[實(shí)用新型]一種陶瓷一體化封裝外殼

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202020574041.2
• 申請(qǐng)日: 2020-04-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN211788969U
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘永輝;盧彩紅;高磊;黃平;崔嵩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十三研究所
• 主分類號(hào): H01L23/06
• 分類號(hào): H01L23/06;H01L23/08;H01L23/02;H01L23/043
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 張夢(mèng)媚

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種陶瓷一體化封裝外殼，其由厚膜陶瓷基板和設(shè)于所述厚膜陶瓷基板表面的金屬薄膜布線層構(gòu)成，其特征在于，所述金屬薄膜布線層由內(nèi)至外依次為Ti/M/N/Ti/K/Au六層薄膜體系，其中，M層、K層分別獨(dú)立的選自Pt或Ni，N層為應(yīng)力釋放層，所述應(yīng)力釋放層為Au或Cu。本實(shí)用新型中的陶瓷一體化封裝外殼密封可靠性高，氣密性好，且拓寬了厚薄膜混合多層陶瓷一體化封裝外殼的生產(chǎn)工藝窗口，提高了生產(chǎn)合格率。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于電子封裝外殼領(lǐng)域，具體涉及一種陶瓷一體化封裝外殼。

背景技術(shù)

電子封裝外殼指的是安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼，其一方面起著安放、固定、密封、保護(hù)芯片和增強(qiáng)導(dǎo)熱性能的作用，另一方面其還是溝通芯片內(nèi)部世界與外部電路的橋梁，具體來(lái)說(shuō)，芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過(guò)印刷電路板上的導(dǎo)線與其他器件建立連接。因此，對(duì)于很多集成電路產(chǎn)品而言，電子封裝外殼的封裝技術(shù)都是非常關(guān)鍵的一環(huán)。

為了匹配射頻元器件小型化、集成化、高頻化的發(fā)展趨勢(shì)，由厚薄膜混合多層陶瓷基板與金屬圍框組合形成具有一定密閉空間的一體化封裝外殼應(yīng)用越發(fā)廣泛。厚膜陶瓷基板的特點(diǎn)是多層布線容易，可以在三維方向?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)，但其缺點(diǎn)是微波傳輸損耗相對(duì)較大，線寬與線間距一般在50微米以上；而薄膜陶瓷基板的金屬化平整度較高，微波傳輸損相對(duì)耗小，線寬與線間距可以做到20微米左右，滿足高密度布線，其缺點(diǎn)是只能在陶瓷表層做薄膜金屬化。厚薄膜混合多層陶瓷基板結(jié)合了前述兩者的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于內(nèi)層電路使用厚膜工藝實(shí)現(xiàn)多層布線，對(duì)于表層電路使用薄膜電路滿足高密度布線及更低的微波傳輸損耗，因此其在高可靠封裝領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。

目前行業(yè)內(nèi)通用的厚薄膜混合多層陶瓷一體化封裝外殼的制作工藝是采用磁控濺射法在陶瓷基板的表面由內(nèi)至外依次濺射制作Ti/Pt/Au薄膜布線層或者Ti/Ni/Au薄膜布線層，接著在陶瓷基板表面薄膜金屬化層上沿四周金錫或者鉛錫焊接金屬圍框環(huán)框，形成一體化封裝外殼結(jié)構(gòu)，在這個(gè)薄膜體系中，薄膜Ti層為陶瓷的黏附層，薄膜Pt或Ni層為焊接阻擋層和釬料的浸潤(rùn)層，薄膜Au層作為防氧化層保護(hù)著Ti、Pt和Ni層。但這種工藝也存在一定的問(wèn)題，如采用鉛錫合金焊料進(jìn)行釬焊，由于焊料的融化溫度163℃，厚薄膜混合多層陶瓷一體化封裝外殼后續(xù)的使用溫度不能再超過(guò)163℃(以避免鉛錫合金二次熔化而失效)，外殼的使用受到極大限制，無(wú)法滿足上述提出的環(huán)境試驗(yàn)要求。而若采用更高溫度的金錫共晶焊料進(jìn)行釬焊(金錫共晶焊料熔點(diǎn)280℃)，由于金錫釬焊生成的中間相較脆，陶瓷一體化封裝外殼存在焊接區(qū)開(kāi)裂、密封失效風(fēng)險(xiǎn)，制得的一體化封裝外殼的可靠性差，合格率低。

實(shí)用新型內(nèi)容

有鑒于此，本實(shí)用新型有必要提供一種陶瓷一體化封裝外殼，本實(shí)用新型中的陶瓷一體化封裝外殼在薄膜體系中設(shè)有應(yīng)力釋放層，充分利用應(yīng)力釋放層，當(dāng)焊接應(yīng)力傳遞到應(yīng)力釋放層時(shí)，由于其中的材質(zhì)軟且容易塑性變形，可以有效的釋放焊接應(yīng)力，從而避免了對(duì)陶瓷和底層薄膜Ti層粘附結(jié)合的破壞，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的一體化封裝外殼存在的焊接去開(kāi)裂、密封失效風(fēng)險(xiǎn)和密封可靠性差的技術(shù)問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種陶瓷一體化封裝外殼，其包括厚薄膜多層陶瓷基板，所述厚薄膜多層陶瓷基板由厚膜陶瓷基板和設(shè)于所述厚膜陶瓷基板表面的金屬薄膜布線層構(gòu)成，所述金屬薄膜布線層由內(nèi)至外依次為Ti/M/N/Ti/K/Au六層薄膜體系，其中，M層、K層分別獨(dú)立的選自Pt或Ni，N層為應(yīng)力釋放層，所述應(yīng)力釋放層為Au或Cu。

進(jìn)一步的，其還包括金屬圍框，所述金屬圍框設(shè)于所述厚薄膜多層陶瓷基板上，且所述金屬圍框與所述厚薄膜多層陶瓷基板間設(shè)有金錫焊層。

進(jìn)一步的，所述金屬圍框的材質(zhì)選自4J42、4J33、4J29定膨脹合金中的一種，所述金屬圍框的表面由內(nèi)至外依次設(shè)有鎳層和金層。

優(yōu)選的，所述金屬圍框的表面，鎳層的厚度為1.27-8.9μm，金層的厚度為0.75-5.7μm。