一种高散热数模一体集成封装结构及其制作方法与流程

[0001]
本发明涉及电子封装技术领域，尤其涉及一种高散热数模一体集成封装结构及其制作方法。


背景技术：

[0002]
数模一体多功能高密度集成、大功率散热、高可靠性以及低成本对于提高微波组件产品的竞争力具有重要意义。目前高可靠微波组件产品常用的封装形式主要有基于金属盒体的混合电路集成结构以及基于多功能陶瓷基板的一体化封装结构，其中混合电路集成结构虽然具有可靠性高、集成灵活等特点，但通常集成密度相对较低，且装配操作复杂；而陶瓷一体化封装结构虽然以其多层灵活布线、集成密度高等特点得到了广泛应用，但由于结构强度以及材料热膨胀系数限制，难以实现大尺寸封装，与上级产品间的结构兼容性也较差。
[0003]
基于有机pcb板的封装结构以其低成本在通讯电子领域得到广泛青睐，其中金属基pcb以其高散热性被广泛用于汽车电子、电源设备等产品，但其封装结构均不具备气密高可靠性。


技术实现要素：

[0004]
本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种高散热数模一体集成封装结构及其制作方法，本发明提供的封装结构将高低频数模复合基板与金属基板进行一体化集成加工形成具备高散热的多功能复合基板，将复合基板的金属基与装配有低频连接器和射频连接器的金属围框之间进行焊接，再通过金属围框与盖板间的焊接形成气密封装结构，封装内部贴装数字封装器件、射频封装器件以及低功耗芯片、大功率芯片，射频电路通道间通过金属围框隔筋结构实现电磁隔离。
[0005]
本发明采用的技术方案如下：一种高散热数模一体集成封装结构，包括：多功能数模复合基板、金属围框和盖板，所述多功能数模复合基板、金属围框和盖板三者之间配合安装，构成一个密封腔体；所述多功能数模复合基板包括数字介质板、微波介质板和金属基板，所述数字介质板和微波介质板根据电路需要按情况叠合在所述金属基板上；
[0006]
所述金属基板的表面集成有高低频数模复合电路；
[0007]
所述金属围框的侧壁上设置有低频连接器和射频连接器；
[0008]
所述多功能数模复合基板上安装有封装器件和功率芯片，所述功率芯片连接到所述金属基板上。
[0009]
进一步的，所述金属基板为铜基板或铝基板。
[0010]
进一步的，所述多功能数模复合基板的表面镀涂有镍金或镍钯金。
[0011]
进一步的，所述金属围框材料为铝合金、铜、不锈钢、硅铝中的任意一种。
[0012]
进一步的，所述金属围框表面镀涂镍、镍金或镍钯金镀层。
[0013]
本发明还提供一种高散热数模一体集成封装结构的制作方法，包括：
[0014]
将数字介质板、微波介质板与金属基板进行一体化集成，制作成多功能数模复合基板，并在所述金属基板的表面集成高低频数模复合电路；
[0015]
将低频连接器和射频连接器装配到金属围框侧壁上，得到具有输入输出结构的金属围框；
[0016]
将封装器件和金属围框焊接到所述多功能数模复合基板上；
[0017]
采用微组装工艺将裸芯片装配到已焊接有金属围框的数模复合基板上，其中，将裸芯片中的功率芯片贴装到所述多功能数模复合基板的金属基板上；
[0018]
将盖板与所述金属围框进行配合封装。
[0019]
进一步的，所述数字介质板、微波介质板与金属基板通过一体化层压的方式制作成多功能数模复合基板。
[0020]
进一步的，通过焊接工艺或玻璃烧结工艺将低频连接器和射频连接器装配到所述金属围框的侧壁上。
[0021]
进一步的，盖板与金属围框之间采用激光封焊、平行封焊或钎焊的方式封装。
[0022]
进一步的，在将封装器件焊接到多功能数模复合基板的步骤中，通过采用表面贴装工艺将封装器件焊接到多功能数模复合基板的表面上。
[0023]
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：
[0024]
(1)通过数模复合基板的金属基部分与金属围框之间的焊接，形成高可靠气密封装结构，提高产品的可靠性。
[0025]
(2)采用表面贴装和微组装混合装配工艺将数字封装器件、射频封装器件以及裸芯片集成装配到数模复合多功能基板上，提高了集成密度。
[0026]
(3)功率芯片直接贴装在数模复合基板金属基上，提高了散热效率。
[0027]
(4)利用金属基复合基板的强度及材料特性，可有效解决陶瓷基板封装尺寸限制以及与上级产品结构兼容性问题。
附图说明
[0028]
图1是数模一体气密封装结构示意图。
[0029]
图2金属基数模复合基板结构示意图。
[0030]
图3是金属围框装配连接器结构示意图。
[0031]
图4是数模复合基板焊接封装器件和金属围框结构示意图。
[0032]
附图标记：1—金属基，2—数模复合介质电路层，3—金属围框，4—低频连接器，5—射频连接器，6—金属基数模复合基板，7—数字封装器件，8—射频封装器件，9—大功率芯片，10—低功耗芯片，11—盖板。
具体实施方式
[0033]
下面结合附图对本发明做进一步描述。
[0034]
如图1所示，本发明实施例提供一种高散热数模一体集成封装结构，主要由多功能数模复合基板、金属围框和盖板三部分组成。金属围框焊接在多功能数模复合基板上，盖板采用激光封焊、平行缝焊或钎焊方式封装在金属围框上，三者组成一个密封空腔。
[0035]
其中，多功能复合基板由数字介质板、微波介质板和金属基板三者组成，数字介质
板和微波介质板叠合在金属基板上。金属基板的表面集成有高低频数模复合电路。金属围框是焊接在多功能复合基板中的金属基板上的。多功能数模复合基板上安装有封装器件和功率芯片，其中，功率芯片还连接到所述金属基板上。
[0036]
其中，金属围框的侧壁上装配有低频连接器和射频连接器，用于实现封装结构电源加电以及封装结构内部与外部的低频/高频信号的传输。
[0037]
优选地，在本实施例中，所述金属基板为铜基板或铝基板，厚度优选500um以上。
[0038]
优选地，在本实施例中，所述多功能数模复合基板的表面镀涂有镍金或镍钯金。
[0039]
优选地，在本实施例中，金属围框材料为铝合金、铜、不锈钢、硅铝中的任意一种。
[0040]
优选地，在本实施例中，金属围框表面镀涂镍、镍金或镍钯金镀层。
[0041]
在本发明实施例中还提供一种高散热数模一体集成封装结构的制作方法，包括如下步骤：
[0042]
(1)制作高散热的多功能数模复合基板。通过将数字介质板、微波介质板与金属基板进行一体化层压制作成具有高散热的多功能数模复合基板，在金属基板表面集成高低频数模复合电路，同时，与金属围框气密焊接位置以及功率芯片贴装位置的金属基裸露。
[0043]
具体的，在本实施例中，数模复合基板中金属基板为铜基板，厚度800um。数模复合基板表面镀涂镍钯金。
[0044]
(2)制作具备输入输出结构的金属围框。通过焊接工艺或玻璃烧结工艺将低频连接器、射频连接器装配到金属围框侧壁上。
[0045]
具体的，在本实施例中，金属围框采用铝合金材料，表面镀涂镍，连接器孔内镀涂镍金。
[0046]
优选地，低频连接器和射频连接器通过金锡焊接到金属围框上。
[0047]
(3)采用表面贴装工艺将封装器件焊接到数模复合基板表面。
[0048]
(4)将焊接有封装器件的数模复合基板焊接到金属围框上。通过数模复合基板的金属基部分与金属围框之间的焊接，形成高可靠气密封装结构，提高产品的可靠性。
[0049]
其中，步骤(3)和步骤(4)也可同步进行，即通过表面贴装工艺将封装器件和装配有连接器的金属围框同时焊接到数模复合基板上。
[0050]
具体的，在本实施例中，采用锡铅焊接工艺焊接封装器件和金属围框。
[0051]
(5)采用微组装工艺将裸芯片(裸芯片包括所有未经封装的各种芯片)装配到已焊接金属围框的数模复合基板上，其中功率芯片贴装到所述数模复合基板的金属基板上。
[0052]
采用表面贴装和微组装混合装配工艺将数字封装器件、射频封装器件以及裸芯片集成装配到数模复合多功能基板上，提高了集成密度。而将功率芯片直接贴装在数模复合基板金属基上，提高了散热效率
[0053]
(6)将盖板与金属围框进行配合封装。
[0054]
具体的，在本实施例中，盖板与所述金属围框间可采用激光封焊或平行缝焊或钎焊方式封装。
[0055]
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。