锥形电感封装结构及其制备方法与流程

1.本发明涉及半导体封装技术领域，具体而言，涉及一种锥形电感封装结构及其制备方法。


背景技术：

2.在半导体封装产品中，锥形电感是面向带宽和高频应用的，其结构可以展宽线圈的宽度。锥形电感的实际尺寸较小，通常是用细线绕成，因此杂散电容较小。在超带宽bias-t器件中，锥形电感同时提供了直流偏置提取或注入路径，它可以将电源与有源器件隔离。而高频器件通常采用空心或惰性磁芯，他们提供了比磁性铁芯更好的热性能，但是其电感取值有限。中频器件通常采用铁芯。铁芯不会饱和，但是无法提供铁氧体磁芯那样的大电感值，低频器件通常使用铁氧体磁芯。
3.在现有技术中，微波射频电路中通常需要选择电感将射频电路和直流供电电路进行隔离，防止信号之间的相互干扰，同时微波射频电路又具有带宽较宽、频率高的特点，普通的电感不能够满足宽带宽的要求，因此通常会选取锥形电感。与普通电感相比，锥形电感因其特殊的几何结构能够实现对一定带宽的射频信号进行隔离，目前的锥形电感采用“飞线”结构，在装配过程中有巨大的困难，不能够实现自动化焊接。同时现有锥形电感尺寸大大，最终产品的尺寸较大，不便于安装。并且，常规的锥形电感线圈间隙小，在后续塑封过程中容易在细小缝隙处产生孔洞，影响封装质量。


技术实现要素：

4.本发明的目的包括，例如，提供了一种锥形电感封装结构及其制备方法，其避免了采用“飞线”结构，简化了装配过程。同时改变了线材成型方式，使得绕线尺寸小，并使得最终产品尺寸较小，利于安装。并且，也避免了在后续塑封过程中产生孔洞而影响封装质量。
5.本发明的实施例可以这样实现：
6.在一方面，本发明提供了一种锥形电感封装结构，包括：
7.承载基板；
8.设置在所述承载基板上的封装器件；
9.与所述封装器件间隔设置的多个导电连接排，多个所述导电连接排并列设置在所述承载基板上；
10.设置在多个所述导电连接排上的磁芯；
11.以及交错设置在多个所述导电连接排上，并覆盖在所述磁芯上方的多个电感导电线弧；
12.其中，每个所述导电连接排具有间隔且相互电连接的第一导电端点和第二导电端点，所述磁芯设置在所述第一导电端点和所述第二导电端点之间，多个所述电感导电线弧间隔并列设置，每个所述电感导电线弧的一端连接于所述第一导电端点，另一端连接于相邻的所述导电连接排上的所述第二导电端点，且位于头部的所述第二导电端点与位于尾部
的所述第一导电端点均通过第一连接导线与所述封装器件电连接，且多个所述电感导电线弧的长度沿朝向尾部的方向逐渐增大，以使多个所述电感导电线弧形成半锥形结构。
13.进一步地，每个所述导电连接排包括两个对应设置的电感导电柱，两个对应的所述电感导电柱靠近所述承载基板的一端相互连接，且两个对应的所述电感导电柱远离所述承载基板的一端分别设置有所述第一导电端点和所述第二导电端点，所述磁芯设置在两个对应的所述电感导电柱之间，且所述封装器件通过所述第一连接导线与位于头尾两端的所述电感导电柱电连接，所述电感导电柱和所述电感导电线弧相互电连接，以在所述磁芯周围形成锥形线圈结构。
14.进一步地，每个所述电感导电柱靠近所述承载基板的一端设置有电连接板，所述电连接板贴附在所述承载基板上，并与对应的所述电感导电柱连接。
15.进一步地，位于头部的所述电感导电柱与位于尾部的所述电感导电柱之间的距离a、位于尾部的所述电感导电线弧的长度b、位于头部的所述电感导电线弧的长度c之间满足以下关系：(b-c)/a≥1.5/7.44。
16.进一步地，位于头部的所述电感导电线弧的长度c大于0.5mm。
17.进一步地，多个所述第一导电端点沿第一直线设置，多个所述第二导电端点沿第二直线设置，其中所述第一直线和所述第二直线相互平行。
18.进一步地，所述锥形电感封装结构还包括塑封体，所述塑封体设置在所述承载基板上，并包覆在所述封装器件、所述导电连接排、所述电感导电线弧和所述磁芯外。
19.进一步地，所述塑封体包括第一塑封层和第二塑封层，所述第一塑封层设置在所述承载基板上，并至少部分包覆在所述封装器件和所述导电连接排外，且所述导电连接排与所述第一塑封层相平齐，以使所述第一导电端点和第二导电端点外露于所述第一塑封层，所述第二塑封层设置在所述第一塑封层上，并包覆在所述电感导电线弧外。
20.进一步地，所述封装器件四周还设置有器件导电柱，所述器件导电柱设置在所述承载基板上，每个所述器件导电柱上还设置有第二连接导线，所述第二连接导线与所述封装器件连接，以使所述封装器件与所述承载基板电连接。
21.在另一方面，本发明提供了一种锥形电感封装结构的制备方法，包括：
22.提供一承载基板；
23.在所述承载基板上贴装封装器件；
24.在所述承载基板上贴装或形成多个导电连接排；
25.在多个所述导电连接排上设置磁芯；
26.在多个所述导电连接排上交错打线形成覆盖在所述磁芯上方的多个电感导电线弧；
27.其中，每个所述导电连接排具有间隔且相互电连接的第一导电端点和第二导电端点，所述磁芯设置在所述第一导电端点和所述第二导电端点之间，多个所述电感导电线弧间隔并列设置，每个所述电感导电线弧的一端连接于所述第一导电端点，另一端连接于相邻的所述导电连接排上的所述第二导电端点，且位于头部的所述第二导电端点与位于尾部的所述第一导电端点均通过第一连接导线与所述封装器件电连接，且多个所述电感导电线弧的长度沿朝向尾部的方向逐渐增大，以使多个所述电感导电线弧形成半锥形结构。
28.本发明实施例的有益效果包括，例如：
29.本发明实施例提供的一种锥形电感封装结构及其制备方法，在承载基板上设置多个并列设置的导电连接排，且每个导电连接排的第一导电端点和第二导电端点上交错设置有多个电感导电线弧，同时首尾处的导电端点与封装器件电连接，且多个电感导电线弧的长度沿朝向尾部的方向逐渐增大，从而使得多个电感导电线弧形成了半锥形结构，并结合多个导电连接排和磁芯构成了锥形电感结构。相较于常规的锥形电感，本发明提供的锥形电感封装结构，通过导电连接排上打线形成电感导电线弧的方式完成卷绕，避免了采用常规的“飞线”结构，打线过程简单，简化了装配成型过程。同时，由于采用了电感导电线弧，并且通过在第一导电端子和第二导电端子上直接打线成型，并且仅仅通过多个打线形成的电感导电弧形形成半锥形结构，另一半则通过导电连接排来实现绕线，使得绕线尺寸较小，并使得最终产品的尺寸较小，利于安装。并且，由于导电连接排并列间隔设置，导线尺寸小，使得相邻的电感导电线弧之间的间隙较大，在后续塑封过程中塑封料更加容易流入，避免了塑封过程中在细小缝隙处产生孔洞而影响封装质量。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
31.图1为本发明实施例提供的锥形电感封装结构的结构示意图；
32.图2为本发明实施例提供的锥形电感封装结构的局部结构轴测图；
33.图3至图6为本发明实施例提供的锥形电感封装结构的制备方法的工艺流程图。
34.图标：100-锥形电感封装结构；110-承载基板；130-封装器件；131-器件导电柱；133-第二连接导线；150-导电连接排；151-第一导电端点；153-第二导电端点；155-电感导电柱；157-电连接板；170-磁芯；180-电感导电线弧；181-第一连接导线；190-塑封体；191-第一塑封层；193-第二塑封层。
具体实施方式
35.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
36.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方
位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
39.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.正如背景技术中所公开的，现有技术中的锥形电感，通常采用“飞线”结构，即直接在磁芯周缘卷绕一层一层的铜线圈，铜线圈紧密缠绕，线间间隙较小。这种结构由于需要同时固定线材和磁芯，并且会采用卷绕的成线方式，导致其装配过程复杂。同时，周缘卷绕的方式也使得其最终锥形产品的尺寸较大，不利于锥形电感的安装。并且，这种铜线圈紧密缠绕的方式也使得相邻线圈之间的间隙较小，在塑封时容易在细小缝隙处产生孔洞，影响封装质量。
41.进一步地，常规的锥形电感，由于其采用较粗的铜线卷绕，故通常将线圈外露，这种方式使得在包装和运输过程中容易导致线圈损坏变形。
42.为了解决上述问题，本发明提供了一种新型的锥形电感封装结构及其制备方法，需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
43.具体实施例
44.结合参见图1和图2，本实施例提供了一种锥形电感封装结构100，其免了采用“飞线”结构，简化了装配过程。同时改变了线材成型方式，使得绕线尺寸小，并使得最终产品尺寸较小，利于安装。并且，也避免了在后续塑封过程中产生孔洞而影响封装质量。同时，也避免了导线外露，提升了线圈的保护，避免线圈在包装运输过程中损坏变形。
45.本实施例提供的锥形电感封装结构100，包括：承载基板110、封装器件130、导磁芯170、多个导电连接排150和多个电感导电线弧180，封装器件130设置在承载基板110上，同时导电连接排150与封装器件130间隔设置，并且多个导电连接排150并列设置在承载基板110上，磁芯170设置在多个导电连接排150上，多个电感导电线弧180交错设置在多个导电连接排150上，并覆盖在磁芯170上方。其中，每个导电连接排150具有间隔且相互电连接的第一导电端点151和第二导电端点153，磁芯170设置在第一导电端点151和第二导电端点153之间，多个电感导电线弧180间隔并列设置，每个电感导电线弧180的一端连接于第一导电端点151，另一端连接于相邻的导电连接排150上的第二导电端点153，且位于头部的第二导电端点153与位于尾部的第一导电端点151均通过第一连接导线181与封装器件130电连接，且多个电感导电线弧180的长度沿朝向尾部的方向逐渐增大，以使多个电感导电线弧180形成半锥形结构。
46.在本实施例中，多个电感导电线弧180、多个导电连接排150和磁芯170共同构成了锥形电感结构，并且该锥形电感结构与封装器件130电连接，实现了电感功能。而电感导电线弧180通过打线工艺直接形成，具体可以在第一导电端点151和第二导电端点153上打线，从而形成了围设在磁芯170上方的电感导电线弧180。其中，多个电感导电线弧180的长度沿朝向尾部的方向逐渐增大，从而使得多个电感导电线弧180形成了半锥形结构，并结合多个导电连接排150和磁芯170构成了锥形电感结构。相较于常规的锥形电感，此处的锥形电感封装结构100通过导电连接排150上打线形成电感导电线弧180的方式完成卷绕，避免了采用常规的“飞线”结构，打线过程简单，简化了装配成型过程。同时，由于采用了电感导电线弧180，并且通过在第一导电端子和第二导电端子上直接打线成型，并且仅仅通过多个打线
形成的电感导电弧形形成半锥形结构，另一半则通过导电连接排150来实现绕线，使得绕线尺寸较小，并使得最终产品的尺寸较小，利于安装。并且，由于导电连接排150并列间隔设置，导线尺寸小，使得相邻的电感导电线弧180之间的间隙较大，在后续塑封过程中塑封料更加容易流入，避免了塑封过程中在细小缝隙处产生孔洞而影响封装质量。
47.每个导电连接排150包括两个对应设置的电感导电柱155，两个对应的电感导电柱155靠近承载基板110的一端相互连接，且两个对应的电感导电柱155远离承载基板110的一端分别设置有第一导电端点151和第二导电端点153，磁芯170设置在两个对应的电感导电柱155之间，且封装器件130通过第一连接导线181与位于头尾两端的电感导电柱155电连接，电感导电柱155和电感导电线弧180相互电连接，以在磁芯170周围形成锥形线圈结构。具体地，多个电感导电柱155两两对应地设置在承载基板110上，并且磁芯170设置在对应的两个电感导电柱155之间，两个电感导电柱155的底端相互连接，顶端则分别设置有第一导电端点151和第二导电端点153，电感导电线的一端连接于第一导电端点151，另一端连接于相邻且错位的第二导电端点153，从而配合电感导电柱155实现了对磁芯170周围的螺旋卷绕。
48.在本实施例中，每个电感导电柱155靠近承载基板110的一端设置有电连接板157，电连接板157贴附在承载基板110上，并与对应的电感导电柱155连接。具体地，两个对应的电感导电柱155之间即通过电连接板157来实现相互电连接，从而使得每个导电连接排150成型倒u型结构，进而配合电感导电线弧180形成锥形螺旋环绕线圈。
49.需要说明的是，本实施例中电感导电柱155和电连接板157一体成型，且均可以采用铜制成，具备良好的导电性能。当然，此处电感导电柱155和电连接板157也可以采用其他类型的导电材料，例如铝或者银等。
50.在本实施例中，位于头部的电感导电柱155与位于尾部的电感导电柱155之间的距离a、位于尾部的电感导电线弧180的长度b、位于头部的电感导电线弧180的长度c之间满足以下关系：(b-c)/a≥1.5/7.44。具体地，电感导电线弧180由头部向尾部的方向长度逐渐增大，而本实施例中每两个对应的电感导电柱155之间的距离相同，故此处可以使得多个电感导电线弧180形成半锥形结构。同时，此处对于其尺寸关系做了一定限定，使得其电感性能更好。当然，此处对于位于头部的电感导电柱155与位于尾部的电感导电柱155之间的距离a、位于尾部的电感导电线弧180的长度b、位于头部的电感导电线弧180的长度c的比例限定仅仅是举例说明，在本发明其他较佳的实施例中，也可以采用其他比例，在此不作具体限定。
51.需要说明的是，此处电感导电线弧180无需采用特殊的治具制作和安装，而采用了封装级打线设备制作，线长、线径、高度等控制精度更高，公差更小，综合精度能够在5μm，使得线径更细，匝数等变更灵活，无需定制绕线工装，并且不存在微小缝隙，所以不存在填充不满而造成的孔洞问题。
52.在本实施例中，位于头部的电感导电线弧180的长度c大于0.5mm。具体地，两个电感导电柱155之间的距离也需要大于0.5mm，优选地，两个电感导电柱155之间的距离可以是1mm，而位于头部的电感导电线弧180的长度c可以是2mm，后续的电感导电线弧180的长度依次递增。当然，此处对于电感导电线弧180的长度也仅仅是举例说明，并不起到限定作用。
53.在本实施例中，多个第一导电端点151沿第一直线设置，多个第二导电端点153沿
第二直线设置，其中第一直线和第二直线相互平行。具体地，每两个对应的电感导电柱155之间的距离相同，即多个电感导电柱155呈两排直线分布，从而方便导电连接排150的制作，同时也方便后续打线形成导电连接线弧。
54.当然，在本发明其他较佳的实施例中，每两个对应的电感导电柱155之间的距离也可以由头部向尾部逐渐增大，以更好地形成锥形结构。
55.进一步地，锥形电感封装结构100还包括塑封体190，塑封体190设置在承载基板110上，并包覆在封装器件130、导电连接排150、电感导电线弧180和磁芯170外。具体地，塑封体190形成在承载基板110上，并将多个电感导电柱155和多个电感导电线包覆在内，其中多个电感导电线之间的间隙较大，使得塑封料流动性更好，并且相邻的电感导电线弧180不存在微小缝隙，所以不存在填充不满而造成的孔洞问题。
56.在本实施例中，塑封体190包括第一塑封层191和第二塑封层193，第一塑封层191设置在承载基板110上，并至少部分包覆在封装器件130和导电连接排150外，且导电连接排150与第一塑封层191相平齐，以使第一导电端点151和第二导电端点153外露于第一塑封层191，第二塑封层193设置在第一塑封层191上，并包覆在电感导电线弧180外。具体地，在实际制备时，可以首先形成第一塑封层191，然后在第一塑封层191上开槽并电镀铜层形成电感导电柱155，然后再安装磁芯170和完成电感导电线弧180的制备，最后再形成第二塑封层193，实现整体塑封。
57.当然，在本发明其他较佳的实施例中，塑封体190也可以一次塑封成型，此处也可以提前制备形成导电连接排150，在封装时可以直接将导电连接排150贴合在承载基板110上，最后完成塑封体190的制备。
58.在本实施例中，封装器件130四周还设置有器件导电柱131，器件导电柱131设置在承载基板110上，每个器件导电柱131上还设置有第二连接导线133，第二连接导线与封装器件130连接，以使封装器件130与承载基板110电连接。具体地，器件导电柱131也可以采用铜柱，并且第二连接导线和第一连接导线181可以一次打线成型，且均采用铜线，方便实现电连接。
59.本实施例还提供了一种锥形电感封装结构100的制备方法，用于制备前述的锥形电感封装结构100，该制备方法包括以下步骤：
60.s1：提供一承载基板110。
61.具体地，可以首先提供一完成了布线的承载基板110，承载基板110上设置有多处用于后续电连接的焊盘。
62.s2：在承载基板110上贴装封装器件130。
63.结合参见图3，具体地，利用粘接胶或者焊接方式将封装器件130贴装在承载基板110的表面。此处封装器件130可以是芯片，并采用正装结构，即将芯片的背面贴合在承载基板110的表面，通过正面打线的方式来实现与承载基板110之间的电连接。
64.s3：在承载基板110上贴装或形成多个导电连接排150。
65.结合参见图4，具体地，在本实施例中，可以在承载基板110上形成多个导电连接排150。具体形成导电连接排150时，在完成封装器件130的制备后，可以首先在承载基板110上的预设区域贴装电连接板157，然后塑封形成第一塑封层191，第一塑封层191的高度按照预设的电感导电柱155的高度设置，再在第一塑封层191上与电连接板157对应的位置开槽，直
至露出电连接板157的两端，然后在槽孔内电镀铜层，形成电感导电柱155，电感导电柱155直接与电连接板157电接触，从而形成了导电连接排150。
66.需要说明的是，在完成电感导电柱155的制备的同时，也可以完成器件导电柱131的制备，其制备工艺与电感导电柱155的工艺一致。
67.当然，在本发明其他较佳的实施例中，也可以提前完成导电连接排150的焊接制备，然后直接将制备好的导电连接排150贴装在承载基板110上。
68.s4：在多个导电连接排150上设置磁芯170。
69.具体地，结合参见图5，可以直接在第一塑封层191上放置磁芯170，磁芯170可以位于对应的两个电感导电柱155之间，磁芯170可以通过粘接胶进行固定。
70.s5：在多个导电连接排150上交错打线形成覆盖在磁芯170上方的多个电感导电线弧180。
71.具体地，结合参见图6，每个导电连接排150具有间隔且相互电连接的第一导电端点151和第二导电端点153，磁芯170设置在第一导电端点151和第二导电端点153之间，在第一导电端点151和第二导电端点153上交错打线形成了电感导电线弧180。多个电感导电线弧180间隔并列设置，每个电感导电线弧180的一端连接于第一导电端点151，另一端连接于相邻的导电连接排150上的第二导电端点153，且位于头部的第二导电端点153与位于尾部的第一导电端点151均通过第一连接导线181与封装器件130电连接，且多个电感导电线弧180的长度沿朝向尾部的方向逐渐增大，以使多个电感导电线弧180形成半锥形结构。
72.在完成电感导电线弧180打线的同时，也可以完成第一连接导线181和第二连接导线133的打线。
73.s6：完成塑封。
74.具体地，清继续参见图1，在完成电感导电线弧180的制备后，可以在第一塑封层191上形成第二塑封层193，将电感导电线弧180、第一连接导线181和第二连接导线133包覆在内，且第一塑封层191和第二塑封层193共同形成了塑封体190，将器件都包覆在内，避免线圈外露，起到良好的保护作用。
75.当然，如若导电连接排150采用贴装方式形成，则此处可以直接一次塑封形成塑封体190，将所有器件包覆在内。
76.本实施例提供的一种锥形电感封装结构100及其制备方法，在承载基板110上设置多个并列设置的导电连接排150，且每个导电连接排150的第一导电端点151和第二导电端点153上交错设置有多个电感导电线弧180，同时首尾处的导电端点与封装器件130电连接，且多个电感导电线弧180的长度沿朝向尾部的方向逐渐增大，从而使得多个电感导电线弧180形成了半锥形结构，并结合多个导电连接排150和磁芯170构成了锥形电感结构。相较于常规的锥形电感，本实施例通过导电连接排150上打线形成电感导电线弧180的方式完成卷绕，避免了采用常规的“飞线”结构，打线过程简单，简化了装配成型过程。同时，由于采用了电感导电线弧180，并且通过在第一导电端子和第二导电端子上直接打线成型，并且仅仅通过多个打线形成的电感导电弧形形成半锥形结构，另一半则通过导电连接排150来实现绕线，使得绕线尺寸较小，并使得最终产品的尺寸较小，利于安装。并且，由于导电连接排150并列间隔设置，导线尺寸小，使得相邻的电感导电线弧180之间的间隙较大，在后续塑封过程中塑封料更加容易流入，避免了塑封过程中在细小缝隙处产生孔洞而影响封装质量。
77.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。