CN112687636B - 一种金属陶瓷封装外壳、器件及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种金属陶瓷封装外壳、器件及制备方法，金属陶瓷封装外壳包括：第一陶瓷基板，包括相对设置的第一表面和第二表面，第一陶瓷基板上设有贯穿第一表面和第二表面的第一金属互联柱，第一金属互联柱用于与芯片键合及与外部电路连接；金属侧墙，设置在第一陶瓷基板的第一表面、用于安装芯片；第二陶瓷基板，与第一陶瓷基板结构相同、并设有第二金属互联柱，第二陶瓷基板气密密封金属侧墙的顶面敞口处；盖板，用于密封腔体的侧面开口。金属陶瓷封装器件包括：将封装的芯片焊接在金属陶瓷封装外壳内的芯片密封腔内，然后焊接盖板。本发明通过将芯片侧面安装，满足了高频TR模块封装尺寸的要求。

Description

一种金属陶瓷封装外壳、器件及制备方法

技术领域

本发明涉及管壳封装技术领域，具体涉及一种金属陶瓷封装外壳、器件及制备方法。

背景技术

相控阵雷达的天线阵面由许多个辐射和接收单元(称为阵元)组成，单元数目和雷达的性能有关，可以从几百个到几万个。这些单元有规则地排列在平面上，构成阵列天线。如果将相控阵雷达比喻成昆虫的复眼，那么收发单元模块就是独立感光单元。从这个角度来说，多通道收发单元模块的排列密度决定了相控阵雷达的分辨率。

为避免栅瓣效应，在多通道收发单元模块中各通道模块间的距离极限是半波长。当多通道模块工作频率提升到100GHz乃至THz的超高频段时，通道间距可压缩到1.5mm以下。在1.5mm*1.5mm范围内要包含单个通道的输入输出等端口，但TR(TransmitterReceiver，发射接收器)内部的芯片电路的平面尺寸常规在2mm*2mm以上，即使采用三维集成等先进封装方式，内部芯片呈扁平状，平面面积仍大于2mm*2mm，常规的管壳难以满足该类高频多通道收发单元的封装要求。封装成为高频TR模块设计中的瓶颈问题。

发明内容

基于此，本发明要解决的技术问题是提供一种金属陶瓷封装外壳、器件及制备方法，其采用芯片侧装，旨在解决目前高频TR模块封装平面尺寸较大，无法满足高频TR模块的封装要求。

为了实现上述目的，本申请实施例一方面提供了一种金属陶瓷封装外壳，包括：

第一陶瓷基板，包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一陶瓷基板上设有贯穿所述第一表面和第二表面的第一金属互联柱，所述第一金属互联柱用于与芯片键合及与外部电路连接；

金属侧墙，设置在所述第一陶瓷基板的第一表面、用于安装芯片，所述金属侧墙在所述第一陶瓷基板上围设成顶面敞口和一侧面开口的腔体；

第二陶瓷基板，与所述第一陶瓷基板结构相同、并设有第二金属互联柱，所述第二陶瓷基板气密密封所述金属侧墙的顶面敞口处；

盖板，用于密封所述腔体的侧面开口。

本发明实施例提供的金属陶瓷封装外壳，通过在第一陶瓷基板上设置金属侧墙，金属侧墙在第一陶瓷基板上围设成顶面敞口和侧面开口的腔体，将第二陶瓷基板密封在金属侧墙的顶面敞口处，形成芯片密封腔，芯片设置在金属侧墙的内立面上，实现了芯片侧面安装，适当扩大Z向空间，压缩了XY向安装面占地面积，满足了高频TR模块封装尺寸的要求。

在一种可能的实现方式中，所述金属陶瓷封装外壳由结构对称的上封装外壳和下封装外壳扣合焊接，其中，所述下封装外壳包括所述第一陶瓷基板和电镀生长在所述第一陶瓷基板的第一表面的第一金属侧墙，所述第一金属侧墙围设成顶面和一侧面开口的腔体；

所述上封装外壳包括所述第二陶瓷基板和与所述第一金属侧墙对应的第二金属侧墙；

所述第一金属侧墙的端面与所述第二金属侧墙的端面相对扣合焊接，在所述第一陶瓷基板和第二陶瓷基板之间形成一侧面开口的芯片密封腔，所述第一金属侧墙与第二金属侧墙焊接后的内立面用于安装芯片。

在一种可能的实现方式中，金属陶瓷封装外壳还包括：

第一矮墙，电镀生长在所述第一陶瓷基板的第一表面上，设置在所述芯片密封腔的开口侧，用作所述盖板焊接的缝焊沿；

第二矮墙，电镀生长在所述第二陶瓷基板上、与所述第一矮墙对应设置。

在一种可能的实现方式中，所述第一金属侧墙或第二金属侧墙的高度为2-5mm，所述第一金属侧墙或第二金属侧墙的深宽比为10:1至30:1。

另一方面，本发明实施例提供了一种金属陶瓷封装器件，除包括所述金属陶瓷封装外壳外，所述金属陶瓷封装器件还包括设置在所述金属侧墙内立面的芯片，所述芯片的焊盘通过键合线连接所述第一金属互联柱和/或第二金属互联柱。

本发明实施例提供的金属陶瓷封装器件，将芯片安装在金属陶瓷封装外壳的内立面，并通过键合线将芯片的焊盘与第一金属互联柱和/或第二金属互联柱连接，最后焊接盖板，形成封闭的金属陶瓷封装器件，满足了高频TR模块封装尺寸的要求。

在一种可能的实现方式中，所述芯片设置在所述盖板相对的所述金属侧墙内立面上。

第三方面，本发明实施例还提供了一种金属陶瓷封装器件的制备方法，包括以下步骤：

在陶瓷基板上钻通孔，溅射金属种子层，电镀填充所述通孔，形成金属柱，其中一陶瓷基板作为第一陶瓷基板，另一陶瓷基板作为第二陶瓷基板；

在所述第一陶瓷基板上逐层电镀预设高度的第一金属侧墙、第一矮墙和与所述金属柱电导通的第一金属互联柱，所述第一金属侧墙与所述第一矮墙围设成顶面敞口、所述第一矮墙一侧开口的腔体，刻蚀剥离多余的金属种子层，制成下封装外壳；

在所述第二陶瓷基板上逐层电镀与所述下封装外壳结构对称的第二金属侧墙、第二矮墙和与所述金属柱电导通的第二金属互联柱，刻蚀剥离多余的金属种子层，制成上封装外壳；

将所述下封装外壳和所述上封装外壳以所述第一金属侧墙和第二金属侧墙的端面为对接面进行扣合焊接，形成一侧面开口的芯片密封腔；

在所述第一金属侧墙和第二金属侧墙的内立面安装芯片、并与所述第一金属互联柱和/或第二金属互联柱键合，焊盖板密封。

本发明实施例提供的金属陶瓷封装器件的制备方法，通过采用制作半导体芯片的制备方法，制作了结构对称的下封装外壳和上封装外壳，并将芯片安装在由下封装外壳和上封装外壳焊接的芯片密封腔内，芯片的焊盘通过键合线与金属柱连接，最后焊接盖板，形成气密的封装器件，满足了高频TR模块对封装尺寸的要求。

在一种可能的实现方式中，所述在所述第一陶瓷基板上逐层电镀预设高度的第一金属侧墙、第一矮墙和与所述金属柱电导通的第一金属互联柱步骤之前，还包括在所述第一陶瓷基板上的金属柱上电镀导体层，所述导体层厚度大于10μm。

在一种可能的实现方式中，所述在所述第一陶瓷基板上逐层电镀预设高度的第一金属侧墙、第一矮墙和与所述金属柱电导通的第一金属互联柱，具体包括以下步骤：

在所述第一陶瓷基板的上表面逐层电镀第一预设高度的第一金属侧墙、第一矮墙和第一金属互联柱，所述第一预设高度为150-300μm；

继续逐层电镀所述第一金属侧墙和第一金属互联柱至第二预设高度，所述第二预设高度为500-1300μm；

继续逐层电镀所述第一金属侧墙至第三预设高度，所述第三预设高度为2000-5000μm。

在一种可能的实现方式中，所述刻蚀剥离多余的金属种子层之后，还需要对所述第一陶瓷基板的上表面和下表面制备保护层。

在一种可能的实现方式中，还包括在所述第一陶瓷基板的下表面和所述上封装外壳的第二陶瓷基板的上表面上制作焊接焊盘。

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是本发明实施例提供的一种金属陶瓷封装外壳的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一金属陶瓷封装外壳的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的盖板密封面的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种金属陶瓷封装器件的剖面结构示意图；

图5是本发明实施例提供的在第一陶瓷基板上制备通孔的剖面示意图；

图6是本发明实施例提供的在第一陶瓷基板上制备第一导体层的剖面示意图；

图7是本发明实施例提供的在第一陶瓷基板上制备第一预设高度图形的剖面示意图；

图8是本发明实施例提供的在第一陶瓷基板上制备第二预设高度图形的剖面示意图；

图9是本发明实施例提供的在第一陶瓷基板上制备第三预设高度图形的剖面示意图；

图中：1-第一陶瓷基板，2-第一金属围框，3-第一金属互联柱，4-第一矮墙，5-第二陶瓷基板，6-第二金属围框，7-第二金属互联柱，8-第二矮墙，9-盖板，10-芯片，11-锡球，12-第一金属侧墙，13-第二金属侧墙，14-第一通孔，15-第一导体层。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

本发明实施例通过采用半导体芯片加工的方式，创造性地提出芯片侧装的方式，采用逐层电镀的方式制备了高深宽比的金属侧墙作为芯片的安装面，适当增加Z向空间，压缩了XY向占地面积，满足了高频TR模块封装的要求。

作为本发明的一种实施例，如图1所示，一种金属陶瓷封装外壳包括第一陶瓷基板1、金属侧墙、第二陶瓷基板5和盖板9。所述第一陶瓷基板1，包括相对设置的第一表面和第二表面，第一陶瓷基板1上设有贯穿第一表面和第二表面的第一金属互联柱3，第一金属互联柱3用于与芯片10键合及与外部电路连接。金属侧墙设置在所述第一陶瓷基板1的第一表面、用于安装芯片，所述金属侧墙在第一陶瓷基板1上围设成顶面敞口和一侧面开口的腔体。所述第二陶瓷基板5与所述第一陶瓷基板结构相同、并设有第二金属互联柱7，第二陶瓷基板5气密密封金属侧墙的顶面敞口处。所述盖板9用于密封所述腔体的侧面开口。

本发明实施例提供的金属陶瓷封装外壳，通过在第一陶瓷基板1的第一表面上设置金属侧墙，金属侧墙围设成顶面敞口和一侧面开口的腔体，将与第一陶瓷基板1结构相同的第二陶瓷基板5密封在金属侧墙的顶面敞口处，盖板可焊接在腔体的侧面开口处，形成一个气密的金属陶瓷封装外壳。芯片安装在金属侧墙内立面，从而缩小了XY向的尺寸，满足了超高频段对通道间距的要求。

作为一种实施例，如图2所示，所述金属陶瓷封装外壳可以采用以下结构：所述外壳由结构对称的上封装外壳和下封装外壳扣合焊接而成，以下封装外壳的结构为例，说明封装外壳的结构。所述下封装外壳包括第一陶瓷基板1和围设在第一陶瓷基板1的第一表面的第一金属侧墙12，第一金属侧墙12围设成顶面和一侧面开口的腔体。其中，所述第一陶瓷基板1上有贯穿第一陶瓷基板1的第一表面和第二表面的第一金属互联柱3。同样的，所述上封装外壳包括第二陶瓷基板5和与第一金属侧墙12对应的第二金属侧墙13。当上、下封装外壳的第一金属侧墙12和第二金属侧墙13扣合焊接后，形成芯片密封腔，芯片10安装在第一金属侧墙12与第二金属侧墙13焊接为一体的内立面上。分体设置的密封壳体便于加工。

为了便于盖板的密封，在所述芯片密封腔的开口处，即分别在第一陶瓷基板1上设有第一矮墙4，在第二陶瓷基板5上同样设有第二矮墙8，第一矮墙4和第二矮墙8作为与盖板9焊接的缝焊沿。其中第一金属侧墙12和第一矮墙4在第一陶瓷基板1的第一表面围设成第一金属围框2；第二金属侧墙13和第二矮墙8在第二陶瓷基板5上围设成第二金属围框6。所述盖板9焊接在第一矮墙4和第二矮墙8所在的平面上，用于密封芯片密封腔，形成气密封装外壳。第一矮墙4的高度小于第一金属侧墙12的高度。

在本实施例中，所述第一陶瓷基板1和第二陶瓷基板5可以为预先烧结好的，例如，可以是氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷、石英或蓝宝石等。

在本实施例中，第一金属侧墙12、第二金属侧墙13、第一矮墙4、第二矮墙8、第一金属互联柱3和第二金属互联柱7可以采用铜电镀制作，也可采用其它散热好、易导电的金属制作。第一金属互联柱3和第二金属互联柱7位于第一陶瓷基板1和第二陶瓷基板5的中间位置，且设有多个呈阵列排布，尺寸在0.12mm*0.12mm-0.25mm*0.4mm之间，高度在0.4-4mm。第一金属互联柱3和第二金属互联柱7一端用于后续与芯片的焊盘键合，陶瓷基板外侧的一端用于外部连接控制电路端或功能端。

在本实施例中，所述第一金属侧墙12和第二金属侧墙13的高度可相等，即上、下封装外壳结构对称且尺寸相同；两者的高度也可不相等，比如所述第一金属侧墙12比第二金属侧墙13的高度低，结构是对称的，扣合焊接后能够形成密闭的腔体即可；所述第一金属侧墙12和第二金属侧墙13还可以分别设置成阶梯高度的结构，扣合焊接后所述第一金属侧墙12和第二金属侧墙13形成犬牙相错的结构。即第一金属侧墙12和第二金属侧墙13的端面扣合焊接后，可以形成封闭的密封腔即可。

在本实施例中，为了形成气密性的外壳，盖板9也需要具有很高的精度，如图3所示，盖板9下部设有凸台，凸台的其中两边分别搭设在第一矮墙4和第二矮墙8上，另外两边可嵌入到芯片密封腔内与所述第一金属侧墙12和第二金属侧墙13焊接后形成气密腔体。

作为一种实施例，第一金属侧墙12和第二金属侧墙13的最小厚度为0.15mm，高度为2-5mm，深宽比达10：1至30:1，此处的深宽比为第一金属侧墙12的高度和厚度之比。第一矮墙4的高度为0.1-0.25mm。为制作简便，特将上封装外壳与下封装外壳制作成相同的结构，将第一金属围框2和第二金属围框6以第一金属侧墙12和第二金属侧墙13的端面所在的平面为对称面，可以采用金金键合的焊接方式，将第一金属侧墙12和第二金属侧墙13焊接为一体。第一金属侧墙12和第二金属侧墙13形成芯片10的安装面。第一金属围框2和第二金属围框6采用逐层电镀的方法制备，可使第一金属侧墙12和第二金属侧墙13表面光滑，易于安装芯片和散热。

作为本发明的另一种实施例，本发明还提供了一种金属陶瓷封装器件，如图4所示，除包括上述金属陶瓷封装外壳外，还包括设置在芯片密封腔的金属侧墙上的芯片10，芯片10的焊盘通过键合线连接第一金属互联柱3和/或第二金属互联柱7。将上封装外壳和下封装外壳焊接后，第一金属围框2的第一金属侧墙12和第二金属围框6的第二金属侧墙13焊接为一体，第一金属侧墙12和第二金属侧墙13的内立面成为芯片10的安装面，形成芯片密封腔。组装芯片10时，先将焊接为一体的上封装外壳和下封装外壳侧倒，将芯片10贴装在芯片密封腔上。芯片密封腔内的第一金属侧墙12和第二金属侧墙13的内立面均可以安装芯片10，在保证芯片10之间不相互干扰的情况下，芯片密封腔内可以安装3个芯片10，也可以安装2个芯片10。然后将芯片10的焊盘通过键合线连接第一金属互联柱3和/或第二金属互联柱7，将盖板9焊接，形成气密的金属陶瓷封装器件。

在本实施例中，焊接完成后，还需要将第一陶瓷基板1的第二表面的第一金属互联柱3和第二陶瓷基板5的第二金属互联柱7与外部的BGA焊盘直连，匹配100-250μm小锡球11实现输出，传输距离短，损耗低、隔离效果好。上封装外壳与下封装外壳的上下对称结构，第一陶瓷基板1的第二表面的第一金属互联柱3和第二陶瓷基板5的第二金属互联柱7可一面连接控制电路，另一面连接功能端，双面输出提升设计灵活性，提升集成度。

本发明实施例提供的金属陶瓷封装器件，将芯片安装在金属陶瓷封装外壳的内立面，并通过键合线将芯片的焊盘与上封装外壳和下封装外壳底面陶瓷基板上的金属互联柱连接，最后焊接盖板，形成封闭的金属陶瓷封装器件，满足了高频TR模块封装尺寸的要求。

作为一种实施例，当所述芯片密封腔中只安装一个芯片10时，可将芯片10安装在盖板相对的面上，保证芯片正常稳定的工作。

作为本发明的另一种实施例，本发明还提供了一种金属陶瓷封装器件的制备方法，包括：

S101：在陶瓷基板上钻通孔，溅射金属种子层，电镀填充所述通孔，形成金属柱，其中一陶瓷基板作为第一陶瓷基板1，另一陶瓷基板作为第二陶瓷基板5。

S102：在所述第一陶瓷基板1上逐层电镀预设高度的第一金属侧墙12、第一矮墙4和与所述金属柱电导通的第一金属互联柱3，所述第一金属侧墙12与所述第一矮墙4围设成顶面敞口、所述第一矮墙4一侧开口的腔体，刻蚀剥离多余的金属种子层，制成下封装外壳。

S103：在所述第二陶瓷基板5上逐层电镀与所述下封装外壳结构对称的第二金属侧墙13、第二矮墙8和与所述金属柱电导通的第二金属互联柱7，刻蚀剥离多余的金属种子层，制成上封装外壳。

S104：将所述下封装外壳和所述上封装外壳以所述第一金属侧墙12和第二金属侧墙13的端面为对接面进行扣合焊接，形成一侧面开口的芯片密封腔。

S105：在所述第一金属侧墙12和第二金属侧墙13的内立面安装芯片、并与所述第一金属互联柱3和/或第二金属互联柱7键合，焊盖板密封。

本发明实施例提供的金属陶瓷封装器件的制备方法，通过采用制作半导体芯片的制备方法，逐层电镀的方式制备了下封装外壳和上封装外壳，第一金属侧墙12和第二金属侧墙13的端面对准，扩散焊接，形成容纳芯片10的芯片密封腔，第一金属侧墙12和第二金属侧墙13焊接为一体的内立面为芯片安装面。芯片10安装在芯片安装面后，还需要将芯片10通过键合线与第一金属互联柱3和/或第二金属互联柱7连接，从而实现输入、输出。最后采用激光熔焊将盖板9焊接在芯片密封腔上，形成气密的封装器件。从而压缩XY安装面占地面积，适当扩大Z向空间，满足了高频TR模块对封装尺寸的要求。本发明实施例采用制作半导体芯片的加工方式，制备的金属陶瓷封装器件具有开发周期短，加工精度高，成品率高的优势。

图5至图9是本申请实施例提供的制备封装器件的工艺流程中对应的剖面图。由于上封装结构和下封装结构是对称的，此处仅介绍下封装结构的制备过程。

第一、在第一陶瓷基板1上制备贯穿第一陶瓷基板1的第一表面和第二表面的第一通孔14，如图5所示。

在本实施例中，下封装结构为预先制备好的，下封装结构中的第一陶瓷基板1为预先烧结好的，可以是氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷、石英或蓝宝石等。设计第一通孔14时，为降低射频损耗、提升隔离度，需要射频信号过孔分布和尺寸有特殊考量。在第一陶瓷基板1上制备第一通孔14时，可以采用皮秒冷激光加工钻孔，且加工出的第一通孔2贯穿所述第一陶瓷基板1的第一表面和第二表面。孔的直径在70-125μm，数值参考基板厚度，保证第一陶瓷基板1的厚度和第一通孔14的直径比在4:1到3:1范围内，第一通孔14的孔径典型值是125μm。采用皮秒冷激光加工钻孔这种方式制备的第一通孔14的孔壁光滑、垂直度高、所述第一陶瓷基板1的第一表面和第二表面的孔径差值小于5％，可减少传输损耗。

第二、在第一通孔14内、第一陶瓷基板1的第一表面和第二表面上溅射金属种子层。

在本实施例中，在溅射金属种子层之前要将第一陶瓷基板1和第一通孔14内进行清洗处理。在第一通孔14内、第一陶瓷基板1的第一表面和第二表面溅射金属种子层，也可以采用其它物理气相沉积法或化学气相沉积法等方式。当然，也可以根据需要进行设置金属种子层的厚度。

第三、在第一通孔14内的金属种子层上填充金属，形成贯穿第一陶瓷基板1的第一表面和第二表面的金属柱。

在本申请实施例中，在第一陶瓷基板1上旋涂光刻胶或热压光敏干膜，进行光刻显影后进行电镀，使第一通孔14内填满电镀金属。电镀完成后，需要将第一陶瓷基板1的第一表面和第二表面分别进行研磨和抛光，去除第一陶瓷基板1的第一表面和第二表面多余的金属，便于后续制备。

第四、在填充金属的第一通孔14的第一表面和第二表面上分别制备第一导体层15，如图6所示。

在本申请实施例中，在第一陶瓷基板1上再次旋涂光刻胶或热压光敏干膜，进行光刻显影后进行电镀，使第一通孔14的第一表面和第二表面的第一导体层15的厚度大于10μm。第一导体层15为铜材质。第一陶瓷基板1由于钻孔形成若干第一通孔14，破坏了第一陶瓷基板1的结构，且第一通孔14内填充的金属与第一陶瓷基板1存在热失配，无法实现致密连接，因此制备第一导体层15，通过第一导体层15表面覆盖第一通孔14，从而保证管壳的气密性。

第一通孔14的上表面的第一导体层15上的第一预留区域用于制备第一金属侧墙12；第一通孔14的上表面的第一导体层15上的第二预留区域用于制备第一矮墙4；第一通孔14的上表面的第一导体层15上的第三预留区域用于制备与金属柱电导通的第一金属互联柱3。

第五、在所述第一陶瓷基板1上逐层电镀预设高度的第一金属侧墙12、第一矮墙4和第一金属互联柱3，如图7-9所示。

在所述第一陶瓷基板的上表面的第一预留区域、第二预留区域和第三预留区域内，逐层电镀第一预设高度的第一金属侧墙12、第一矮墙4和第一金属互联柱3，所述第一预设高度为150-300μm。在第一导体层15上再次旋涂或热压第一光阻层，进行光刻显影后再次进行电镀，匹配设计版图金属层高度150-300μm，整版高度偏差±2μm。当达到第一预设高度后，停止电镀，第一矮墙4制备完成。然后进行研磨、抛光，便于后续制备。所述第一预设高度为第一矮墙4的设定高度，根据封装需求设定。

在所述第一陶瓷基板的上表面的第一预留区域和第三预留区域内，继续逐层电镀所述第一金属侧墙12和第一金属互联柱3至所述第二预设高度，所述第二预设高度为500-1300μm。所述第二预设高度为第一金属互联柱3的高度。再次在制备第一矮墙4后的表面再次旋涂或热压第二光阻层，进行光刻显影后再次进行电镀，匹配设计版图金属层高度500-1300μm，整版偏差±3μm，对位偏差＜2μm。其中第一金属互联柱3的尺寸为200μm*200μm-250μm*400μm，精度±1μm。当第一金属互联柱的高度达到第二预设高度后，停止电镀，然后进行研磨、抛光，便于后续制备。

在所述第一陶瓷基板的上表面的第一预留区域内，继续逐层电镀第一金属侧墙12至所述第三预设高度，所述第三预设高度为2000-5000μm。所述第三预设高度为第一金属侧墙12的最终高度。再次旋涂或热压第三光阻层，进行光刻显影后再次进行电镀，匹配设计版图金属层高度2000-5000μm，整版偏差±5μm，对位偏差＜2μm。当第一金属侧墙12的高度达到第三预设高度时，停止电镀。然后进行研磨、抛光，便于后续制备。

在本申请实施例中，第一光阻层、第二光阻层和第三光阻层的材料可以选择高粘度光刻胶，也可以选择高解析度的光敏干膜，第一光阻层满足约束条件：厚度大于15微米，线条解析度小于10微米。

在本申请实施例中，第一预设高度、第二预设高度和第三预设高度可以根据封装器件组装或使用要求进行设置。

在本申请实施例中，第一金属侧墙12的内立面为芯片的安装面。

第六、对第一陶瓷基板1的第一表面和第二表面未被第一导体层15覆盖的金属种子层进行刻蚀。

在本申请实施例中，在第一金属互联柱3和第一金属侧墙12制作完成后，底面第一导体层15最小宽度约100μm，第一金属互联柱3和第一金属侧墙12的高度可达2-5mm，在20:1到50:1的深槽内刻蚀金属种子层难度极大。本申请采用带3D空间可调制皮秒激光剥离电镀后的第一陶瓷基板1的第一表面和第二表面未电镀区域的金属种子层，漏出第一陶瓷基板1的基体材料。采用带3D空间可调制皮秒激光进行刻蚀，实现在20:1到50:1的深槽内刻蚀，可以准确定位刻蚀位置，从而提高刻蚀精度，防止侧壁的其他金属被刻蚀掉。

第七、在刻蚀后的第一陶瓷基板1的第一表面和第二表面制备保护层。

在本申请实施例中，在刻蚀后的第一陶瓷基板1的第一表面和第二表面采用化学方式进行镀金，以提升第一陶瓷基板1的环境耐受性。

第八、将制备保护层的第一陶瓷基板1和第二陶瓷基板5采用金金键合的方式，焊接形成芯片密封腔。

在本申请实施例之后，还可以包括：采用砂轮或激光划片，分割成独立的单元。

第九、将芯片10装配到第一金属侧墙12和第二金属侧墙13焊接形成的侧墙内，且将芯片10的焊盘通过键合线连接第一金属互联柱3和第二金属互联柱7。

第十、采用激光缝焊，将盖板9焊接在芯片密封腔上。

第十一、在第一陶瓷基板1的第二表面的第一金属互联柱3和第二陶瓷基板5的外表面的第二金属互联柱7上分别制作焊接焊盘。

在本申请实施例中，第一陶瓷基板1的第二表面和第二陶瓷基板5的外表面的高密度的BGA输出，传输距离短，上下两面都可作为芯片10的输出端。第一陶瓷基板1的第二表面的第一金属互联柱3和第二陶瓷基板5的外表面的第二金属互联柱7与外部的BGA焊盘直连，匹配100-250μm小锡球11实现输出，传输距离短，损耗低、隔离效果好；上封装外壳与下封装外壳的上下对称结构，第一陶瓷基板1的第二表面的第一金属互联柱3和第一陶瓷基板5的外表面的第二金属互联柱7可一面连接控制电路，另一面连接功能端，双面输出提升设计灵活性，提升集成度。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种金属陶瓷封装外壳，其特征在于，包括：

第一陶瓷基板，包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一陶瓷基板上设有贯穿所述第一表面和第二表面的第一金属互联柱，所述第一金属互联柱用于与芯片键合及与外部电路连接；

金属侧墙，设置在所述第一陶瓷基板的第一表面、用于安装芯片，所述金属侧墙在所述第一陶瓷基板上围设成顶面敞口和一侧面开口的腔体；

第二陶瓷基板，与所述第一陶瓷基板结构相同、并设有第二金属互联柱，所述第二陶瓷基板气密密封所述金属侧墙的顶面敞口处；

盖板，用于密封所述腔体的侧面开口；

具体的，所述金属陶瓷封装外壳由结构对称的上封装外壳和下封装外壳扣合焊接，其中，所述下封装外壳包括所述第一陶瓷基板和电镀生长在所述第一陶瓷基板的第一表面的第一金属侧墙，所述第一金属侧墙围设成顶面和一侧面开口的腔体；所述上封装外壳包括所述第二陶瓷基板和与所述第一金属侧墙对应的第二金属侧墙；所述第一金属侧墙的端面与所述第二金属侧墙的端面相对扣合焊接，在所述第一陶瓷基板和第二陶瓷基板之间形成一侧面开口的芯片密封腔，所述第一金属侧墙与第二金属侧墙焊接后的内立面用于安装芯片。

2.如权利要求1所述的金属陶瓷封装外壳，其特征在于，还包括：

第一矮墙，电镀生长在所述第一陶瓷基板的第一表面上，设置在所述芯片密封腔的开口侧，用作所述盖板焊接的缝焊沿；

第二矮墙，电镀生长在所述第二陶瓷基板上、与所述第一矮墙对应设置。

3.如权利要求1所述的金属陶瓷封装外壳，其特征在于，所述第一金属侧墙或第二金属侧墙的高度为2-5mm，所述第一金属侧墙或第二金属侧墙的深宽比为10:1至30:1。

4.一种金属陶瓷封装器件，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的金属陶瓷封装外壳，所述金属陶瓷封装器件还包括设置在所述金属侧墙内立面的芯片，所述芯片的焊盘通过键合线连接所述第一金属互联柱和/或第二金属互联柱。

5.如权利要求4所述的金属陶瓷封装器件，其特征在于，所述芯片设置在所述盖板相对的所述金属侧墙内立面上。

6.一种金属陶瓷封装器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在陶瓷基板上钻通孔，溅射金属种子层，电镀填充所述通孔，形成金属柱，其中一陶瓷基板作为第一陶瓷基板，另一陶瓷基板作为第二陶瓷基板；

在所述第一陶瓷基板上逐层电镀预设高度的第一金属侧墙、第一矮墙和与所述金属柱电导通的第一金属互联柱，所述第一金属侧墙与所述第一矮墙围设成顶面敞口、所述第一矮墙一侧开口的腔体，刻蚀剥离多余的金属种子层，制成下封装外壳；

在所述第二陶瓷基板上逐层电镀与所述下封装外壳结构对称的第二金属侧墙、第二矮墙和与所述金属柱电导通的第二金属互联柱，刻蚀剥离多余的金属种子层，制成上封装外壳；

将所述下封装外壳和所述上封装外壳以所述第一金属侧墙和第二金属侧墙的端面为对接面进行扣合焊接，形成一侧面开口的芯片密封腔；

在所述第一金属侧墙和第二金属侧墙的内立面安装芯片、并与所述第一金属互联柱和/或第二金属互联柱键合，焊盖板密封。

7.如权利要求6所述的金属陶瓷封装器件的制备方法，其特征在于，

所述在所述第一陶瓷基板上逐层电镀预设高度的第一金属侧墙、第一矮墙和与所述金属柱电导通的第一金属互联柱步骤之前，还包括：

在所述第一陶瓷基板上的金属柱上电镀第一导体层，所述第一导体层厚度大于10μm。

8.如权利要求6所述的金属陶瓷封装器件的制备方法，其特征在于，所述在所述第一陶瓷基板上逐层电镀预设高度的第一金属侧墙、第一矮墙和与所述金属柱电导通的第一金属互联柱，具体包括以下步骤：

在所述第一陶瓷基板的上表面逐层电镀第一预设高度的第一金属侧墙、第一矮墙和第一金属互联柱，所述第一预设高度为150-300μm；

继续逐层电镀所述第一金属侧墙和第一金属互联柱至第二预设高度，所述第二预设高度为500-1300μm；

继续逐层电镀所述第一金属侧墙至第三预设高度，所述第三预设高度为2000-5000μm。

9.如权利要求6所述的金属陶瓷封装器件的制备方法，其特征在于，还包括在所述第一陶瓷基板的下表面和所述上封装外壳的第二陶瓷基板的上表面上制作焊接焊盘。

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