[實用新型]一種氣密性芯片倒裝安裝用陶瓷焊盤陣列外殼結構

有效

• 申請號: 201521083855.1
• 申請日: 2015-12-23
• 公開（公告）號: CN205248252U
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 張崤君
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十三研究所
• 主分類號: H01L23/10
• 分類號: H01L23/10;H01L23/373;H01L21/52
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 王占華

技術領域

本實用新型涉及大規模集成電路陶瓷外殼技術領域，尤其涉及芯片倒裝用陶瓷焊盤陣列外殼。

背景技術

電子元器件外殼是指元器件的封裝體，其主要功能是提供電（光）信號互連、機械保護、環境保護以及散熱等。在高可靠、高性能應用領域，以氧化鋁陶瓷材料為基礎的陶瓷外殼保證高氣密性、高可靠性的首選封裝形式。隨著集成電路規模、引出端數、集成度的不斷增大，陶瓷封裝引出端節距不斷縮小，安裝組裝方式逐漸向表面安裝發展，陶瓷焊盤陣列外殼（CLGA）作為陶瓷球柵陣列（CBGA）、陶瓷柱柵陣列（CCGA）封裝的陶瓷底座，已成為當前先進陶瓷封裝的典型代表。

倒裝安裝是指在整個芯片表面按柵格陣列形式分布I/O端子，芯片直接以倒扣焊接在陶瓷外殼表面，通過上述柵格陣列形式分布I/O端子與外殼上對應的點及焊盤實現電氣連接的芯片安裝方式。具有I/O數目多、寄生參數小、可靠性高等特點，已成為高I/O數（數千個）、高速高頻集成電路封裝的主流。

當前將芯片倒裝安裝方式與陶瓷焊盤陣列外殼結合的封裝形式，已成為千萬門級FPGA、高性能CPU等高端集成電路封裝的首選，由于這些高端集成電路功耗均較大，為滿足散熱需要，需要在芯片背面直接安裝散熱器，但現有封裝方式無法實現氣密性，在航天等高可靠領域應用收到了較大的限制。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種氣密性芯片倒裝安裝用陶瓷焊盤陣列外殼結構，其用于氣密性芯片倒裝方式的封裝，能夠解決現有封裝方式無法實現氣密性的問題，能夠同時具有高機械可靠性、優良的散熱性能和高氣密性。

為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是：一種氣密性芯片倒裝安裝用陶瓷焊盤陣列外殼結構，包括陶瓷基板和散熱蓋板，所述基板在與芯片安裝區域對應排布柵格形式的芯片倒裝安裝焊盤，用于與芯片輸入/輸出端口連接，所述基板的另一側排布植球或植柱焊盤作為外部引出端，所述基板內部為多層布線結構，能夠實現芯片輸入/輸出端口與外部引出端互聯，所述蓋板的中部設有熱沉，用于與芯片背面粘接，還包括金屬封口環，其位于基板和蓋板之間，對基板和蓋板氣密性封閉連接，芯片安裝于所述封口環內部；金屬封口環與陶瓷基板釬焊連接，金屬封口環的上端通過平行縫焊方式與散熱蓋板焊接。

優選的，所述植球或植柱焊盤按照1.0mm或1.27mm節距排布。

優選的，所述金屬封口環與陶瓷基板釬焊連接用釬料為AgCu28合金。

所述芯片倒裝安裝焊盤節距最小可達150μm。

優選的，所述金屬封口環材料為鐵鎳合金或鐵鎳鈷合金。

優選的，所述散熱蓋板的材料為鐵鎳合金，熱沉材料為鎢銅、鉬銅或鋁基碳化硅合金。

優選的，所述陶瓷基板為多層氧化鋁陶瓷鎢金屬化高溫共燒制得。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本實用新型外殼結構以陶瓷基板釬焊封口環，芯片倒裝固定連接于基板后，再將散熱蓋板與封口環采用平行縫焊的方法完成封裝。本實用新型能夠用于高引出端數大規模集成電路封裝，可滿足高精度、大容量信號處理等高端高可靠應用工程的需求；具有陶瓷件體積小、機械可靠性高、可實現大功率器件散熱、漏氣率小等優點，氣密性達到≤1*10^-3（Pa﹒cm³/s），引出端數可達1000以上，恒定加速度試驗中，測試條件：恒定加速度30000g、Y1方向、1min，測試合格。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的結構示意圖；

圖2是圖1所示實施例的仰視圖；

圖3是圖1所示實施例的俯視圖。

其中，1、基板；2、封口環；3、蓋板。

具體實施方式

為了能夠更加清楚地描述本實用新型，下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。

一種氣密性芯片倒裝安裝用陶瓷焊盤陣列外殼結構，包括陶瓷基板1和散熱蓋板3，基板1在與芯片安裝區域對應排布柵格形式的芯片倒裝安裝焊盤，用于與芯片輸入/輸出端口連接，基板1的另一側排布植球或植柱焊盤作為外部引出端，陶瓷基板1為多層氧化鋁陶瓷鎢金屬化高溫共燒制得，其內部為多層布線結構，能夠實現芯片輸入/輸出端口與外部引出端互聯，蓋板3的中部設有熱沉，用于與芯片背面粘接，還包括金屬封口環2，其位于基板1和蓋板3之間，對基板1和蓋板3氣密性封閉連接，芯片安裝于封口環2內部；金屬封口環2與陶瓷基板1釬焊連接，金屬封口環2的上端通過平行縫焊方式與散熱蓋板3焊接。