一种芯片定位承载装置的制造方法
【专利摘要】一种芯片定位承载装置，包括陶瓷托，采用氧化铝陶瓷粉末压制并烧结而成，具有与芯片相接触的承载面，及自所述承载面穿过本体成型的至少一个第一通孔；至少一个导电插针，每一个所述导电插针穿设于对应的所述第一通孔内，所述导电插针一端用于连接所述芯片的电极，另一端用于电连接插座，以实现所述芯片的电气连接。本实用新型提供的芯片定位承载装置，在强磁场环境下不会造成磁场畸变，同时有效的增强芯片散热，结构简单、利于推广应用。
【专利说明】
一种芯片定位承载装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及芯片封装技术领域，具体涉及一种芯片定位承载装置。
【背景技术】
[0002]芯片需要通过具有良好导热性能的定位承载装置安装于电子系统或装置中，及时地将芯片工作时产生的热量传导出去。传统的定位承载装置包括成型有通孔、且具有散热功能的承载板，及穿设于通孔内的铜针，所述芯片安装于所述承载板的通孔内，所述铜针一端与芯片电极连接，另一端与插座配合完成芯片的电气连接，目前常用的承载板为印刷电路板(PCB板)。虽然印刷电路板具有优良的电气性能和加工性能，但其散热性较差，不利于芯片散热、影响芯片的使用寿命。
[0003]为此，现有技术如中国专利文献CN201909274U公开了一种RGB三色点光源，它包括印刷电路板以及位于印刷电路板上的至少一个LED芯片，LED芯片位于芯片室内，印刷电路板包括底层的散热板，散热板与导热层紧密连接，在导热层的上方设置绝缘层，绝缘层上分布LED芯片，LED芯片连接公共正极引脚和负极引脚，并且散热板为铍铜合金板或铝合金板，导热层为铜镍合金板和钼铜合金板。该现有技术通过在印刷电路板上增设由合金板制成的导热层和散热板，改善了芯片的散热效果，但在实际使用中仍然存在以下问题:在印刷电路板上增设合金制成的导热层和散热板，导致整个芯片定位承载装置结构复杂，另外，将导热层和散热板逐层压装至印刷电路板上，这是产品加工工艺中的制造难点，批量生产该现有技术的芯片定位承载装置无疑将大大提高生产成本，不利于市场推广;再者，该现有技术中芯片工作发出的热量先传导至绝缘层，再由绝缘层传导至导热层，再由导热层传导至散热板，导热效率低，而且目前市场上采用的绝缘层导热率较低，会造成衰减热消，影响芯片散热效果;此外，采用合金板作为导热层和散热板，易受腐蚀、高温下不耐氧化，合金价格也高，进一步增加了生产成本。
【实用新型内容】
[0004]因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中芯片定位承载装置结构复杂、加工工艺难度大、散热效果不佳的缺陷，从而提供一种结构简单、便于加工制造且散热效果好的芯片定位承载装置。
[0005]本实用新型采用的技术方案如下:
[0006]—种芯片定位承载装置，包括陶瓷托，采用氧化铝陶瓷粉末压制并烧结而成，具有与芯片相接触的承载面，及自所述承载面穿过本体成型的至少一个第一通孔;至少一个导电插针，每一个所述导电插针穿过对应的所述第一通孔内，所述导电插针一端用于连接所述芯片的电极，另一端用于连接通电插座，以实现所述芯片的电气连接。
[0007]所述陶瓷托的厚度不超过5mm。
[0008]所述导电插针为铍铜针。
[0009]所述铍铜针呈圆柱体，其与所述芯片连接的一端冲压成横截面积大于所述圆柱体横截面积且适于通过超声压焊焊接于所述芯片电极上的平台。
[0010]还包括连接于所述陶瓷托下表面的定位板，所述定位板上成型有与所述第一通孔对应设置的第二通孔，所述第二通孔的数目与所述第一通孔的数目一致，所述导电插针贯穿所述第一通孔和第二通孔，所述定位板的下表面对应所述第二通孔处设有用于固定所述导电插针的固定结构。
[0011]所述定位板的厚度不超过0.5mm。
[0012]所述固定结构为可与焊料形成焊点的焊盘。
[0013]所述定位板上还成型有至少一个用于增加所述陶瓷托与空气接触面积的散热口。
[0014]所述定位板为印刷电路板。
[0015]所述芯片通过导热胶粘接于所述陶瓷托的承载面上。
[0016]本实用新型技术方案，具有如下优点:
[0017]1.本实用新型提供的芯片定位承载装置，采用由氧化铝陶瓷粉末压制、烧结而成的陶瓷托作为芯片的定位承载结构，由于陶瓷本身不蓄热、直接散热，且具有微孔结构，极大地增加了与空气接触的散热面积，有利于芯片散热;又因陶瓷本身绝缘，因而无需加设绝缘层，生产工艺简单，可一次性加工成型、无需组合装配；陶瓷较合金更耐高温、抗腐蚀，在高低温环境下结构更加稳定、可靠;另外，陶瓷托由氧化铝陶瓷粉末压制、烧结而成，生产成本低廉，利于推广应用。
[0018]2.本实用新型提供的芯片定位承载装置，采用铍铜针作为导电插针，铍铜具有很高的强度、弹性和硬度，满足芯片定位承载装置的插拔需求，并且具有高导电性、无冲击火花、无磁性的特点，在实现芯片的电气连接的同时，还可使本芯片定位承载装置在强磁场环境下工作，而不会造成磁场畸变，适用性更强。
[0019]3.本实用新型提供的芯片定位承载装置，由于陶瓷本身的物化性能，使得普通的焊接工艺较难实现金属与陶瓷的界面结合，因此在陶瓷托下表面增设有定位板，该定位板采用印刷电路板制成，便于导电插针的焊接固定，且取材方便、价格低廉、方便实用。
[0020]4.本实用新型提供的芯片定位承载装置，在其所述定位板上还成型有用于增加所述陶瓷托与空气接触面积的至少一个散热口，避免定位板影响陶瓷托的散热效果，简单实用。
[0021]5.本实用新型提供的芯片定位承载装置，可将芯片通过导热胶直接粘接于所述陶瓷托的承载面上，无需使用芯片托或者芯片衬底等结构，进一步增强芯片的直接散热效果。
【附图说明】
[0022]为了更清楚地说明本实用新型【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对【具体实施方式】或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本实用新型的具体实施例中提供的陶瓷托的主视图；
[0024]图2为图1所示的陶瓷托的俯视图；
[0025]图3为图2所示的A-A面的剖视图；
[0026]附图标记说明:
[0027]1-陶瓷托;11-上托;12-下托;2-第一通孔。
【具体实施方式】
[0028]下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0029]在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0030]在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0031]此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0032]具体实施例
[0033]图1为本实用新型的具体实施例中提供的陶瓷托的主视图；图2为图1所示的陶瓷托的俯视图；图3为图2所示的A-A面的剖视图。如图1-3所示，本实施例提供的芯片定位承载装置，包括陶瓷托1，采用氧化铝陶瓷粉末压制并烧结而成，具有与芯片相接触的承载面，及自所述承载面穿过本体成型的至少一个第一通孔2;至少一个导电插针，每一个所述导电插针穿设于对应的所述第一通孔2内，所述导电插针一端用于连接所述芯片的电极，另一端用于连接通电插座，以实现所述芯片的电气连接。
[0034]由于陶瓷本身不蓄热、直接散热，且具有微孔结构，极大地增加了与空气接触的散热面积，有利于芯片散热，采用氧化铝陶瓷粉末压制并烧结而成的陶瓷托I作为芯片的定位承载结构，价格低廉，生产工艺简单，利于推广；同时又由于陶瓷本身绝缘，所以无需加设绝缘层，生产工序简单，可一次性加工成型、无需组合装配，且陶瓷较合金更耐高温、抗腐蚀，在高低温环境下结构更加稳定、可靠。
[0035]具体地，如图1和图2所示，上述陶瓷托I优选但不限于为圆柱体，例如在其他实施例中，陶瓷托I还可以成型为正方体、长方体或者其他多边棱柱体。圆柱体的上底面形成与芯片相接触的所述承载面，上述第一通孔2为圆柱体上成型的轴向通孔，所述第一通孔2的设置数目与芯片的电极数目相匹配。
[0036]另外，如图1所示，本实施例中的陶瓷托I包括上托11与下托12，所述上托11与下托12为上下同轴设置的两个圆柱体，其中上托11的直径略小于下托12的直径，上托11与下托12—体成型，上托11与下托12的直径差所形成的台阶用于对安装于陶瓷托上方的盖帽进行固定。
[0037]进一步地，所述导电插针穿设于上述轴向通孔中，其上端与芯片的电极相连接，下端适于可拆卸地插入通电插座以实现芯片的电气连接。芯片及其定位承载装置的整体可拆卸更换，便于芯片的检修维护，尤其是当芯片应用于大型设备或者系统时，例如量子化霍尔电阻基准，设备费用昂贵，单独更换芯片及其定位承载装置大大降低了维修成本，便于维护。
[0038]进一步地，芯片产生的热量主要传导至陶瓷托I进而与外界进行热交换，陶瓷托I的厚度越薄越有利于陶瓷托I本身的热传递，但由于生产工艺与加工成本的限制，陶瓷托I的厚度不超过5mm，优选地，本实施例中的陶瓷托I的厚度为4_，由于存在加工误差，陶瓷托I的厚度为4±0.1_。
[0039]优选地，上述导电插针为铍铜针，由于纯铜针的硬度较低，不适于作为插针使用，而通常所用硬度较高的铜针则添加了其他磁性金属组分，而铍铜具有很高的强度、弹性和硬度，满足芯片定位承载装置的插拔需求，并且具有高导电性、无冲击火花、无磁性的特点，在实现芯片的电气连接的同时，还可使所述芯片定位承载装置在强磁场环境下工作，而不造成磁场畸变，适用性更强。
[0040]具体地，上述铍铜针的针体呈圆柱体，其与所述芯片连接的一端冲压成横截面积大于针体所呈圆柱体的横截面积且适于通过超声压焊焊接于所述芯片电极上的平台。需要说明的是，在本实施例中上述平台的直径为0.5mm，在其他实施例中，铍铜针针体以及平台的尺寸可根据实际需要进行调整。
[0041]再进一步地，芯片定位承载装置还包括连接于所述陶瓷托I下表面的定位板，所述定位板上成型有与所述第一通孔2对应设置的第二通孔，所述第二通孔的数目与所述第一通孔2的数目一致，所述导电插针贯穿所述第一通孔2和第二通孔，所述定位板的下表面对应所述第二通孔处设有用于固定所述导电插针的固定结构。
[0042]具体地，上述定位板只起到固定铍铜针的作用，因此越薄越有利于陶瓷托I散热，所述定位板的厚度不超过0.5mm。
[0043]进一步地，上述固定结构为可与焊料形成焊点的焊盘，以限定铍铜针沿第一通孔2上行，将铍铜针自上而下穿设于第一通孔2与第二通孔内，再通过焊盘使铍铜针与定位板固定连接，从而对铍铜针在第一通孔2的轴向方向上的位移进行限定，结构简单，方便实用。
[0044]更进一步地，上述定位板上还成型有至少一个用于增加所述陶瓷托I与空气接触面积的散热口，以保证陶瓷托I热交换率最大化，所述散热口与所述第二通孔错位设置，优选地，本实施中的散热口为设于定位板中间位置处的镂空口，在其他实施例中，镂空口的大小与个数可依据陶瓷托I的尺寸与第二通孔的排布而定。
[0045]另外，所述定位板可以采用硬质PCB板，也可以采用更薄的软质PCB板，价格低廉，取材方便;所述芯片通过导热胶粘接于所述陶瓷托I的承载面上，无需使用芯片托或者芯片衬底等结构，进一步增强芯片的直接散热效果。
[0046]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
【主权项】
1.一种芯片定位承载装置，其特征在于:包括 陶瓷托(I)，采用氧化铝陶瓷粉末压制并烧结而成，具有与芯片相接触的承载面，及自所述承载面穿过本体成型的至少一个第一通孔(2); 至少一个导电插针，每一个所述导电插针穿过对应的所述第一通孔(2)内，所述导电插针一端用于连接所述芯片的电极，另一端用于连接通电插座，以实现所述芯片的电气连接。2.根据权利要求1所述的芯片定位承载装置，其特征在于，所述陶瓷托(I)的厚度不超过 5mm ο3.根据权利要求1所述的芯片定位承载装置，其特征在于，所述导电插针为铍铜针。4.根据权利要求3所述的芯片定位承载装置，其特征在于，所述铍铜针呈圆柱体，其与所述芯片连接的一端冲压成横截面积大于所述圆柱体横截面积且适于通过超声压焊焊接于所述芯片电极上的平台。5.根据权利要求1-4中任一项所述的芯片定位承载装置，其特征在于，还包括连接于所述陶瓷托(I)下表面的定位板，所述定位板上成型有与所述第一通孔(2)对应设置的第二通孔，所述第二通孔的数目与所述第一通孔(2)的数目一致，所述导电插针贯穿所述第一通孔(2)和第二通孔，所述定位板的下表面对应所述第二通孔处设有用于固定所述导电插针的固定结构。6.根据权利要求5所述的芯片定位承载装置，其特征在于，所述定位板的厚度不超过0.5mmο7.根据权利要求5所述的芯片定位承载装置，其特征在于，所述固定结构为可与焊料形成焊点的焊盘。8.根据权利要求5所述的芯片定位承载装置，其特征在于，所述定位板上还成型有至少一个用于增加所述陶瓷托(I)与空气接触面积的散热口。9.根据权利要求5所述的芯片定位承载装置，其特征在于，所述定位板为印刷电路板。10.根据权利要求1-4中任一项所述的芯片定位承载装置，其特征在于，所述芯片通过导热胶粘接于所述陶瓷托(I)的承载面上。
【文档编号】H01L23/367GK205428900SQ201620152065
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年2月29日
【发明人】李劲劲, 钟青, 王雪深, 钟源, 鲁云峰, 赵萌珂
【申请人】中国计量科学研究院