一种数模混合高密度外壳的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是涉及的是一种用于封装数模混合多芯片的数模混合高密度外壳。
【背景技术】
[0002]陶瓷四边扁平封装(CQFP)作为一种常见的封装形式，一直以来都有着广泛的应用。然而现有的CQFP类外壳工作频率多在GHz以下，没有专门用于传输高频信号的通道，所有引脚均为统一的低频设计，且引脚之间没有良好的隔离，无法用于高频芯片的封装。另夕卜，多芯片封装要求一款外壳同时拥有封装高频模拟信号、高速数字信号的功能，而现有的CQFP类外壳很难达到这些要求。
【发明内容】
[0003]本发明提出的是一种数模混合高密度外壳，能够根据所需要封装的芯片的结构，其目的旨在克服现有技术所存在的上述缺陷，采用分别设计高频信号通道和高速数字信号通道，满足数模混合多芯片封装的要求。
[0004]本发明的技术解决方案:数模混合高密度外壳，其结构包括可伐引线1、可伐焊接环2、陶瓷件3、可伐热沉4 ;其中镀镍后的可伐引线1与可伐热沉4 一并通过Ag-Cu焊料在800°C高温条件下焊接在陶瓷件3的背面，可伐焊接环2在同样的条件下焊接在陶瓷3正面的金属图形上。
[0005]其制备方法，包括如下步骤:
1)采用机加工法制备可伐引线1、可伐焊接环2以及可伐热沉4，并对上述金属零件进行常规的清洗，镀镍后待用，如图1、2所示；
2)按照HTCC工艺，采用低损耗陶瓷材料制作流延生瓷带，制作内部布线满足要求的氧化铝陶瓷件，并对其镀镍后待用；如图3所示；
3)将镀镍后的可伐引线1与可伐热沉4一并通过Ag-Cu焊料在800°C左右高温条件下焊接在陶瓷件的背面，再将可伐焊接环2在同样的条件下焊接在陶瓷3正面的金属图形上;
4)将上述钎焊半成品经过常规的电镀镍、金工艺制作形成数模混合高密度外壳。
[0006]本发明的优点:外壳射频通道的设计采用共面波导传输结构，且在射频通道的上、下分别设计接地层，以增加与同层、相邻层间信号的隔离度；高速射频信号通道的设计采用差分走线的方式，差分信号在某一层单独布线，且差模阻抗设计值为100欧姆，且有较强的抗干扰能力；设计单独的电源层，防止其受高频信号的影响，降低电源纹波；
本发明提供包括射频引脚、高速数字信号引脚、电源引脚以及地引脚在内的共计240个I/O端口。各类端口分别单独设计以实现数字信号的高速传输、射频信号的低损耗传输，通过射频信号与电源、低频信号的良好隔离，实现电源完整性(PI)与信号完整性(SI)的要求。
【附图说明】
[0007]图1是数模混合高密度外壳的示意图。
[0008]图2是图1的后视图。
[0009]图3是HTCC工艺典型的流程图。
[0010]图4是数模混合高密度外壳射频信号通道的结构示意图。
[0011]图5是数模混合高密度外壳差分走线的结构示意图。
[0012]图中的1是可伐引线、2是可伐焊接环、3是陶瓷件、4是可伐热沉、5是两条射频信号通道、6是射频信号两侧的地平面、7是两对差分走线。
【具体实施方式】
[0013]如图1、图2所示，数模混合高密度外壳，其结构包括可伐引线1、可伐焊接环2、陶瓷件3、可伐热沉4 ;其中镀镍后的可伐引线1与可伐热沉4 一并通过Ag-Cu焊料在800°C高温条件下焊接在陶瓷件3的背面，可伐焊接环2在同样的条件下焊接在陶瓷3正面的金属图形上。
[0014]数模混合高密度外壳的制备方法，包括如下步骤:
1)采用机加工法制备可伐引线1、可伐焊接环2以及可伐热沉4，并对上述金属零件进行常规的清洗，镀镍后待用，如图1、2所示；
2)按照HTCC工艺，采用低损耗陶瓷材料制作流延生瓷带，制作内部布线满足要求的氧化铝陶瓷件，并对其镀镍后待用；如图3所示
3)将镀镍后的可伐引线1与可伐热沉4一并通过Ag-Cu焊料在800°C左右高温条件下焊接在陶瓷件的背面，再将可伐焊接环2在同样的条件下焊接在陶瓷件3正面的金属图形上;
4)将上述钎焊半成品经过常规的电镀镍金、金工艺制作形成数模混合高密度外壳。其中电镀镍金的流程为:铜丝捆绑一一化学除油一一0P清洗一一热水清洗一一盐酸活化一一预镀镍一一镀镍一一预镀金一一镀金一一烘干。
[0015]如图3所示为HTCC工艺流程，包括如下工艺步骤:
1)通过流延机将混合好的浆料流延为生瓷带；
2)将生瓷带切割成统一尺寸后进行预压；
3)将预压过的瓷带打孔，打孔分为激光打孔与机械打孔，激光打孔因其较高的精度有着更加广泛的应用；
4)将激光打孔过的瓷带利用丝网印刷工艺进行填孔与印刷；
5)将印刷过的几张生瓷带进行叠片，并在温度与压力的作用下层压为一体；
6)用生切机将层压为一体的几张瓷带切割为若干个单个产品；
7)在烧结炉内将切好的单个产品烧为熟瓷。
[0016]如图4所示，陶瓷件3引出两条射频信号传输通道5，所述的两条射频信号传输通道5的上下相邻层均设计为射频信号两侧的地平面6 ;通过电磁场仿真软件HFSS仿真并优化信号线的宽度以及信号线与射频信号两侧的地平面6的间距，以实现输入输出端口 50欧姆的特征阻抗，从而获得较小的电压驻波比与插入损耗；这种带有接地板的共面波导传输结构，无论是同层两条射频信号之间，还是不同层的两条射频信号之间，都能获得较好的隔1?度。
[0017]如图5所示，陶瓷件3引出多对差分走线7，利用阻抗计算软件与电磁场仿真软件计算其线宽与线间距，使每对差分走线7的差模阻抗均为100欧姆，且考虑到差分走线相位的一致性，每对差分走线7中两条信号线设计为等长度。
[0018]本数模混合高密度外壳中的这些差分走线用于传输高速数字信号，拥有较高的传输速度与抗干扰能力。
【主权项】
1.数模混合高密度外壳，其特征是包括可伐引线、可伐焊接环、陶瓷件、可伐热沉；其中镀镍后的可伐引线与可伐热沉一并通过Ag-CU焊料在800°C高温条件下焊接在陶瓷件的背面，可伐焊接环在同样的条件下焊接在陶瓷正面的金属图形上。2.如权利要求1的数模混合高密度外壳的制备方法，其特征是包括如下步骤: 1)采用机加工法制备可伐引线、可伐焊接环以及可伐热沉，并对上述金属零件进行常规的清洗，镀镍后待用； 2)按照HTCC工艺，采用低损耗陶瓷材料制作流延生瓷带，制作内部布线满足要求的氧化铝陶瓷件，并对其镀镍后待用； 3)将镀镍后的可伐引线与可伐热沉一并通过Ag-Cu焊料在800°C左右高温条件下焊接在陶瓷件的背面，再将可伐焊接环在同样的条件下焊接在陶瓷正面的金属图形上； 4)将上述钎焊半成品经过常规的电镀镍金、金工艺作形成数模混合高密度外壳。3.根据权利要求2所述的数模混合高密度外壳的制备方法，其特征是所述的HTCC工艺流程，包括如下工艺步骤: 1)通过流延机将混合好的浆料流延为生瓷带； 2)将生瓷带切割成统一尺寸后进行预压； 3)将预压过的瓷带打孔，打孔分为激光打孔与机械打孔，激光打孔因其较高的精度有着更加广泛的应用； 4)将激光打孔过的瓷带利用丝网印刷工艺进行填孔与印刷； 5)将印刷过的几张生瓷带进行叠片，并在温度与压力的作用下层压为一体； 6)用生切机将层压为一体的几张瓷带切割为若干个单个产品； 7)在烧结炉内将切好的单个产品烧为熟瓷。4.根据权利要求1的所述的数模混合高密度外壳，其特征是所述的陶瓷件引出两条射频信号传输通道，所述的两条射频信号传输通道的上下相邻层均设计为射频信号两侧的地平面；通过电磁场仿真软件HFSS仿真并优化信号线的宽度以及信号线与射频信号两侧的地平面的间距，以实现输入输出端口 50欧姆的特征阻抗，从而获得较小的电压驻波比与插入损耗；这种带有接地板的共面波导传输结构，无论是同层两条射频信号之间，还是不同层的两条射频信号之间，都能获得较好的隔离度。5.根据权利要求1的所述的数模混合高密度外壳，其特征是所述的陶瓷件引出多对差分走线，利用阻抗计算软件与电磁场仿真软件计算其线宽与线间距，使每对差分走线的差模阻抗均为100欧姆，且考虑到差分走线相位的一致性，每对差分走线中两条信号线设计为等长度。6.根据权利要求5所述的数模混合高密度外壳，其特征是所述的差分走线中间某一层单独布线，且差分阻抗设计值为100欧姆，具有较强的抗干扰能力。
【专利摘要】本发明是数模混合高密度外壳及制备方法，其结构包括可伐引线1、可伐焊接环2、陶瓷件3、可伐热沉4；其中镀镍后的可伐引线1与可伐热沉4一并通过Ag-Cu焊料在800℃高温条件下焊接在陶瓷件3的背面，可伐焊接环2在同样的条件下焊接在陶瓷3正面的金属图形上。优点：射频通道的设计采用共面波导传输结构，且在射频通道的上、下分别设计接地层，以增加与同层、相邻层间信号的隔离度；高速射频信号通道的设计采用差分走线的方式，差分信号在某一层单独布线，且差模阻抗设计值为100欧姆，且有较强的抗干扰能力；设计单独的电源层，防止其受高频信号的影响，降低电源纹波。
【IPC分类】H01L23/02, H01L21/50, H01L23/48
【公开号】CN105355612
【申请号】CN201510774098
【发明人】李永彬, 曹坤, 戴洲
【申请人】中国电子科技集团公司第五十五研究所
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月13日