[发明专利]一种卫星导航三维芯片及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，特别是涉及一种采用三维多芯片组件技术(3D-MCM)来实现的一款北斗&GPS双模卫星导航三维接收芯片及其制造方法。

背景技术

北斗卫星导航系统是拥有我国自主知识产权的全球卫星导航系统。随着北斗卫星导航系统的逐步建设完善，以北斗为核心的卫星导航、精确授时以及位置服务产业正在国民经济生活中发挥越来越重要的作用，成为至关重要的新兴产业，发展前景十分广阔。

高性能卫星导航终端和芯片是卫星导航系统的核心，也是整个导航服务产业链的基础。目前国内北斗卫星导航的终端应用开发都具有偏向性，有的以研制射频芯片为核心，有的以基带处理芯片为研究核心，很少能提供自主的射频与基带处理芯片一体化解决方案，从而导致射频芯片与基带处理芯片核心算法衔接不到位，也极大地降低了模块开发的性能。同时由于目前多采用封装好的射频、基带分立芯片进行二次开发，实现北斗卫星导航功能，导致模块的尺寸、功耗、开发成本都很高，在一定程度上制约了北斗卫星导航产业的高速发展。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种射频、基带一体化的北斗卫星导航三维芯片，该结构基于三维封装技术，将实现北斗卫星导航功能的多种不同芯片的裸片及元器件封装在一颗一体化芯片中，并完成内部逻辑连接和扇出接口。通过将芯片及元器件进行三维堆叠，可以进一步提高组装密度，降低产品的重量和体积。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种卫星导航三维芯片产品的结构，其特征在于，包括：一层或多层用于支撑功能芯片以及实现功能芯片间电气连接的基板；堆叠或平面布局于所述基板上的实现北斗&GPS双模卫星导航的功能芯片的裸片；位于上下层功能芯片之间，用于固定和隔离上下层功能芯片的聚合物或载板；用于实现所述功能芯片之间以及所述功能芯片与基板之间电气连接的键合引线和倒装焊形成的微凸点；以及分布于底层基板下表面的BGA焊球阵列。

进一步地说，所述一层或多层基板表面及内部设置有下列微结构：(1)金属焊盘；(2)倒装焊微凸点；(3)微导线；(4)通孔结构等，基板尺寸形状及上述微结构需根据多种功能芯片/元器件的电学连接关系进行专门设计制造。

进一步地说，所述置于基板上的用于实现北斗&GPS双模卫星导航功能的多种不同裸片，是指从晶圆厂完成流片、划片工艺后未经封装的裸芯片，其上表面具有供电学连接的金属焊盘，与基板连接技术可以为引线键合和倒装焊。

进一步地说，所述置于基板上的用于实现北斗&GPS双模卫星导航的功能芯片的裸片，裸片种类包括：基带芯片、射频芯片和存储芯片，并按照特定逻辑关系连接实现北斗&GPS双模卫星导航接收功能。

进一步地说，还包括覆盖于所述基板上表面的塑封胶；其中，所述塑封胶的高度和面积以包覆所有的功能芯片、键合引线和微凸点为准；所述塑封胶由有机聚合物材料制成。

进一步地说，所述基板以化合物、陶瓷、硅或玻璃为基体；所述焊盘结构由铜、镍、金或上述材料的合金制成。

再进一步地说，所述基带芯片为多模卫星导航基带处理器，其内部集成了多系统并行捕获引擎、多系统兼容的相关器引擎及ARM处理器内核。

本发明还提供了一种卫星导航三维芯片的制造方法，其包括以下步骤：

设计并制作出用于实现多芯片间逻辑连接和支撑作用的多层印刷电路基板；

通过贴片机将第一层级芯片表贴于基板上预留指定位置，采用倒装焊工艺的裸片，其焊盘需要与顶层基板上表面的微凸点严格对准重合；

将贴装芯片后的基板高温固化，使芯片和基本之间形成稳固连接；

通过引线键合机，将第一层级芯片的焊盘用信号线引出到基板上相应的引线焊盘位置；

采用点胶或者涂敷等方式在第一层级芯片上表面形成一层聚合物；

在聚合物上方放置第二层级芯片；

同样经过上述固化、引出信号线等步骤，形成第二层级芯片的互连；

重复上诉步骤可实现多层级芯片的系统级堆叠；

采用点胶或者涂敷等方式在基板上表面形成一层塑封胶，并加温固化；

在基板的背面通过C4工艺回流形成BGA焊球阵列；

对整个模块切片，并做相应的性能检测。

(三)有益效果

本发明与现有技术相比有以下优点：