一种直接共晶式芯片封装结构制造技术

本发明专利技术公开了一种直接共晶式芯片封装结构，包括半导体芯片和陶瓷管壳，所述半导体芯片包括芯片本体、芯片背面金属化层和芯片正面金属化层，所述芯片本体下表面设置有芯片背面金属化层，所述陶瓷管壳共晶焊接于芯片背面金属化层的底部，所述陶瓷管壳包括管壳表层镀金层、管壳表层次镀金层、管壳钨浆料层和管壳陶瓷本体。该直接共晶式芯片封装结构，芯片背面金属化层与管壳表层镀金层经高温加热后，经过摩擦直接共晶焊接，实现芯片与管壳直接有效连接，直接共晶焊接有利于增强连接牢度，减低电阻抗率，提高电流量和散热能力，且不需要使用合金焊料，有利于降低操作难度，从而提高生产效率且提高合格品率，实用性强便于推广使用。实用性强便于推广使用。实用性强便于推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种直接共晶式芯片封装结构


[0001]本专利技术涉及半导体器件及集成电路
，具体为一种直接共晶式芯片封装结构。

技术介绍

[0002]封装对半导体芯片和其他集成电路都起着重要的作用，安装半导体集成电路芯片用的外壳，起着安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用。
[0003]传统的芯片封装一般常用间接共晶式芯片封装结构，其芯片封装结构是芯片与陶瓷管壳焊接采用金硅焊料、金锡焊料或者金镓焊料间接共晶，其主要存在以下不足：1、芯片与陶瓷管壳之间采用合金焊料焊接，增加芯片与陶瓷管壳焊接距离，电阻抗率高，电流量限制较大且增加热阻值；2、使用合金焊料焊接时，操作者需要将芯片和合金焊片同时放置于陶瓷管壳金属化层上加高温、摩擦。缺点是：操作要求精度高、难度大、生产效率低，且不良品率高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种直接共晶式芯片封装结构，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种直接共晶式芯片封装结构，包括半导体芯片和陶瓷管壳，所述半导体芯片包括芯片本体、芯片背面金属化层和芯片正面金属化层，所述芯片本体下表面设置有芯片背面金属化层，且芯片本体的上表面设置有芯片正面金属化层，所述陶瓷管壳共晶焊接于芯片背面金属化层的底部，所述陶瓷管壳包括管壳表层镀金层、管壳表层次镀金层、管壳钨浆料层和管壳陶瓷本体，所述管壳陶瓷本体的内壁底部设置有管壳钨浆料层，且管壳钨浆料层的上表面设置有管壳表层次镀金层，所述管壳表层次镀金层的表面设置有管壳表层镀金层。
[0006]进一步的，所述管壳表层镀金层与芯片背面金属化层共晶焊接，且芯片背面金属化层厚度为2um。
[0007]进一步的，所述管壳表层镀金层厚度为2um，所述管壳表层次镀金层厚度为6um。
[0008]进一步的，所述管壳陶瓷本体的表面一角开设有固定槽，且管壳陶瓷本体表面其余三角处开设有卡槽。
[0009]进一步的，所述固定槽的内部固定有连接柱，且连接柱的顶部转动连接有陶瓷封板。
[0010]进一步的，所述陶瓷封板除连接柱外其余三角的内部开设有藏球槽，且藏球槽的内部放置有铁滚珠。
[0011]进一步的，所述铁滚珠的外径大于藏球槽的底部内径，铁滚珠底部凸出于陶瓷封板底部。
[0012]进一步的，所述卡槽的内壁底部设置有吸铁石，且卡槽的竖直中轴线与藏球槽的
竖直中轴线相重合。
[0013]本专利技术提供了一种直接共晶式芯片封装结构，具备以下有益效果：1、本专利技术，芯片本体底部的芯片背面金属化层与管壳陶瓷本体表面的管壳表层镀金层经高温加热后，经过摩擦直接共晶焊接，实现芯片与管壳直接有效连接，直接共晶焊接有利于增强连接牢度，减低电阻抗率，提高电流量和散热能力，且不需要使用合金焊料，有利于降低操作难度，从而提高生产效率且提高合格品率，实用性强便于推广使用。
[0014]2、本专利技术，人工推动陶瓷封板使其通过连接柱旋转且是贴于管壳陶瓷本体表面旋转，直至陶瓷封板与管壳陶瓷本体重合，此时铁滚珠底部凸出于陶瓷封板底部并卡入卡槽内部，并通过吸铁石加强铁滚珠与卡槽的卡合效果，以此提高陶瓷封板与管壳陶瓷本体重合后的牢固度，防止陶瓷封板随意转动。
[0015]3、本专利技术，后期可通过用力推动陶瓷封板使铁滚珠脱离磁力吸附作用，使得陶瓷封板转动，以便将管壳陶瓷本体内部露出，以便后期对芯片本体进行检修。
附图说明
[0016]图1为本专利技术一种直接共晶式芯片封装结构的芯片本体剖视结构示意图；图2为本专利技术一种直接共晶式芯片封装结构的管壳陶瓷本体剖视结构示意图；图3为本专利技术一种直接共晶式芯片封装结构的陶瓷封板俯视结构示意图；图4为本专利技术一种直接共晶式芯片封装结构的图2中A处放大结构示意图。
[0017]图中：1、半导体芯片；101、芯片本体；102、芯片背面金属化层；103、芯片正面金属化层；2、陶瓷管壳；201、管壳表层镀金层；202、管壳表层次镀金层；203、管壳钨浆料层；204、管壳陶瓷本体；3、固定槽；4、卡槽；5、连接柱；6、陶瓷封板；7、藏球槽；8、铁滚珠；9、吸铁石。
具体实施方式
[0018]下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不能用来限制本专利技术的范围。
[0019]如图1一种直接共晶式芯片封装结构，包括半导体芯片1和陶瓷管壳2，半导体芯片1包括芯片本体101、芯片背面金属化层102和芯片正面金属化层103，芯片本体101下表面设置有芯片背面金属化层102，且芯片本体101的上表面设置有芯片正面金属化层103，陶瓷管壳2共晶焊接于芯片背面金属化层102的底部，陶瓷管壳2包括管壳表层镀金层201、管壳表层次镀金层202、管壳钨浆料层203和管壳陶瓷本体204，管壳陶瓷本体204的内壁底部设置有管壳钨浆料层203，且管壳钨浆料层203的上表面设置有管壳表层次镀金层202，管壳表层次镀金层202的表面设置有管壳表层镀金层201，管壳表层镀金层201与芯片背面金属化层102共晶焊接，且芯片背面金属化层102厚度为2um，管壳表层镀金层201厚度为2um，管壳表层次镀金层202厚度为6um；具体操作如下，经过金属蒸发工艺，在芯片本体101的上表面蒸Al层即芯片正面金属化层103，在芯片本体101的下表面蒸Au层即芯片背面金属化层102，芯片背面金属化层102厚度控制在1.5
‑
3um，而管壳陶瓷本体204采用Al2O3材料，在管壳陶瓷本体204表面涂覆钨浆料形成管壳钨浆料层203，再在管壳钨浆料层203表面电镀厚度在3
‑
9um的Ne层，即管壳表层次镀金层202，再在管壳表层次镀金层202表面化镀Au层，即管壳表层镀金层201，管壳
表层镀金层201厚度在1.5
‑
3um，然后芯片本体101底部的芯片背面金属化层102与管壳陶瓷本体204表面的管壳表层镀金层201通过高温加热后，经摩擦直接共晶焊接，实现芯片与管壳的直接有效连接。
[0020]如图2
‑
4所示，管壳陶瓷本体204的表面一角开设有固定槽3，且管壳陶瓷本体204表面其余三角处开设有卡槽4，固定槽3的内部固定有连接柱5，且连接柱5的顶部转动连接有陶瓷封板6，陶瓷封板6除连接柱5外其余三角的内部开设有藏球槽7，且藏球槽7的内部放置有铁滚珠8，铁滚珠8的外径大于藏球槽7的底部内径，铁滚珠8底部凸出于陶瓷封板6底部，卡槽4的内壁底部设置有吸铁石9，且卡槽4的竖直中轴线与藏球槽7的竖直中轴线相重合；具体操作如下，芯片本体101与管壳陶瓷本体204共晶焊接后，人工推动陶瓷封板6使其通过连接柱5旋转且是贴于管壳陶瓷本体204表面旋转，直至陶瓷封板6与管壳陶瓷本体204重合，此过程中铁滚珠8因重力处于藏球槽7底部并贴于管壳陶瓷本体204表面滚动，在陶瓷封板6与管壳陶瓷本体204重合后，铁滚珠8底部穿过藏球槽7底部而凸出于陶瓷封板6底部并卡入卡槽4内部，并通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直接共晶式芯片封装结构，包括半导体芯片（1）和陶瓷管壳（2），其特征在于：所述半导体芯片（1）包括芯片本体（101）、芯片背面金属化层（102）和芯片正面金属化层（103），所述芯片本体（101）下表面设置有芯片背面金属化层（102），且芯片本体（101）的上表面设置有芯片正面金属化层（103），所述陶瓷管壳（2）共晶焊接于芯片背面金属化层（102）的底部，所述陶瓷管壳（2）包括管壳表层镀金层（201）、管壳表层次镀金层（202）、管壳钨浆料层（203）和管壳陶瓷本体（204），所述管壳陶瓷本体（204）的内壁底部设置有管壳钨浆料层（203），且管壳钨浆料层（203）的上表面设置有管壳表层次镀金层（202），所述管壳表层次镀金层（202）的表面设置有管壳表层镀金层（201）。2.根据权利要求1所述的一种直接共晶式芯片封装结构，其特征在于，所述管壳表层镀金层（201）与芯片背面金属化层（102）共晶焊接，且芯片背面金属化层（102）厚度为2um。3.根据权利要求1所述的一种直接共晶式芯片封装结构，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙承呈，
申请(专利权)人：朝阳微电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：