CN113299610A - 一种用于微波件盖板的高可靠封装结构及封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微电子封装技术领域,公开了一种用于微波件盖板的高可靠封装结构,包括盖板和盒体,盖板包括对外输出接口,盖板的中部包括芯片及陶瓷电路基板装配区,还包括有机电路基板装配区,盖板的边缘处设置密封连接部,密封连接部沿盖板的边缘延伸并围成封闭的环形。本发明将不同热膨胀系数的梯度材料通过粉末冶金方式一体化成型,且各个区域的热膨胀系数、形状、尺寸与位置皆可灵活调节,可实现多种不同物理性能的电路基板、芯片和封装元器件一体化集成于同一盖板上,同时还可与盒体实现气密性焊接,形成了一种高密度、高可靠集成的封装盖板。本发明可提升微波组件的集成密度,对于盖板的可靠性提升和微组装的实现具有极大促进作用。
Description
技术领域
本发明涉及微电子封装技术领域,具体涉及一种用于微波件盖板的高可靠封装结构及封装方法。
背景技术
电子设备和产品持续向薄轻短小发展,集成密度不断提高,微波组件正逐渐由传统的二维平面集成向三维立体集成方向发展,基于二维平面集成技术的微波件盖板上不集成元器件与电路基板,只是用作气密隔离,相对简单的盖板结构即可实现与微波件盒体的气密封装。
面向三维立体集成技术的盖板除了作气密隔离,还需要作为元器件和高密度电路基板的机械支撑,这就要求盖板既要满足与盒体之间气密封装兼容性,又要与高密度电路基板和器件热膨胀系数匹配,才能满足微波组件的可靠性要求。
现有技术多通过改善复合材料制备方法、优化微波组件盒体结构来解决微波件封装中热膨胀系数匹配、散热、焊接气密等问题来提升微波件的封装可靠性与集成密度,未见有关于封装盖板的结构及封装方法,尤其未见用于微波组件高可靠封装结构及方法。
因此,现有的用作微波件盖板的封装结构存在需要优化改进的空间,不仅盖板的材质需要满足电路机板的机械支撑需求,还需要满足盖板与盒体的气密封装要求。故需要提出更为合理的技术方案,解决现有技术中的不足。
发明内容
为了解决上述内容中提到的现有技术缺陷,本发明提供了一种用于微波件盖板的高可靠封装结构及封装方法,通过改进盖板的材质结构,将盖板上设置不同元件的区域进行材质调整,以使每个区域适应对应的元件的热膨胀性,同时盖板与盒体配合连接,实现连接处的气密性。
为了实现上述目的,本发明具体采用的技术方案是:
一种用于微波件盖板的高可靠封装结构,包括盖板和盒体,所述的盖板包括对外输出接口,盖板的中部包括芯片及陶瓷电路基板装配区,还包括有机电路基板装配区,盖板的边缘处设置密封连接部,密封连接部沿盖板的边缘延伸并围成封闭的环形;芯片及陶瓷电路基板装配区的热膨胀系数为7~11ppm,有机电路基板装配区的热膨胀系数为15~20ppm,密封连接部的热膨胀系数为17~20ppm。
上述公开的封装结构,通过对盖板不同连接区域的优化改进,在连接设置芯片、陶瓷电路基板和有机电路基板后,根据热膨胀系数的对应匹配可保持连接的可靠性,不会出现损坏、脱落的现象,能够实现用电元器件直接安装设置在盖板上,无需设置专门的缓冲结构,结构上更加简化,设置也更加方便;密封连接部环绕在整个盖板的边缘部位,与盒体直接接触配合,其热膨胀系数与盒体的热膨胀系数对应匹配,能够在温度发生变化,盖板、盒体发生膨胀时保持密封性。
进一步的,本发明中所使用的盖板可采用多种材质制成,其并不唯一限定;为了方便热膨胀系数的设置,此处对盖板的材质进行优化并举出如下一种可行的选择:所述的盖板采用梯度材料制成。采用如此方案时,通过调整不同区域梯度材料中的各成分占比,即可调整对应区域的热膨胀系数。
进一步的,由于微波件的集成化、小型化,盖板上的区域划分均按照功能划分,减少无功能空白区域的设置,此处进行优化并举出其中一种可行的选择:所述的芯片及陶瓷电路基板装配区与有机电路基板装配区紧邻设置。采用如此方案时,各个装配区的热膨胀系数与装配区内的元器件相匹配,能够保持装配的可靠性。
进一步的,对密封连接部进行优化,举出如下一种可行的选择:所述的密封连接部绕芯片及陶瓷电路基板装配区与有机电路基板装配区的外围连续设置。
进一步的,对密封连接部进一步限定,此处进行说明并举出如下一种可行的选择:所述的密封连接部的宽度大于等于0.8mm。这样设置时,允许密封连接部在一定的温度情况下发生热膨胀形变,同时满足密封连接要求。
进一步的,盖板与盒体连接后,连接处密封,盒体内的元器件输出部件通过对外输出接口连接至外部并进行信号输出,具体的,此处进行优化设置并举出如下一种可行的选择:所述的对外输出接口位于芯片及陶瓷电路基板装配区或位于有机电路基板装配区。
再进一步,对外输出接口的数量可以是多个,多个对外输出接口可以位于同一个装配区,也可以位于不同的装配区。
上述内容公开了封装结构,本发明还公开了实现该封装结构的对应封装方法,现进行具体说明:
一种用于微波件盖板的高可靠封装方法,用于实现上述封装结构的封装,包括:
根据芯片及陶瓷电路基板装配区、有机电路基板装配区以及密封连接部各个区域对热膨胀系数的不同需求,准备多种热膨胀系数的梯度材料,以粉末冶金的方式一体化成型制备出整体盖板;
将芯片及陶瓷电路基板连接固定于对应装配区,并将有机电路基板连接固定于对应装配区;
将密封部连接部与盒体激光密封焊接处理。
进一步的,在本发明中,所述的芯片及陶瓷电路基板粘接或焊接至对应装配区,所述的有机电路基板粘接或焊接至对应装配区。
进一步的,所述芯片及陶瓷电路基板装配区与有机电路基板装配区表面镀涂处理,以保证粘接与焊接的可靠性封装。
进一步的,所述的陶瓷电路基板或有机电路基板的输出结构与盖板的对外输出接口连接配合,输出结构与对外输出接口的连接处进行气密封装处理。
进一步的,所述的对外输出接口连接处通过焊接或粘接的方式进行密封处理。
与现有技术相比,本发明具有的有益效果是:
本发明将不同热膨胀系数的梯度材料通过粉末冶金方式一体化成型,且各个区域的热膨胀系数、形状、尺寸与位置皆可灵活调节,可实现多种不同物理性能的电路基板、芯片和封装元器件一体化集成于同一盖板上,同时还可与盒体实现气密性焊接,形成了一种高密度、高可靠集成的封装盖板。本发明可提升微波组件的集成密度,对于盖板的可靠性提升和微组装的实现具有极大促进作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅表示出了本发明的部分实施例,因此不应看作是对范围的限定,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它相关的附图。
图1为本发明公开的封装结构的整体示意图。
图2为本发明公开的封装方法的过程示意图。
上述附图中,各个标记的含义为:1、盖板;2、陶瓷电路基板;3、芯片;4、有机电路基板;5、盒体;6、对外输出接口;7、芯片及陶瓷电路基板装配区;8、有机电路基板装配区;9、密封连接部。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。
在此需要说明的是,对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明,但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而,可用很多备选的形式来体现本发明,并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
针对现有的微波件封装方法,大多采用直接将盖板焊接在盒体上的方式,存在热膨胀后配合结构不稳定,容易出现脱落、损坏等现象,本发明进行优化,使盖板的结构能够适应这种热膨胀下的形变,保持良好的连接稳定性和密封性需求。
实施例1
本实施例公开了一种用于微波件盖板1的高可靠封装结构,包括盖板1和盒体5,所述的盖板1包括对外输出接口6,盖板1的中部包括芯片及陶瓷电路基板装配区7,还包括有机电路基板装配区8,盖板1的边缘处设置密封连接部9,密封连接部9沿盖板1的边缘延伸并围成封闭的环形;该实例整个盖板采用梯度硅铝材料粉末冶金一体化成型制备,芯片及陶瓷电路基板装配区7采用热膨胀系数为11ppm的AlSi50(Al占比50%,Si占比50%),有机电路基板装配区8的热膨胀系数为15ppm的AlSi35(Al占比65%,Si占比35%),密封连接部9的热膨胀系数为17ppm的AlSi27(Al占比73%,Si占比27%)。
上述公开的封装结构,通过对盖板1不同连接区域的优化改进,在连接设置芯片3、陶瓷电路基板2和有机电路基板4后,根据热膨胀系数的对应匹配可保持连接的可靠性,不会出现损坏、脱落的现象,能够实现用电元器件直接安装设置在盖板1上,无需设置专门的缓冲结构,结构上更加简化,设置也更加方便;密封连接部9环绕在整个盖板1的边缘部位,与盒体5直接接触配合,其热膨胀系数与盒体5的热膨胀系数对应匹配,能够在温度发生变化,盖板1、盒体5发生膨胀时保持密封性。
本实施例中所使用的盖板1可采用多种材质制成,其并不唯一限定;为了方便热膨胀系数的设置,此处对盖板1的材质进行优化并举出如下一种可行的选择:所述的盖板1采用梯度硅铝材料制成。采用如此方案时,通过调整不同区域梯度硅铝材料中的各成分占比,即可调整对应区域的热膨胀系数。
在本实施例中,盖板1与盒体5均为方形,盖板1上的两处装配区均为方形,密封连接部9为方形环。
由于微波件的集成化、小型化,盖板1上的区域划分均按照功能划分,减少无功能空白区域的设置,本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择:所述的芯片及陶瓷电路基板装配区7与有机电路基板装配区8紧邻设置。采用如此方案时,各个装配区的热膨胀系数与装配区内的元器件相匹配,能够保持装配的可靠性。
本实施例对密封连接部9进行优化,采用如下一种可行的选择:所述的密封连接部9绕芯片及陶瓷电路基板装配区7与有机电路基板装配区8的外围连续设置。
优选的,密封连接部9的厚度与两个装配区的厚度相同。
对密封连接部9进一步限定,本实施例进行说明并采用如下一种可行的选择:所述的密封连接部9的宽度大于等于0.8mm,其材料选择热膨胀系数为17ppm的AlSi27(Al占73%,Si占27%),与盒体之间可实现可靠密封。这样设置时,允许密封连接部9在一定的温度情况下发生热膨胀形变,同时满足抽氦法检漏达10-8mbar·l/s的密封连接要求。
优选的,本实施例中可将密封连接部9的宽度设置为0.8mm。
优选的,本实施例中可将密封连接部9与盒体焊接接触表面涂镀采用镀镍或不镀处理。
盖板1与盒体5连接后,盒体5内的元器件输出部件通过对外输出接口6连接至外部并进行信号输出,具体的,此处进行优化设置并举出如下一种可行的选择:所述的对外输出接口6位于芯片及陶瓷电路基板装配区7或位于有机电路基板装配区8。
对外输出接口6的数量可以是多个,多个对外输出接口6可以位于同一个装配区,也可以位于不同的装配区。
优选的,本实施例中对外输出接口6数量为二,且均设置于芯片及陶瓷电路基板装配区7。
实施例2
上述实施例1的内容公开了封装结构,本实施例公开了实现该封装结构的对应封装方法,现进行具体说明:
一种用于微波件盖板的高可靠封装方法,用于实现上述封装结构的封装,包括:
S01:根据芯片及陶瓷电路基板装配区、有机电路基板装配区以及密封连接部各个区域对热膨胀系数的不同需求,准备多种热膨胀系数的梯度材料,以粉末冶金的方式一体化成型制备出整体盖板;
S02:将芯片及陶瓷电路基板连接固定于对应装配区,并将有机电路基板连接固定于对应装配区;
S03:将密封部连接部与盒体激光密封焊接处理。
在本实施例中,所述的芯片及陶瓷电路基板粘接或焊接至对应装配区,所述的有机电路基板粘接或焊接至对应装配区。
在本实施例中,所述芯片及陶瓷电路基板装配区与有机电路基板装配区表面镀涂处理,以保证粘接与焊接的可靠性封装。
优选的,所述芯片及陶瓷电路基板装配区与有机电路基板装配区表面进行镀金或镀镍处理,镀层可以是金、银、铜、镍等中的一种或几种组合。
本实施例中,所述的陶瓷电路基板或有机电路基板的输出结构与盖板的对外输出接口连接配合,输出结构与对外输出接口的连接处进行气密封装处理。
优选的,所述的对外输出接口连接处通过焊接或粘接的方式进行密封处理。
根据本实施例公开的可靠封装方法,所述盖板对外输出接口用于露出电路基板上的对外输出通道,实现微波组件间三维立体方向互联。芯片直接粘接或焊接于所述盖板芯片及陶瓷电路基板装配区,陶瓷电路基板直接焊接于所述盖板芯片及陶瓷电路基板装配区,该区域材料热膨胀系数与所连接的芯片或陶瓷电路基板低热膨胀系数匹配,不需要过渡结构,可实现高集成度高可靠性气密封装。有机电路基板直接焊接于盖板有机电路基板装配区,同样该区域材料热膨胀系数与所连接的有机电路基板高热膨胀系数匹配,不需要过渡结构,可实现高集成度高可靠性气密封装。密封焊接区可选用与盒体匹配的材料,可直接与盒体焊接密封。该封装方法实现了多种不同物理性能的封装元器件一体化集成于同一盖板上,形成了一种高密度、高可靠集成的封装盖板。
以上即为本实施例列举的实施方式,但本实施例不局限于上述可选的实施方式,本领域技术人员可根据上述方式相互任意组合得到其他多种实施方式,任何人在本实施例的启示下都可得出其他各种形式的实施方式。上述具体实施方式不应理解成对本实施例的保护范围的限制,本实施例的保护范围应当以权利要求书中界定的为准,并且说明书可以用于解释权利要求书。
Claims (10)
1.一种用于微波件盖板的高可靠封装结构,包括盖板(1)和盒体(5),其特征在于:所述的盖板(1)包括对外输出接口(6),盖板(1)的中部包括芯片及陶瓷电路基板装配区(7),还包括有机电路基板装配区(8),盖板(1)的边缘处设置密封连接部(9),密封连接部(9)沿盖板(1)的边缘延伸并围成封闭的环形;芯片及陶瓷电路基板装配区(7)的热膨胀系数为7~11ppm,有机电路基板装配区(8)的热膨胀系数为15~20ppm,密封连接部(9)的热膨胀系数为17~20ppm。
2.根据权利要求1所述的用于微波件盖板的高可靠封装结构,其特征在于:所述的盖板(1)采用梯度材料制成。
3.根据权利要求1或2所述的用于微波件盖板的高可靠封装结构,其特征在于:所述的芯片及陶瓷电路基板装配区(7)与有机电路基板装配区(9)紧邻设置。
4.根据权利要求3所述的用于微波件盖板的高可靠封装结构,其特征在于:所述的密封连接部(9)绕芯片及陶瓷电路基板装配区(7)与有机电路基板装配区(8)的外围连续设置。
5.根据权利要求1或4所述的用于微波件盖板的高可靠封装结构,其特征在于:所述的密封连接部(9)的宽度大于等于0.8mm。
6.根据权利要求1所述的用于微波件盖板的高可靠封装结构,其特征在于:所述的对外输出接口(6)位于芯片及陶瓷电路基板装配区(7)或位于有机电路基板装配区(7)。
7.一种用于微波件盖板的高可靠封装方法,用于实现权利要求1~6中任一项所述封装结构的封装,其特征在于,包括:
根据芯片及陶瓷电路基板装配区(7)、有机电路基板装配区(8)以及密封连接部(9)各个区域对热膨胀系数的不同需求,准备多种热膨胀系数的梯度材料,以粉末冶金的方式一体化成型制备出整体盖板(1);
将芯片(3)及陶瓷电路基板(2)连接固定于对应装配区,并将有机电路基板(4)连接固定于对应装配区;
将密封部连接部(9)与盒体(5)激光密封焊接处理。
8.根据权利要求7所述的用于微波件盖板的高可靠封装方法,其特征在于:所述的芯片(3)及陶瓷电路基板(2)粘接或焊接至对应装配区,所述的有机电路基板(4)粘接或焊接至对应装配区。
9.根据权利要求7所述的用于微波件盖板的高可靠封装方法,其特征在于:所述芯片及陶瓷电路基板装配区(7)与有机电路基板装配区(8)表面镀涂处理,以保证粘接与焊接的可靠性封装。
10.根据权利要求7所述的用于微波件盖板的高可靠封装方法,其特征在于:所述的陶瓷电路基板(2)或有机电路基板(4)的输出结构与盖板的对外输出接口连接配合,输出结构与对外输出接口的连接处进行气密封装处理。
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