一种气密封装器件的制作方法

本实用新型涉及芯片封装技术领域，尤其涉及一种气密封装器件。

背景技术：

从几百兆的蜂窝通讯网络，到现行4g通信和马上普及的工作频率在几十吉赫兹的5g通信，再到thz领域，射频微波电路的工作频段越来越高。相应的芯片封装虽然多次迭代升级，但是仍有许多不足。

随着芯片功能集成度提升、器件尺寸的缩小，芯片、芯片转接板和外壳的一体化设计越发关键，目前芯片封装使用时为了满足芯片之间不同的使用需求，往往需要将敏感芯片独立封装，然后再将独立封装芯片与气密封装器件中的芯片相连使用，降低了气密封装器件的集成度。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种气密封装器件，旨在解决目前气密封装器件的集成度低的问题。

本实用新型实施例的第一方面提供了一种气密封装器件，包括：

下封装结构，采用第一陶瓷基板作为安装底板，所述第一陶瓷基板设有贯穿所述第一陶瓷基板的上表面和下表面的第一通孔，所述第一通孔内部填充金属，所述第一通孔内的金属记为第一金属柱；

第一芯片，设置在所述第一陶瓷基板上，所述第一芯片的焊盘通过第一键合线与第一金属柱相连；

中间封装结构，设置在所述下封装结构上，所述中间封装结构采用第二陶瓷基板作为中间安装板，所述第二陶瓷基板设有贯穿所述第二陶瓷基板的上表面和下表面的第二通孔，所述第二通孔内部填充金属，所述第二通孔内的金属记为第二金属柱，所述下封装结构和所述中间封装结构组成容纳第一芯片的第一封装腔；

第二芯片，设置在所述第二陶瓷基板上，所述第二芯片的焊盘通过第二键合线与第二金属柱相连，连接第二芯片的第二金属柱通过导电结构与所述第一芯片或所述第一金属柱相连；

上封装结构，设置在所述中间封装结构上，所述中间封装结构和所述上封装结构组成容纳所述第二芯片的第二封装腔。

在本申请的实施例中，所述导电结构为弹簧柱，所述弹簧柱的第一端与第一芯片或第一金属柱相连，所述弹簧柱的第二端与连接第二芯片的第二金属柱相连。

在本申请的实施例中，所述下封装结构包括：

第一陶瓷基板；

第一金属围框，设置在所述第一陶瓷基板上用于设置第一金属围框的位置；

所述中间封装结构包括：

第二陶瓷基板；

正面金属围框，设置在所述第二陶瓷基板的正面用于设置正面金属围框的位置；

背面金属围框，设置在所述第二陶瓷基板的背面用于设置背面金属围框的位置，所述背面金属围框的下表面与所述第一金属围框的上表面相连；

所述上封装结构包括：

盖板；

第二金属围框，设置在所述盖板下用于设置第二金属围框的位置，所述第二金属围框的下表面与所述正面金属围框的上表面相连。

在本申请的实施例中，所述第二陶瓷基板的下表面设有隔离层。

在本申请的实施例中，所述气密封装器件还包括：

铜导热柱，设在所述第一陶瓷基板的背面，其中，至少存在预设数量的铜导热柱作为所述气密封装器件的输入输出引脚与所述第一金属柱连接。

在本申请的实施例中，与连接所述第一芯片的焊盘相连的第一金属柱记为导通柱，所述导通柱的外围还设有一圈第一金属柱形成的信号屏蔽结构。

在本申请的实施例中，当第一芯片为至少两个，且所述第一芯片之间需要隔离时，所述气密封装器件还包括：第一隔离墙，设置在第一陶瓷基板的上表面，需要隔离的多个第一芯片位于不同的气密空间中，气密空间之间通过所述第一隔离墙隔离。

在本申请的实施例中，当第二芯片为至少两个，且所述第二芯片之间需要隔离时，所述气密封装器件还包括：第二隔离墙，设置在第二陶瓷基板的上表面，需要隔离的多个第二芯片位于不同的气密空间中，气密空间之间通过所述第二隔离墙隔离。

在本申请的实施例中，所述气密封装器件还包括：

第一正面种子层，位于所述第一陶瓷基板的上表面和第一通孔的内侧壁，填充的金属通过第一正面种子层与第一通孔相连；

第一正面导体层，位于第一正面种子层上方，第一正面导体层的上表面的第一区域用于设置第一金属围框，第一正面导体层的上表面的第二区域用于加厚所述第一金属柱，第一正面导体层的第三区域用于安装第一芯片。

在本申请的实施例中，所述气密封装器件还包括：

第二正面种子层，位于所述第二陶瓷基板的上表面和第二通孔的内侧壁，填充的金属通过第二正面种子层与第二通孔相连；

第二正面导体层，位于第二正面种子层上方，第二正面导体层的上表面的第一区域用于设置正面金属围框，第二正面导体层的上表面的第二区域用于加厚所述第二金属柱，第二正面导体层的上表面的第三区域用于安装第二芯片。

第二背面种子层，位于所述第二陶瓷基板的下表面；

第二背面导体层，位于所述第二背面种子层下方，第二背面导体层的下表面的第一区域用于制作背面金属围框，第二背面导体层的下表面的第二区域用于加厚第二金属柱。

本实用新型通过下封装结构和所述中间封装结构组成容纳第一芯片的第一封装腔，中间封装结构和所述上封装结构组成容纳所述第二芯片的第二封装腔，使气密封装器件形成垂直分布的两个独立的封装腔，可以将敏感芯片分别放置在第一封装腔和第二封装腔内，不用再单独将敏感元件封装后再与气密封装器件相连，避免了二次封装，提高了气密封装器件的集成度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一个实施例提供的气密封装器件的结构示意图；

图2为本实用新型的一个实施例提供的在第一陶瓷基板上设置第一通孔的断面结构示意图；

图3为本实用新型的一个实施例提供的在第一陶瓷基板上设置第一通孔的俯视结构示意图；

图4为本实用新型的一个实施例提供的沉积第一正面种子层和第一背面种子层后的断面结构示意图；

图5为本实用新型的一个实施例提供的制作第一光阻层后的断面结构示意图；

图6为本实用新型的一个实施例提供的制作第一正面导体层和第一背面导体层后的断面结构示意图；

图7为本实用新型的一个实施例提供的制作铜导热柱的断面结构示意图一；

图8为本实用新型的一个实施例提供的制作铜导热柱的断面结构示意图二；

图9为本实用新型的一个实施例提供的制作铜导热柱的断面结构示意图三；

图10为本实用新型的一个实施例提供的制作第一金属围框和阻焊层的断面结构示意图；

图11为本实用新型的一个实施例提供的安装第一芯片的断面结构示意图；

图12为本实用新型的一个实施例提供的在第二陶瓷基板上制作第二正面种子层和第二背面种子层的断面结构示意图；

图13为本实用新型的一个实施例提供的制作第二正面导体层和第二背面导体层的断面结构示意图；

图14为本实用新型的一个实施例提供的去除第二正面导体层和第二背面导体层的断面结构示意图；

图15为本实用新型的一个实施例提供的制作正面金属围框、背面金属围框和第一耦合结构的断面结构示意图；

图16为本实用新型的一个实施例提供的上封装结构的结构示意图。

其中：1、第一陶瓷基板；2、第一通孔；3、第一正面种子层；4、第一光阻层；5、第一金属柱；6、第一正面导体层；7、第一背面导体层；8、第五光阻层；9、铜导热柱；10、第一金属围框；11、第一芯片；12、第二陶瓷基板；13、阻焊层；14、第一隔离墙；15、导电结构；16、第二通孔；17、第二正面种子层；18、第二背面种子层；19、第二正面导体层；20、第二背面导体层；21、第一耦合结构；22、正面金属围框；23、背面金属围框；24、盖板；25、第三正面种子层；26、第三背面导体层；27、第三正面导体层；28、第二金属围框；

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本方案，下面将结合本方案实施例中的附图，对本方案实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本方案一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本方案中的实施例，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，都应当属于本方案保护的范围。

本方案的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含。此外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

以下结合具体附图对本实用新型的实现进行详细地描述：

如图1所示，本实用新型实施例所提供的一种气密封装器件，包括：

下封装结构，采用第一陶瓷基板1作为安装底板，所述第一陶瓷基板1设有贯穿所述第一陶瓷基板1的上表面和下表面的第一通孔2，所述第一通孔2内部填充金属，所述第一通孔2内的金属记为第一金属柱5；

第一芯片11，设置在所述第一陶瓷基板1上，所述第一芯片11的焊盘通过第一键合线与第一金属柱5相连；

中间封装结构，设置在所述下封装结构上，所述中间封装结构采用第二陶瓷基板12作为中间安装板，所述第二陶瓷基板12设有贯穿所述第二陶瓷基板12的上表面和下表面的第二通孔16，所述第二通孔16内部填充金属，所述第二通孔16内的金属记为第二金属柱，所述下封装结构和所述中间封装结构组成容纳第一芯片11的第一封装腔；

第二芯片，设置在所述第二陶瓷基板12上，所述第二芯片的焊盘通过第二键合线与第二金属柱相连，连接第二芯片的第二金属柱通过导电结构15与所述第一芯片11或所述第一金属柱5相连；

上封装结构，设置在所述中间封装结构上，所述中间封装结构和所述上封装结构组成容纳所述第二芯片的第二封装腔。

在本实施例中，本实用新型不限于两个封装腔，还可以垂直设置两个以上的封装腔。金属浆料为铜电镀液。第一芯片11和第二芯片均可以是射频芯片。与所述第一芯片11的焊盘连接的第一金属柱5记为导通柱，所述导通柱的外围还设有一圈第一金属柱5形成的信号屏蔽结构。第二金属柱外围设有一圈第二金属柱形成的信号屏蔽结构。信号屏蔽结构都可以是类同轴的信号屏蔽结构。

由于导通柱需要传输信号，因此，需要为所述导通柱设置信号屏蔽结构。本申请中的信号屏蔽结构可以设置为：在制备所述导通柱对应的第一通孔2时，一并在该第一通孔2的外围制备一圈第一通孔2，这圈第一通孔2内也注入金属形成第一金属柱5，包围所述导通柱的第一金属柱5就可以形成信号屏蔽结构。

在本实施例中，第一陶瓷基板1和第二陶瓷基板12为预先烧结好的，例如，可以是氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷和石英等。所述第一通孔2的直径的选择可以参照如下约束条件：所述第一陶瓷基板1的厚度和所述第一通孔2的直径的比值在3:1到4:1之间，根据实际封装时第一陶瓷基板1的厚度，所述第一通孔2的直径可以设置在70-125微米之间。所述第二通孔16的直径的选择可以参照如下约束条件：所述第二陶瓷基板12的厚度和所述第二通孔16的直径的比值在3:1到4:1之间，根据实际封装时第二陶瓷基板12的厚度，所述第二通孔16的直径可以设置在70-125微米之间。

在本实施例中，需要将第一芯片11封装在下封装结构上，可以通过表贴的方式将第一芯片11安装在下封装结构的第一陶瓷基板1上，且在第一金属围框10的内部，还需要将第一芯片11上通过键合线与第一陶瓷基板1的第一通孔2内的金属相连。为了便于描述，可以将第一陶瓷基板1的第一通孔2内的金属浆料记为第一金属柱5。

在本实施例中，需要将第二芯片封装在中间封装结构上，可以通过表贴的方式将第二芯片安装在下封装结构的第二陶瓷基板12上，且在正面金属围框22的内部，还需要将第二芯片上通过键合线与第二陶瓷基板12的第二通孔16内的金属相连。为了便于描述，可以将第二陶瓷基板12的第二通孔16内的金属浆料记为第二金属柱。

在本实施例中，将中间封装结构的背面金属围框23焊接在下封装结构的第一金属围框10上，为了保证封装外壳的气密性，可以采用平行缝焊或激光焊方式。为了保证第一芯片11接地或第一芯片11与第二芯片相连，采用导电结构15实现相互之间的连通，其中，导电结构15为弹簧柱。弹簧柱可以是从市面上买来的，也可以是预先制备好的。在本实施例中，将上封装结构的第二金属围框28焊接在中间封装结构的背面金属围框23上，为了保证封装外壳的气密性，可以采用平行缝焊或激光焊方式。

本实用新型实施例中，通过下封装结构和所述中间封装结构组成容纳第一芯片11的第一封装腔，中间封装结构和所述上封装结构组成容纳所述第二芯片的第二封装腔，使气密封装器件形成垂直分布的两个独立的封装腔，可以将敏感芯片分别放置在第一封装腔和第二封装腔内，不用再单独将敏感元件封装后再与气密封装器件相连，避免了二次封装，提高了气密封装器件的集成度。本实用新型设置两个独立的封装腔，将敏感芯片独立封装，避免了敏感元件的二次封装，可以直接使用裸芯片。

如图1所示，在本实用新型的实施例中，所述导电结构15为弹簧柱，所述弹簧柱的第一端与第一芯片11或第一金属柱5相连，所述弹簧柱的第二端与连接第二芯片的第二金属柱的下表面相连。

在本实施例中，弹簧柱可以是已经制备好的，也可以是从市面上购买的弹簧柱，弹簧柱为金属材质。弹簧柱的设置既可以传递信号，也可以缓冲加热带来的微小形变，消除膨胀应力。

如图1所示，在本实用新型的实施例中，所述气密封装器件还包括：

铜导热柱9，设在所述第一陶瓷基板1的背面，其中，至少存在预设数量的铜导热柱9作为所述气密封装器件的输入输出引脚与所述第一金属柱5连接。

在本实施例中，第一陶瓷基板1的背面的铜导热柱9满足的约束条件为：铜导热柱9的高度为200-1000微米，铜导热柱9的精度在±5微米。

本实用新型实施例中，可以有一部分铜导热柱9直接与所述第一陶瓷基板1相连，与第一陶瓷基板1相连接的铜导热柱9一方面可以将第一陶瓷基板1上的热量散出，另一方面能对整体的封装外壳起到支撑作用，使封装外壳与其他结构相连时更稳定。与第一金属柱5相连的铜导热柱9作为封装i/o引出端，可以作为散热通道，帮助封装器件散热，另一方面还能缓冲安装时气密封装器件与pcb安装母版的热应力，避免气密封装器件与pcb安装母版连接时热失配而开裂。

如图1所示，在本实用新型的实施例中，所述下封装结构包括：

第一陶瓷基板1；

第一金属围框10，设置在所述第一陶瓷基板1上用于设置第一金属围框10的位置；

所述中间封装结构包括：

第二陶瓷基板12；

正面金属围框22，设置在所述第二陶瓷基板12的正面用于设置正面金属围框22的位置；

背面金属围框23，设置在所述第二陶瓷基板12的背面用于设置背面金属围框23的位置，所述背面金属围框23的下表面与所述第一金属围框10的上表面相连；

所述上封装结构包括：

盖板24；

第二金属围框28，设置在所述盖板24下用于设置第二金属围框28的位置，所述第二金属围框28的下表面与所述正面金属围框22的上表面相连。

在本实施例中，第二芯片的底部还可以通过第二连接结构与正面金属围框22相连，连接结构起到传递热量的作用，第二连接结构将第二芯片的热量传递到正面金属围框22，通过正面金属围框22向下传递到第二金属围框28，进而传递出去。

在本实施例中，第一金属围框10的上表面设有第一咬合凸点，正面金属围框22的上表面设有正面咬合凸点，背面金属围框23的下表面设有与正面咬合凸点相配合的背面咬合凸点；第二金属围框28的下表面设有与正面咬合凸点相配合第二咬合凸点。在制作时，第一金属围框10和背面金属围框23通过激光侧面熔焊技术连接。正面金属围框22和第二金属围框28通过激光侧面熔焊技术连接。

如图1所示，在本实用新型的实施例中，所述气密封装器件还包括：

第一正面种子层3，位于所述第一陶瓷基板1的上表面和第一通孔2的内侧壁，填充的金属通过第一正面种子层3与第一通孔2相连；

第一正面导体层6，位于第一正面种子层3上方，第一正面导体层6的上表面的第一区域用于设置第一金属围框10，第一正面导体层6的上表面的第二区域用于加厚所述第一金属柱5，第一正面导体层6的第三区域用于安装第一芯片11。

第一背面种子层，位于所述第一陶瓷基板1的下表面；

第一背面导体层7，位于所述第二背面种子层18下方，第一背面导体层7的下表面的第一区域用于加厚第一金属柱5，第一背面导体层7的下表面的第二区域用于制备铜导热柱9。

第一正面导体层设置在第一陶瓷基板和第一金属柱上方，第一背面导体层设置在第一陶瓷基板和第一金属柱下方，第一陶瓷基板和第一金属柱之间形成完整的包覆结构，保证了气密性。

如图1所示，在本实用新型的实施例中，所述气密封装器件还包括：

第二正面种子层17，位于所述第二陶瓷基板12的上表面和第二通孔16的内侧壁，金属通过第二正面种子层17与第二通孔16相连；

第二正面导体层19，位于第二正面种子层17上方，第二正面导体层19的上表面的第一区域用于设置正面金属围框22，第二正面导体层19的上表面的第二区域用于加厚所述第二金属柱，第二正面导体层19的上表面的第三区域用于安装第二芯片。

第二背面种子层18，位于所述第二陶瓷基板12的下表面；

第二背面导体层20，位于所述第二背面种子层18下方，第二背面导体层20的下表面的第一区域用于制作背面金属围框23，第二背面导体层20的下表面的第二区域用于加厚第二金属柱。

在本实施例中，第二正面种子层17和第二正面导体层19可以作为第二连接结构实现第二芯片与正面金属围框22的互联。第二正面导体层设置在第二挑刺基板和第二金属柱上方，第二背面导体层设置在第二陶瓷基板和第二金属柱下方，第二陶瓷基板和第二金属柱之间形成完整的包覆结构，保证了气密性。

如图1所示，在本实用新型的实施例中，所述气密封装器件还包括：

第三背面种子层，设置在盖板24的下表面；

第三背面导体层26，设置在第三背面种子层的下方，第三背面导体层26的下表面的的第一区域用于制作第二金属围框28。

在本实施例中，第一正面种子层3、第一背面种子层、第二正面种子层17、第二背面种子层18和第三背面种子层的材料均可以为ti或铜，厚度均可以为50nm-5000nm，也可以根据具体需要选择其他厚度。

在本实施例中，第一正面导体层6、第一背面导体层7、第二正面导体层19、第二背面导体层20和第三背面导体层26的厚度均可以在15-20μm之间，实现气密，材料均可以是铜。

在本实用新型的实施例中，盖板24的背面还设有屏蔽层，所述屏蔽层可以设置在整个盖板24的背面，还可以只设置在第二芯片上方，屏蔽层的作用是减少外界信号对第二芯片的干扰。如果盖板24的背面设有第三背面种子层，则屏蔽层设置在第三背面种子层的下表面用于设置屏蔽层的区域，如果盖板24的背面设有第三背面种子层和第三背面导体层26，则屏蔽层设置在第三背面导体层26的下表面用于设置屏蔽层的区域。

如图1所示，在本实用新型的实施例中，盖板24上可以设有第三通孔，第三通孔内填充金属，第三通孔内的金属记为第三金属柱。盖板24上设有第三通孔的作用一方面是制作时可以保持与第一陶瓷基板1和第二陶瓷基板12的制作方法相同，使制作更方便简单，另一方面方便在盖板24上继续加高制作另外的封装腔。

在本实用新型的实施例中，所述第二陶瓷基板12的下表面设有隔离层。

在本实施例中，隔离层可以是金属材料，例如金属铜材料，隔离层设置在第二陶瓷基板12的下表面，可以覆盖第二陶瓷基板12的所有背面，也可以只在第一芯片11上方对应的第二陶瓷基板12的下表面位置设置隔离层，隔离层的作用是减少第二芯片与第一芯片11的辐射的相互影响。

在实际应用中，如果第二陶瓷基板12的背面设有第二背面种子层18，则隔离层设置在第二背面种子层18上用于制备隔离层的区域，如果第二陶瓷基板12的背面设有第二背面种子层18和第二背面导体层20，则隔离层设置在第二背面导体层20上用于制备隔离层的区域。

如图1所示，在本实用新型的实施例中，所述气密封装器件还包括：

第一耦合结构21，设置在第二陶瓷基板12的下表面，且在第一芯片11上方。

第二耦合结构，设置在盖板24的下表面，且在第二芯片上方。

在本实施例中，第一耦合结构21和第二耦合结构均可以是平面结构或阶梯结构，第一耦合结构21可以在第一芯片11需要耦合时设置，增加第一芯片11的耦合性，第二耦合结构可以在第二芯片需要耦合时设置，增加第二芯片的耦合性。

如图1所示，在本实用新型的实施例中，当第一芯片11为至少两个，且所述第一芯片11之间需要隔离时，所述气密封装器件还包括：第一隔离墙14，需要隔离的多个第一芯片11位于不同的气密空间中，气密空间之间通过所述第一隔离墙14隔离。

当第二芯片为至少两个，且所述第二芯片之间需要隔离时，所述气密封装器件还包括：第二隔离墙，需要隔离的多个第二芯片位于不同的气密空间中，气密空间之间通过所述第二隔离墙隔离。

在本实施例中，采用第一隔离墙14将第一芯片11隔开，使第一芯片11之间互不干扰。第一隔离墙14的厚度可以在150-200μm之间。所述第一隔离墙14可以是金属材料制成。

如图1所示，在本实用新型的实施例中，所述气密封装器件还包括：

阻焊层13，设置在第一陶瓷基板1的背面、且位于所述第一金属柱5的区域以外的其它区域。

在本实施例中，在第一陶瓷基板1的背面，在外安装面上设置阻焊层13可以提升气密封装器件的可靠性和组装便捷性。

如果第一陶瓷基板1的背面设有铜导热柱9，则阻焊层13位于铜导热柱9的区域以外的其它区域。

在本实用新型的实施例中，盖板24的正面还可以设有散热翅片，第一芯片11的底部通过第一连接结构与第一金属围框10相连，第二芯片通过第二连接结构与正面金属围框22相连，第一连接结构可以是第一正面种子层3和第一正面导体层6。

在本实施例中，散热翅片是直接做在盖板24上的，有利于第一芯片11和第二芯片的散热。在盖板24上设有散热翅片时。

在本实用新型的实施例中，盖板24的正面还可以设有平面天线，平面天线的下表面与盖板24的上表面贴合，盖板24上设有盖板24通孔，盖板24通孔内填充金属，盖板24通孔内的金属记为盖板24金属柱。平面天线与一个盖板24通孔内的盖板24金属柱相连。盖板24金属柱下端与一个弹簧柱的第一端相连，弹簧柱的第二端与第二芯片相连，还可以通过弹簧柱和第二金属柱与第一芯片11相连。

在本实施例中，平面天线是直接做在盖板24上的，平面天线的下表面与盖板24的上表面贴合。

图1至图16是本申请实施例提供的另一种制备封装器件的工艺流程中各个步骤对应的结构示意图。

第一、在下封装结构上的第一陶瓷基板1上制备第一通孔2，其中，所述第一通孔2贯穿所述第一陶瓷基板1的上表面和下表面。制备第一通孔2后的第一陶瓷基板11的断面图可参见图2，制备第一通孔2后的第一陶瓷基板1的俯视图可参照图3。

在本实施例中，下封装结构为预先制备好的，下封装结构中的第一陶瓷基板1为预先烧结好的，在第一陶瓷基板1上制备第一通孔2时，可以采用皮秒冷激光加工钻孔，且加工出的第一通孔2贯穿所述第一陶瓷基板1的上表面和下表面。这种方式制备的第一通孔2的孔壁光滑、垂直度高、所述第一陶瓷基板1的正面和背面的孔径差值小于5％，所述第一通孔2在后续会注入金属浆料作为信号的传输线，而这种方式制备的第一通孔2在注入金属浆料后，能够减少传输损耗。

第二、在所述第一陶瓷基板1的上表面和第一通孔2的内侧壁沉积金属，形成第一正面种子层3，在所述第一陶瓷基板1的上表面预留第一金属围框10的位置，通过电化学沉积法在第一正面种子层3上制备第一金属围框10，具体的可参照图4所示。

在本实施例中，在沉积第一正面种子层3之前要将第一陶瓷基板1和第一通孔2内进行清洗处理。在第一陶瓷基板1的正面沉积第一正面种子层3采用的是物理气相沉积法或化学气相沉积法等方式。当然，也可以根据需要进行设置第一正面种子层3的厚度和采用其他方式设置第一正面种子层3。

在本实施例中，第一正面种子层3上还可以预留设置第一芯片11的位置。可以将第一芯片11设置在预留设置第一芯片11的位置。

第三、在设有第一正面种子层3的所述第一陶瓷基板1的第一通孔2内注入金属，形成贯穿所述第一陶瓷基板1的上表面和下表面的第一金属柱5。

实际应用中在第一通孔2内注入金属的同时，还可以在第一正面种子层3上面，制备第一正面导体层6。具体的参照图5-9所示。

通过电化学沉积法在所述第一正面种子层3上制备第一正面导体层6，其中，所述第一正面导体层6的第一区域用于制备第一金属围框10，所述第一正面导体层6的第二区域用于表贴待封装的第一芯片11，所述第一正面导体层6的第三区域用于加厚所述导通柱和所述导通柱外围的信号屏蔽结构。

如果需要制备第一正面导体层6，相应的，所述在所述第一陶瓷基板1的上表面预留第一金属围框10的位置，通过电化学沉积法在第一正面种子层3上制备第一金属围框10包括：

在所述第一陶瓷基板1的上表面预留第一金属围框10的位置，通过电化学沉积法在第一正面导体层6的第一区域上制备第一金属围框10。

在本申请实施例中，制备第一正面导体层6和第一金属柱5的具体方法是：在所述第一正面种子层3的上表面通过旋涂或覆膜热压的方式将第一光阻层4涂覆在第一正面种子层3上，然后在第一光阻层4上需要制备第一正面导体层6的位置经过曝光、显影等标准光刻工艺获得制备第一正面导体层6和通孔2的导体层，最后在第一光阻层4上的导体层通孔的位置和沉积有第一正面种子层3的第一陶瓷基板1的第一通孔2内通过电化学沉积法沉积金属，第一通孔2内的金属要高出第一通孔2，填充在第一通孔2内的金属记为第一金属柱5，最后通过去除第一光阻层4得到第一正面种子层3上和第一金属柱5上方的第一正面导体层6。制备第一正面导体层6和第一金属柱5时的金属浆料填充采用的是电镀法，电镀时采用脉冲镀和直流镀组合使用，可以保证第一通孔2内铜沉积没有空洞条件下还能提升效率。

第一光阻层4的材料可以选择高粘度光刻胶，也可以选择高解析度的光敏干膜，第一光阻层4满足约束条件：厚度大于15微米，线条解析度小于10微米，且第一光阻层4经过曝光后得到的导体层通孔的内侧壁是陡直的。

在制备所述第一正面导体层6后，为了得到预设厚度的第一正面导体层6，同时也为了得到精度更高、表面粗糙度更低的第一正面导体层6，还可以对所述第一正面导体层6进行厚度减薄和表面处理。

具体的，在制作时，可以对第一正面导体层6进行减薄，在研磨处理的过程中，有可能会存在一些划痕，还需要继续对第一正面导体层6进行抛光处理，以降低第一正面导体层6的表面粗糙度。为了方便制作金属围框需要保存第一光阻层4时，也要对第一光阻层4的表面进行研磨和抛光处理，降低表面粗糙度，通过研磨和抛光处理，封装器件在使用时可以减小传输损耗。

第四，在所述第一陶瓷基板1的背面预留铜导热柱9的位置制备铜导热柱9，其中，所述预留铜导热柱9的位置包括：所述第一陶瓷基板1的背面所述第一金属柱5对应的位置，如图7-9所示。

具体的铜导热柱9的制备方法为：在第一陶瓷基板1的背面涂覆第五光阻层8，在第五光阻层8上光刻出铜导热柱9图形，在铜导热柱9图形中填充金属，最后剥离第五光阻层8得到铜导热柱9。

具体的，在制作时，可以对铜导热柱9进行减薄，在研磨处理的过程中，有可能会存在一些划痕，还需要继续对铜导热柱9进行抛光处理，以降低铜导热柱9粗糙度。通过研磨和抛光处理后使铜导热柱9的z相高度控制在±5μm范围内。

第五、将所述第一陶瓷基板1上的所述第一正面导体层6对应的位置以外的第一正面种子层3去除。

在本实施例中，将第一正面种子层3去除的方法可以是化学腐蚀法。若第一正面种子层3采用的是铜，则用酸性洗刻蚀液去除；如果第一正面种子层3采用的钛，则用氧化物刻蚀液去除。

当然，实际应用中，若未制作第一正面导体层6，可以将用于制备第一金属围框10的区域、用于表贴待封装的第一芯片11的区域和用于加厚所述导通柱和所述导通柱外围的信号屏蔽结构的区域以外其它区域的第一正面种子层3去除，参见图10所示。

第六、在所述第一陶瓷基板1的上表面预留第一金属围框10的位置将第一金属围焊接到第一正面导体层6上，参照10所示。第一金属围框10的上表面还可以设有第一咬合凸点。

在本实施例中，所述第一金属围框10是用来作为封装器件的侧壁的，在制备第一金属围框10时，可以将预先制备的第一金属围框10加固在所述第一陶瓷基板1上，也可以通过半导体工艺的方式：例如通过光刻的方式将第一陶瓷基板1上预留第一金属围框10的位置的光刻胶去除，第一陶瓷基板1的其它区域留下光刻胶；还可以在第一陶瓷基板1表面预留第一金属围框10的位置通过电镀的方法制备出了第一金属围框10。当然，实际应用中，还可以有其它方式制备第一金属围框10，例如通过电化学沉积法也可以制备第一金属围框10。在第一陶瓷基板1上直接生长第一金属围框10，第一金属围框10的高度是可控的，第一金属围框10的高度与第一芯片11的频率精确匹配，空间耦合度是可控的，提高第一芯片11的射频特性。

在本实施例中，在实际制备时，还可以对第一金属围框10的上表面进行减薄，在研磨处理的过程中，有可能会存在一些划痕，还需要继续对第一金属围框10的上表面进行抛光处理，以降低表面粗糙度。在本实施例中，可以通过电镀加厚和cmp减薄工艺精确控制第一金属围框10高度降低气密封装器件的空间耦合度。

第七，在所述第一陶瓷基板1的背面预留铜导热柱9的位置制备铜导热柱9后，为了提升气密封装器件对环境的耐受性，在预留铜导热柱9的位置以外的其它区域上制备阻焊层13，参照图11所示。且采用化学镀镍金的方式，包覆所述第一陶瓷基板1的外漏的金属区。

第八、将待封装的第一芯片11安装在所述第一陶瓷基板1上第一金属围框10的内部，并将待封装的第一芯片11的焊盘通过键合线与所述第一陶瓷基板1上的第一金属柱5引出，参照图11所示。

在本实施例中，连接第一芯片11的焊盘的第一金属柱5记为导通柱，所述导通柱的外围还设有一圈第一金属柱5形成的信号屏蔽结构。

由于导通柱需要传输信号，因此，需要为所述导通柱设置信号屏蔽结构。本申请中的信号屏蔽结构可以设置为：在制备所述第一导通柱对应的第一通孔2时，一并在该第一通孔2的外围制备一圈第一通孔2，这圈第一通孔2内也注入金属形成第一金属柱5，包围所述导通柱的第一金属柱5就可以形成信号屏蔽结构。

采用上述方式，无需额外制备信号屏蔽结构，在制备导通柱时一并制作，节省工艺成本。

在本申请实施例中，当待封装的第一芯片11为至少两个，且所述待封装的第一芯片11之间需要隔离时，所述第一金属围框10内还设有第一隔离墙14，需要隔离的多个第一芯片11位于不同的气密空间中，气密空间之间通过所述第一隔离墙14隔离。采用第一隔离墙14将第一芯片11隔开，使第一芯片11之间互不干扰。

第九、中间封装结构的制备方法为：如图12-15所示。

在中间封装结构上的第二陶瓷基板12上制备第二通孔16，其中，所述第二通孔16贯穿所述第二陶瓷基板12的上表面和下表面。具体的制备方法参见第一中的第一通孔2的制备方法。

在所述第二陶瓷基板12的上表面和第二孔的内侧壁沉积金属，形成第二正面种子层17，在所述第二陶瓷基板12的下表面沉积金属，形成第二背面种子层18。具体的制备方法参见第二中的第一正面种子层3的制备方法。如图12所示。

在设有第二正面种子层17的所述第二陶瓷基板12的第二通孔16内注入金属，形成贯穿所述第二陶瓷基板12的上表面和下表面的第二金属柱。具体的参见第三中第一金属柱5的制备方法。在制备第二金属柱时还可以一同制备第二正面导体层19和第二背面导体层20。还可以在第二陶瓷基板12的下表面或第二背面导体层20上制备隔离层。隔离层的具体制备方法是将第二光阻层沉积在第二陶瓷基板12的背面，在第二光阻层上刻蚀出隔离层图形，在隔离层图形中沉积金属，最后剥离第二光阻层得到隔离层，如图13所示。

在第二正面导体层19上制备正面金属围框22，在第二背面导体层20上制备背面金属围框23，具体的制备方法参考第六中的第一金属围框10的制备方法。正面金属围框22的上表面设有正面咬合凸点，背面金属围框23的下表面设有与正面咬合凸点相配合的背面咬合凸点，如图15所示。

将所述第二陶瓷基板12上的所述第二正面导体层19对应的位置以外的第二正面种子层17去除。将所述第二陶瓷基板12下的所述第二背面导体层20对应的位置以外的第二背面种子层18去除。具体的可参照第五种第一正面种子层3的去除方法，如图14所示。

将待封装的第二芯片安装在所述第二陶瓷基板12上正面金属围框22的内部，并将待封装的第二芯片的焊盘通过键合线与所述第二陶瓷基板12上的第二金属柱引出。在本申请实施例中，当待封装的第二芯片为至少两个，且所述待封装的第二芯片之间需要隔离时，所述第二金属围框28内还设有第隔离墙，需要隔离的多个第二芯片位于不同的气密空间中，气密空间之间通过所述第二隔离墙隔离。采用第二隔离墙将第二芯片隔开，使第二芯片之间互不干扰，如图1所示。

第十，上封装结构的制备方法，如图16所示：

在上封装结构中的盖板24的下表面沉积第三背面种子层，设置在第三背面种子层的下方，制备第三背面导体层26，第三背面导体层26的下表面的第一区域用于制作第二金属围框28。第二金属围框28的下表面设有与正面咬合凸点相配合第二咬合凸点。

具体的请参照第一正面种子层3和第一正面导体层6的制备方法，在此不再赘述。

在第三背面导体层26下制备第二金属围框28，具体的制备方法参考第六中的第一金属围框10的制备方法，在此不再赘述。

在实际应用中，还可以在盖板24的背面制作屏蔽层，具体的屏蔽层的制备方法与第九中隔离层的制备方法相同，在此不再赘述。

为了使盖板24的制作工艺与第一陶瓷基板1的制作工艺相同，可以在盖板24上设置盖板24通孔，并在盖板24通孔内填充金属，形成第三金属柱。可以节约简化工艺，在制作第一陶瓷基板1时可以一块制作盖板24。

第十一、将所述中间封装结构焊接在所述下封装结构上方，且将连接第二芯片的第二金属柱通过导电结构15与所述第一芯片11相连，形成容纳第一芯片11的第一封装腔。如图1所示。

第十二、将已制备的上封装结构焊接在所述中间封装结构的上方，形成容纳第二芯片的第二封装腔。具体的请参照s104。

当然，在实际应用中，在将上封装结构与中间封装结构密封之前，还可以在盖板24的正面制作散热翅片。

具体的，制作散热翅片的方法是在盖板24的正面通过旋涂或覆膜热压的方式制作第三光阻层，并在第三光阻层上刻蚀出制作散热翅片的通孔，最后在第三光阻层上刻蚀出制作散热翅片的通孔的位置上沉积金属，去除第三光阻层即可得到散热翅片。

在具体应用中，在制作有散热翅片时，第一芯片11的底部与第一金属围框10相连，第二芯片的底部与正面金属围框22相连，如果第一芯片11制作在第一正面种子层3上，则第一芯片11下的第一正面种子层3与第一金属围框10相连，通过第一正面种子层3将热量传递到金属围框，通过金属围框将热量向上传递到散热翅片。如果第一芯片11制作在第一正面导体层6上，则可以通过第一芯片11下的第一正面导体层6和第一正面种子层3与金属围框相连，或者第一正面种子层3与金属围框相连。第二芯片也是相同的。

在本实用新型的实施例中，在将盖板24密封在所述金属围框的上表面之前，还可以在盖板24的正面制作天线。

具体的，制作天线的方法是在盖板24的正面通过旋涂或覆膜热压的方式制作第四光阻层，并在第四光阻层上刻蚀出制作天线的图形，最后在第四光阻层上刻蚀出制作天线的图形的位置上沉积金属，去除第四光阻层即可得到天线。

在具体应用中，制作天线时，盖板24上可以采用皮秒冷激光加工钻孔，加工出盖板24通孔，盖板24通孔内沉积金属，盖板24通孔内的金属记为盖板24金属柱，天线与一个盖板24通孔内的盖板24金属柱相连。

相应的，在第一封装腔和第二封装腔内还要安装弹簧柱，第一封装腔内的弹簧柱的弹簧柱一端通过焊接与第一芯片11相连，或者与第一芯片11下的第一正面种子层3或第一正面导体层6相连；弹簧柱的另一端与第二金属柱相连。第二封装腔内的弹簧柱的弹簧柱一端通过焊接与第二芯片相连，或者与第二芯片下的第二正面种子层17或第二正面导体层19相连；弹簧柱的另一端与盖板24金属柱相连。

在实际应用中，还可以在第一芯片11上方，第二陶瓷基板12的下表面设置第一耦合结构21，第一耦合结构21的可以是平面结构或阶梯结构。在第二芯片上方，盖板24的下表面设置第二耦合结构，第二耦合结构的可以是平面结构或阶梯结构。

在实际应用中，还可以进一步验证所述气密封装结构的气密性，进而判断气密封装结构是否合格。

具体的，将气密封装结构放入检漏的容器中，在容器中充氦并加0.5mpa的压力。经过4小时后，将气密封装结构取出，采用检漏液浸泡法进行粗检，若检漏液表面无气泡产生，则合格，反之则不合格。最后，对合格的气密封装结构用氦气质谱仪进行细检，如果检漏仪显示氦气流量低于1*10-9pa.cm3/s，则证明合格，反之则不合格。

以上第一至第十一中的步骤可以根据实际需要进行删减或进行重新组合。

需要说明的是，上述实施例中的第一正面种子层3、第一正面导体层6均设置在所述第一陶瓷基板1的上面，实际应用中，第一陶瓷基板1的背面还可以设置第一背面种子层，在第一背面种子层下预留的设置铜导热柱9的位置上制备铜导热柱9，具体的步骤与制备第一正面种子层3的步骤相同。

还可以在第一背面种子层下设置第一背面导体层7，第一背面导体层7可以通过在第一背面种子层下沉积第一下光阻层，然后将第一下光阻层经过光刻、沉积等方式得到第一背面导体层7，具体的步骤与制备第一正面导体层6的步骤相同。在第一背面导体层7下预留的设铜导热柱9的位置上制备铜导热柱9。

还可以在盖板24的上表面制备第三正面种子层25和第三正面导体层27。

以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。