[发明专利]一种金属气密芯片级封装方案及结构

说明书

本发明涉及集成电路封装领域，提供了一种集成电路芯片封装方案及结构，具体为一种金属气密芯片级封装(MH‑CSP)。本发明通过利用五面金属包封CSP加双面铜互连陶瓷基板，以金锡共晶焊接方式封装，实现高可靠芯片级全金属气密封装，用来替代传统方式的全金属及金属陶瓷气密封装，达到高密度集成与立体散热功能，实现产品热阻下降，体积下降，成本下降，功率、效率以及集成度提升的总体目标；满足用户的立体散热、集成热沉、批量制作、高密度集成、气密封装、高可靠低成本等需求。

技术领域

本发明涉及集成电路封装领域，具体为一种金属气密芯片级封装(MH-CSP)方案及结构。

背景技术

对于集成电路芯片的封装，不仅有使其内键合点与外部输出连接的作用，而且为集成电路芯片提供了稳定可靠的工作环境，对集成电路芯片起到保护作用，使集成电路芯片发挥正常的功能，保证其具有高稳定性和可靠性。因此，集成电路的芯片封装应该具有良好的电气性能、散热性能、稳定性以及可靠性。

集成电路芯片封装分为气密封装和非气密封装，高等级集成电路通常采用气密封装，多采用金属、陶瓷、玻璃封装，内部为空腔结构，充有高纯氮气或其它惰性气体，也含有少量其它气体。气密封装元器件可靠性要比非气密封装高一个数量级以上，气密封装元器件一般按军标、宇航标准严格控制设计、生产、测试、检验等多个环节，失效率低，多用于高可靠应用领域。气密封装器件散热性好，环境适应性更强。

军用、航天用器件的小型化、轻量化、高可靠、高导热、低成本、批量化需求越来越高，气密封装原材料贵，投入生产成本高，需要支架和焊脚，生产工艺复杂，产品可靠性低，并且有着封装器件尺寸的限制，集成度低。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种金属气密芯片级封装方案及结构，以满足用户的立体散热、集成热沉、批量制作、高密度集成、气密封装、高可靠低成本需求。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种金属气密芯片级封装结构，包括：五面金属包封CSP封装体和双面铜互连陶瓷基板，所述五面金属包封CSP封装体实现本发明的上下面立体互连，同时实现金属盖帽的密封和散热功能；所述双面铜互连陶瓷基板为底座，实现本发明的气密、引脚互连、热沉等功能。

一种金属气密芯片级封装方案，所述五面金属包封CSP封装体和双面铜互连陶瓷基板采用气密性金锡焊接方式互连，确保密封性，隔离水汽等影响；所述方案采用焊接前真空烘烤加热，脉冲或超声焊接等，实现温度兼容性；最终实现集成电路芯片的芯片级气密封装。

所述五面金属包封CSP封装体是指使用封装金属包覆至少一芯片形成的封装体，所述芯片正面设有导电凸块，导电凸块上表面暴露在所述封装金属之外。

所述双面铜互连陶瓷基板是指正反两面覆有铜的陶瓷基板，并通过陶瓷基板中的预留孔径实现双面铜互连。

在一实施例中，所述五面金属包封CSP封装体芯片是指高可靠芯片等器件。

在一实施例中，所述五面金属包封CSP封装体金属封装是指铜镍金合金等封装金属。

在一实施例中，所述双面铜互连陶瓷基板是指氮化铝(AIN)、氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)等陶瓷基板。

作为本发明的进一步优选方案，所述五面金属包封CSP封装体封装金属与芯片之间填充有塑封料，对芯片起到加固保护作用。

作为本发明的进一步优选方案，所述双面铜互连陶瓷基板上表面设有预置金锡导体，方便后续金锡焊接。

作为本发明的进一步优选方案，所述双面铜互连陶瓷基板下表面设有外焊盘，方便后续焊接工艺及测试。

本发明一种金属气密芯片级封装方案及结构可以达到如下效果：