一种三维互联的多面引出器件的制作方法

本发明属于半导体封装领域，具体涉及一种三维互联的多面引出器件。

背景技术：

1、以针栅阵列(pga)器件、球栅阵列(bga)器件以及柱栅阵列(cga)器件为代表的面积阵列封装已经获得了非常广泛的应用。面积阵列封装的优势在于能在有限的面积上布置更多的引出端，从而实现更高密度的电气互联。目前单面引出的面积阵列封装工艺已经非常成熟。一般通过载板或者其他方式构建一个裸芯片的载体，待裸芯片放置完成并实现与载体互联后，在底面布置引出端的阵列(植球/柱等)；也可以根据实际情况变更引出端的布置时机。生产完成后，再通过表面贴装或者倒装将对象安装到下一级层次。

2、aop指封装上天线。在这一应用场景中，封装体上表面需要布置天线，下表面需要与下一层次互联，封装体内部要布置多芯片，还需要实现封装体上下表面的电气互联。高密度bga器件、瓦片式t/r组件小型化也需要这类架构进行支撑。

3、有三种方式可以实现上下两面引出端：

4、①采用相对前道的工艺，构建上下两面图形，再根据实际情况进行引出端布置。这种方式相对简单，过程也比较成熟。例如在各类基板(电路板)中埋置，通过内部通孔的方式实现上下层互联；基于片上系统(soc)，把多个芯片的功能集成在一起，接着在芯片上下两面布置引出端。

5、这种方式不能自由地在内部布置各类芯片或者表贴元器件，以瓦片式t/r组件为例，相关芯片难以提前制作在陶瓷板、树脂基板或者硅基芯片上。

6、②制作两块常规基板，两块基板上下面均布置图形，利用焊球或者焊柱等方式，将一块基板堆叠在另一块基板上。这样不仅做到了三维互联，还可以在两块基板之间布置各类芯片以及表贴元器件。对外的两个面可以根据需要布置引出端。

7、这种方式可以实现内部自由布置，也能较好地方便下一层次的装配。但是，两块基板之间的芯片以及元器件完全暴露在外，有很大的可靠性风险。即使用有机物将两块基板之间的空间进行填充，还是不能实现气密。因此这种架构在高可靠领域难以发挥作用。

8、③制作两部分(管壳或基板)，其中至少一部分带有外框以及三维互联件。这些外框与互联件一般是金属的，可以通过焊接的方式焊接上，也可以通过电镀的方式生长。两部分各自的正反表面都可以制作电路图形，并进行芯片或者表贴元器件的布置。布置完成后，将两部分相对，采用整体加热的方式实现互联。在这个过程中，要借助焊料，焊料一般采用提前放置的方式。三维互联件与另一部分实现冶金结合的同时，外框也与另一部分实现了冶金结合。

9、这种方式可以很好地实现气密，但是需要整体加热。以业内优选的金锡焊料为例，需要整体加热到320℃以上。如果器件内部采用了sac305或者sn62/sn63这类低熔点焊料，320℃的高温将严重损伤低熔点焊料的力学性能；除此之外，部分芯片对温度极其敏感，320℃的高温将直接导致芯片失效。如果器件内部采用了环氧类的胶粘剂来粘接芯片，320℃的高温很可能造成环氧分解，给长期可靠性埋下隐患。

技术实现思路

1、针对背景技术中出现的问题，本发明的目的在于提供一种三维互联的多面引出器件，在避免整体高温的前提下，在保障高可靠气密封装的前提下，实现器件内部三维互联以及器件对外的多面引出。

2、实现本发明目的的具体技术方案为：

3、一种三维互联的多面引出器件，包括封装基体、复合盖板以及三维互联件；

4、所述封装基体和复合盖板通过三维互联件连接；

5、所述封装基体和复合盖板的外表面分别设置引脚阵列；

6、所述封装基体、复合盖板以及三维互联件的数量为一个或多个。

7、进一步的，所述封装基体的内侧及外侧均设置电路图形，同时封装基体的内部设置电气通道，使其内侧和外侧的电路图形可以互通。

8、进一步的，所述封装基体为管壳或基板。

9、进一步的，所述管壳为全陶瓷管壳，或金属框焊接在陶瓷基体或陶瓷基板上形成的管壳，或基板上电镀围框进而形成的管壳。

10、进一步的，所述管壳内设置一个或多个封装空腔。

11、进一步的，所述复合盖板包括基板和金属片，所述基板内嵌在金属片中；

12、所述基板的上表面和下表面分别设置电路图形；

13、所述基板内部设置电气通道，使得基板上、下表面的电路图形可以互通。

14、进一步的，所述复合盖板包括基板和金属片，所述基板设置在金属片的上表面或下表面；

15、所述基板的上表面和下表面分别设置电路图形；

16、所述基板内部设置电气通道，使得基板上、下表面的电路图形可以互通。

17、进一步的，所述三维互联件为焊料、焊料球、针、焊料柱、焊料片、金属柱、金属片、弹簧或者毛纽扣中的一种或多种的结合。

18、进一步的，所述三维互联件通过包括焊接、电镀生长、三维打印、胶接、按压或者卡扣的力学方式连接封装基体和复合盖板。

19、进一步的，所述封装基体采用镀铜陶瓷基板上电镀铜围坝制成；

20、所述复合盖板采用金属片和陶瓷板，所述金属片上设置镂空，所述陶瓷片焊接在金属片的镂空中。

21、所述三维互联件采用铜柱，分别与复合盖板的陶瓷板、封装基体的铜围坝焊接连接。

22、相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

23、(1)本方案能够保证气密且避免整体高温，激光或平行缝焊在接触面上析出热量，采用激光或平行缝焊密封能够避免封装体中心区域温度过高。同时激光或平行缝焊能够保证器件的气密；

24、(2)本方案可实现多面引出，本方案在常规激光或平行缝焊盖板中心镂空，焊上陶瓷电路板，在陶瓷电路板上植柱，再倒装在陶瓷基体上。复合盖板上的对外电路图形以及陶瓷基体底部的对外电路图形就形成了两个面积阵列引出的基础。将陶瓷基体某一侧面用复合基板替代，就可以增加一片对外引出的面积阵列；

25、(3)本方案的器件内部自由布局。由于最后密封不会导致封装腔体内出现高温，因此可以自由地采用各种低温焊料，也可以自由地采用各种不能承受高温的胶体。这样，各种裸芯片以及表贴元器件都能很好地布置，温度敏感元器件也能进行布置；

26、(4)本方案装配快捷成本低。激光或平行缝焊是电子器件常用的密封手段，技术成熟成本低，同时焊接热循环迅速，装配效率高。

27、下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。

技术特征：

1.一种三维互联的多面引出器件，其特征在于，包括封装基体、复合盖板以及三维互联件；

2.根据权利要求1所述的三维互联的多面引出器件，其特征在于，所述封装基体的内侧及外侧均设置电路图形，同时封装基体的内部设置电气通道，使其内侧和外侧的电路图形可以互通。

3.根据权利要求1或2所述的三维互联的多面引出器件，其特征在于，所述封装基体为管壳或基板。

4.根据权利要求3所述的三维互联的多面引出器件，其特征在于，所述管壳为全陶瓷管壳，或金属框焊接在陶瓷基体或陶瓷基板上形成的管壳，或基板上电镀围框进而形成的管壳。

5.根据权利要求3所述的三维互联的多面引出器件，其特征在于，所述管壳内设置一个或多个封装空腔。

6.根据权利要求1所述的三维互联的多面引出器件，其特征在于，所述复合盖板包括基板和金属片，所述基板内嵌在金属片中；

7.根据权利要求1所述的三维互联的多面引出器件，其特征在于，所述复合盖板包括基板和金属片，所述基板设置在金属片的上表面或下表面；

8.根据权利要求1所述的三维互联的多面引出器件，其特征在于，所述三维互联件为焊料、焊料球、针、焊料柱、焊料片、金属柱、金属片、弹簧或者毛纽扣中的一种或多种的结合。

9.根据权利要求1所述的三维互联的多面引出器件，其特征在于，所述三维互联件通过包括焊接、电镀生长、三维打印、胶接、按压或者卡扣的力学方式连接封装基体和复合盖板。

10.根据权利要求1所述的三维互联的多面引出器件，其特征在于，所述封装基体采用镀铜陶瓷基板上电镀铜围坝制成；

技术总结本发明公开了一种三维互联的多面引出器件，包括封装基体、复合盖板和三维互联件；封装基体和复合盖板通过三维互联件连接，封装基体和复合盖板的外表面分别设置引脚阵列；其中封装基体是常规的管壳或者电路板，三维互联件是焊料球、针、焊料柱(片)、金属柱(片)、弹簧、毛纽扣等电气媒介以及电气媒介的组合，复合盖板由金属片与基板冶金结合，金属片与基板有多种匹配方式，三维互联件联接封装基体与复合盖板或者复合盖板与复合盖板，整个器件最后采用激光或平行缝焊实现密封。本发明能在避免整体高温加热以及保障气密的前提下，实现器件内部三维互联以及器件对外的多面引出，成本低廉且装配效率高，可兼容各类元器件以及多种后道装配工艺路线。技术研发人员：李宇轩,潘碑,葛振霆,张浩磊,蔡依伦受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十五研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/25