CN114284218A - 空腔封装结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空腔封装结构及制作方法，所述空腔封装结构包括：底座，所述底座包括一体成型的基板、金属引线框和树脂层；上盖，所述上盖与所述底座固定连接，且所述上盖和所述底座共同限定出密闭空腔；芯片或元器件，所述芯片或元器件设置于所述基板的第一表面上，且位于所述密闭空腔中，以及金属线，所述金属线位于所述密闭空腔内电性连接所述芯片或元器件与所述金属引线框。

Description

空腔封装结构及其制作方法

技术领域

本发明属于半导体集成电路封装技术领域，特别关于一种具有高气密性的空腔封装结构。

背景技术

空腔封装结构应用于PA(Power Amplifier,中文名称：功率放大器)类芯片的封装。

如图1所示，现有的PA类芯片的空腔封装结构包括：盖子1和底座，盖子1通过密封胶2和底座固定连接，其中，盖子1和底座共同限定出空腔。

底座包括基板6和分布在基板6边缘处的翅片，翅片是由金属引线框3和塑料8注塑成型，其作为封装结构的输入输出端，用于连接终端线路。其中，翅片通过密封胶9固定连接在基板6的边缘处，而盖子1通过密封胶2和翅片的塑料8固定连接。

基板6位于空腔内的表面上设置有芯片或元器件4，芯片或元器件4通过贴装材料5，例如粘性材料装贴于基板上，芯片或元器件4通过引线7电性连接金属引线框3。

上述空腔封装结构至少存在如下问题：1)翅片与基板6之间通过密封胶9粘结，需要增加粘接工序，并密封胶9的成本较高；2)使用密封胶9连接基板6和翅片，空腔封装结构的一致性及结合力较差，受到侧面外力撞击容易受损；3)安装盖子1时，产品需要加热，内部空气受热膨胀向外冲出，使翅片与基板6中间的密封胶9产生微小孔洞，降低了空腔的气密性。

有鉴于此，需要提供一种新的空腔封装结构及其制作方法，克服现有的空腔封装结构操作工序多，封装结构一致性低，空腔的气密性不佳的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的空腔封装结构及其制作方法。

为解决上述问题，本发明技术方案提供了一种空腔封装结构，所述空腔封装结构包括：底座，所述底座包括一体成型的基板、金属引线框和树脂层；上盖，所述上盖与所述底座固定连接，且所述上盖和所述底座共同限定出密闭空腔；芯片或元器件，所述芯片或元器件设置于所述基板的第一表面上，且位于所述密闭空腔中，以及金属线，所述金属线位于所述密闭空腔内电性连接所述芯片或元器件与所述金属引线框。

作为可选的技术方案，所述树脂层包括第一连接表面，所述第一连接表面朝向所述上盖，所述上盖通过密封胶固定连接于所述第一连接表面上。

作为可选的技术方案，所述树脂层还包括与所述第一连接表面相背的第二连接表面，所述第二连接表面至少部分与所述第一表面固定连接；其中，所述基板还包括与所述第一表面相背的第二表面；在所述空腔封装结构的厚度方向，所述第二连接表面位于所述第一表面外侧的部分表面高于所述第二表面。

作为可选的技术方案，所述第二连接表面为台阶结构的表面。

作为可选的技术方案，所述树脂层包覆所述基板的部分侧边。

作为可选的技术方案，还包括第一微结构层，所述第一微结构层夹设于所述基板和所述树脂层之间。

作为可选的技术方案，还包括第二微结构层，所述第二微结构层夹设于所述树脂层和所述金属引线框之间。

作为可选的技术方案，所述树脂层围绕所述基板的周边设置，所述金属引线框位于所述密闭空腔内的部分区段埋设于所述树脂层远离所述基板的上部，所述金属引线框位于所述密闭空腔外的部分区段未被所述树脂层覆盖作为所述空腔封装结构的电性连接端。

作为可选的技术方案，所述芯片和所述第一表面之间设有贴装材料层，所述贴装材料层固定所述芯片于所述第一表面上，并使得所述芯片和所述基板电性连接。

作为可选的技术方案，所述上盖还包括气孔，所述气孔连通所述密闭空腔，所述气孔中填充密封材料。

本发明还提供一种空腔封装结构制作方法，所述空腔封装结构制作方法包括：

提供预先裁切成单粒的基板、金属引线框，并放置于模具中；

提供树脂材料，射入所述模具中，所述基板、所述金属引线框和所述树脂材料一次注塑成型，获得所述空腔封装结构的底座；

提供芯片，并贴装所述芯片至所述基板的第一表面；

提供金属线，打线连接所述芯片和所述金属引线框；以及

提供上盖，固定连接所述上盖和所述底座，所述上盖和所述底座共同限定密闭空腔，所述芯片位于所述密闭空腔内。

作为可选的技术方案，还包括：提供预处理剂表面处理所述基板和所述金属引线框，于所述基板的第一表面上形成第一微结构层，于所述金属引线框的表面上形成第二微结构层；所述树脂材料与预处理剂表面处理后的所述基板和所述金属引线框，一次注塑成型；以及移除所述金属引线框未被树脂材料覆盖的部分表面上第二微结构层。

作为可选的技术方案,还包括：移除所述第一表面上未被树脂材料覆盖的部分表面上所述第一微结构层。

作为可选的技术方案，还包括：于所述基板的第一表面上溅镀形成金属镀层。

作为可选的技术方案，于所述上盖的气孔中填充密封材料。

与现有技术相比，本发明提供一种空腔封装结构及其制作方法，采用基板、金属引线框和树脂层一次注塑成型制作一体式的底座，贴装芯片或元器件至底座和上盖共同限定的密闭空腔中构成空腔封装结构。其中，1)底座在加工过程中取消了金属引线框和基板的密封胶点胶、组装的步骤，简化了组装工艺，大量节约了成本，并提升了作业效率；2)基板与金属引线框注塑结合，牢固度高，避免元器件在使用过程中的侧边机械撞击问题，有效提升底座的强度；3)用树脂层替代金属引线框和基板之间的密封胶密封，避免了高温状态下内部气体向外冲出，使密封胶留下孔隙，气密性下降。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为现有的空腔封装结构的剖面示意图。

图2为本发明第一实施例的空腔封装结构的剖面示意图。

图3为本发明第二实施例的空腔封装结构的剖面示意图。

图4为本发明提供的空腔封装结构的流程图。

图5为图2的空腔封装结构的底座的制作过程的剖面示意图。

图6为在底座上贴装芯片和打线制作过程的剖面示意图。

图7为连接底座和上盖的制作过程的剖面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例及附图，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。

本发明提供一种空腔封装结构，其包括一体成型的底座，采用基板、金属引线框和树脂层一次注塑成型制作底座，提升底座的结构的一致性，减少了底座上各部分组装的操作步骤，提高密闭空腔的密封性。

如图2所示，空腔封装结构100包括底座(如虚线框所示)、上盖10、芯片或元器件40和金属线70。

底座包括一体成型的基板60、金属引线框30和树脂层80，通过树脂层80将基板60和金属引线框30一次注塑成型，获得一体式的底座。

较佳的，树脂层80的材料例如是选自LCP(LIQUID CRYSTAL POLYMER)塑胶原料；其中，树脂层80围绕基板60的周边设置，且金属引线框30的部分区段埋入树脂层80远离基板60的上部。

上盖10例如是塑胶上盖，其与底座固定连接，上盖10和底座共同限定出密闭空腔101。较佳的，上盖10的截面形状为倒U型结构，其包括预制的密封胶20，通过密封胶20与底座的树脂层80的第一连接表面81固定连接，进而上盖10和底座共同限定出密闭空腔101。其中，第一连接表面81朝向上盖10。

芯片或元器件40设置于基板60的第一表面61上，芯片或元器件40和金属引线框30之间通过金属线70电性连接，并位于密闭空腔101中。

本实施例中，树脂层80还包括与第一连接表面81相背的第二连接表面82，第二连接表面82至少部分与第一表面61相互连接，其中，在空腔封装结构100的厚度方向上，第二连接表面82位于第一表面61外侧的部分表面高于基板60的第二表面62，第二表面62和第一表面61相背。其中，第二连接表面82例如为台阶结构的表面。

第二连接表面82位于第一表面61外的部分表面高于第二表面62，当基板60与PCB板等装配时，树脂层80不会与PCB板之间形成干涉，有助于装配的顺利进行，形成有效的电性连接。

另外，第二连接表面82为台阶结构的表面，树脂层80包覆基板60的部分侧边，树脂层80和基板60之间的结合强度提升，同时，当基板60与PCB板等装配时，基板60未包覆树脂层80的侧面可以用于爬锡，以进一步加强基板60与PCB板的结合。

需要说明的是，在本发明其他实施例中，第二连接表面82也可以是平整表面结构，其和第一表面61相互齐平或与第二表面62相互齐平。

结合图5可知，树脂层80的第二连接表面82和第一表面61之间设有第一微结构层110，第一微结构层110例如是表面处理第一表面61形成，其包括高低起伏的结构，通过增加第一表面61和第二连接表面82结合处的表面粗糙度，进而增加树脂层80和基板60之间的结合强度。

相似的，树脂层80和金属引线框30之间夹设有第二微结构层120，第二微结构层120例如是表面处理金属引线框30的表面形成，其包括高低起伏的结构，通过增加金属引线框30和树脂层80内部的结合处的表面粗糙度，进而增加树脂层80和金属引线框30之间的结合强度。

其中，树脂层80同时固定连接金属引线框30和基板60，具有结合强度好，密闭空腔101的密封性佳，空腔封装结构100的整体强度上升。由于避免了基板和金属引线框之间设置额外的密封胶，因此，与上盖固定连接的过程中不会出现因额外的密封胶出现孔隙造成密闭空腔的密封性下降的问题。

继续参照图2，芯片或元器件40通过芯片贴装材料层50贴装固定于第一表面61上，其中，芯片贴装材料层50使得芯片或元器件40和基板60之间电性连接。较佳的，基板60例如是具有散热和电信号传递的双重功能的基板，包括但不限于单层基板、复合多层基板等；芯片贴装材料层50例如是具有电性导通和粘性双重功能的材料。

如图3所示，本发明第二实施例中还提供一种空腔封装结构100’，其与图2中的封装结构100的区别在于，空腔封装结构100’中，上盖10上包括气孔11，气孔11与密闭空腔101相互连通，气孔11填充有密封材料，以使得密闭空腔101维持密闭。

其中，当上盖10通过预留的密封胶20与底座的树脂层80的第一连接表面81固定连接时，通常在加热条件下进行，加热导致上盖10和底座之间的密闭空间101中空气压力增大，此时空气从上盖10的气孔11向密闭空腔101的外部逸出，因此，避免了加热过程中空气在未固化的密封胶20处逸出导致的密封胶20内出现孔隙，造成密闭空腔101气密性下降的问题。

如图4所示，本发明还提供一种空腔封装结构制作方法200，其包括：

提供预先裁切成单粒的基板、金属引线框，并放置于模具中；

提供树脂材料，射入所述模具中，所述基板、所述金属引线框和所述树脂材料一次注塑成型，获得底座；

提供芯片，并贴装所述芯片至所述基板的第一表面；

提供金属线，打线连接所述芯片和所述金属引线框；以及

提供上盖，固定连接所述上盖和所述底座，所述上盖和所述底座共同限定密闭空腔，所述芯片位于所述密闭空腔内。

在一较佳的实施方式中，提供预先裁切成单粒的基板、金属引线框的步骤中还包括：

提供预处理剂表面处理所述基板和所述金属引线框，于所述基板的第一表面上形成第一微结构层，于所述金属引线框的表面上形成第二微结构层；

提供树脂材料，射入所述模具中，所述基板、所述金属引线框和所述树脂材料一次注塑成型，获得所述空腔封装结构的底座的步骤中还包括：

所述树脂材料与预处理剂表面处理后的所述基板和所述金属引线框，一次注塑成型；以及

移除所述金属引线框未被树脂材料覆盖的部分表面上第二微结构层。

在一较佳的实施方式中，空腔封装结构制作方法还包括：移除所述第一表面上未被树脂材料覆盖的部分表面上所述第一微结构层。

在一较佳的实施方式中，空腔封装结构制作方法还包括：于所述基板的第一表面上溅镀形成金属镀层。

在一较佳的实施方式中，空腔封装结构制作方法还包括：于所述上盖的气孔中填充密封材料。

以图2中所示的空腔封装结构100为例，结合图5至图7详细说明上述空腔封装结构制作方法200的各步骤的制作过程。其中，图5至图7中与图2中相同的标号代表相同的元件，具有相似的功能，不另赘述。

如图5所示，首先，提供预先裁切成单粒的基板60和金属引线框30；利用表面处理剂，在基板60的第一表面61上形成第一微结构层110，以及，在金属引线框30的多个表面上形成第二微结构层120；其中，第一微结构层110和第二微结构层120均包括纳米级的微结构。

将表面处理后的基板60和金属引线框30放入模具(未图示)中，注入树脂材料(LCP塑胶材料)至模具中，固化后，获得一体成型的底座。即，树脂材料固化形成树脂层80，其同时固定基板60和金属引线框30构成底座。

继续，移除第一表面61上未被树脂层80覆盖的部分表面上第一微结构层110，避免第一微结构层110影响芯片或元器件40和第一表面60之间的装贴；同时，移除金属引线框30上未被树脂层80覆盖的部分表面上的第二微结构层120，避免金属线70和金属引线框30电性连接异常。

其中，移除对应的第一微结构层110和对应的第二微结构层120的具体方式例如是研磨和酸洗，以酸性处理剂浸泡第一微结构层110、第二微结构层120，并用研磨头研磨去除。

如图6所示，在基板60的第一表面61上形成贴装材料层50，将芯片或元器件40固定于贴装材料层50上。

其中，形成贴装材料层50的方式包括：利用装片机台在空腔管壳上进行点胶、画胶、刷胶或者共晶焊等方式；将芯片或元器件40固定于贴装材料层50上的方式包括：在烤箱中对芯片或元器件40装片后的银胶或者焊料等进行加热固化作用，起到固定和电性连接作用。

另外，提供以金属线为焊接材料，使芯片或元器件40与底座的金属引线框30按照预先设计的要求进行电性连接。

如图7所示，提供上盖10，上盖10包括预留的密封胶20，通过上盖机台将上盖10的密封胶20固定至底座的树脂层80的第一连接表面81上，加热，待密封胶20固化后，获得空腔密封结构。

需要说明的是，若上盖10还包括气孔(未图示)，加热，待上盖10和底座之间的密闭空腔101中的空气排出后，于气孔中填充密封材料，维持密闭空腔密封。

其中，于气孔中填充密封材料的具体方式包括但不限于，将密封胶以点胶的方式填入。

综上，本发明提供一种空腔封装结构及其制作方法，采用基板、金属引线框和树脂层一次注塑成型制作一体式的底座，贴装芯片或元器件至底座和上盖共同限定的密闭空腔中构成空腔封装结构。其中，1)底座在加工过程中取消了金属引线框和基板的密封胶点胶、组装的步骤，简化了组装工艺，大量节约了成本，并提升了作业效率；2)基板与金属引线框注塑结合，牢固度高，避免元器件在使用过程中的侧边机械撞击问题，有效提升底座的强度；3)用树脂层替代金属引线框和基板之间的密封胶密封，避免了高温状态下内部气体向外冲出，使密封胶留下孔隙，气密性下降。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。此外，上面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。必需指出的是，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (15)

1.一种空腔封装结构，其特征在于，所述空腔封装结构包括：

底座，所述底座包括一体成型的基板、金属引线框和树脂层；

上盖，所述上盖与所述底座固定连接，且所述上盖和所述底座共同限定出密闭空腔；

芯片或元器件，所述芯片或元器件设置于所述基板的第一表面上，且位于所述密闭空腔中，以及

金属线，所述金属线位于所述密闭空腔内电性连接所述芯片或元器件与所述金属引线框。

2.根据权利要求1所述的空腔封装结构，其特征在于，所述树脂层包括第一连接表面，所述第一连接表面朝向所述上盖，所述上盖通过密封胶固定连接于所述第一连接表面上。

3.根据权利要求2所述的空腔封装结构，其特征在于，所述树脂层还包括与所述第一连接表面相背的第二连接表面，所述第二连接表面至少部分与所述第一表面固定连接；

其中，所述基板还包括与所述第一表面相背的第二表面；在所述空腔封装结构的厚度方向，所述第二连接表面位于所述第一表面外侧的部分表面高于所述第二表面。

4.根据权利要求3所述的空腔封装结构，其特征在于，所述第二连接表面为台阶结构的表面。

5.根据权利要求3所述的空腔封装结构，其特征在于，所述树脂层包覆所述基板的部分侧边。

6.根据权利要求1所述的空腔封装结构，其特征在于，还包括第一微结构层，所述第一微结构层夹设于所述基板和所述树脂层之间。

7.根据权利要求1所述的空腔封装结构，其特征在于，还包括第二微结构层，所述第二微结构层夹设于所述树脂层和所述金属引线框之间。

8.根据权利要求1所述的空腔封装结构，其特征在于，所述树脂层围绕所述基板的周边设置，所述金属引线框位于所述密闭空腔内的部分区段埋设于所述树脂层远离所述基板的上部，所述金属引线框位于所述密闭空腔外的部分区段未被所述树脂层覆盖作为所述空腔封装结构的电性连接端。

9.根据权利要求1所述的空腔封装结构，其特征在于，所述芯片和所述第一表面之间设有贴装材料层，所述贴装材料层固定所述芯片于所述第一表面上，并使得所述芯片和所述基板电性连接。

10.根据权利要求1所述的空腔封装结构，其特征在于，所述上盖还包括气孔，所述气孔连通所述密闭空腔，所述气孔中填充密封材料。

11.一种空腔封装结构制作方法，其特征在于，所述空腔封装结构制作方法包括：

提供预先裁切成单粒的基板、金属引线框，并放置于模具中；

提供树脂材料，射入所述模具中，所述基板、所述金属引线框和所述树脂材料一次注塑成型，获得所述空腔封装结构的底座；

提供芯片，并贴装所述芯片至所述基板的第一表面；

提供金属线，打线连接所述芯片和所述金属引线框；以及

提供上盖，固定连接所述上盖和所述底座，所述上盖和所述底座共同限定密闭空腔，所述芯片位于所述密闭空腔内。

12.根据权利要求11所述的空腔封装结构制作方法，其特征在于，

提供预先裁切成单粒的基板、金属引线框的步骤中还包括：

提供预处理剂表面处理所述基板和所述金属引线框，于所述基板的第一表面上形成第一微结构层，于所述金属引线框的表面上形成第二微结构层；

提供树脂材料，射入所述模具中，所述基板、所述金属引线框和所述树脂材料一次注塑成型，获得所述空腔封装结构的底座的步骤中还包括：

所述树脂材料与预处理剂表面处理后的所述基板和所述金属引线框，一次注塑成型；以及

移除所述金属引线框未被树脂材料覆盖的部分表面上第二微结构层。

13.根据权利要求12所述的空腔封装结构制作方法，其特征在于，还包括：移除所述第一表面上未被树脂材料覆盖的部分表面上所述第一微结构层。

14.根据权利要求13所述的空腔封装结构制作方法，其特征在于，还包括：

于所述基板的第一表面上溅镀形成金属镀层。

15.根据权利要求11所述的空腔封装结构制作方法，其特征在于，

于所述上盖的气孔中填充密封材料。

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