[发明专利]一种实现电磁屏蔽的SIP封装方法

说明书

本发明公开了一种实现电磁屏蔽的SIP封装方法。传统采用表面金属化防辐射干扰，增加了模块连接的尺寸。本发明方法首先对SIP模块中的MCU芯片和Flash存储芯片的上下表面使用吸收材料进行全表面涂抹，形成屏蔽层，采用的吸收材料为石墨烯。采用上下叠层的封装方法，将MCU芯片和Flash存储芯片采用SPI总线连接，进行相互通信。然后通过正向键合方式将MCU芯片与基板连接，通过反向键合方式将Flash存储芯片与基板连接。本发明方法可以有效吸收电磁波，减少渗透到芯片中的电磁场，进而提高信号的传输质量以及减少EMI问题。引线采用反向的方式键合，能够有效减少堆叠封装的高度。

技术领域

本发明属于芯片技术领域，具体是芯片封装技术领域，涉及一种实现电磁屏蔽的SIP封装方法。

背景技术

随着二维集成电路集成度的进一步提升，半导体行业正在接近晶体管的扩展的瓶颈，三维(3D)集成技术被视为一种有前途的解决方案，可以扩展摩尔定律，用于下一代半导体技术。芯片叠层封装是一种三维的封转技术，可以将处理器、存储芯片及加密芯片等功能芯片集成在一个封装内，实现一个完整的功能，使得集成电路继续向小型化、高性能、高集成化以及低成本发展。

但是，新的应用对于集成产品的电气特性、紧凑结构和系统可靠性提出了新的要求。由于三维封装是由半导体材料、金属材料、绝缘材料等异质材料组成，导致封装内部的电磁环境相当恶劣。此外，由于外部复杂电磁环境将引起封装芯片中的电磁干扰(EMI)。所以如何克服3D集成电路封装的内外干扰成为重点研究方向之一。

传统解决外部辐射的方法是对SIP(System In a Package，系统级封装)模块产品的表面进行金属化，此方案虽然在一定程度上减缓了外部电磁环境对SIP内部芯片的辐射干扰，但是增加了PCB板与SIP模块连接的尺寸，不利于产品最后的小型化趋势。因此，在SIP模块内部进行电磁屏蔽显得极其重要。

发明内容

本发明的目的就是提供一种实现电磁屏蔽的SIP封装方法，利用该方法可以克服外部复杂的电磁环境引起的EMI给芯片带来的危害，从而提高了芯片的工作效率。

本发明具体方法如下：

首先对SIP模块中的MCU芯片和Flash存储芯片的上下表面使用吸收材料进行全表面涂抹，形成屏蔽层，MCU芯片和Flash存储芯片的边缘引脚处不进行涂抹。所述屏蔽层为薄涂层结构，厚度为25～100μm，采用的吸收材料为石墨烯。石墨烯为一种碳系填料，其具有低密度、高强度、耐高温、耐化学腐蚀、低热膨胀系数等优点。石墨烯是理想的二维结构并且有着良好的电导特性，因此具有优越的电磁干扰屏蔽性能。

采用上下叠层的封装方法：由于Flash存储芯片比MCU芯片小，因此Flash存储芯片在上面，MCU在下面，通过引线键合堆叠，将其相应引脚互连，有效节省封装空间尺寸。具体是：

涂抹的吸收材料干燥后，将MCU芯片置于Flash存储芯片下方，并在MCU芯片和Flash存储芯片之间涂抹粘结剂，然后将MCU芯片和Flash存储芯片采用SPI总线连接，进行相互通信。

将连接后的MCU芯片和Flash存储芯片置于基板上；通过正向键合方式将MCU芯片与基板连接，引线从MCU芯片键合到基板；通过反向键合方式将Flash存储芯片与基板连接，引线从基板键合到Flash储存芯片，使得Flash存储芯片上形成的环较低，而基板上形成的环较高。通过这样的引线键合方式，能够有效减少堆叠封装的高度。

外界电磁波传播到吸收材料时，构成屏蔽层的石墨烯材料会对其进行吸收反射，使得电磁波干扰减弱。当部分电磁波穿过吸收材料时候，由于芯片上下表面都附着了石墨烯材料，形成了屏蔽体，使得电磁波在屏蔽体内部经过多次反射衰弱。最后到达屏蔽电磁干扰的效果。