[发明专利]一种系统级封装结构及封装方法

说明书

技术领域

本发明属于微电子封装领域，具体涉及一种系统级封装结构及封装方法。

背景技术

传统的二维封装结构中，常采用金属壁、金属罩的方式隔离微波和数模信号，但是这种二维集成的方法不利于产品的小型化。芯片堆叠和封装堆叠是常用的系统级三维封装技术，能有效减小封装的面积，但是受到长引线、翘曲、散热等因素的影响，不能满足微波电路集成和电子产品可靠性的需求。美国专利局公开的US6613978B2中，提出了一种适用于航天电子产品的系统级三维多芯片封装结构，该结构采用叠层型双腔、双面组装的方法来减小封装面积，但是该结构的两个腔体之间的电路无法通信，且腔体间的隔板无传输通信功能，不利于系统集成。此外，封装结构的外引脚不能同时对外传输数字、模拟和微波信号，不利于封装体与外界的互连。

发明内容

本发明所要解决的目的是提出一种系统级封装结构及封装方法，具有气密特性和高散热能力，上下两个腔体的电路间可以通信，且两腔体的信号互不干扰，可满足数字、模拟与微波电路的混合集成，结构小型化，提高了系统集成规模。

为解决上述问题，本发明提供一种系统级封装结构，包括：

金属基带屏蔽结构的垂直互连隔板；

陶瓷连接器，其金属地端连接垂直互连隔板下表面边缘处，其金属图形端与外部引脚相连；

连接在所述垂直互连隔板上表面边缘处的上金属封环，连接所述陶瓷连接器的下金属封环；

设在所述垂直互连隔板的靠近边缘端含至少两个带屏蔽的一体化同轴垂直互连结构；

设在垂直互连隔板上表面金属化层的上封装基板，设在垂直互连隔板下表面金属化层的下封装基板，上封装基板设有至少两个以上芯片，下封装基板设有至少两个以上芯片；

将垂直互连隔板中至少一同轴垂直互连结构分别与上封装基板连接的第一键合线、第二键合线；

将垂直互连隔板中至少一同轴垂直互连结构分别与下封装基板、陶瓷连接器的金属图形端连接的第三键合线、第四键合线、第五键合线；以及

连接上金属封环的上金属盖板，连接下金属封环的下金属盖板。

根据本发明的一个实施例，所述金属基垂直互连隔板的上封装基板与该基板上的芯片构成微波电路层、所述下封装基板与该基板上的芯片构成数模电路层；或者，所述金属基垂直互连隔板金属化层的下封装基板与该基板上的芯片构成数模电路层、所述下封装基板与该基板上的芯片构成微波电路层。

根据本发明的一个实施例，所述陶瓷连接器为T型陶瓷连接器，其T字横部的上表面为金属地平面、下表面为表层金属图形平面、上下表面间设有绝缘陶瓷介质层，其T字竖部为多层陶瓷介质构成的绝缘凸部，所述金属地平面端紧贴金属基带屏蔽结构的垂直互连隔板下表面连接，表层金属图形平面端一侧连接外部引脚、另一侧连接第四键合线和第五键合线，绝缘凸部端部连接下金属封环。

根据本发明的一个实施例，所述表层金属图形平面为共面波导金属图形和微带线金属图形共面并存的平面。

根据本发明的一个实施例，所述绝缘固定件和绝缘凸部的基材均为陶瓷基材。

根据本发明的一个实施例，所述垂直互连隔板含带屏蔽的同轴垂直互连结构包括自轴心向外依次同轴设置的信号传输金属通柱、第一绝缘介质、金属屏蔽层和第二绝缘介质。

根据本发明的一个实施例，所述垂直互连隔板中带屏蔽的同轴垂直互连结构为均匀传输线结构，配置50欧姆或70欧姆的恒定阻抗。

本发明还提供如下技术方案：一种系统级封装结构的封装方法，包括以下步骤：

提供一金属基带屏蔽结构的垂直互连隔板，在所述垂直互连隔板的靠近边缘处使用深紫外激光加工设备制作双环形腔体；在腔体内部填充第一绝缘介质和第二绝缘介质，并高温烧制成形后，使用减薄抛光设备对垂直互连隔板表面进行减薄抛光至信号传输金属通柱露出垂直互连隔板表面；在垂直互连隔板上下表面使用薄膜沉积设备和图形电镀设备进行金属化层制备，以完成金属基带屏蔽结构的且设有带屏蔽的同轴垂直互连结构的垂直互连隔板；

提供一T型陶瓷连接器，所述陶瓷连接器采用厚膜多层烧制工艺成型，内部使用金属化孔和金属导体连接T型横部的上下表层金属图形平面及T字竖部的下表面金属图形平面，其中T型竖部为多层陶瓷介质，形成具有特定互连关系的多层陶瓷体；将陶瓷连接器的金属地端连接至垂直互连隔板下表面边缘处，将该陶瓷连接器的金属图形端的外侧部和外部引脚相连；

在所述金属基带屏蔽结构的垂直互连隔板上表面边缘处设置上金属封环，在所述陶瓷连接器上设置下金属封环；