一种三维气密封装结构及封装方法与流程

专利2025-05-05  21


本发明涉及微电子封装,具体涉及一种三维气密封装结构及封装方法。


背景技术:

1、小型化、多功能化和高性能化是电子系统发展的重要方向,基于系统级封装(sip,system in package)的三维集成技术是实现电子系统小型化和多功能化的重要途径。该技术强调使用转接板、封装基板,在三维方向实现芯片的堆叠,将多种芯片、器件和无源元件集成在一个封装体内,使综合集成密度更高。其中,陶瓷封装sip同时具备高集成度和气密性的特点,是应用最广泛的高可靠封装结构。然而,传统陶瓷封装sip的信号互连接口都集中在底面,不能满足射频阵列垂直方向信号高密度、低损耗传输的需求,限制了系统集成密度的提升。

2、功率电子器件的封装的目的是将芯片与外部温度、湿度、空气等环境隔绝,其保护和电气绝缘作用,同时还可向外散热及释放应力,目前封装的方式是直接将顶部封装基板与侧墙进行焊接密封,但是由于操作存在偏差,这种方式无法保证顶部封装基板与侧墙连接的准确性,影响封装效果。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种三维气密封装结构及封装方法,解决以下技术问题:目前封装的方式是直接将顶部封装基板与侧墙进行焊接密封,但是由于操作存在偏差,这种方式无法保证顶部封装基板与侧墙连接的准确性,影响封装效果。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现:

3、一种三维气密封装结构,包括底部封装基板、顶部封装基板以及设置在底部封装基板上的侧墙,其特征在于,所述顶部封装基板与底部封装基板之间设置有边框状的密封材料层,所述侧墙的顶部开设有边框状的凹槽,所述顶部封装基板朝向侧墙的侧壁上设置有与凹槽相匹配的凸条,所述底部封装基板上设置有芯片模组,采用气密焊接的方式将侧墙与顶部封装基板气密一体化形成气密封装结构;

4、将气密封装结构放置在焊接舱室内进行焊接工作。

5、作为本发明进一步的方案:所述凹槽的底部开设有截面为弧形的沉槽,所述沉槽的两侧均设置有热熔胶条。

6、作为本发明进一步的方案:两侧的所述热熔胶条之间连接有拱形凸起。

7、作为本发明进一步的方案:所述焊接舱室的两侧内壁上均开设有两个滑槽,两侧的滑槽之间滑动连接有施压机构,所述施压机构包括两块安装板,两块所述安装板相远离的侧壁上均固定有滑块,且所述滑块与滑槽滑动连接,两块所述安装板相靠近的侧壁上固定有两根固定柱,所述固定柱上转动安装有两根转动套,所述转动套与安装板之间连接有扭簧,所述转动套固定有安装架,所述安装架的一端安装有施压轮。

8、作为本发明进一步的方案:还包括驱动源,用于驱动施压机构升降。

9、作为本发明进一步的方案:所述施压机构上设置有降温机构,所述降温机构包括进气箱和固定在安装板上的环形管,所述进气箱上连接有进气管,所述进气箱的两侧壁上连接有第一出气管,另外两侧壁上连接有第二出气管,所述第一出气管和第二出气管远离进气箱的一端均与环形管连接,所述环形管朝向进气箱的侧壁上均匀连接有出气头,所述安装板上开设有卡槽,所述进气箱的侧壁上固定有与卡槽相匹配的卡块,所述第二出气管为弹簧管。

10、作为本发明进一步的方案:所述进气箱内活动设置有两块活塞板,两根第一出气管的一端伸入进气箱内与活塞板相连接,且第一出气管贯穿活塞板,所述进气箱内固定有横板,所述横板位于两块活塞板之间,所述横板的下方设置有制冷源,两块活塞板相远离的侧壁上均连接有弹簧。

11、作为本发明进一步的方案:所述制冷源为冰块。

12、一种三维气密封装结构的封装方法,包括以下步骤:

13、s1、在侧墙的顶部放置密封材料层;

14、s2、将顶部封装基板底部的凸条与侧墙顶部的凹槽拼接;

15、s3、在焊接舱室内进行焊接,形成气密封装结构,焊接的同时利用施压机构对顶部封装基板施加压力;

16、s4、焊接完成后通过降温机构对焊接处进行降温。

17、本发明的有益效果:

18、(1)本发明通过设置凹槽与凸条实现了顶部封装基板与侧墙精准对正,提高了安装的精度,通过凹槽与凸条的拼接,既保证了连接的准确性,又保证了连接的效率,然后采用激光焊接方式进行焊接密封,保证了焊接质量,气密性好;

19、(2)本发明通过设置沉槽、热熔胶条以及拱形凸起,当顶部封装基板与侧墙连接后,凸条会挤压拱形凸起,使两侧的热熔胶条移动,热熔胶条贴近凸条与沉槽的连接处,在焊接时受热后,热熔胶条熔化,进一步提高密封效果;

20、(3)本发明通过设置施压机构和降温机构,在焊接过程中施压机构对顶部封装基本施加适量的压力,保证焊接效果,并且利用降温机构对焊接处进行降温,降低焊接应力和变形的可能,保证产品质量。



技术特征:

1.一种三维气密封装结构,包括底部封装基板(1)、顶部封装基板(2)以及设置在底部封装基板(1)上的侧墙(3),其特征在于,所述顶部封装基板(2)与底部封装基板(1)之间设置有边框状的密封材料层(4),所述侧墙(3)的顶部开设有边框状的凹槽(5),所述顶部封装基板(2)朝向侧墙(3)的侧壁上设置有与凹槽(5)相匹配的凸条(6),所述底部封装基板(1)上设置有芯片模组,采用气密焊接的方式将侧墙(3)与顶部封装基板(2)气密一体化形成气密封装结构;

2.根据权利要求1所述的一种三维气密封装结构,其特征在于,所述凹槽(5)的底部开设有截面为弧形的沉槽(7),所述沉槽(7)的两侧均设置有热熔胶条(8)。

3.根据权利要求2所述的一种三维气密封装结构,其特征在于,两侧的所述热熔胶条(8)之间连接有拱形凸起(9)。

4.根据权利要求1所述的一种三维气密封装结构,其特征在于,所述焊接舱室(10)的两侧内壁上均开设有两个滑槽(11),两侧的滑槽(11)之间滑动连接有施压机构(12),所述施压机构(12)包括两块安装板(1201),两块所述安装板(1201)相远离的侧壁上均固定有滑块(1202),且所述滑块(1202)与滑槽(11)滑动连接,两块所述安装板(1201)相靠近的侧壁上固定有两根固定柱(1203),所述固定柱(1203)上转动安装有两根转动套(1204),所述转动套(1204)与安装板(1201)之间连接有扭簧(1205),所述转动套(1204)固定有安装架(1206),所述安装架(1206)的一端安装有施压轮(1207)。

5.根据权利要求4所述的一种三维气密封装结构,其特征在于,还包括驱动源,用于驱动施压机构(12)升降。

6.根据权利要求4所述的一种三维气密封装结构,其特征在于,所述施压机构(12)上设置有降温机构(13),所述降温机构(13)包括进气箱(1301)和固定在安装板(1201)上的环形管(1302),所述进气箱(1301)上连接有进气管(1307),所述进气箱(1301)的两侧壁上连接有第一出气管(1304),另外两侧壁上连接有第二出气管(1305),所述第一出气管(1304)和第二出气管(1305)远离进气箱(1301)的一端均与环形管(1302)连接,所述环形管(1302)朝向进气箱(1301)的侧壁上均匀连接有出气头(1306),所述安装板(1201)上开设有卡槽(1208),所述进气箱(1301)的侧壁上固定有与卡槽(1208)相匹配的卡块(1303),所述第二出气管(1305)为弹簧管。

7.根据权利要求6所述的一种三维气密封装结构,其特征在于,所述进气箱(1301)内活动设置有两块活塞板(1308),两根第一出气管(1304)的一端伸入进气箱(1301)内与活塞板(1308)相连接,且第一出气管(1304)贯穿活塞板(1308),所述进气箱(1301)内固定有横板(1309),所述横板(1309)位于两块活塞板(1308)之间,所述横板(1309)的下方设置有制冷源(1310),两块活塞板(1308)相远离的侧壁上均连接有弹簧(1311)。

8.根据权利要求7所述的一种三维气密封装结构,其特征在于,所述制冷源(1310)为冰块。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种三维气密封装结构的封装方法,其特征在于,包括以下步骤:


技术总结
本发明公开了一种三维气密封装结构及封装方法,属于微电子封装技术领域,包括底部封装基板、顶部封装基板以及设置在底部封装基板上的侧墙,其特征在于,所述顶部封装基板与底部封装基板之间设置有边框状的密封材料层,所述侧墙的顶部开设有边框状的凹槽,所述顶部封装基板朝向侧墙的侧壁上设置有与凹槽相匹配的凸条,所述底部封装基板上设置有芯片模组,采用气密焊接的方式将侧墙与顶部封装基板气密一体化形成气密封装结构;将气密封装结构放置在焊接舱室内进行焊接工作;本发明通过凹槽与凸条的拼接,既保证了连接的准确性,又保证了连接的效率,采用激光焊接方式进行焊接密封,保证了焊接质量,产品气密性好。

技术研发人员:龙杰,陈慰,李秋香
受保护的技术使用者:成都贡爵微电子有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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