[发明专利]一种小型化抗高过载硅基微系统装置及其组装方法

说明书

本发明公开了一种小型化抗高过载硅基微系统装置及其组装方法，该装置区别与传统的硅基微系统封装方法，使得水平基板之间通过POP工艺堆叠，水平基板和垂直基板之间通过POP工艺封装，使得形成了立体封装结构；两个垂直基板一个设置在水平基板的后方，一个设置在水平基板的侧方，形成正交互联结构；基板之间通过树脂进行封装，同实现了基板上元件的有效的保护和灌封，该封装利用POP工艺堆叠和树脂封装，有效的解决了小型化技术及抗高过载的能力；该组装方法适用于小型化综合电子微系统控制模块，通用性高，易于操作，成本较低。

【技术领域】

本发明属于信息采集、数据处理和控制微系统集成领域，具体涉及一种小型化抗高过载硅基微系统装置及其组装方法。

【背景技术】

常用的微系统装置，目前还停留在单一功能集成的样品芯片上，工艺结构还基于板级和接插件的拼装，主要使用已封装器件，有大量空间闲置。采用常规拼装工艺集成的微系统装置不具备抗高过载冲击的能力，在高过载条件下容易造成基板断裂、板上芯片脱离，以及键和丝焊点分离，导致模块失效。以上问题限制了微系统装置小型化发展和抗高过载能力的提高。因此，需要在电路设计、工艺集成组装方式和整体灌封上采用新方法，来提高微系统装置小型化和抗高过载能力。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种小型化抗高过载硅基微系统装置及其组装方法；该装置通过采用新的电气连接方法和灌封方式，使得有效解决了小型化技术及抗高过载的能力，适用于小型化综合电子微系统控制模块，通用性高，易于操作，成本较低。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种小型化抗高过载硅基微系统装置，包括：相互垂直的水平基板和竖直基板，水平基板从下到上依次包括金属复合基板、第一MCM-L基板、第二MCM-L基板、硅转接基板、第三MCM-L基板和第四MCM-L基板；金属复合基板和第一MCM-L基板固定连接，其余水平基板之间通过POP工艺堆叠；竖直基板包括第五MCM-L基板和第六MCM-L基板，第五MCM-L基板设置在水平基板的后方，第六MCM-L基板设置在水平基板的一侧；基板之间通过树脂进行封装。

本发明的进一步改进在于：

优选的，树脂优选为环氧树脂基封胶。

优选的，各个水平基板之间通过超声波键合飞线实现电气连接，所述飞线为硅铝丝或铝丝；第五MCM-L基板和第六MCM-L基板均通过挠性线路板和第四MCM-L基板连接。

优选的，金属复合基板上设置有栈式堆叠器、第一电容、第一电阻和电源芯片。

优选的，第二MCM-L基板上设置有基带处理芯片。

优选的，硅转接基板上设置有第二电容和FPGA板；硅转接基板上通过TSV工艺连接有玻璃转接基板，玻璃转接基板的下表面焊接有存储器。

优选的，第三MCM-L基板上设置有第三电容、三轴地磁传感器和AD转换器。

优选的，第四MCM-L基板、第五MCM-L基板和第六MCM-L基板上各自设置有单轴MEMS加计和单轴MEMS陀螺仪。

一种上述的小型化抗高过载硅基微系统装置的组装方法，包括以下步骤：

步骤1，在金属复合机基板上固定设置第一MCM-L基板，通过POP工艺在第一MCM-L基板上依次堆叠第二MCM-L基板、硅转接基板、第三MCM-L基板和第四MCM-L基板，完成水平基板的POP工艺堆叠；

步骤2，在水平基板的后方通过挠性线路板将第五MCM-L基板和第四MCM-L基板连接，在水平基板的一侧通过挠性连接带将第六MCM-L基板和第四MCM-L基板连接；

步骤3，通过树脂对基板之间进行灌封。