[发明专利]一种高温共烧陶瓷BGA封装堆叠结构的组装方法

说明书

本发明公开了一种高温共烧陶瓷BGA封装堆叠结构的组装方法，该方法为：将裸芯片安装至过渡性载体表面，构成芯片‑载体合成块，安装至封装基板表面；通过引线键合将芯片连接至导电布线；将封装基板的金属盖板实施密封；对封装基板进行密封合格测试，以及高温老化和电学测试；对封装基板进行顶部和底部焊盘预敷锡；使用漏印模具在封装基板底部印刷锡膏；定位植球模具，在封装基板底部放置金属连接球；对封装基板底部、封装基板内部进行检测；使用漏印模具在封装基板顶部印刷锡膏；在装夹装置中自下向上依次堆放各层封装基板；将堆叠封装结构回流焊接并进行气相清洗；检查封装基板内部芯片和底部金属连接球。本发明方法具有良好的可靠性和成品率。

技术领域

本发明涉及集成电路封装技术领域，特别是一种高温共烧陶瓷BGA封装堆叠结构的组装方法。

背景技术

随着高频集成电路集成化的大幅度提高，传统的单芯片封装或二维多芯片组件已经无法满足高密度封装的要求。随之产生的系统级封装(system in package)技术，需要将多种功能及材质的半导体集成电路芯片直接集成在封装内部。高温共烧陶瓷(HTCC) 作为一种可靠稳定、耐候性良好的电气功能材料常用于制造电路基板直至构成完整的封装结构，并通过多层布线和设置隔离凹槽的方法实现信号完整性，如专利CN113573463A 公开的一种电路板。进一步地，专利CN112466864A公开了一种基于高温共烧陶瓷的三维堆叠微波组件，采用HTCC制造的封装基板可以在上下两个表面设置用于焊接的金属层，并通过金属连接球实现两个及两个以上的封装堆叠。上述的电路封装结构及其制造方法存在的问题有：

(1)未根据封装基板表面焊盘金属层的结构和化学成分正确选择各封装层之间的金属连接球，容易导致连接界面在连续的热循环应力状态下发生金属疲劳。

(2)使用不合理的金属连接球及焊接材料，无法正确选择制造过程中的工艺温度梯度和焊接方法，容易造成多层封装堆叠时金属连接球偏移、坍塌、桥连短路等严重的制造缺陷，大幅度降低成品率。

(3)未能根据焊盘间距及金属连接球的外形尺寸、材料特性设计正确的焊接材料或金属球分配的模具，也无法根据模具制定合理的模具使用参数，容易造成焊接材料体积不足或过度溢出、金属连接球偏移等严重缺陷，影响堆叠结构一致性。

(4)对封装堆叠结构层间互连接的关键性尺寸偏差控制未作出详细限定，无法排除不满足使用要求和制造偏差，容易造成封装堆叠结构无法完成多层精确互连，进一步容易影响高频信号的传输质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺参数合理、可靠性高、成品率高、质量一致性偏差小的高温共烧陶瓷BGA封装堆叠结构的组装方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种高温共烧陶瓷BGA封装堆叠结构的组装方法，包括以下步骤：

步骤1、将从晶圆分割而成的裸芯片通过软钎焊或导电胶粘接方式安装至尺寸相同的过渡性载体表面，构成芯片-载体合成块；

步骤2、将步骤1形成的芯片-载体合成块通过软钎焊或导电胶粘接方式安装至HTCC封装基板a2表面对应的位置；

步骤3、通过引线键合将芯片连接至封装基板a2内的导电布线；

步骤4、将封装基板a2的金属盖板通过激光脉冲焊接或电阻微隙焊接方法实施密封；

步骤5、对封装基板a2先进行氦质谱检漏测试，然后进行高温老化和电学测试；

步骤6、将步骤5测试合格的封装基板a2进行顶部和底部焊盘a3预敷锡，然后用前端扁平状的除锡器将焊盘表面整平；

步骤7、翻转封装基板a2使封装基板底部向上，使用漏印模具a1在封装基板a2底部印刷锡-铅共晶合金锡膏，印刷完成后脱模；