一種一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片產(chǎn)品及其制造方法，所述一體化芯片包括：一層或多層用于支撐功能芯片以及實(shí)現(xiàn)功能芯片間電氣連接的基板；位于最上層基板上表面用于實(shí)現(xiàn)功能芯片與基板之間電氣連接的微凸點(diǎn)焊盤，平面布局于所述基板上的基帶、射頻、存儲(chǔ)等功能芯片的裸片及元器件；基板的背面通過C4工藝回流形成BGA焊球陣列。本發(fā)明將多個(gè)實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航的功能芯片裸片及元器件，通過一系列的基板工藝和微組裝工藝集成在一個(gè)封裝體內(nèi)，形成一個(gè)高密度、低損耗的小型電子產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)北斗、GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航接收與處理功能的同時(shí)，克服現(xiàn)有衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品模塊尺寸大、走線難度大、成本高等問題。
【專利說明】一種一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域，特別涉及一種利用多芯片封裝技術(shù)來實(shí)現(xiàn)一款高密度高集成的北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航一體化芯片的結(jié)構(gòu)及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是擁有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的逐步建設(shè)完善，以北斗為核心的衛(wèi)星導(dǎo)航、精確授時(shí)以及位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)正在國民經(jīng)濟(jì)生活中發(fā)揮越來越重要的作用，成為至關(guān)重要的新興產(chǎn)業(yè)，發(fā)展前景十分廣闊。
[0003]高性能衛(wèi)星導(dǎo)航終端和芯片是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的核心，也是整個(gè)導(dǎo)航服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈的基礎(chǔ)。目前國內(nèi)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的終端應(yīng)用開發(fā)都具有偏向性，有的以研制射頻芯片為核心，有的以基帶處理芯片為研究核心，很少能提供自主的射頻與基帶處理芯片一體化解決方案，從而導(dǎo)致射頻芯片與基帶處理芯片核心算法銜接不到位，也極大地降低了模塊開發(fā)的性能。傳統(tǒng)的衛(wèi)星導(dǎo)航模塊，是將封裝好的基帶、射頻等功能芯片通過相應(yīng)的邏輯連接起來，或通過復(fù)雜的電路實(shí)現(xiàn)射頻、基帶功能，需要多顆芯片以及外接大量的PCB布局布線來完成這一連接，從而會(huì)占據(jù)電路板上大量的面積，也增加走線難度。由于PCB電路板上的線路尺寸和過孔尺寸較大，使整個(gè)系統(tǒng)的面積和體積也會(huì)跟著加大。由于這種傳統(tǒng)的方法，盡管在整體組裝中簡單，但是模塊存在尺寸大、功耗高、開發(fā)成本高等問題，同時(shí)也使得技術(shù)方案的保密性較差，在一定程度上制約了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。
[0004]而本專利的提出正是基于傳統(tǒng)方法的帶來的種種問題，將實(shí)現(xiàn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航功能的裸芯片，通過一系列的基板工藝和微組裝工藝集成在一個(gè)封裝體內(nèi)，形成一個(gè)高密度，低損耗，低成本的小型一體化導(dǎo)航芯片。芯片封裝制造采用倒裝焊工藝，可以省去繁復(fù)的傳統(tǒng)弓I線鍵合工藝，實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一 )要解決的技術(shù)問題
[0006]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航一體化芯片封裝結(jié)構(gòu)和方法，該結(jié)構(gòu)基于平面MCP倒裝焊工藝技術(shù)，將系統(tǒng)中的多種不同芯片的裸片通過倒裝焊的方式封裝在一個(gè)基板中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)北斗和GPS雙模衛(wèi)星信號(hào)的接收與處理功能，并完成內(nèi)部邏輯連接和扇出接口。
[0007]( 二 )技術(shù)方案
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0009]一種一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括:一層或多層用于實(shí)現(xiàn)多芯片間邏輯連接和支撐作用的基板；位于頂層基板上表面實(shí)現(xiàn)各個(gè)芯片與基板電學(xué)連接的倒裝焊微凸點(diǎn)；置于最上層基板上的用于實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航功能的多種裸芯片及元器件；覆蓋于多種不同芯片和引線上的塑封膠；以及形成于基板背面的BGA焊球陣列。
[0010]進(jìn)一步地說，所述用于實(shí)現(xiàn)多芯片間邏輯連接和支撐作用的基板，為雙層化合物印制線路板，其表面及內(nèi)部設(shè)置有下列微結(jié)構(gòu):(1)金屬焊盤；(2)倒裝焊微凸點(diǎn)；(3)微導(dǎo)線；(4)通孔結(jié)構(gòu)等，基板尺寸形狀及上述微結(jié)構(gòu)需根據(jù)多種功能芯片/元器件的電學(xué)連接關(guān)系進(jìn)行專門設(shè)計(jì)制造。
[0011]更進(jìn)一步地說，所述置于基板上的用于實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航功能的多種不同裸芯片，是指從晶圓廠完成流片、劃片工藝后未經(jīng)封裝的裸芯片，其上表面具有供電氣連接的金屬焊盤，所述裸芯片帶有金屬焊盤的上表面向下放置，裸芯片與基板連接方式為倒裝焊。
[0012]更進(jìn)一步地說，所述置于基板上的用于實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航功能的多種裸芯片，包括:基帶芯片，射頻芯片，存儲(chǔ)芯片，并且按照一定的邏輯關(guān)系進(jìn)行互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星信號(hào)的接收與處理功能。且所述基帶芯片為多模衛(wèi)星導(dǎo)航基帶處理器，其內(nèi)部集成了多系統(tǒng)并行捕獲引擎、多系統(tǒng)兼容的相關(guān)器引擎和ARM處理器內(nèi)核。
[0013]更進(jìn)一步地說，所述倒裝焊微凸點(diǎn)，其尺寸大小、間距等與裸芯片上的對(duì)應(yīng)焊盤大小及間距一致，可一一對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)重合放置；微凸點(diǎn)材料可以為金、銅、鎳、錫鉛合金等。
[0014]再進(jìn)一步地說，所述覆蓋于芯片和引線上的塑封膠，其高度和面積以包覆所有的芯片和引線以及基板表面的裸露焊盤為準(zhǔn)，所述塑封膠由有機(jī)聚合材料制成。
[0015]一種一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片的制造方法，其包括以下步驟:
[0016]設(shè)計(jì)并制作出用于實(shí)現(xiàn)多芯片間邏輯連接和支撐作用的多層印刷電路基板；
[0017]通過貼片機(jī)將多種實(shí)現(xiàn)北斗&GPS衛(wèi)星導(dǎo)航功能裸芯片上表面向下，倒裝表貼于基板上預(yù)留指定位置，芯片焊盤與基板上的微凸點(diǎn)對(duì)應(yīng)重合；
[0018]將貼裝芯片后的基板高溫固化，使芯片和基板之間形成穩(wěn)固連接；
[0019]采用點(diǎn)膠或者涂敷等方式在基板上表面形成一層塑封膠，并加溫固化；
[0020]在基板的背面通過C4工藝回流形成BGA焊球陣列；
[0021 ] 對(duì)整個(gè)模塊切片，并做相應(yīng)的性能檢測(cè)。
[0022](三)有益效果
[0023]本發(fā)明與常見的衛(wèi)星導(dǎo)航模塊相比有以下優(yōu)點(diǎn):
[0024]首先，本發(fā)明擺脫了傳統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航模塊采用多顆分立芯片進(jìn)行組裝開發(fā)時(shí)尺寸大的缺點(diǎn)，將裸芯片集成，整個(gè)模塊的面積和體積都大大減小。
[0025]第二，本方法將模塊中的各個(gè)芯片間的走線距離變短，更利于提高信號(hào)處理的速度，降低功耗，提高模塊的性能。
[0026]第三，采用倒裝焊工藝，避免了繁復(fù)的引線鍵合工藝，可以有效提高組裝效率，適用于大規(guī)模生產(chǎn)，且相對(duì)傳統(tǒng)方法可降低成本。
[0027]第四，本方案采用一體化芯片實(shí)現(xiàn)之前由多顆芯片組裝的北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航功能，降低用戶二次開發(fā)的難度的同時(shí)也提高了產(chǎn)品的保密性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1a至圖1d是根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片的封裝結(jié)構(gòu)的流程橫截面示意圖，其中:
[0029]101-以化合物為基體的基板，用于承載實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航功能的多種不冋裸片；[0030]102-上表面微凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，一般由銅、鎳、金等金屬組成，用于表面裸片與基板的電學(xué)連接；
[0031]103-下表面焊盤結(jié)構(gòu)，一般由銅、鎳金等金屬組成，用于形成背面焊球陣列；
[0032]104-第一功能芯片，可為實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航的功能芯片中的任意一種；
[0033]105-第二功能芯片，可為實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航的功能芯片中除第一功能芯片外的另外任意一種；
[0034]106-塑封膠,一般為有機(jī)聚合物材料；
[0035]107-背面焊球陣列BGA。
[0036]圖2是根據(jù)本發(fā)明完成北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航一體化芯片的封裝結(jié)構(gòu)的最終表面芯片分布頂視示意圖，其中:
[0037]201-用于承載實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航功能的多種不同裸片的基板。
【具體實(shí)施方式】
[0038]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0039]圖1a至圖1d是根據(jù)本發(fā)明完成一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片的具體實(shí)施流程橫截面示意圖。
[0040]步驟1，設(shè)計(jì)并制作出如圖1a所示的用于實(shí)現(xiàn)多芯片間邏輯連接和支撐作用的兩層印刷電路基板101，制作工藝采用常規(guī)的基板工藝即可，在該基板上除了有兩層用于實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航一體化芯片功能電氣連接的重新分布層，還有位于上表面的用于表面裸片的微凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)102, —般由銅、鎳、金等金屬組成。
[0041]步驟2，如圖1b所示，將構(gòu)成一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片的三種芯片中的任意一個(gè)功能芯片104和構(gòu)成一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片的三種芯片中除第一功能芯片外的另外任意一種功能芯片105貼裝在基板的制定位置，貼裝方法采用表面貼裝機(jī)，分別包括預(yù)熱、涂膠、對(duì)準(zhǔn)、放置、高溫固化等步驟，其他芯片也按照此方法貼裝固定在基板101上制定位置。
[0042]步驟3，如圖1c所示，采用點(diǎn)膠或者涂敷等方式在基板上表面形成一層塑封膠106，并加溫固化。其塑封膠的成分一般為有機(jī)聚合物，高度以覆蓋住所有裸芯片和引線為準(zhǔn)；
[0043]步驟4，如圖1d所示，在基板的背面通過C4工藝回流形成BGA焊球陣列107 ；
[0044]步驟5，對(duì)整個(gè)模塊切片，并做相應(yīng)的性能檢測(cè)。
[0045]圖2是根據(jù)本發(fā)明完成射頻、基帶一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片的封裝結(jié)構(gòu)的最終表面芯片分布頂視示意圖，201為承載裸片及實(shí)現(xiàn)其互聯(lián)關(guān)系的基板。
[0046]圖2-1和圖2-2分別給出了一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片兩種不同的實(shí)現(xiàn)方式。圖2-1中給出了采用一顆雙通道射頻芯片、基帶芯片和存儲(chǔ)芯片這三種裸芯片實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航功能的方案，其中雙通道射頻芯片實(shí)現(xiàn)北斗&GPS衛(wèi)星信號(hào)的雙通道并行接收，基帶芯片對(duì)射頻芯片接收的信號(hào)進(jìn)行捕獲與處理，存儲(chǔ)芯片用于存儲(chǔ)基帶芯片處理好的衛(wèi)星數(shù)據(jù)；圖2-2給出了采用一顆基帶芯片、存儲(chǔ)芯片及兩顆單通道射頻芯片這四顆裸片實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航功能的另一方案，其采用兩顆單通道射頻芯片實(shí)現(xiàn)北斗&GPS衛(wèi)星信號(hào)的雙通道并行接收功能。兩種不同的方式都能實(shí)現(xiàn)北斗和GPS雙模衛(wèi)星信號(hào)的接收和處理功能。
[0047]裸片的分布位置可根據(jù)基板的具體布局布線和裸片的大小功能、尺寸等因素來調(diào)節(jié)，不受示意圖位置的限制。
[0048]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括: 一層或多層用于實(shí)現(xiàn)多芯片間邏輯連接和支撐作用的基板； 位于頂層基板上表面實(shí)現(xiàn)各個(gè)芯片與基板電學(xué)連接的倒裝焊微凸點(diǎn)； 置于最上層基板上的用于實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航功能的多種裸芯片及元器件； 覆蓋于多種不同芯片和引線上的塑封膠； 以及形成于基板背面的BGA焊球陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化芯片產(chǎn)品，其特征在于，所述用于實(shí)現(xiàn)多芯片間邏輯連接和支撐作用的基板，為雙層化合物印制線路板，其表面及內(nèi)部設(shè)置有下列微結(jié)構(gòu):(I)金屬焊盤；(2)倒裝焊微凸點(diǎn)；(3)微導(dǎo)線；(4)通孔結(jié)構(gòu)等，基板尺寸形狀及上述微結(jié)構(gòu)需根據(jù)多種功能芯片/元器件的電學(xué)連接關(guān)系進(jìn)行專門設(shè)計(jì)制造。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化芯片產(chǎn)品，其特征在于，所述置于基板上的用于實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航功能的多種不同裸片，是指從晶圓廠完成流片、劃片工藝后未經(jīng)封裝的裸芯片，其上表面具有供電氣連接的金屬焊盤，所述裸芯片帶有金屬焊盤的上表面向下放置，裸芯片與基板連接方式為倒裝焊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化芯片產(chǎn)品，其特征在于，所述置于基板上的用于實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航功能的多種裸芯片，包括:基帶芯片，射頻芯片，存儲(chǔ)芯片，并且按照一定的邏輯關(guān)系進(jìn)行互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星信號(hào)的接收與處理功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基帶芯片，其特征在于，所述基帶芯片為多模衛(wèi)星導(dǎo)航基帶處理器，其內(nèi)部集成了 ARM處理器內(nèi)核、多系統(tǒng)并行捕獲引擎和多系統(tǒng)兼容的相關(guān)器引擎。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化芯片產(chǎn)品，其特征在于，所述倒裝焊微凸點(diǎn)，其尺寸大小、間距等與裸芯片上的對(duì)應(yīng)焊盤大小及間距一致，可一一對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)重合放置；微凸點(diǎn)材料可以為金、銅、鎳、錫鉛合金等。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化芯片產(chǎn)品，其特征在于，所述覆蓋于芯片和引線上的塑封膠，其高度和面積以包覆所有的芯片和引線以及基板表面的裸露焊盤為準(zhǔn)，所述塑封膠由有機(jī)聚合材料制成。
8.—種一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片的制造方法，其特征在于，包括: 設(shè)計(jì)并制作出用于實(shí)現(xiàn)多芯片間邏輯連接和支撐作用的兩層印刷電路基板； 通過高精度貼片機(jī)將多種功能裸芯片上表面向下，倒裝表貼于基板上預(yù)留指定位置，芯片焊盤與基板上的微凸點(diǎn)對(duì)應(yīng)重合； 將貼裝芯片后的基板高溫固化，使芯片/元器件和基板之間形成穩(wěn)固連接； 采用點(diǎn)膠或者涂敷等方式在基板上表面形成一層塑封膠，并加溫固化； 在基板的背面通過C4工藝回流形成BGA焊球陣列； 對(duì)整個(gè)模塊切片，并做相應(yīng)的性能檢測(cè)。
【文檔編號(hào)】G01S19/35GK103869329SQ201210535698
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月13日
【發(fā)明者】謝偉東, 潘小山 申請(qǐng)人:北京天中磊智能科技有限公司