一种盒式三维系统级封装技术方案

本发明专利技术介绍了一种盒式三维系统级封装，采用该发明专利技术中的技术，能够在最小的体积内封装更多的芯片，通过巧妙的封装结构体设计和刚柔结合板的应用，在封装体的6个基板上均可以安装芯片等元器件，通过弯折、焊接、灌胶，形成一个盒体式三维系统级封装，所有元器件均位于盒体内部，并被有效地封装保护起来。

【技术实现步骤摘要】
一种盒式三维系统级封装1
本专利技术公开一种三维系统级封装，是一种能广泛应用于航空航天、微电子、通讯、医疗等领域中的系统级封装技术。采用该技术，能够在最小的体积内封装更多的芯片，通过巧妙的封装结构设计，在封装体的6个基板上均可以安装元器件，通过折叠、焊接、灌胶，形成一个盒体式三维系统级封装，所有元器件均位于盒体内部，被有效地封装保护起来。2
技术介绍
系统级封装SiP(System-in-Package)是一种将多个芯片封装在一个封装体内，形成一个独立系统的新型封装技术。随着工艺水平的提高，封装技术发展得很快，规模越来越大，引脚数目快速增长，单芯片封装已经不能满足系统设计的要求，封装产品也逐渐地由小规模、单片芯片封装向大规模、多芯片封装的方向发展。多芯片封装受到了越来越多的关注，其中最受关注的便是SiP系统级封装。系统级封装，顾名思义，是指在一个封装体中集成一个系统。通常，这个系统需要封装多个芯片并能够独立完成特定的任务，如集成了CPU、DRAM、Flash等多种IC芯片的SiP系统级封装。系统级封装SiP通常包含一块载板，将元器件统一安装在载板上，然后进行封装加固，最后形成一个完成的系统级封装。随着基板技术的发展，刚柔结合板的应用也越来越普遍，其性能日益提高，成本也降低到可接受的范围内。刚柔结合板是指在印刷电路板上包含一个或多个刚性区和柔性区，由刚性板和柔性板层压在一起组成。刚柔板结合板的本质是将柔性电路板FPC(FlexiblePrintedCircuit)作为刚性电路板PCB(PrintedCircuitboard)的一个层或者多个电路层，再对PCB的刚性进行部分铣加工，只保留柔性部分，这样，柔性区域可进行一定程度的弯曲，从而适应复杂的结构安装，或者活动部件的连接。刚柔结合板的优点是既可以提供刚性印刷板的支撑作用，又具有柔性板的弯曲特性，能够满足三维组装的需求。在SiP系统级封装中，因为要在有限的空间内封装多个芯片，所以集成度一直是SiP中重要的技术指标。通常，在SiP中增加集成度主要采用三维堆叠的方式，包括芯片堆叠和封装堆叠等方式，三维堆叠方式目前应用比较普遍，但也有一些难以解决的问题。例如芯片堆叠中对芯片的尺寸、功耗等都有比较严格的要求；封装堆叠中对上下封装的尺寸及引脚位置也有严格的要求，同时，上下引脚的连接也会影响芯片的安装空间。因此，一种新的三维系统级封装集成方式是SiP技术发展非常需要的。3
技术实现思路
本专利技术专利介绍的三维系统级封装，是采用了刚柔结合板结构的封装体，在基板生产和加工以及芯片贴装过程中，整个刚柔结合基板位于同一个平面内，芯片贴装完成后，将柔性部分弯曲90度，形成盒式封装体。本专利技术介绍了一种三维系统级封装，其特征在于：采用了盒式三维结构，其封装基板采用了刚柔结合板，其中包含6块刚性基板，中间通过5个柔性电路连接，在6块刚性基板上，均可安装芯片等元器件，柔性电路主要起到电气互联和物理连接的作用。在元器件安装完成后，对柔性区域进行90度弯曲，将刚性基板弯折并拼接成一开盖盒状体，并对其接缝处进行焊接，然后对封装体内部充胶加固，最后封盖，植球，形成完整的三维系统级封装。为了明确本方案内容，采用顶视图和侧视剖面图进行解释，附图1为三维系统级封装的基板顶视图和对应的侧视剖面图。其中A、B、C、D、E、F为刚性基板，总共6块，通过5个柔性电路连接起来，分别标识为1、2、3、4、5，刚性基板在未有柔性电路连接的边做金属化处理，用于后期的焊接。图1中央为顶视图，其中a-a，b-b点划线表示剖面图的位置，a-a剖面图位于图1下方，b-b剖面图位于图1右侧。附图2是附图1的局部放大图，包含刚性基板A的局部和刚性基板B的局部及柔性电路1，柔性电路连接刚性基板，其厚度一般比刚性基板薄，层压在刚性基板中间。每块刚性基板上可安装元器件，安装元器件的原则是尽可能将高度大的元器件安装在基板中央位置，高度小的可往基板外侧安装，但不能太靠近边缘，避免和其它基板上的元器件产生干涉，每块基板上的元器件高度大致呈金字塔型排布，如果是裸芯片，可进行芯片堆叠安装，参看附图3，附图4。元器件安装完成后，可做初步加固，一般对裸芯片做点胶处理，主要是为了保护键合线不在后续工艺中受到影响，然后将1、2、3、4处的柔性电路向上弯曲90度，形成开放式盒体，参看附图5。并对B、C、D、E四块刚性基板相邻的四个边进行焊接，如附图6的9、10、11、12处的虚线表示。然后，给盒体灌胶13，如图7所示。在灌胶未凝固前，将柔性电路5向右弯折，使得刚性基板F和其它基板接触，并对其相邻边进行焊接，如附图6的6、7、8处的虚线表示。焊接完成，等灌胶固化后，给A基板底部植球，封装完成，如附图8所示。如果有需求，也可以进行封装堆叠，进一步增加空间的利用率，如附图9所示。4附图说明图1三维系统级封装基板平面顶视图及a-a位置侧面剖视图及b-b位置侧面剖视图，其中A、B、C、D、E、F为刚性基板，1、2、3、4、5为柔性电路。图2a-a位置侧面剖视图局部放大图。图3安装元器件后的三维系统级封装基板平面顶视图。图4安装元器件后的三维系统级封装基板a-a侧面剖视图。图5对B、C、D、E四块刚性基板向上弯折并进行焊接后的a-a侧面剖视图。图6三维系统级封装12个边的结构示意图，其中黑色粗实线代表柔性电路，虚线代表需要焊接的区域。图7灌胶后的三维系统级封装a-a侧面剖视图。图8封装完成后的三维系统级封装a-a侧面剖视图。图9三维系统级封装体堆叠。5具体实施方式1)按照附图1、附图2设计并加工刚柔结合基板，其中A、B、C、D、E、F为刚性基板，其形状可为矩形或正方形，总共6块，其中A和F形状相同，B、C、D、E形状相同，通过1、2、3、4、5，5个柔性电路将刚性基板连接起来，对刚性基板未有柔性电路连接的边做金属化处理，用于后期的焊接，刚性基板和柔性基板的层数按照项目的复杂程度进行合理设计。2)安装元器件，刚性基板A、B、C、D、E、F上均可安装元器件，元器件安装的原则是基板中央放置高度大的元器件，边缘放置高度小的器件，基本呈金字塔形排列，参考附图3、附图4。3)对安装完成的元器件进行初步加固，主要包括对键合线的点胶保护，倒装焊的点胶保护等，然后对B、C、D、E基板在柔性电路处做向上90度弯折，并焊接相邻的边，形成开放式盒体，参考附图5、附图6。4)对封装盒体进行充胶加固，充胶的量要合理控制，尽量淹没盒体内的所有元器件，并为F基板上的元器件预留足够的空间，参考附图7。5)随后，在胶体凝固前，将F基板向右弯折并盖在盒体上，并焊接和其它基板相邻的边，形成完整的封装体，参考附图8。6)在预先设计好的焊盘点上，对封装体进行植球14，参考附图8，封装完成。7)在预先设计好电气连接点的前提下，根据项目需求，对封装体进行堆叠。本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术介绍了一种三维系统级封装，其特征在于：采用了盒式三维结构，其封装基板采用了刚柔结合板，其中包含6块刚性基板，中间通过5个柔性电路连接，在6块刚性基板上，均可安装芯片等元器件，柔性电路主要起到电气互联和物理连接的作用。在元器件安装完成后，对柔性区域进行90度弯曲，将刚性基板弯折并拼接成一开盖盒状体，对其接缝处进行焊接，然后对封装体内部充胶加固，最后封盖，植球，形成完整的三维系统级封装。

【技术特征摘要】
1.本发明介绍了一种三维系统级封装，其特征在于：采用了盒式三维结构，其封装基板采用了刚柔结合板，其中包含6块刚性基板，中间通过5个柔性电路连接，在6块刚性基板上，均可安装芯片等元器件，柔性电路主要起...

【专利技术属性】
技术研发人员：李扬，
申请(专利权)人：奥肯思北京科技有限公司，李扬，
类型：发明
国别省市：北京,11