CN114597176A - 三维垂直互联陶瓷无引线封装管壳及封装器件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种三维垂直互联陶瓷无引线封装管壳及封装器件，属于半导体封装技术领域，封装管壳包括第一平面陶瓷基板和三维陶瓷基板；其中，三维陶瓷基板包括第二平面陶瓷基板、围坝和导电柱，第二平面陶瓷基板与第一平面陶瓷基板相对立且间隔设置，第二平面陶瓷基板背离第一平面陶瓷基板的表面设有射频过渡焊盘，围坝和导电柱均连接于第二平面陶瓷基板和第一平面陶瓷基板之间，第一平面陶瓷基板、围坝和第二平面陶瓷基板共同围合形成用以封装芯片的封装空腔；通过第一平面陶瓷基板、导电柱、第二平面陶瓷基板、射频过渡焊盘、芯片构成三维垂直互联的信号传输路径。如此实现了信号的三维垂直互联，能够满足瓦片式T/R组件小型化的发展趋势。

Description

三维垂直互联陶瓷无引线封装管壳及封装器件

技术领域

本发明属于半导体封装技术领域，更具体地说，是涉及一种三维垂直互联陶瓷无引线封装管壳及封装器件。

背景技术

陶瓷无引线封装管壳具有优异的密封特性、导热性能、绝缘性能和表贴封装形式，被广泛应用于各类高可靠性、高环境适应性、高工作温度范围的电子器件封装。随着现代电子信息技术的发展，电子器件小型化及集成度的需求越来越高。

传统的陶瓷封装结构大都为平面封装结构，即，陶瓷基板的上表面用于装配电路，陶瓷基板的下表面用于与下层转接板互联，因此，功能引脚的输入输出端口只能分设在陶瓷基板的下表面。

但是，这种平面封装结构只能利用二维的平面空间面积，信号传输方向也仅限于平面传输，不能满足瓦片式T/R组件小型化的发展趋势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维垂直互联陶瓷无引线封装管壳及封装器件，旨在解决传统的平面封装结构只能利用二维的平面空间面积，信号传输方向也仅限于平面传输，不能满足瓦片式T/R组件小型化的发展趋势。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种三维垂直互联陶瓷无引线封装管壳，包括第一平面陶瓷基板和三维陶瓷基板；

其中，所述三维陶瓷基板包括第二平面陶瓷基板、围坝和导电柱，所述第二平面陶瓷基板与所述第一平面陶瓷基板相对立且间隔设置，所述第二平面陶瓷基板背离所述第一平面陶瓷基板的表面设有射频过渡焊盘，所述围坝和所述导电柱均连接于所述第二平面陶瓷基板和所述第一平面陶瓷基板之间，所述第一平面陶瓷基板、所述围坝和所述第二平面陶瓷基板共同围合形成用以封装芯片的封装空腔；

通过所述第一平面陶瓷基板、所述导电柱、所述第二平面陶瓷基板、所述射频过渡焊盘、所述芯片构成三维垂直互联的信号传输路径。

在一种可能的实现方式中，所述第一平面陶瓷基板在相对的两个表面分别设有第一引脚焊盘和第二引脚焊盘，在所述第一引脚焊盘和所述第二引脚焊盘之间设有贯通所述第一平面陶瓷基板的第一信号过渡孔，所述第二引脚焊盘与所述导电柱连接。

在一种可能的实现方式中，所述第二平面陶瓷基板在面向所述第一平面陶瓷基板的表面间隔地设有第三引脚焊盘、第四引脚焊盘、第五引脚焊盘，所述第二平面陶瓷基板在背离所述第一平面陶瓷基板的表面设有与所述射频过渡焊盘间隔设置的第六引脚焊盘，所述导电柱连接于所述第一平面陶瓷基板和所述第三引脚焊盘之间；

所述第三引脚焊盘与所述射频过渡焊盘之间设有贯通所述第二平面陶瓷基板的第二信号过渡孔，所述第四引脚焊盘与所述射频过渡焊盘之间设有贯通所述第二平面陶瓷基板的第三信号过渡孔，所述第五引脚焊盘与所述第六引脚焊盘之间设有贯通所述第二平面陶瓷基板的第四信号过渡孔；

所述第一平面陶瓷基板、所述导电柱、所述第三引脚焊盘、所述第二信号过渡孔、所述射频过渡焊盘、所述第三信号过渡孔、所述第四引脚焊盘、所述芯片、所述第五引脚焊盘、所述第四信号过渡孔、所述第六引脚焊盘构成三维垂直互联的信号传输路径。

在一种可能的实现方式中，封装管壳还包括连接于所述第六引脚焊盘的信号焊球，所述信号焊球位于所述封装空腔外。

在一种可能的实现方式中，所述第二平面陶瓷基板还包括贯通其厚度方向的接地过渡孔，所述第二平面陶瓷基板背离所述第一平面陶瓷基板的表面设有与所述接地过渡孔连接的接地焊盘。

在一种可能的实现方式中，封装管壳还包括与所述接地焊盘连接的接地焊球，所述接地焊球位于所述封装空腔外。

在一种可能的实现方式中，所述第二信号过渡孔和所述接地过渡孔形成类同轴结构。

在一种可能的实现方式中，所述围坝具有收容腔，所述导电柱设于所述收容腔内，且与所述收容腔内壁间隙设置。

在一种可能的实现方式中，所述导电柱和所述围坝形成类同轴结构。

本发明提供的三维垂直互联陶瓷无引线封装管壳至少具有以下技术效果：与传统技术相比，本发明提供的三维垂直互联陶瓷无引线封装管壳，三维陶瓷基板包括第二平面陶瓷基板、导电柱和围坝，信号可以通过导电柱实现第一平面陶瓷基板和第二平面陶瓷基板的互联，通过射频过渡焊盘实现与芯片的互联，从而可以实现信号的三维垂直互联，充分利用了三维空间，不再局限于平面传输，能够满足瓦片式T/R组件小型化的发展趋势。

第二方面，本发明还提供一种封装器件，包括：

如上任一实现方式所述的三维垂直互联陶瓷无引线封装管壳；芯片，设于所述第二平面陶瓷基板；以及键合金丝，连接于所述芯片和所述第二平面陶瓷基板之间。

本发明提供的封装器件包括如上任一实现方式所述的三维垂直互联陶瓷无引线封装管壳，二者技术效果相同，在此不再赘述。

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为本发明一实施例提供的三维垂直互联陶瓷无引线封装管壳的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的封装器件的结构示意图。

附图标记说明：

1、封装管壳 100、第一平面陶瓷基板 110、第一引脚焊盘

120、第二引脚焊盘 130、第一信号过渡孔 200、三维陶瓷基板

210、第二平面陶瓷基板 211、射频过渡焊盘 212、第三引脚焊盘

213、第四引脚焊盘 214、第五引脚焊盘 215、第六引脚焊盘

216、第二信号过渡孔 217、第三信号过渡孔 218、第四信号过渡孔

219、接地过渡孔 220、围坝 230、导电柱

300、信号焊球 400、接地焊球 2、封装器件

500、芯片 600、第一键合金丝 700、第二键合金丝

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，当一个元件被认为是“连接于”、“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，此外，在半导体领域中，本文所出现的“连接”具体可以对应为电性连接、信号连接、机械连接，根据应用场景确定。当元件被称为“设置于”、“设于”、“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中元件。“多个”指两个及以上数量。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

请参阅图1和图2,现对本发明实施例提供的三维垂直互联陶瓷无引线封装管壳1及封装器件2进行说明。

请参阅图1和图2，本发明实施例提供了一种三维垂直互联陶瓷无引线封装管壳1，包括第一平面陶瓷基板100和三维陶瓷基板200；其中，三维陶瓷基板200包括第二平面陶瓷基板210、围坝220和导电柱230，第二平面陶瓷基板210与第一平面陶瓷基板100相对立且间隔设置，第二平面陶瓷基板210背离第一平面陶瓷基板100的表面设有射频过渡焊盘211，围坝220和导电柱230均连接于第二平面陶瓷基板210和第一平面陶瓷基板100之间，第一平面陶瓷基板100、围坝220和第二平面陶瓷基板210共同围合形成用以封装芯片500的封装空腔；通过第一平面陶瓷基板100、导电柱230、第二平面陶瓷基板210、射频过渡焊盘211、芯片500构成三维垂直互联的信号传输路径。

具体而言，第一平面陶瓷基板100和第二平面陶瓷基板210可以采用Al₂O₃、AlN等材料。第一平面陶瓷基板100可以通过金锡焊料焊接于围坝220和导电柱230，第二平面陶瓷基板210、围坝220和导电柱230通过电镀的方式形成一体式结构。围坝220和导电柱230可以采用铜、金等导电材料。围坝220环绕设置，能够与第一平面陶瓷基板100和第二平面陶瓷基板210共同围合成封闭的封装空腔。导电柱230设于封装空腔内，或者，导电柱230可以设于围坝220内部。封装空腔本身存在腔体谐振，可以实现射频信号的隔离。芯片500可以通过键合、植球、倒装的方式设于封装空腔内。

通过第一平面陶瓷基板100、导电柱230、围坝220、第二平面陶瓷基板210达到三维多层堆叠的目的，可以实现信号的垂直互联，进一步地缩小封装管壳1的面积，减少封装产品的尺寸。

可以理解的是，信号可以从第一平面陶瓷基板100向第二平面陶瓷基板210传输，也可以从第二平面陶瓷基板210向第一平面陶瓷基板100传输，还可以在第一平面陶瓷基板100和第二平面陶瓷基板210之间往复传输，此时，需要调整导电柱230和射频过渡焊盘211的数量和位置，对此不做限制。

此外，还可以通过调整导电柱230和射频过渡焊盘211的数量和位置，对应不同数量和位置的信号传输路径，并不局限于本文实施例。

本发明实施例提供的三维垂直互联陶瓷无引线封装管壳1至少具有以下技术效果：与传统技术相比，本发明实施例提供的三维垂直互联陶瓷无引线封装管壳1，三维陶瓷基板200包括第二平面陶瓷基板210、导电柱230和围坝220，信号可以通过导电柱230实现第一平面陶瓷基板100和第二平面陶瓷基板210的互联，通过射频过渡焊盘211实现与芯片500的互联，从而可以实现信号的三维垂直互联，充分利用了三维空间，不再局限于平面传输，能够满足瓦片式T/R组件小型化的发展趋势。

请参阅图1，在一些可能的实施例中，第一平面陶瓷基板100在相对的两个表面分别设有第一引脚焊盘110和第二引脚焊盘120，在第一引脚焊盘110和第二引脚焊盘120之间设有贯通第一平面陶瓷基板100的第一信号过渡孔130，第二引脚焊盘120与导电柱230连接。

具体而言，第一引脚焊盘110可以作为信号引入端或信号引出端，通过第一信号过渡孔130进行信号传输。第二引脚焊盘120与导电柱230之间可以通过金锡焊料焊接在一起。第一引脚焊盘110和第二引脚焊盘120可以通过电镀工艺制备。如此可以实现信号的传输。其中，第一信号过渡孔130可以是垂直孔，当然，也可以是相对于第一平面陶瓷基板100具有一定的倾斜角度。

基于或不基于上述第一引脚焊盘110和第二引脚焊盘120，请参阅图1和图2，在一些可能的实施例中，第二平面陶瓷基板210在面向第一平面陶瓷基板100的表面间隔地设有第三引脚焊盘212、第四引脚焊盘213、第五引脚焊盘214，第二平面陶瓷基板210在背离第一平面陶瓷基板100的表面设有与射频过渡焊盘211间隔设置的第六引脚焊盘215，导电柱230连接于第一平面陶瓷基板100和第三引脚焊盘212之间。

第三引脚焊盘212与射频过渡焊盘211之间设有贯通第二平面陶瓷基板210的第二信号过渡孔216，第四引脚焊盘213与射频过渡焊盘211之间设有贯通第二平面陶瓷基板210的第三信号过渡孔217，第五引脚焊盘214与第六引脚焊盘215之间设有贯通第二平面陶瓷基板210的第四信号过渡孔218。

第一平面陶瓷基板100、导电柱230、第三引脚焊盘212、第二信号过渡孔216、射频过渡焊盘211、第三信号过渡孔217、第四引脚焊盘213、芯片500、第五引脚焊盘214、第四信号过渡孔218、第六引脚焊盘215构成三维垂直互联的信号传输路径，对于传输方向不做限制。

可以理解的是，第二信号过渡孔216、第三信号过渡孔217、第四信号过渡孔218均可以是垂直孔，当然，也可以是相对于第二平面陶瓷基板210具有一定的倾斜角度。第二信号过渡孔216和第三信号过渡孔217邻近设置，以同时与射频过渡焊盘211连接，从而与芯片500实现连接。第三引脚焊盘212、第四引脚焊盘213、第五引脚焊盘214、第六引脚焊盘215、射频过渡焊盘211均可以采用电镀工艺制备。

当然，在其他实施例中，还可以具备不同的信号过渡孔和引脚焊盘，对此不做限制，只要能够实现第一平面陶瓷基板100和第二平面陶瓷基板210之间的互联即可。例如，可以配置两组不同位置的导电柱230和射频过渡焊盘211，实现两组信号传输。当然，还可以是其他更多的数量，例如，三组、四组、五组等以上数量。

基于上述信号过渡孔和引脚焊盘，请参阅图1，在一些实施例中，封装管壳1还包括连接于第六引脚焊盘215的信号焊球300，信号焊球300位于封装空腔外。具体而言，第六引脚焊盘215可以作为信号引入端或信号引出端，通过信号焊球300可以提高信号传输的即时性，减少信号传输的延迟性，改善电热性能。

基于上述信号过渡孔和引脚焊盘，请参阅图1，在一些实施例中，第二平面陶瓷基板210还包括贯通其厚度方向的接地过渡孔219，第二平面陶瓷基板210背离第一平面陶瓷基板100的表面设有与接地过渡孔219连接的接地焊盘。具体而言，第二平面陶瓷基板210可以设有一个或多个接地焊盘，每个接地焊盘可以对应一个或多个接地过渡孔219，实现整体结构的接地。

基于上述接地焊盘，请参阅图1，在一些实施例中，封装管壳1还包括与接地焊盘连接的接地焊球400，接地焊球400位于封装空腔外。具体而言，每个接地焊盘可以对应一个或多个接地焊球400，通过接地焊球400可以改善电热性能，提高成品组装率，减少整体体积和重量。

基于上述信号过渡孔和引脚焊盘，在一些实施例中，第二信号过渡孔216和接地过渡孔219形成类同轴结构。可以理解的是，在半导体领域内，类同轴结构的含义是采用类似于同轴设置的内导体和外导体。如此设置，可以保持特征阻抗恒定，实现信号的稳定传输。

请参阅图1，在一些可能的实施例中，围坝220具有收容腔，导电柱230设于收容腔内，且与收容腔内壁间隙设置。具体而言，在第一平面陶瓷基板100和第二平面陶瓷基板210的层叠方向，围坝220具有两端开口的收容腔，将导电柱230设置在收容腔内，导电柱230的两端分别与第一平面陶瓷基板100和第二平面陶瓷基板210连接。

基于上述导电柱230设置方式，在一些实施例中，导电柱230和围坝220形成类同轴结构。可以理解的是，在半导体领域内，类同轴结构的含义是采用类似于同轴设置的内导体和外导体。如此设置，可以保持特征阻抗恒定，实现信号的稳定传输。

基于同一发明构思，请参阅图2，本发明实施例还提供了一种封装器件2，包括：如上任一实施例所述的三维垂直互联陶瓷无引线封装管壳1；芯片500，设于第二平面陶瓷基板210；以及键合金丝，连接于芯片500和第二平面陶瓷基板210之间。

结合上述实施例，键合金丝至少包括第一键合金丝600和第二键合金丝700，第一键合金丝600连接于芯片500和第四引脚焊盘213之间，第二键合金丝700连接于芯片500和第五引脚焊盘214之间。

对于一组信号来说，第一引脚焊盘110、第一信号过渡孔130、第二引脚焊盘120、导电柱230、第三引脚焊盘212、第二信号过渡孔216、射频过渡焊盘211、第三信号过渡孔217、第四引脚焊盘213、第一键合金丝600、芯片500、第二键合金丝700、第五引脚焊盘214、第四信号过渡孔218、第六引脚焊盘215、信号焊球300可以构成信号传输路径，信号方向可以自第一引脚焊盘110至信号焊球300，也可以自信号焊球300至第一引脚焊盘110。

对于多组信号来说，可以适应地调整导电柱230、引脚焊盘、射频过渡焊盘211、键合金丝等的位置和数量。

本发明实施例提供的封装器件2包括如上任一实施例所述的三维垂直互联陶瓷无引线封装管壳1，二者技术效果相同，在此不再赘述。

可以理解的是，上述实施例中的各部分可以进行自由地组合或删减以形成不同的组合实施例，在此不再赘述各个组合实施例的具体内容，在此说明之后，可以认为本发明说明书已经记载了各个组合实施例，能够支持不同的组合实施例。

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)

1.三维垂直互联陶瓷无引线封装管壳，其特征在于，包括第一平面陶瓷基板和三维陶瓷基板；

其中，所述三维陶瓷基板包括第二平面陶瓷基板、围坝和导电柱，所述第二平面陶瓷基板与所述第一平面陶瓷基板相对立且间隔设置，所述第二平面陶瓷基板背离所述第一平面陶瓷基板的表面设有射频过渡焊盘，所述围坝和所述导电柱均连接于所述第二平面陶瓷基板和所述第一平面陶瓷基板之间，所述第一平面陶瓷基板、所述围坝和所述第二平面陶瓷基板共同围合形成用以封装芯片的封装空腔；

通过所述第一平面陶瓷基板、所述导电柱、所述第二平面陶瓷基板、所述射频过渡焊盘、所述芯片构成三维垂直互联的信号传输路径。

2.如权利要求1所述的封装管壳，其特征在于，所述第一平面陶瓷基板在相对的两个表面分别设有第一引脚焊盘和第二引脚焊盘，在所述第一引脚焊盘和所述第二引脚焊盘之间设有贯通所述第一平面陶瓷基板的第一信号过渡孔，所述第二引脚焊盘与所述导电柱连接。

3.如权利要求1或2所述的封装管壳，其特征在于，所述第二平面陶瓷基板在面向所述第一平面陶瓷基板的表面间隔地设有第三引脚焊盘、第四引脚焊盘、第五引脚焊盘，所述第二平面陶瓷基板在背离所述第一平面陶瓷基板的表面设有与所述射频过渡焊盘间隔设置的第六引脚焊盘，所述导电柱连接于所述第一平面陶瓷基板和所述第三引脚焊盘之间；

所述第三引脚焊盘与所述射频过渡焊盘之间设有贯通所述第二平面陶瓷基板的第二信号过渡孔，所述第四引脚焊盘与所述射频过渡焊盘之间设有贯通所述第二平面陶瓷基板的第三信号过渡孔，所述第五引脚焊盘与所述第六引脚焊盘之间设有贯通所述第二平面陶瓷基板的第四信号过渡孔；

所述第一平面陶瓷基板、所述导电柱、所述第三引脚焊盘、所述第二信号过渡孔、所述射频过渡焊盘、所述第三信号过渡孔、所述第四引脚焊盘、所述芯片、所述第五引脚焊盘、所述第四信号过渡孔、所述第六引脚焊盘构成三维垂直互联的信号传输路径。

4.如权利要求3所述的封装管壳，其特征在于，还包括连接于所述第六引脚焊盘的信号焊球，所述信号焊球位于所述封装空腔外。

5.如权利要求3所述的封装管壳，其特征在于，所述第二平面陶瓷基板还包括贯通其厚度方向的接地过渡孔，所述第二平面陶瓷基板背离所述第一平面陶瓷基板的表面设有与所述接地过渡孔连接的接地焊盘。

6.如权利要求5所述的封装管壳，其特征在于，还包括与所述接地焊盘连接的接地焊球，所述接地焊球位于所述封装空腔外。

7.如权利要求5所述的封装管壳，其特征在于，所述第二信号过渡孔和所述接地过渡孔形成类同轴结构。

8.如权利要求1所述的封装管壳，其特征在于，所述围坝具有收容腔，所述导电柱设于所述收容腔内，且与所述收容腔内壁间隙设置。

9.如权利要求8所述的封装管壳，其特征在于，所述导电柱和所述围坝形成类同轴结构。

10.封装器件，其特征在于，包括：

如权利要求1至9任一项所述的三维垂直互联陶瓷无引线封装管壳；

芯片，设于所述第二平面陶瓷基板；以及

键合金丝，连接于所述芯片和所述第二平面陶瓷基板之间。

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