一种混合集成电路的三维封装结构及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种混合集成电路的三维封装结构及其制造方法，该三维封装结构包括：外壳、基板、承重板以及弹性连接针。其中，外壳具有底板、环绕底板的侧板以及贯穿底板的管脚，侧板设置有支撑台阶环，底板以及侧板形成容纳电子元器件的腔体。基板包括至少两个子基板，子基板上设置有表面焊盘以及电子元器件，一个子基板设置在外壳的底板上。承重板设置在支撑台阶环上，另一个子基板设置在承重板上。多个子基板的表面焊盘与弹性连接针、管脚相连。可见，本方案提供的三维封装结构，采用多个子基板的装配结构，极大提升了混合集成电路产品中电子元器件的组装密度，便于缩小产品的封装尺寸。

A Three-Dimensional Packaging Architecture of Hybrid Integrated Circuits and Its Fabrication Method

【技术实现步骤摘要】
一种混合集成电路的三维封装结构及其制作方法
本申请涉及半导体封装
，具体涉及一种混合集成电路的三维封装结构及其制作方法。
技术介绍
混合集成电路是一种气密性封装的器件，其内部密封有高纯度氮气，保证器件内的裸芯片、键合丝等部件与外界环境隔离。混合集成电路产品具有工作范围宽、环境适应性好、可靠性高等特点，被广泛应用于高等级、高可靠性的领域中。然而，目前的厚膜混合集成电路中的元器件组装密度低，需要较大面积的厚膜成膜基板，与电子元器件小型化的趋势相违背。因此，如何提供一种混合集成电路的三维封装结构，既能够提高混合集成电路中元器件的组装密度，缩小产品封装尺寸，又能满足产品的高可靠性设计需求，是本领域技术人员亟待解决的一大技术难题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种混合集成电路的三维封装结构及其制作方法，既能够提高混合集成电路中元器件的组装密度，缩小产品封装尺寸，又能满足产品的高可靠性设计需求。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种混合集成电路的三维封装结构，包括：外壳，所述外壳具有底板、环绕所述底板的侧板以及贯穿所述底板的管脚，所述侧板设置有支撑台阶环，所述底板以及所述侧板形成容纳电子元器件的腔体；基板，所述基板包括至少两个子基板，所述子基板上设置有表面焊盘以及所述电子元器件，一个所述子基板设置在所述外壳的底板上；至少一个承重板，所述承重板设置在所述支撑台阶环上，另一个所述子基板设置在所述承重板上；弹性连接针，多个所述子基板上的表面焊盘通过所述弹性连接针以及所述管脚连接。可选的，一个所述子基板与所述外壳的底板通过第一焊料焊接固定，另一个所述子基板与所述承重板通过第一焊料焊接固定。可选的，沿平行于所述底板的第一方向，所述支撑台阶环在所述底板上的投影宽度小于等于2毫米。可选的，所述弹性连接针包括针座、螺旋线、第二焊料以及第一胶体，所述针座通过所述第二焊料与所述螺旋线的一端固定连接；所述针座通过所述第一胶体与所述螺旋线的另一端固定连接。可选的，所述第二焊料为熔点高于所述第一焊料焊接温度的焊料。可选的，所述第一胶体为硅橡胶。可选的，所述承重板与所述支撑台阶环通过纳米银焊接固定。可选的，所述承重板为金属板，且所述承重板设置有镀层，所述镀层包括镍层以及设置在所述镍层上的金层。可选的，所述承重板的厚度大于等于1mm且小于等于2mm。一种混合集成电路的三维封装结构的制作方法，包括：提供一外壳，所述外壳具有底板、环绕所述底板的侧板以及贯穿所述底板的管脚，所述侧板设置有支撑台阶环，所述底板以及所述侧板形成容纳电子元器件的腔体；在所述外壳的底板上焊接第一子基板，且在所述第一子基板表面的预设焊盘位置上焊接电子元器件和弹性连接针；提供一承重板；在所述承重板上焊接第二子基板，且在所述第二子基板表面的预设焊盘位置上焊接电子元器件；在所述支撑台阶环上焊接所述承重板；分别对所述第二子基板表面的预设焊盘和所述管脚、所述第二子基板表面的预设焊盘和所述弹性连接针进行焊接连接；对所述外壳进行密封。与现有技术相比，本专利技术所提供的技术方案具有以下优点：本方案提供了一种混合集成电路的三维封装结构，包括：外壳、基板、承重板以及弹性连接针。其中，外壳具有底板、环绕底板的侧板以及贯穿底板的管脚，侧板设置有支撑台阶环，底板以及侧板形成容纳电子元器件的腔体。基板包括至少两个子基板，子基板上设置有表面焊盘以及电子元器件，一个子基板设置在外壳的底板上。承重板设置在支撑台阶环上，另一个子基板设置在承重板上。多个子基板上的表面焊盘与弹性连接针、管脚相连。可见，本方案提供的三维封装结构，采用多个子基板的装配结构，极大提升了混合集成电路产品中电子元器件的组装密度，便于缩小产品的封装尺寸。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为现有技术中厚膜混合集成电路封装结构的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种混合集成电路的三维封装结构的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的封装外壳的剖面结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的封装外壳的附视图；图5为本专利技术实施例提供的一种弹性连接针的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的承重板结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的上层基板的结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的一种混合集成电路的三维封装结构的制作方法的流程示意图。其中，各部件的名称如下：11-封装外壳，12-厚膜成膜基板，13-布线层，14-芯片，15-片式元件，16-大尺寸元件，17-键合丝，18-焊接引线，21-支撑台阶环，22-绝缘子，23-管脚，24-盖板，25-承重板，26-承重板通孔，27-上层基板，28-基板通孔，29-底层基板，30-弹性连接针，31-第一焊料，32-纳米银，33-针座，34-螺旋线，35-第二焊料，36-第一胶体。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，图1为现有技术中厚膜混合集成电路的封装结构示意图，该封装结构采用全金属气密性封装外壳11，将厚膜成膜基板12组装在封装外壳11的底座上，其中，厚膜成膜基板12表面有布线层13，其上组装有芯片14、片式元件15、磁性电感或变压器16等，通过键合丝17、焊接引线18连接后构成特定功能的电路封装结构。然而，专利技术人发现目前的厚膜混合集成电路为单层装配结构，电路中的元器件组装密度低，需要较大面积的厚膜成膜基板，与电子元器件小型化的趋势相违背。因此，本专利技术提供了一种混合集成电路的三维封装结构，采用多层基板装配结构，相比于现有厚膜混合集成电路的单层封装结构，可大幅提升混合集成电路产品的组装密度和功率密度，便于产品的小型化设计。如图2所示，该三维封装结构包括：外壳11、基板、承重板25以及弹性连接针30。其中，所述外壳的结构如图3所示，具有底板、环绕所述底板的侧板以及贯穿所述底板的管脚23，所述侧板设置有支撑台阶环21，所述底板以及所述侧板形成容纳电子元器件的腔体。基板包括至少两个子基板，所述子基板上设置有表面焊盘以及所述电子元器件，一个所述子基板设置在所述外壳的底板上。所述承重板设置在所述支撑台阶环上，另一个所述子基板设置在所述承重板上。多个所述子基板上的表面焊盘通过所述弹性连接针以及所述管脚连接。其中，电子元器件可以包括：片式元件(如贴片安装的电阻、电容)，集成电路裸芯片，功率半导体裸芯片、磁性元器件(如电感、变压器)等。可见，本专利技术实施例提供的三维封装结构中，采用多个子基板，例如图2所示的双层基板的结构，极大提升了混合集成电路产品中电子元器件的组装密度，便于缩小产品的封装尺寸。需要说明的是，在本专利技术图2所示的三维封装结构中，封装层数为2层，仅包括一个上层基板27。但本专利技术所述封装结构同样适用于封装层数为2层以上，包括1个以上上层基板2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合集成电路的三维封装结构，其特征在于，包括：外壳，所述外壳具有底板、环绕所述底板的侧板以及贯穿所述底板的管脚，所述侧板设置有支撑台阶环，所述底板以及所述侧板形成容纳电子元器件的腔体；基板，所述基板包括至少两个子基板，所述子基板上设置有表面焊盘以及所述电子元器件，一个所述子基板设置在所述外壳的底板上；至少一个承重板，所述承重板设置在所述支撑台阶环上，另一个所述子基板设置在所述承重板上；弹性连接针，多个所述子基板上的表面焊盘通过所述弹性连接针以及所述管脚连接。

【技术特征摘要】
1.一种混合集成电路的三维封装结构，其特征在于，包括：外壳，所述外壳具有底板、环绕所述底板的侧板以及贯穿所述底板的管脚，所述侧板设置有支撑台阶环，所述底板以及所述侧板形成容纳电子元器件的腔体；基板，所述基板包括至少两个子基板，所述子基板上设置有表面焊盘以及所述电子元器件，一个所述子基板设置在所述外壳的底板上；至少一个承重板，所述承重板设置在所述支撑台阶环上，另一个所述子基板设置在所述承重板上；弹性连接针，多个所述子基板上的表面焊盘通过所述弹性连接针以及所述管脚连接。2.根据权利要求1所述的三维封装结构，其特征在于，一个所述子基板与所述外壳的底板通过第一焊料焊接固定，一个所述子基板与所述承重板通过第一焊料焊接固定。3.根据权利要求1所述的三维封装结构，其特征在于，沿平行于所述底板的第一方向，所述支撑台阶环在所述底板上的投影宽度小于等于2毫米。4.根据权利要求1所述的三维封装结构，其特征在于，所述弹性连接针包括针座、螺旋线、第二焊料以及第一胶体，所述针座通过所述第二焊料与所述螺旋线的一端固定连接；所述针座通过所述第一胶体与所述螺旋线的另一端固定连接。5.根据权利要求4所述的三维封装结构，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：许艳军，李秀灵，李想，王英贤，
申请(专利权)人：北京新雷能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11