CN206947320U - 一种电子装置封装外壳 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及集成电路封装技术领域，尤其涉及一种电子装置封装外壳，包括LTCC基片、金属框和盖板，LTCC基片包括顶层、中间层和底层，顶层包括框体焊区和元器件区，底层在对应元器件区的位置上形成平面栅格阵列，元器件区与平面栅格阵列通过中间层连接，框体焊区包围元器件区，框体焊区与金属框的下表面焊接，金属框的上表面与盖板连接。由此本实用新型的LTCC基片作为载体成为整个封装外壳的一部分，既承担着引出脚的引出方式，又承担了电路的功能布线及表贴元器件的焊接、压焊等组装。LTCC基片多层排布，具有大功率、重量轻、小型化等特点。金属腔体能够防止电路之间的串扰和电磁干扰，并可以较好的满足集成电路高可靠性封装的要求。

Description

一种电子装置封装外壳

技术领域

本实用新型涉及集成电路封装技术领域，尤其涉及一种电子装置封装外壳。

背景技术

目前平面栅格阵列(LGA)封装方式一般应用于小体积、高功率密度集成电路产品，该型封装适合表面贴装，其载体材料可为PCB印制板或陶瓷基板，其壳体材料可为环氧塑封料、金属腔体或陶瓷腔体。

对于高功率密度低压大电流型DC/DC降压电路，如果采用PCB印制板和环氧塑封料进行封装，无法满足军用等高可靠应用领域需求，质量等级低。如果载体和壳体全部采用陶瓷材料封装，在结构设计上更不好满足体积小、基片多层布线等相关要求，且加工难度大，可行性低。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是解决现有的平面栅格阵列封装方式可靠性低且难以满足体积小、基片多层布线的要求的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电子装置封装外壳，包括LTCC基片、金属框和盖板，所述LTCC基片包括顶层、中间层和底层，所述顶层包括框体焊区和元器件区，所述底层在对应所述元器件区的位置上形成平面栅格阵列，所述元器件区与所述平面栅格阵列通过所述中间层连接，所述框体焊区包围所述元器件区，所述框体焊区与所述金属框的下表面焊接，所述金属框的上表面与所述盖板连接。

其中，所述框体焊区的宽度大于所述金属框的厚度，且所述框体焊区的边缘与其靠近的所述金属框下表面的边缘的距离在0.1～0.2mm之间。

其中，所述框体焊区与所述金属框的下表面通过大于300℃的高温共熔焊连接。

其中，所述盖板与所述金属框通过平行缝焊方式密封焊接。

其中，所述底层通过表层印刷导体及阻焊层形成所述平面栅格阵列。

其中，所述元器件区与所述平面栅格阵列通过所述中间层的过孔连接。

其中，所述盖板与所述金属框均由可伐合金制成。

其中，所述盖板具有边沿，所述边沿的厚度小于所述盖板的厚度，所述边沿与所述金属框的上表面对应连接。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：本实用新型电子装置封装外壳采用将金属与陶瓷结合进行焊接组装，LTCC基片的顶层表面设有元器件区，用于安装被封装的元器件和电路，LTCC基片的底层对应元器件区处设有通过中间层与元器件区连接的平面栅格阵列(LGA)，从而使本实用新型成为具有表面贴装型引出脚方式的电子装置壳体，同时在LTCC基片顶层元器件区周围预留用于高温焊接金属框的焊区，即对LTCC基片部分区域金属化形成框体焊区，保证金属框与LTCC基片良好焊接以及防止金属框与LTCC基片错位，金属框上下两端分别与盖板和LTCC基片连接，从而使内部空间成为形成封装元器件和电路的空腔，由此本实用新型的LTCC基片作为载体成为整个封装外壳的一部分，既承担着引出脚的引出方式，又承担了电路的功能布线及表贴元器件的焊接、压焊等组装。本实用新型结构合理、加工容易、使用方便，LTCC基片多层排布，散热好、机械强度高，具有大功率、重量轻、小型化等特点。与同类环氧塑封封装结构相比，金属腔体能够防止电路之间的串扰和电磁干扰，并可以较好的满足集成电路高可靠性封装的要求。

除了上面所描述的本实用新型解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本实用新型的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例电子装置封装外壳的结构示意图；

图2是本实用新型实施例电子装置封装外壳的LTCC基片顶层的结构示意图；

图3是本实用新型实施例电子装置封装外壳的金属框的剖面图；

图4是本实用新型实施例电子装置封装外壳的盖板的结构示意图。

图中：1：LTCC基片；2：金属框；3：盖板；11：框体焊区；12：元器件区；13：平面栅格阵列；31：边沿；a：金属框的厚度；b：框体焊区的宽度。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的电子装置封装外壳，包括LTCC(低温共烧陶瓷)基片1、金属框2和盖板3，LTCC基片1包括顶层、中间层和底层，顶层包括框体焊区11和元器件区12，底层在对应元器件区12的位置上形成平面栅格阵列13，元器件区12与平面栅格阵列13通过中间层连接，框体焊区11包围元器件区12，框体焊区11与金属框2的下表面焊接，金属框2的上表面与盖板3连接。

本实用新型电子装置封装外壳采用将金属与陶瓷结合进行焊接组装，LTCC基片的顶层表面设有元器件区，用于安装被封装的元器件和电路，LTCC基片的底层对应元器件区处设有通过中间层与元器件区连接的平面栅格阵列(LGA)，从而使本实用新型成为具有表面贴装型引出脚方式的电子装置壳体，同时在LTCC基片顶层元器件区周围预留用于高温焊接金属框的焊区，即对LTCC基片部分区域金属化形成框体焊区，保证金属框与LTCC基片良好焊接以及防止金属框与LTCC基片错位，金属框上下两端分别与盖板和LTCC基片连接，从而使内部空间成为形成封装元器件和电路的空腔，由此本实用新型的LTCC基片作为载体成为整个封装外壳的一部分，既承担着引出脚的引出方式，又承担了电路的功能布线及表贴元器件的焊接、压焊等组装。本实用新型结构合理、加工容易、使用方便，LTCC基片多层排布，散热好、机械强度高，具有大功率、重量轻、小型化等特点。与同类环氧塑封封装结构相比，金属腔体能够防止电路之间的串扰和电磁干扰，并可以较好的满足集成电路高可靠性封装的要求。

其中，如图2和图3所示，框体焊区11的宽度b大于金属框2的厚度a，且框体焊区11的边缘与其靠近的金属框2下表面的边缘的距离在0.1～0.2mm之间。要保证金属框与LTCC基片良好焊接以及防止错位，需先进行LTCC基片四周金属化，且金属化区域大小极为关键，框体焊区不宜过大或过小，焊区过大容易造成LTCC基片和金属框在高温焊接时相互错位或偏离，焊区过小容易造成LTCC基片和金属框焊接连接区面积过小，易造成两者脱离或影响产品密封性，所以将框体焊区边缘与金属框边缘焊接距离范围控制在0.1～0.2mm之间为最佳。

具体的，框体焊区11与金属框2的下表面通过大于300℃的高温共熔焊连接。其中，盖板3与金属框2通过平行缝焊方式密封焊接。本实用新型通过LTCC基片合理设计、焊接定位控制、焊料选择、平行缝焊等控制，具有结构合理、加工容易、使用方便等特点，将金属框和LTCC基片通过大于300℃高温共熔方式进行焊接，形成一体，LTCC基片衬底形成LGA排布，内部进行电路走线及元器件组装，最后通过平行缝焊方式将金属框与盖板焊接，形成全密封封装。

其中，底层通过表层印刷导体及阻焊层形成平面栅格阵列13。在设计时根据整体体积的要求，规划LTCC基片表层及内部走线及布局，通过表层印刷导体及阻焊层，形成平面栅格阵列排布。

进一步的，元器件区12与平面栅格阵列13通过中间层的过孔连接。LTCC基片为多层排布，顶层元器件区的元器件或电路通过LTCC基片中间层的过孔与底层的平面栅格阵列连接，从而在内部进行电路走线及元器件组装，使大电流路径变短，散热好、机械强度高，可满足和适应高可靠、大功率、小体积、重量轻、小型化等需求。

其中，盖板3与金属框2均由可伐合金制成。可伐合金具有较高的居里点以及良好的低温组织稳定性，合金的氧化膜致密，容易焊接和熔接，有良好可塑性，可切削加工，广泛用于制作电真空元件，发射管，显像管，开关管，晶体管以及密封插头和继电器外壳等，产品比较耐磨。

另外，如图4所示，盖板3具有边沿31，边沿31的厚度小于盖板3的厚度，边沿31与金属框2的上表面对应连接。边沿与金属框焊接，盖板下表面形成整体的凸起状，扣合后嵌入金属框的内部空间，减小了焊接面积的同时也节省了整个封装外壳的空间。

本实施例提供一种HCE4616型高功率密度DC/DC电源芯片电路，主要包括带有表贴元器件的LTCC基片、金属框及盖板。带有表贴元器件的LTCC基片由LTCC基片和元器件组成，元器件主要包括电阻、电容、功率控制芯片及电感共计32个元器件组成，元器件组装有效区仅13mm×13mm，元器件最小尺寸为0201尺寸电容，元器件最小组装距离达0.15mm，LTCC基片尺寸为16mm×16mm×0.9mm，框体焊区的宽度为0.9mm，能够满足宽度为0.6mm的金属框焊接。经实际测试，该金属陶瓷平面栅格阵列(LGA)封装能够满足HCE4616型高功率密度DC/DC电源芯片电路的高度集成化封装，完全能够满足电路的电参数要求。

综上所述，本实用新型电子装置封装外壳采用将金属与陶瓷结合进行焊接组装，LTCC基片的顶层表面设有元器件区，用于安装被封装的元器件和电路，LTCC基片的底层对应元器件区处设有通过中间层与元器件区连接的平面栅格阵列(LGA)，从而使本实用新型成为具有表面贴装型引出脚方式的电子装置壳体，同时在LTCC基片顶层元器件区周围预留用于高温焊接金属框的焊区，即对LTCC基片部分区域金属化形成框体焊区，保证金属框与LTCC基片良好焊接以及防止金属框与LTCC基片错位，金属框上下两端分别与盖板和LTCC基片连接，从而使内部空间成为形成封装元器件和电路的空腔，由此本实用新型的LTCC基片作为载体成为整个封装外壳的一部分，既承担着引出脚的引出方式，又承担了电路的功能布线及表贴元器件的焊接、压焊等组装。本实用新型结构合理、加工容易、使用方便，LTCC基片多层排布，散热好、机械强度高，具有大功率、重量轻、小型化等特点。与同类环氧塑封封装结构相比，金属腔体能够防止电路之间的串扰和电磁干扰，并可以较好的满足集成电路高可靠性封装的要求。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种电子装置封装外壳，其特征在于：包括LTCC基片、金属框和盖板，所述LTCC基片包括顶层、中间层和底层，所述顶层包括框体焊区和元器件区，所述底层在对应所述元器件区的位置上形成平面栅格阵列，所述元器件区与所述平面栅格阵列通过所述中间层连接，所述框体焊区包围所述元器件区，所述框体焊区与所述金属框的下表面焊接，所述金属框的上表面与所述盖板连接。

2.根据权利要求1所述的电子装置封装外壳，其特征在于：所述框体焊区的宽度大于所述金属框的厚度，且所述框体焊区的边缘与其靠近的所述金属框下表面的边缘的距离在0.1～0.2mm之间。

3.根据权利要求2所述的电子装置封装外壳，其特征在于：所述框体焊区与所述金属框的下表面通过大于300℃的高温共熔焊连接。

4.根据权利要求3所述的电子装置封装外壳，其特征在于：所述盖板与所述金属框通过平行缝焊方式密封焊接。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的电子装置封装外壳，其特征在于：所述底层通过表层印刷导体及阻焊层形成所述平面栅格阵列。

6.根据权利要求5所述的电子装置封装外壳，其特征在于：所述元器件区与所述平面栅格阵列通过所述中间层的过孔连接。

7.根据权利要求5所述的电子装置封装外壳，其特征在于：所述盖板与所述金属框均由可伐合金制成。

8.根据权利要求5所述的电子装置封装外壳，其特征在于：所述盖板具有边沿，所述边沿的厚度小于所述盖板的厚度，所述边沿与所述金属框的上表面对应连接。