[实用新型]小型化高密度高效三维系统级封装电路

说明书

本实用新型公开了小型化高密度高效三维系统级封装电路，该封装电路通过POP三维堆叠架构，将封装基板通过内部BGA焊球/焊柱堆叠在陶瓷管壳内部，四层高密度封装基板作为布线层，充分发挥封装基板高密度布线能力强的优势，陶瓷管壳作为封装体，不布线，只进行信号的垂直传输，整个POP封装能够替代等效十二层的传统多台阶多腔体一体化布线陶瓷管壳，大大简化了陶瓷管壳的设计和工艺实现难度，极大提升了陶瓷管壳的良率，降低了陶瓷管壳的成本；同时解决了小型化高密度金属陶瓷气密封装电路快速设计、生产、迭代的痛点，具有很强的工程实用性；陶瓷管壳通过平行封焊工艺封盖，实现封装电路的高气密性；该封装电路具有体积小、布线密度高、可靠性高等优点。

技术领域

本实用新型涉及小型化高密度高效三维系统级封装电路，属于封装电路技术领域。

背景技术

上世纪90年代以来，便携式、微型化电子产品以及航空航天、有线/无线通信进入了一个高速发展时期，要求半导体器件最大程度地实现小型化、轻量化、高密度的同时满足高可靠性。集成电路技术应运而生。然而，目前集成电路的工艺技术已经接近其物理极限，摩尔定律(Moore’s Law)将无法保持。在这样的背景下，提出了系统级封装(System inPackage，SIP)，作为“超摩尔定律”(More than Moore)的重要技术。“超摩尔定律”的概念着眼于系统集成的层面，为电子行业的发展提供了新的方向。

国际半导体技术蓝图(International Technology Roadmap forSemiconductors，ITRS)对SIP进行了明确的定义：SIP是采用任何组合将多个具有不同功能的有源和无源电子元器件以及诸如MEMS、光学甚至生物芯片等其他器件组装在单一封装中，形成一个具有多种功能的系统或子系统。

SIP采用目前最先进的工艺与技术，主要包括：

(1)材料技术(半导体材料、陶瓷材料、金属材料、金属基复合材料)；

(2)芯片技术(逻辑芯片、数字芯片、模拟芯片、功率芯片)；

(3)互联技术(高密度多层互联、芯片与芯片互联、倒装焊接、引线键合)；

(4)封装技术(球栅阵列(Ball Grid Array，BGA)、晶圆级封装、封装基板)；

(5)组装技术(层叠封装、芯片堆叠、高精度组装)；

(6)测试技术(裸片测试、封装测试、系统测试)。

传统的高可靠性金属气密陶瓷封装，采用的是多台阶多腔体多层布线一体化陶瓷管壳封装，陶瓷管壳既作为封装体，又作为走线层，设计上要同时兼顾多层台阶键合指设计、多层高速布线和多腔体结构设计，由于陶瓷布线精度有限，布线层数较多，整体设计复杂，工艺实现难度大，加工周期长，生产良率低，管壳成本高，工程上很难大范围推广；此外，无论电路设计需要修改或者管壳结构需要修改，陶瓷管壳都需要重新设计加工，迭代周期太长，不利于快速推出产品，抢占市场先机。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供小型化高密度高效三维系统级封装电路，通过POP(板级堆叠)三维堆叠架构，将高密度封装基板通过内部BGA焊球/焊柱堆叠在陶瓷管壳内部，封装基板作为布线层，陶瓷管壳作为封装体，解决了小型化高密度金属陶瓷气密封装电路快速设计、生产、迭代的痛点。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：