖板的外表面上的导流槽。
7.如权利要求6所述的同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构，其特征在于，所述导流槽为盘绕于所述盖板外表面的螺旋形凹槽。
8.如权利要求6所述的同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构，其特征在于，所述导流槽的数量为多个，多个所述导流槽平行且间隔相等。
9.如权利要求6所述的同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构，其特征在于，所述导流槽内设有用于散热的流动液体。
10.如权利要求1-9任一项所述的同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构的制备方法，其特征在于，包括：
封口环上制作定位台阶；
利用钎焊将所述封口环固定在陶瓷盒体上，形成壳体；
对所述壳体内外表面镀镍镀金；
倒装芯片固定在所述陶瓷盒体内；
盖板放入所述封口环的定位台阶上，利用激光封焊将所述盖板与封口环焊接，将所述倒装芯片封装在所述壳体内。
CN201911374284.XA 2019-12-27 2019-12-27 同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构及制备方法 Pending CN111146151A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911374284.XA CN111146151A (zh) 2019-12-27 2019-12-27 同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911374284.XA CN111146151A (zh) 2019-12-27 2019-12-27 同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构及制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111146151A true CN111146151A (zh) 2020-05-12

Family

ID=70520896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911374284.XA Pending CN111146151A (zh) 2019-12-27 2019-12-27 同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111146151A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111599689A (zh) * 2020-05-27 2020-08-28 上海芯波电子科技有限公司 一种基于wb芯片的双面挖腔陶瓷封装工艺
CN112185916A (zh) * 2020-09-29 2021-01-05 西安微电子技术研究所 一种倒装焊芯片的双通道气密性封装结构及其工艺
CN112349656A (zh) * 2020-09-28 2021-02-09 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种系统级封装结构及其制造方法
CN114243358A (zh) * 2021-12-17 2022-03-25 中国电子科技集团公司第十三研究所 气密性金属封装结构及制作方法
CN116598272A (zh) * 2023-07-18 2023-08-15 深圳基本半导体有限公司 一种双面散热气密封装器件、组件及其封装方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101018468A (zh) * 2006-02-11 2007-08-15 富准精密工业(深圳)有限公司 相变化散热器制造方法
CN102790025A (zh) * 2012-08-27 2012-11-21 无锡市福曼科技有限公司 计算机cpu的多流道水冷结构
CN105081573A (zh) * 2015-09-17 2015-11-25 中国电子科技集团公司第四十八研究所 3a21铝合金外壳的激光密封焊接工艺
CN105428321A (zh) * 2015-12-23 2016-03-23 中国电子科技集团公司第十三研究所 一种气密性芯片倒装安装用陶瓷焊盘阵列外壳结构
CN106486427A (zh) * 2016-11-21 2017-03-08 成都嘉纳海威科技有限责任公司 一种基于lcp基板的封装外壳及制备方法
CN108511857A (zh) * 2018-03-16 2018-09-07 航天恒星科技有限公司 一种大尺寸薄盖板铝合金气密性激光封焊结构及方法
CN109686708A (zh) * 2018-12-24 2019-04-26 中国电子科技集团公司第五十八研究所 一种气密性及非气密性封装的散热结构

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101018468A (zh) * 2006-02-11 2007-08-15 富准精密工业(深圳)有限公司 相变化散热器制造方法
CN102790025A (zh) * 2012-08-27 2012-11-21 无锡市福曼科技有限公司 计算机cpu的多流道水冷结构
CN105081573A (zh) * 2015-09-17 2015-11-25 中国电子科技集团公司第四十八研究所 3a21铝合金外壳的激光密封焊接工艺
CN105428321A (zh) * 2015-12-23 2016-03-23 中国电子科技集团公司第十三研究所 一种气密性芯片倒装安装用陶瓷焊盘阵列外壳结构
CN106486427A (zh) * 2016-11-21 2017-03-08 成都嘉纳海威科技有限责任公司 一种基于lcp基板的封装外壳及制备方法
CN108511857A (zh) * 2018-03-16 2018-09-07 航天恒星科技有限公司 一种大尺寸薄盖板铝合金气密性激光封焊结构及方法
CN109686708A (zh) * 2018-12-24 2019-04-26 中国电子科技集团公司第五十八研究所 一种气密性及非气密性封装的散热结构

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111599689A (zh) * 2020-05-27 2020-08-28 上海芯波电子科技有限公司 一种基于wb芯片的双面挖腔陶瓷封装工艺
CN112349656A (zh) * 2020-09-28 2021-02-09 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种系统级封装结构及其制造方法
CN112185916A (zh) * 2020-09-29 2021-01-05 西安微电子技术研究所 一种倒装焊芯片的双通道气密性封装结构及其工艺
CN114243358A (zh) * 2021-12-17 2022-03-25 中国电子科技集团公司第十三研究所 气密性金属封装结构及制作方法
CN114243358B (zh) * 2021-12-17 2024-04-16 中国电子科技集团公司第十三研究所 气密性金属封装结构及制作方法
CN116598272A (zh) * 2023-07-18 2023-08-15 深圳基本半导体有限公司 一种双面散热气密封装器件、组件及其封装方法
CN116598272B (zh) * 2023-07-18 2024-03-12 深圳基本半导体有限公司 一种双面散热气密封装器件、组件及其封装方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111146151A (zh) 同时实现倒装芯片散热和气密性的封装结构及制备方法
US10665529B2 (en) Modular microjet cooling of packaged electronic components
US6528878B1 (en) Device for sealing and cooling multi-chip modules
US20090116197A1 (en) Method for power semiconductor module fabrication, its apparatus, power semiconductor module and its junction method
US20100163090A1 (en) Thermoelectric device and fabrication method thereof, chip stack structure, and chip package structure
CN105428321B (zh) 一种气密性芯片倒装安装用陶瓷焊盘阵列外壳结构
CN108922869A (zh) 一种带tec-氮化铝-金属三元结构的smd封装基座
WO2022257548A1 (zh) 激光器
WO2021128958A1 (zh) 数字电路的封装结构及封装方法
CN111698824B (zh) 一种自气密封装功能模块的一体化互联结构及实现方法
JP2023527378A (ja) パワー半導体モジュール
US11309439B2 (en) Package structure for semiconductor device, and semiconductor device
CN205248252U (zh) 一种气密性芯片倒装安装用陶瓷焊盘阵列外壳结构
CN111416273A (zh) 一种可制冷高速半导体激光二极管的封装结构
CN112289759A (zh) 一种大功率ltcc微波组件散热结构及制造工艺
US20100118909A1 (en) Miniature high-power laser diode device
US11791232B2 (en) Packaging structure and packaging method of digital circuit
CN214226917U (zh) 真空封装用金属陶瓷混合针栅阵列外壳
CN103021973A (zh) 一种集成电路气密性封装散热结构
US20210159130A1 (en) Method for forming hermetic package for a power semiconductor
CN110267511B (zh) 电磁屏蔽装置、微波组件、信号传输设备及气密钎焊方法
CN114520285A (zh) 一种微流道热电制冷器的高功率器件封装结构及其制备方法
CN114556550A (zh) 双面冷却功率封装结构
CN112366183A (zh) 一体式金属管壳的微波功率放大芯片封装及其制备方法
CN110634846A (zh) 一种结构功能一体化的封装结构及其实现方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200512