一種基于LCP基板的封裝外殼及制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種基于LCP基板的封裝外殼及制備方法。封裝外殼包括金屬圍框、設(shè)置于金屬圍框下的以任意層互連的多層LCP基板層壓形成的LCP基板復(fù)合層以及蓋在金屬圍框上的金屬蓋板；金屬圍框和LCP基板復(fù)合層氣密連接；金屬蓋板和金屬圍框氣密連接；LCP基板復(fù)合層包括依次連接的芯片粘接層、金絲鍵合層以及元器件和金屬圍框焊接層，金屬圍框焊接層設(shè)置有通孔，實(shí)現(xiàn)良好的接地和空間隔離；LCP基板復(fù)合層的各層設(shè)置有電鍍實(shí)心孔，實(shí)現(xiàn)任意層電氣連接。本發(fā)明專利技術(shù)的外殼具有氣密性高、體積小、重量輕的特點(diǎn)，可應(yīng)用于微波、毫米波等高頻集成電路中。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于集成電路制造
，涉及一種在高密度封裝中的封裝空腔型外殼，用于微波、毫米波等高頻應(yīng)用的高可靠封裝，具體地說是一種具有空腔結(jié)構(gòu)、密封區(qū)的采用LCP基板作為襯底的封裝制備方法。
技術(shù)介紹
目前，集成電路主要有兩種封裝方式：一種是采用PCB基板作為襯底的塑封封裝，另一種是采用高溫共燒陶瓷的多層陶瓷封裝。二者采用完全不同的封裝材料和工藝，陶瓷封裝可以實(shí)現(xiàn)氣密封裝，但是成本高，制造工藝復(fù)雜，加工周期長，而且由于陶瓷基板的導(dǎo)體材料采用的是Mo或W，內(nèi)埋高頻信號(hào)傳輸線時(shí)損耗很大，導(dǎo)致陶瓷封裝在毫米波等高頻電路特別是需要內(nèi)埋射頻傳輸線時(shí)的使用受到限制。塑封的優(yōu)點(diǎn)是成本低，但是由于無法實(shí)現(xiàn)氣密封裝，限制了塑封封裝在高可靠集成電路中的應(yīng)用，此外由于PCB基板實(shí)現(xiàn)任意層互連的加工難度高和塑封對(duì)電磁波無屏蔽作用，限制了塑封封裝在超高集成度基板和高頻的應(yīng)用。因此，提供一種氣密封裝方式，彌補(bǔ)陶瓷封裝和塑封封裝的不足顯得尤為重要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于LCP基板的封裝外殼的制備方法，滿足微波、毫米波等高頻集成電路的氣密封裝和小型化要求。本專利技術(shù)解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種基于LCP基板的封裝外殼，包括金屬圍框、設(shè)置于金屬圍框下的以任意層互連的多層LCP基板層壓形成的LCP基板復(fù)合層以及蓋在金屬圍框上的金屬蓋板；所述金屬圍框和LCP基板復(fù)合層氣密連接；所述金屬蓋板和金屬圍框氣密連接；所述LCP基板復(fù)合層包括依次連接的芯片粘接層、金絲鍵合層以及元器件和金屬圍框焊接層，所述金屬圍框焊接層設(shè)置有通孔，實(shí)現(xiàn)良好的接地和空間隔離；所述LCP基板復(fù)合層的各層設(shè)置有電鍍實(shí)心孔，實(shí)現(xiàn)任意層電氣連接。本專利技術(shù)的有益效果是：與陶瓷封裝和塑封封裝相比，采用金屬圍框和金屬蓋板可實(shí)現(xiàn)良好的通道隔離，該封裝更適用于高頻工作，該封裝不僅適用于單芯片封裝，也可以應(yīng)用于多芯片和多器件的模塊和組件封裝；與基于PCB的塑封相比，由于作為高分子材料的LCP基板為氣密材料，可以實(shí)現(xiàn)氣密封裝，應(yīng)用于高可靠的集成電路中；此外，LCP基板可以實(shí)現(xiàn)任意層互連，更適用于高集成化封裝；與高溫共燒陶瓷基板相比，LCP基板的介電常數(shù)(2.9)和介電損耗較低，工作頻率可應(yīng)用到60GHz，此外，LCP基板可以內(nèi)埋射頻信號(hào)傳輸線，適用于高密度封裝；通過金屬圍框焊接、芯片粘接、金絲鍵合、激光封焊，制得一種基于LCP基板的封裝，具有氣密性高、體積小、集成度高、重量輕的特點(diǎn)，可應(yīng)用于微波、毫米波等高頻集成電路中。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本專利技術(shù)還可以做如下改進(jìn)。進(jìn)一步，所述LCP基板復(fù)合層內(nèi)埋射頻信號(hào)傳輸線和電源線。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：設(shè)計(jì)更靈活，可以實(shí)現(xiàn)高密度集成化封裝，更適合應(yīng)用于小型化封裝。進(jìn)一步，所述LCP基板復(fù)合層正面與所述金屬圍框底面均鍍有金鍍層。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：使LCP基板復(fù)合層和金屬圍框?qū)崿F(xiàn)良好的氣密連接。進(jìn)一步，所述金屬圍框和金屬蓋板的封焊面鍍有鎳鍍層。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：使金屬圍框和金屬蓋板實(shí)現(xiàn)良好的氣密封裝。同時(shí)，本專利技術(shù)還提供了一種基于LCP基板的封裝外殼的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)制備金屬圍框、金屬蓋板和LCP基板復(fù)合層；(2)將金屬圍框焊接在LCP基板復(fù)合層的金屬圍框焊接層上，以實(shí)現(xiàn)金屬圍框與LCP基板復(fù)合層的氣密連接；(3)將芯片粘接在焊接好金屬圍框的LCP基板復(fù)合層的芯片粘接層上；(6)采用鍵合工藝將芯片和LCP基板復(fù)合層上的金絲鍵合層的焊盤級(jí)聯(lián)；(7)采用激光封焊工藝將金屬圍框用金屬蓋板在真空條件下進(jìn)行封蓋。進(jìn)一步，所述步驟(1)的具體方法為：在LCP基板復(fù)合層的正面鍍金2um；金屬圍框底面鍍金0.5um，且分別將金屬圍框和金屬蓋板的封焊面化學(xué)鍍鎳5um。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是更易于LCP基板復(fù)合層和金屬圍框、金屬圍框和金屬蓋板的焊接。進(jìn)一步，所述步驟(2)的具體過程為：(21)將LCP基板復(fù)合層及金屬圍框用異丙醇溶液超聲清洗10-20分鐘；(22)將錫銀銅焊膏均勻地涂抹在LCP基板復(fù)合層的金屬圍框焊接層上需要焊接金屬圍框的位置；(23)將金屬圍框放置在LCP基板復(fù)合層(上需要焊接金屬圍框(1)的位置，用夾具固定LCP基板復(fù)合層和金屬圍框；(24)將帶夾具固定的LCP基板復(fù)合層和金屬圍框放置在熱臺(tái)上，待錫銀銅熔化，熱臺(tái)溫度為230℃；(25)待錫銀銅熔化10～20s后，將LCP基板復(fù)合層和金屬圍框整體移至防靜電工作臺(tái)上，在室溫下進(jìn)行冷卻。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是實(shí)現(xiàn)基板和金屬圍框的氣密連接。進(jìn)一步，所述步驟(3)的具體過程為：(31)在LCP基板復(fù)合層上芯片粘接層處均勻涂覆一層導(dǎo)電膠，導(dǎo)電膠厚度在0.05～0.12mm之間；(32)將芯片放置在芯片粘接層處，再進(jìn)行烘烤，烘烤溫度為120℃，烘烤時(shí)間50～60分鐘。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是保證芯片的可靠粘接。進(jìn)一步，所述步驟(4)的具體過程為：采用熱聲焊機(jī)，用25um金絲將芯片的焊盤與LCP基板復(fù)合層的金絲鍵合層的焊盤級(jí)聯(lián)，金絲具有一定的弧度，弧高值為150um～200um。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是實(shí)現(xiàn)芯片和基板的可靠互連。進(jìn)一步，所述步驟(5)的具體過程為：將產(chǎn)品放置在手套箱中，抽真空后進(jìn)行激光封焊，封蓋完成后放入氦質(zhì)譜檢漏儀的真空容器內(nèi)進(jìn)行檢漏。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是實(shí)現(xiàn)金屬圍框和金屬蓋板的氣密封裝。附圖說明圖1為本專利技術(shù)封裝外殼各結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本專利技術(shù)封裝外殼整體示意圖；圖3為本專利技術(shù)封裝外殼制備方法流程圖。附圖中，1-金屬圍框、2-金屬蓋板、3-LCP基板復(fù)合層。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本專利技術(shù)，并非用于限定本專利技術(shù)的范圍。如圖1、圖2所示，一種基于LCP基板的封裝外殼，金屬圍框1、設(shè)置于金屬圍框1下的以任意層互連的多層LCP基板層壓形成的LCP基板復(fù)合層3以及蓋在金屬圍框1上的金屬蓋板2，LCP基板復(fù)合層3包括芯片粘接層、金絲鍵合層以及元器件和金屬圍框焊接層，金屬圍框焊接層設(shè)置有通孔，實(shí)現(xiàn)良好的接地和空間隔離；LCP基板復(fù)合層3的各層設(shè)置有電鍍實(shí)心孔，實(shí)現(xiàn)任意層電氣連接；LCP基板復(fù)合層3和金屬圍框焊接層通過焊接，實(shí)現(xiàn)氣密連接，金屬蓋板2和金屬圍框1通過激光封焊，封焊面鍍有鎳鍍層，實(shí)現(xiàn)金屬蓋板2和金屬圍框1的氣密連接；LCP基板復(fù)合層3內(nèi)埋射頻信號(hào)傳輸線和電源線。如圖3所示，本專利技術(shù)還提出了一種基于LCP基板的封裝外殼的制備方法，包括以下步驟：(1)制備金屬圍框1、金屬蓋板2和LCP基板復(fù)合層3。根據(jù)LCP基板可以實(shí)現(xiàn)任意層互連的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過內(nèi)埋射頻信號(hào)傳輸線和電源線等進(jìn)行三維互連，實(shí)現(xiàn)高密度封裝。為了保證金屬圍框1焊接，LCP基板復(fù)合層3正面鍍金2um，金屬圍框1底面鍍金0.5um。此外，為了實(shí)現(xiàn)金屬圍框1和金屬蓋板2的激光封焊，金屬圍框1和金屬蓋板2的封焊面化學(xué)鍍鎳5um。(2)將金屬圍框1焊接在LCP基板復(fù)合層3的金屬圍框1焊接層上，此步驟為關(guān)鍵工藝。先清潔基板和金屬圍框1，用異丙醇溶液超聲清洗基板、金屬圍框1，10-20分鐘，再用錫銀銅焊膏均勻地涂抹在LCP基板上需要焊接金屬圍框1的位置，然后將金屬圍框1放置在L本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于LCP基板的封裝外殼，其特征在于，包括金屬圍框(1)、設(shè)置于金屬圍框(1)下的以任意層互連的多層LCP基板層壓形成的LCP基板復(fù)合層(3)以及蓋在金屬圍框(1)上的金屬蓋板(2)；所述金屬圍框(1)和LCP基板復(fù)合層(3)氣密連接；所述金屬蓋板(2)和金屬圍框(1)氣密連接；所述LCP基板復(fù)合層(3)包括依次連接的芯片粘接層、金絲鍵合層以及元器件和金屬圍框焊接層，所述金屬圍框焊接層設(shè)置有通孔，實(shí)現(xiàn)良好的接地和空間隔離；所述LCP基板復(fù)合層(3)的各層設(shè)置有電鍍實(shí)心孔，實(shí)現(xiàn)任意層電氣連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于LCP基板的封裝外殼，其特征在于，包括金屬圍框(1)、設(shè)置于金屬圍框(1)下的以任意層互連的多層LCP基板層壓形成的LCP基板復(fù)合層(3)以及蓋在金屬圍框(1)上的金屬蓋板(2)；所述金屬圍框(1)和LCP基板復(fù)合層(3)氣密連接；所述金屬蓋板(2)和金屬圍框(1)氣密連接；所述LCP基板復(fù)合層(3)包括依次連接的芯片粘接層、金絲鍵合層以及元器件和金屬圍框焊接層，所述金屬圍框焊接層設(shè)置有通孔，實(shí)現(xiàn)良好的接地和空間隔離；所述LCP基板復(fù)合層(3)的各層設(shè)置有電鍍實(shí)心孔，實(shí)現(xiàn)任意層電氣連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LCP基板的封裝外殼，其特征在于，所述LCP基板復(fù)合層(3)內(nèi)埋射頻信號(hào)傳輸線和電源線。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LCP基板的封裝外殼，其特征在于，所述LCP基板復(fù)合層(3)正面與所述金屬圍框(1)底面均鍍有金鍍層。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LCP基板的封裝外殼，其特征在于，所述金屬圍框(1)和金屬蓋板(2)的封焊面鍍有鎳鍍層。5.一種基于LCP基板的封裝外殼的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)制備金屬圍框(1)、金屬蓋板(2)和LCP基板復(fù)合層(3)；(2)將金屬圍框(1)焊接在LCP基板復(fù)合層(3)的金屬圍框焊接層上，以實(shí)現(xiàn)金屬圍框(1)與LCP基板復(fù)合層(3)的氣密連接；(3)將芯片粘接在焊接好金屬圍框(1)的LCP基板復(fù)合層(3)的芯片粘接層上；(4)采用鍵合工藝將芯片和LCP基板復(fù)合層(3)上的金絲鍵合層的焊盤級(jí)聯(lián)；(5)采用激光封焊工藝將金屬圍框(1)用金屬蓋板(2)在真空條件下進(jìn)行封蓋。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于LCP基板的封裝外殼的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)的具體方法為：在LCP基板復(fù)合層(3)的正...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：呂繼平，陳依軍，邊麗菲，王棟，盧朝保，賈麒，唐仲俊，覃超，童偉，胡柳林，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：成都嘉納海威科技有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：四川;51