[发明专利]一种陶瓷基双面RDL 3D封装方法及结构

说明书

本发明公开了高密度集成电路封装领域的一种陶瓷基双面RDL 3D封装方法及结构，包括具有多层布线结构的陶瓷基板，所述陶瓷基板内部通过厚膜TCV通孔实现电气垂直互连；所述陶瓷基板的正面制备有正面多层薄膜RDL层，正面多层薄膜RDL层上安装电子器件，且陶瓷基板的正面采用气密性结构封装；所述陶瓷基板的背面开设至少一个腔体，腔体的内部还设有电子器件；所述腔体内部以及陶瓷基板的背面形成有固化的介质层，所述介质层上制备有背面多层薄膜RDL层。本发明将有源芯片和无源器件等电子器件集成在封装结构上，不通过2.5D转接板即可实现高密度芯片的RDL，有效缩短芯片间电气传输的物理距离，降低传输损耗、提升电路带宽、降低系统热阻，提升布线密度。

技术领域

本发明涉及高密度集成电路封装领域，具体是一种陶瓷基双面RDL 3D封装方法及结构。

背景技术

在当前军事环境下，小型化、轻量化、模块化、多功能已成为未来智能武器装备发展的必然趋势。目前，基于传统组装与封装技术的系统集成难以满足未来新型武器装备系统发展的需求。SiP(System-in-Package)技术可将多种工艺不兼容的异质芯片集成在一个封装结构中，以实现功能完整或某种功能的系统。相较于SoC(System on Chip)技术，SiP具有设计灵活、快捷、周期短、成本低等优点，可以很好的满足未来武器装备发展需求。SiP技术主要的研究重点在于2.5D转接板技术、异质互连、芯片堆叠等，其中硅基2.5D转接板、TSV等技术近年来多用于异质芯片的集成，可实现系统小型化、轻量化；但相应地，该类技术工艺难度较大，难以实现大规模系统集成，并在电磁屏蔽设计、可靠性、灵活性、成本、生产周期、系统散热等方面存在短板，进而影响系统性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种陶瓷基双面RDL 3D封装方法及结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种陶瓷基双面RDL 3D封装结构，包括具有多层布线结构的陶瓷基板，所述陶瓷基板内部通过厚膜TCV通孔实现电气垂直互连；所述陶瓷基板的正面制备有正面多层薄膜RDL层，正面多层薄膜RDL层上安装电子器件，且陶瓷基板的正面采用气密性结构封装；所述陶瓷基板的背面开设至少一个腔体，腔体的内部还设有电子器件；所述腔体内部以及陶瓷基板的背面形成有固化的介质层，所述介质层上制备有背面多层薄膜RDL层。

作为发明的一种改进方案，所述腔体内设置有厚膜TCV通孔、复合金属层的其中一个或两个；所述复合金属层印制在腔体内底面；当两个同时存在时，厚膜TCV通孔至少设有四个并分布在腔体内部四周，复合金属层通过厚膜TCV通孔与地连接。

上述封装结构的封装方法，包括以下步骤：

步骤1：制备具有腔体结构的陶瓷基板；

步骤2：对陶瓷基板的正面研磨抛光，使平整度≤5μm/mm，表面粗糙度≤0.08μm，在陶瓷基板的正面制备正面多层薄膜RDL层；

步骤3：在陶瓷基板背面的腔体中设置电子器件，电子器件包括有源芯片，在各腔体内部填充以及在陶瓷基板的背面涂覆绝缘介质，热处理后固化形成介质层，对介质层研磨抛光使有源芯片的电极露出，在介质层的表面制备背面多层薄膜RDL层；

步骤4：在正面多层薄膜RDL层上安装电子器件，然后在陶瓷基板的正面进行气密性封装，在背面多层薄膜RDL层上设置电气引出端；

步骤5：实现单个带电磁屏蔽腔的陶瓷基双面RDL 3D封装结构的制备。

作为发明的一种改进方案，多层薄膜RDL层的制备步骤如下：

步骤2.1：在陶瓷基板的正面或介质层的表面沉积金属种子层，光刻出符合设计要求的复合金属化图形二；

步骤2.2：在复合金属化图形二上旋涂绝缘介质，进行热处理；