一種t/r組件控制模塊的系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及T/R組件結(jié)構(gòu)及封裝技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種T/R組件控制模塊的系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]系統(tǒng)級(jí)封裝是指通過對(duì)數(shù)字信號(hào)、射頻、光學(xué)、MEMS的協(xié)同設(shè)計(jì)和制造，將多芯片和分立器件等集成于一個(gè)單塑封體中，并使該單塑封體具備系統(tǒng)級(jí)的功能。
[0003]相控陣?yán)走_(dá)T/R收發(fā)組件的封裝方法一般采用MCM(多芯片組件)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和組裝方式進(jìn)行系統(tǒng)集成。即在LTCC基板表面貼裝或引線鍵合各種有源或無源器件，從而組成一個(gè)射頻收發(fā)系統(tǒng)。這種MCM封裝模式對(duì)T/R組件的小型化起到了促進(jìn)作用。然而，這種將有源和無源器件以二維平鋪的方式組裝于LTCC基板上的封裝方法，已經(jīng)很難使T/R組件的組裝密度進(jìn)一步提高，尺寸進(jìn)一步縮小。
[0004]隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子設(shè)備進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高性能和小型化的主要制約已經(jīng)不再是元器件本身，而是組裝與封裝方式。T/R組件作為雷達(dá)、通信中關(guān)鍵的分系統(tǒng)，體積、重量、性能、成本和可靠性直接決定了電子整機(jī)各個(gè)相關(guān)指標(biāo)?；诔笠?guī)模集成電路、3D互連、高性能組裝和封裝技術(shù)的快速發(fā)展，三維系統(tǒng)級(jí)封裝將成為未來T/R組件小型化新的驅(qū)動(dòng)力。通過對(duì)裸芯片及其相關(guān)的無源器件進(jìn)行高密度的三維堆疊和集成，并形成一個(gè)具有系統(tǒng)級(jí)功能的小型封裝體的做法，可以更加有效地減小器件所占用的MCM基板面積，從而有利于相控陣T/R組件的進(jìn)一步小型化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)有源相控陣T/R組件控制電路模塊，提出一種高密度的三維堆疊封裝結(jié)構(gòu)和封裝方法，通過這種系統(tǒng)級(jí)封裝設(shè)計(jì)，為相控陣?yán)走_(dá)T/R組件的小型化提出了一個(gè)可行的實(shí)施路徑。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的:
[0007]—種T/R組件控制模塊的系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，包括基板;所述基板的上表面倒裝有第一芯片;在所述第一芯片的兩側(cè)的基板上分別焊接有無源器件，所述第一芯片的背面粘接有第二芯片;所述第二芯片與所述基板電性連接;所述基板的下表面粘接有第三芯片;所述第三芯片與所述基板電性連接。其中，芯片與無源器件的個(gè)數(shù)根據(jù)實(shí)際情況而定，不局限圖1中所示出的個(gè)數(shù)。
[0008]優(yōu)選的，所述第一芯片采用金凸點(diǎn)倒裝焊接在所述基板上。
[0009]優(yōu)選的，所述第二芯片通過引線鍵合連接至所述基板的上表面。
[0010]優(yōu)選的，所述第三芯片通過引線鍵合連接至所述基板的下表面。
[0011]優(yōu)選的，對(duì)所述基板上表面所堆疊的第一芯片、第二芯片、無源器件進(jìn)行封裝。
[0012]優(yōu)選的，對(duì)所述第三芯片進(jìn)行封裝。
[0013]優(yōu)選的，在所述基板下表面四周的焊盤位置，進(jìn)行BGA植球;BGA焊球高度高于所述第三芯片的封裝高度。
[0014]一種T/R組件控制模塊的系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，包括以下步驟:
[0015]I)在第一芯片的焊盤上進(jìn)行金凸點(diǎn)植球，并通過超聲熱壓倒裝焊設(shè)備，將芯片倒裝焊接至基板4所對(duì)應(yīng)的焊盤位置;然后對(duì)倒裝的第一芯片，進(jìn)行底部填膠保護(hù)；
[0016]2)通過SMT回流焊，將無源器件焊接在基板表面所對(duì)應(yīng)的焊盤上；
[0017]3)采用堆疊芯片膠帶，將第二芯片粘接于第一芯片的背面，并通過金絲鍵合設(shè)備，將第二芯片與基板的焊盤進(jìn)行連接；
[0018]4)采用環(huán)氧塑封料，通過塑封模具和注塑設(shè)備，對(duì)基板上表面所堆疊的第一芯片、第二芯片以及無源器件進(jìn)行注塑，形成上塑封體；
[0019]5)通過芯片粘接膠帶，將第三芯片粘接與基板的下表面，并通過引線鍵合，使第三芯片與基板形成互連；
[0020]6)采用環(huán)氧塑封料，通過塑封模具和注塑設(shè)備，對(duì)第三芯片進(jìn)行注塑，形成下塑封體；
[0021]7)在基板下表面四周的焊盤位置，進(jìn)行BGA植球。
[0022]優(yōu)選的，所述步驟5)中采用低弧度金絲鍵合方法，以此獲得較薄的塑封高度。
[0023]優(yōu)選的，所述步驟7)中的BGA焊球高度要高于第三芯片的塑封高度。
[0024]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
[0025]本發(fā)明針對(duì)有源相控陣T/R組件控制電路模塊，提出一種高密度的三維堆疊封裝結(jié)構(gòu)以及封裝方法，通過這種系統(tǒng)級(jí)封裝設(shè)計(jì)，為相控陣?yán)走_(dá)T/R組件的小型化提出了一個(gè)可行的實(shí)施路徑，且封裝結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明一種T/R組件控制模塊的系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為使對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識(shí)，用以較佳的實(shí)施例及附圖配合詳細(xì)的說明，說明如下:
[0028]請(qǐng)參見圖1，一種T/R組件控制模塊的系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，包括基板1、第一芯片2、第二芯片3、第三芯片4。在該封裝結(jié)構(gòu)中，第一芯片2采用金凸點(diǎn)倒裝焊，固定在基板的上表面。第一芯片2兩側(cè)的基板I上焊接有無源器件5。第二芯片3則采用芯片粘接膠帶，正面朝上，粘接與第一芯片2的背面，并通過引線a鍵合連接至封裝基板I表面。第三芯片4，則直接膠接在基板14的下表面，并通過引線a鍵合與封裝基板I相連。為了對(duì)芯片提供保護(hù)，對(duì)基板I上表面所堆疊的第一芯片2、第二芯片3、無源器件5進(jìn)行封裝，形成上塑封體11，對(duì)第三芯片4進(jìn)行封裝，形成下塑封體12。最后在基板I的下表面進(jìn)行BGA植球。這個(gè)過程中要求BGA焊球13的直徑要高于下塑封體12的高度。
[0029]對(duì)于上的T/R組件控制模塊的系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其封裝方法包括以下步驟:
[0030]步驟1.在第一芯片2的焊盤上進(jìn)行金凸點(diǎn)植球，并通過超聲熱壓倒裝焊設(shè)備，將芯片倒裝焊接至基板14所對(duì)應(yīng)的焊盤位置;然后對(duì)倒裝的第一芯片2，進(jìn)行底部填膠保護(hù)；
[0031]步驟2.通過SMT回流焊，將無源器件5焊接在基板I表面所對(duì)應(yīng)的焊盤上；
[0032]步驟3.采用堆疊芯片膠帶，將第二芯片3粘接于第一芯片2的背面，并通過金絲鍵合設(shè)備，將第二芯片3與基板I的焊盤進(jìn)行連接；
[0033]步驟4.采用環(huán)氧塑封料，通過塑封模具和注塑設(shè)備，對(duì)基板I上表面所堆疊的第一芯片2、第二芯片3以及無源器件5進(jìn)行注塑，形成上塑封體11，從而對(duì)芯片形成保護(hù)；
[0034]步驟5.通過芯片粘接膠帶，將第三芯片4粘接與基板I的下表面，并通過引線31鍵合，使第三芯片4與基板I形成互連；
[0035]步驟6.采用環(huán)氧塑封料，通過塑封模具和注塑設(shè)備，對(duì)第三芯片4進(jìn)行注塑，形成下塑封體12，對(duì)第三芯片4形成保護(hù)；
[0036]步驟7.芯片堆疊和塑封完成以后，在基板I下表面四周的焊盤位置，進(jìn)行BGA植球。
[0037]其中，步驟5中采用低弧度金絲鍵合方法，以此獲得較薄的塑封高度。
[0038]其中，步驟7中的BGA焊球13高度要高于第三芯片4的塑封高度。
[0039]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種T/R組件控制模塊的系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，包括基板;其特征在于:所述基板的上表面倒裝有第一芯片;在所述第一芯片的兩側(cè)的基板上分別焊接有無源器件;所述第一芯片的背面粘接有第二芯片;所述第二芯片與所述基板電性連接;所述基板的下表面粘接有第三芯片;所述第三芯片與所述基板電性連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種TR組件控制模塊的系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一芯片采用金凸點(diǎn)倒裝焊接在所述基板上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種TR組件控制模塊的系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第二芯片通過引線鍵合連接至所述基板的上表面。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種TR組件控制模塊的系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第三芯片通過引線鍵合連接至所述基板的下表面。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種TR組件控制模塊的系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:對(duì)所述基板上表面所堆疊的第一芯片、第二芯片、無源器件進(jìn)行封裝。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種TR組件控制模塊的系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:對(duì)所述第三芯片進(jìn)行封裝。7.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種TR組件控制模塊的系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:在所述基板下表面四周的焊盤位置，進(jìn)行BGA植球;BGA焊球高度高于所述第三芯片的封裝高度。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種TR組件控制模塊的系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)在第一芯片的焊盤上進(jìn)行金凸點(diǎn)植球，并通過超聲熱壓倒裝焊設(shè)備，將芯片倒裝焊接至基板4所對(duì)應(yīng)的焊盤位置;然后對(duì)倒裝的第一芯片，進(jìn)行底部填膠保護(hù)； 2)通過SMT回流焊，將無源器件焊接在基板表面所對(duì)應(yīng)的焊盤上； 3)采用堆疊芯片膠帶，將第二芯片粘接于第一芯片的背面，并通過金絲鍵合設(shè)備，將第二芯片與基板的焊盤進(jìn)行連接； 4)采用環(huán)氧塑封料，通過塑封模具和注塑設(shè)備，對(duì)基板上表面所堆疊的第一芯片、第二芯片以及無源器件進(jìn)行注塑，形成上塑封體； 5)通過芯片粘接膠帶，將第三芯片粘接與基板的下表面，并通過引線鍵合，使第三芯片與基板形成互連； 6)采用環(huán)氧塑封料，通過塑封模具和注塑設(shè)備，對(duì)第三芯片進(jìn)行注塑，形成下塑封體； 7)在基板下表面四周的焊盤位置，進(jìn)行BGA植球。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種TR組件控制模塊的系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，其特征在于:所述步驟5)中采用低弧度金絲鍵合方法，以此獲得較薄的塑封高度。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種TR組件控制模塊的系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，其特征在于:所述步驟7)中的BGA焊球高度要高于第三芯片的塑封高度。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種T/R組件控制模塊的系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法，具體為通過多種封裝手段，將一組用于相控陣T/R組件電壓和波形控制的裸芯片，以及若干無源器件進(jìn)行三維高密度集成的系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)和封裝方法。在封裝基板上表面，通過對(duì)兩個(gè)芯片采用金凸點(diǎn)倒裝焊和金絲鍵合的方法進(jìn)行三維堆疊及塑封，在封裝基板的下表面?zhèn)?，采用低弧度金絲鍵合對(duì)芯片進(jìn)行連接和塑封，最后在封裝基板下表面的四周進(jìn)行BGA植球。通過該封裝結(jié)構(gòu)和封裝方法所獲得的封裝體，能夠有效地減小T/R收發(fā)組件的尺寸，有利于相控陣?yán)走_(dá)的小型化。
【IPC分類】H01L21/56, H01L25/04, H01L21/50
【公開號(hào)】CN105552065
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610077040
【發(fā)明人】馬強(qiáng), 王波, 唐亮, 陳興國
【申請(qǐng)人】中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2016年2月1日