[發明專利]一種基于LTCC基板的耐過載一體化LCC封裝

有效

• 申請號: 201310507706.2
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN103500737B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 何中偉;李杰;賀彪;劉海亮;周冬蓮
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業集團第二一四研究所蘇州研發中心
• 主分類號: H01L23/498
• 分類號: H01L23/498;H01L23/31
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

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技術領域

本發明以帶空腔LTCC（低溫共燒陶瓷）基板加工技術、共晶焊接工藝技術及平行縫焊氣密熔封技術為基礎，涉及一種耐高過載的LTCC一體化城堡式LCC封裝。

背景技術

LCC（Leadless?Chip?Carrier，無引線片式載體）是一種周邊帶有金屬膜層端子（而不是金屬引線）的表面安裝型封裝外殼，基本都是采用90%～96%Al₂O₃的多層HTCC（高溫共燒陶瓷）工藝制作，互連導體為W（鎢）、Mo（鉬）等難熔金屬，在1500℃～1850℃的高溫下及還原性氣氛中完成燒結，在W或Mo導體層表面鍍Ni（鎳）或Ni及Au（金）后形成芯片及封口環安裝區、互連鍵合區及封裝端子區，金屬封口環的安裝則采用600℃以上的高溫釬焊（如銀銅焊）工藝實現。

目前的HTCC類LCC屬于陶瓷氣密性封裝，具有優良的熱性能、機械強度和耐惡劣環境能力，互連線路短、寄生參數小、封裝端子密，一般僅能用于封裝單個大規模單片IC（集成電路）芯片。然而，由于存在互連導體導電性差、工藝復雜、工藝溫度高、不能印制電阻、需要進行鍍膜加工等缺點，它并不適宜于作為由多個IC芯片、多種電子元器件（半導體器件、片式阻容元件、傳感器等）構成的HIC（混合集成電路）、MCM（多芯片組件）、MEMS（微機電系統）集成組件、高頻微波集成組件等微電子模塊產品的封裝。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于LTCC基板的耐過載一體化LCC封裝。

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于LTCC基板的耐過載一體化LCC封裝，其特征是，包括帶空腔LTCC基板、金屬圍框和金屬蓋板，LTCC基板頂面設置環狀共晶焊道膜層，金屬圍框與LTCC基板頂面共晶焊接后形成一體化LCC封裝殼體，在一體化LCC封裝殼體上的金屬圍框上平行縫焊金屬蓋板形成整體封裝。

帶空腔LTCC基板的底面四邊以一設定節距e引出金屬膜層，與四周側壁同一節距e排列的半圓柱孔金屬膜層連通，構成SMT焊區端子。

所述帶空腔LTCC基板的底面四邊引出金屬膜層寬度為0.5e～0.7e，長度為e。

所述帶空腔LTCC基板的四周側壁半圓柱孔金屬膜層高度為0.67T，半徑R為0.2e～0.3e，其中，T為LTCC基板厚度。

LTCC基板頂面設置的環狀共晶焊道膜層，膜層寬度為1.2W～1.5W，W為金屬圍框壁厚。

LTCC基板底面金屬膜層和四周側壁半圓柱孔金屬膜層、頂面共晶焊道膜層均采用PdAg厚膜導體漿料制作。

LTCC基板的面積尺寸A×B≤15mm×15mm；方框形金屬圍框的長度C＝A－(0.8～1)mm、寬度D＝B－(0.8～1)mm、高度h＝0.5mm～2mm、壁厚W＝0.8mm～1mm，采用可伐合金制作，表面先鍍底層鎳、后鍍表層金。

薄片形金屬蓋板的長度E＝C－0.1mm、寬度F＝D－0.1mm、四周縫焊方框形邊厚度h2＝0.1mm，蓋板中部區域厚度h1＝0.25mm、長度E1＝E－2(W＋0.2mm)、寬度F1＝F－2(W＋0.2mm)，采用可伐合金制作，表面先鍍底層鎳、后鍍表層金。

基于LTCC基板的耐過載一體化LCC封裝，制作工藝過程為：

加工帶空腔LTCC基板，

制作LTCC基板四周側壁半圓柱孔端子金屬膜層，

金屬圍框與帶空腔LTCC基板共晶焊接為一體化LCC封裝殼體，

LTCC基板四角倒角加工，

在一體化LCC封裝殼體內組裝元器件，

平行縫焊金屬蓋板與一體化LCC封裝殼體。

本發明所達到的有益效果：

1）?本發明的一體化LCC封裝，體積小，重量輕，結構緊湊，能夠承受25000g機械沖擊的高過載；

2）?帶空腔LTCC多層基板作為封裝的載體，其表面上和空腔內可高密度組裝IC芯片、MEMS傳感器芯片，封裝效率高；

3）?LTCC基板加工工藝比之HTCC工藝，工藝路線短、共燒溫度低、無需金屬鍍膜、可控性較好，且采用Au、Ag（銀）等高導電率貴金屬互連使封裝的電學性能優；

4）?封裝采用金屬與陶瓷的致密材料組合及金屬合金焊料共晶焊接、金屬熔焊封蓋的焊接工藝，可以達到氦（He）質譜細檢漏測量漏率R₁≤5×10^－3Pa·cm³/s的高氣密性要求，使微電子模塊具備封裝的長期可靠性特征；