基于低溫共燒陶瓷技術(shù)的毫米波表貼型封裝外殼的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是基于低溫共燒陶瓷的新型毫米波表貼型封裝外殼，其結(jié)構(gòu)包括腔內(nèi)共燒芯片粘接區(qū)、陶瓷墻、微帶線和腔外后燒可焊接金屬化導(dǎo)體層；通體由低溫共燒陶瓷構(gòu)成。優(yōu)點(diǎn)：可靠性高；其結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，僅由腔內(nèi)共燒芯片粘接區(qū)、陶瓷墻、微帶線和腔外后燒可焊接金屬化導(dǎo)體層四部分組成；可通過焊接、膠黏等形式實現(xiàn)表面貼裝；可滿足用戶封帽要求，能實現(xiàn)氣密封裝；具有較好的溫度特性、較小的熱膨脹系數(shù)和穩(wěn)定的介電常數(shù)，可靠性高。
【專利說明】基于低溫共燒陶瓷技術(shù)的毫米波表貼型封裝外殼
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種基于低溫共燒陶瓷技術(shù)的新型毫米波表貼型封裝外殼。
【背景技術(shù)】
[0002]滿足市場對毫米波產(chǎn)品的性價比決定毫米波封裝的發(fā)展趨勢，小型化、集成度、高性能、低成本始終是人們追求的目標(biāo)，而多芯片毫米波封裝模塊化技術(shù)很好的糅合了這些因素，將是毫米波封裝的發(fā)展趨勢之一。毫米波封裝技術(shù)的通用、模塊化簡化了產(chǎn)品的組裝技術(shù)，測試更加方便，提高系統(tǒng)產(chǎn)品的生產(chǎn)性，降低生產(chǎn)成本，加速產(chǎn)品上市和上量的時間，適應(yīng)工程技術(shù)的變化，提高了產(chǎn)品的可靠性。
[0003]低溫共燒陶瓷(LTCC)技術(shù)是一種將低溫?zé)Y(jié)陶瓷粉制成厚度精確且致密的生瓷帶，在生瓷帶上利用激光打孔、微孔注漿、精密導(dǎo)體漿料印刷、金屬導(dǎo)體涂膠、后燒等工藝制出所需要的電路圖形，并將多個無源元件埋入其中，然后疊壓在一起，在900°C以下溫度范圍內(nèi)燒結(jié)成型出所需形狀器件的工藝技術(shù)。具有優(yōu)良的高頻高Q特性，具有較好的溫度特性、較小的熱膨脹系數(shù)和較小的介電常數(shù)等優(yōu)良特性，是毫米波封裝模塊化與性能高可靠性的良好載體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出的是一種基于低溫共燒陶瓷技術(shù)的新型毫米波表貼型封裝外殼，在28GHz^32GHz頻段內(nèi)微波性能優(yōu)良。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:基于低溫共燒陶瓷的新型毫米波表貼型封裝外殼，外形尺寸為5.40mmX 4.60mmX0.8_，其結(jié)構(gòu)是包括腔內(nèi)共燒芯片粘接區(qū)、陶瓷墻、微帶線和腔外后燒可焊接金屬化導(dǎo)體層；其中腔內(nèi)共燒芯片粘接區(qū)由共燒芯片粘接區(qū)由接地金屬化導(dǎo)體層、陶瓷空腔構(gòu)成，其中接地金屬化導(dǎo)體層是通過陶瓷基體內(nèi)的密排孔與腔外后燒可焊接金屬化層連接，實現(xiàn)共燒芯片粘接區(qū)接地性能，為芯片提供安裝與固定作用，陶瓷空腔為芯片提供體積范圍最大2.50mmX2.60mmX0.20mm的安裝空間；陶瓷墻由封裝外殼側(cè)墻和輸入輸出端口陶瓷墻組成，其中封裝外殼側(cè)墻為安裝芯片提供隔離保護(hù)、氣密和焊接承載作用，輸入輸出端口陶瓷墻為微帶線提供保護(hù)和承載作用；腔外后燒可焊接金屬化導(dǎo)體層是在封裝外殼整個外表層后燒一層金屬化導(dǎo)體，為封裝外殼提供封蓋、表貼互連和接地的作用，通過焊接、膠黏形式實現(xiàn)表面貼裝。
[0006]本發(fā)明的有益效果:
O實現(xiàn)了 28GHC32GHZ范圍內(nèi)毫米波頻段信號傳輸；
2)結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，采用低溫共燒陶瓷工藝，可實現(xiàn)表貼式封裝，可實現(xiàn)用戶氣密封裝，為芯片提供穩(wěn)定高可靠的工作環(huán)境，極大的滿足了用戶模塊化毫米波封裝外殼需求；
3)封裝外殼微波應(yīng)用范圍在毫米波頻段內(nèi)；通體由低溫共燒陶瓷構(gòu)成，
工作頻段在28GHz~32GHz范圍內(nèi)，電壓駐波比小于1.35，隔離度大于35dB，插入損耗優(yōu)于-1dB ； 4)能滿足SMT、載帶自動焊、傳統(tǒng)手工釬焊等工藝需求；
5)可滿足用戶封帽要求，實現(xiàn)氣密封裝，對用戶芯片進(jìn)行保護(hù)，提供穩(wěn)定的工作環(huán)境?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0007]圖1是一種基于低溫共燒陶瓷的新型毫米波表貼型封裝外殼的電壓駐波比示意圖。
[0008]圖2是一種基于低溫共燒陶瓷的新型毫米波表貼型封裝外殼的插入損耗示意圖。
[0009]圖3是一種基于低溫共燒陶瓷的新型毫米波表貼型封裝外殼的隔離度示意圖。
[0010]共燒芯片粘接區(qū)，芯片粘接和引線鍵合均可在此區(qū)實現(xiàn)，通過陶瓷基體內(nèi)密排孔與后燒可焊接金屬化層連接，并被陶瓷基體隔離；陶瓷墻，為芯片起隔離保護(hù)、氣密作用；微帶線，芯片與外部毫米波信號傳輸互連在此區(qū)實現(xiàn)；后燒可焊接金屬化導(dǎo)體層，可封蓋實現(xiàn)氣密，可與外部電路實現(xiàn)表貼式互連。
【具體實施方式】
[0011]對照附圖，基于低溫共燒陶瓷技術(shù)的新型毫米波表貼型封裝外殼是由腔內(nèi)共燒芯片粘接區(qū)、陶瓷墻、微帶線和腔外后燒可焊接金屬化導(dǎo)體層四部分組成，外形尺寸為
5.40mmX4.60mmX0.8mm。
[0012]所述的封裝外殼的微波應(yīng)用范圍在毫米波頻段內(nèi)，其工作頻段在28GHz?32GHz范圍內(nèi)，電壓駐波比小于1.35,隔離度大于35dB,插入損耗優(yōu)于-ldB。
[0013]所述的封裝外殼通體由低溫共燒陶瓷構(gòu)成，具有較好的溫度特性、較小的熱膨脹系數(shù)和穩(wěn)定的介電常數(shù)，可靠性高。
[0014]所述的封裝外殼設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，僅由腔內(nèi)共燒芯片粘接區(qū)、陶瓷墻、微帶線和腔外后燒可焊接金屬化導(dǎo)體層四部分組成。腔內(nèi)共燒芯片粘接區(qū)由共燒芯片粘接區(qū)由接地金屬化導(dǎo)體層、陶瓷空腔構(gòu)成，接地金屬化導(dǎo)體層通過陶瓷基體內(nèi)的密排孔與后燒可焊接金屬化層連接，實現(xiàn)共燒芯片粘接區(qū)接地性能，為芯片提供安裝與固定作用，陶瓷空腔為芯片提供體積范圍最大2.50mmX2.60mmX0.20mm的安裝空間；陶瓷墻由封裝外殼側(cè)墻和輸入輸出端口陶瓷墻組成，側(cè)墻為安裝芯片提供隔離保護(hù)、氣密和焊接承載作用，輸入輸出端口陶瓷墻為微帶線提供保護(hù)和承載作用；腔外后燒可焊接金屬化導(dǎo)體層是在封裝外殼整個外表層后燒一層金屬化導(dǎo)體，為封裝外殼提供封蓋、表貼連接和接地的作用。
[0015]所述的封裝外殼可通過焊接、膠黏等形式實現(xiàn)表面貼裝，滿足SMT、載帶自動焊、傳統(tǒng)手工釬焊等工藝需求。
[0016]所述的封裝外殼可滿足用戶封帽要求，實現(xiàn)氣密封裝，對用戶芯片進(jìn)行保護(hù)，提供穩(wěn)定的工作環(huán)境。
[0017]本封裝外殼能承載最大2.50mmX 2.60mmX0.20mm的芯片，并可實現(xiàn)芯片與外部隔離；具有可焊接金屬化底面，可實現(xiàn)外殼表貼式封裝；可實現(xiàn)28GHC32GHz頻段內(nèi)毫米波信號傳輸。
[0018]基于低溫共燒陶瓷技術(shù)的新型毫米波表貼型封裝外殼的實現(xiàn)方法，包括如下步驟，
I)后燒金屬化導(dǎo)體層通過涂膠后燒的工藝方式實現(xiàn)，具有可焊接性； 2)腔內(nèi)和腔外通過微帶線穿墻實現(xiàn)毫米波頻段信號傳輸；
3)腔內(nèi)共燒芯片粘接區(qū)通過密排孔與腔外后燒芯片金屬化導(dǎo)體層互連；
4)采用常規(guī)的低溫(850°C)共燒陶瓷工藝。
[0019]本發(fā)明使用陶瓷生瓷帶由FERRO公司提供，可焊接金屬化漿料也同樣是FERRO公司提供，可焊接金屬化漿料需與陶瓷基體在低溫?zé)Y(jié)收縮時相匹配。
[0020]本發(fā)明采用常用的低溫共燒陶瓷生產(chǎn)工藝技術(shù)。通過在尺寸精確且致密的生瓷帶上，利用激光打孔、微孔注漿、打平、精密導(dǎo)體漿料印刷等工藝制出所需要的電路圖形和可焊接金屬化層，利用激光開腔、疊片等工藝制出所需要的一定形狀的生瓷片，通過高精度溫控爐低溫?zé)Y(jié)成型出一定形狀的低溫共燒陶瓷表貼型外殼。
[0021]本發(fā)明封裝外殼結(jié)構(gòu)中，焊接區(qū)為可焊接金屬化導(dǎo)體層；可焊接金屬化導(dǎo)體層厚度在8 μ m?15 μ m范圍；金屬化線條印刷精度為±30 μ m。
【權(quán)利要求】
1.基于低溫共燒陶瓷的新型毫米波表貼型封裝外殼，其特征是包括腔內(nèi)共燒芯片粘接區(qū)、陶瓷墻、微帶線和腔外后燒可焊接金屬化導(dǎo)體層，通體由低溫共燒陶瓷構(gòu)成，外形尺寸為 5.40mm X 4.60mm X 0.8mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低溫共燒陶瓷的新型毫米波表貼型封裝外殼，其特征是所述的腔內(nèi)共燒芯片粘接區(qū)由共燒芯片粘接區(qū)由接地金屬化導(dǎo)體層、陶瓷空腔構(gòu)成，其中接地金屬化導(dǎo)體層是通過陶瓷基體內(nèi)的密排孔與腔外后燒可焊接金屬化層連接，實現(xiàn)共燒芯片粘接區(qū)接地性能，為芯片提供安裝與固定作用，陶瓷空腔為芯片提供體積范圍最大2.50mmX 2.60mmX 0.20mm 的安裝空間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低溫共燒陶瓷的新型毫米波表貼型封裝外殼，其特征是所述的陶瓷墻由封裝外殼側(cè)墻和輸入輸出端口陶瓷墻組成，其中封裝外殼側(cè)墻為安裝芯片提供隔離保護(hù)、氣密和焊接承載作用，輸入輸出端口陶瓷墻為微帶線提供保護(hù)和承載作用；腔外后燒可焊接金屬化導(dǎo)體層是在封裝外殼整個外表層后燒一層金屬化導(dǎo)體，為封裝外殼提供封蓋、表貼互連和接地的作用，通過焊接、膠黏形式實現(xiàn)表面貼裝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低溫共燒陶瓷技術(shù)的毫米波表貼型封裝外殼，其特征是封裝外殼微波應(yīng)用范圍在毫米波頻段內(nèi)，其工作頻段在28GHz~32GHz范圍內(nèi)，電壓駐波比小于1.35,隔離度大于35dB,插入損耗優(yōu)于-ldB。
5.如權(quán)利要求1所述的基于低溫共燒陶瓷技術(shù)的新型毫米波表貼型封裝外殼的實現(xiàn)方法，其特征在于該方法包括如下步驟: 1)后燒金屬化導(dǎo)體層通過涂膠后燒的工藝方式實現(xiàn)，具有可焊接性； 2)腔內(nèi)和腔外通過微帶線穿墻實現(xiàn)毫米波頻段信號傳輸； 3)腔內(nèi)共燒芯片粘接區(qū)通過密排孔與腔外后燒芯片金屬化導(dǎo)體層互連； 4)采用常規(guī)的低溫850°C共燒陶瓷工藝。
【文檔編號】H01L23/08GK103904038SQ201410113959
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】嚴(yán)蓉, 徐利, 陳昱暉 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所