[发明专利]一种大功率SIP金锡焊接封装结构及封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子封装技术领域，特别是一种大功率SIP金锡焊接封装结构及封装方法。

背景技术

SIP封装（System In a Package系统级封装），是在同一封装产品内实现多种功能的高度功能整合体。目前SIP封装技术主要有塑封和陶封，塑封工序简单，成本低，便于自动化，但是气密性较差，机械性能差，对电磁波无屏蔽作用，塑料中含有的有害杂质影响管芯洁净度，但是开模成本相对低，工艺简单，目前广泛应用于民品通信领域；陶封可以满足气密性，但是工艺比较复杂，开模成本高、周期长，目前主要应用到军品领域。在某些特殊应用场合，对产品的高气密性，高耐温性和高导热性提出非常高的要求，急需一种工艺解决高气密性，高耐温性和高导热性问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种高气密性、高导热性和高可靠性的大功率SIP金锡焊接封装结构及封装方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种大功率SIP金锡焊接封装结构，包括金属管壳、陶瓷电路片、功率芯片、玻珠、微带传输线和管帽，所述金属管壳为顶部具有开口的壳体结构，在所述金属管壳的内底面上焊接固定有陶瓷电路片，在所述陶瓷电路片一侧的金属管壳的内底面上还焊接固定有功率芯片，所述玻珠从金属管壳一侧的侧壁插入，所述微带传输线从金属管壳另一侧的侧壁插入，所述功率芯片分别与陶瓷电路片、玻珠和微带传输线电连接，所述管帽固定在金属管壳的开口处。

进一步地，所述功率芯片通过一根金丝与陶瓷电路片键合电连接，所述功率芯片通过另一根金丝与玻珠的内导体键合电连接。

进一步地，所述功率芯片为GaN功率芯片。

进一步地，所述管帽的表面上设有台阶，该台阶与金属管壳顶部开口形状相同，管帽固定在金属管壳的开口处时，所述台阶嵌入金属管壳的顶部开口内。

所述的一种大功率SIP金锡焊接封装结构的封装方法，包括以下步骤：

S1、镀金：在金属管壳的外表面和管帽的外表面分别均匀地镀上厚度为4～8um的金层；

S2、固定陶瓷电路片：在金属管壳的内底面上均匀的涂覆一层厚度为0.05 ～0.12 mm的AuSn20焊料；在AuSn20焊料上放置陶瓷电路片，并将固定在一起的陶瓷电路片和金属管壳置于温度设置在287.5～292.5℃高温的热台上烘烤45～90s，取出自然冷却；

S3、固定玻珠：在玻珠的外表面均匀涂覆一层厚度为0.2～0.8 mm的AuSn20焊料，将玻珠插入金属管壳的安装孔内固定，并将固定在一起的玻珠和金属管壳置于温度设置在287.5～292.5℃高温的热台上烘烤45～90s，取出自然冷却；

S4、玻珠的内导体与陶瓷电路片通过AuSn20焊料焊接；

S5、固定功率芯片：在金属管壳的芯片预留位处均匀地涂覆一层厚度为0.05～0.12 mm的AuSn20焊料，安放上GaN功率芯片，并将整个腔体放入烘箱中，在285～295℃高温下烘烤50～60min取出；

S6、键合电连接：在GaN功率芯片与陶瓷电路片和玻珠的内导体通过键合25 um的金丝电连接；

S7、固定管帽：沿着管帽上台阶的边缘涂上融化后的AuSn20焊料，将管帽与金属管壳紧密贴合后置于温度为295～305℃的热台上，对管帽施加一定的压力，待焊料熔化15～30s后，取出封装在一起的产品置于常温自然冷却。

进一步地，在步骤S2前，还包括清洗金属管壳、管帽和陶瓷电路片的步骤：将金属管壳、管帽和陶瓷电路片分别放在异丙醇溶液中，用超声波清洗10～20min。

进一步地，在步骤S7前，还包括清洗管帽的步骤：将管帽置于酒精溶液中，用超声波清洗10～20min，取出后放入烘箱，在80～100℃温度下烘烤20～30min，再用酒精棉清洗管帽的边缘和台阶。

本发明具有以下优点：

1、在进行SIP封装过程中，部件之间通过AuSn20作为焊料进行密封，利用焊料的毛细管作用充分渗透部件的界面，形成致密的焊接，获得良好的密封效果，从而保证了SIP封装结构的气密性。

2、大功率SIP产品作为微波射频系统的重要组成部分，高气密性、高导热性和高可靠性的需求一直非常迫切，因此本发明的研制对民用和军用的高功率电子产品的发展都至关重要。它可以大大推动大功率SIP产品的技术革命，引领高可靠性大功率SIP的发展方向，带动产业向质量提高、成本降低的方向良性升级和发展。