一种基板堆叠系统集成模块侧向互连结构的制备方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基板堆叠系统集成模块侧向互连结构及其制备方法，通过在电路基板上组装好裸芯片、无源元件或塑封器件后，将多块基板进行堆叠组装，采用基板功能区外侧加工的悬空互连引线作为基板信号引出线路，最后将堆叠体依次进行环氧灌封、切割、切割体表面金属化和金属化层表面激光刻线，最终在三维基板堆叠体侧面实现侧向立体互连，从而实现将多个基板和不同元件集成封装成单个三维度封装的系统集成模块电路的目的，本方法能够实现叠层层数可达到4层以上的，基板层间线间距为250μm的高密度层间布线，从而实现基于叠层基板的系统集成模块的侧向立体互连。本方法能够对电路板结构形成高致密环氧包封，对电路内部提供可靠的保护作用。

【技术实现步骤摘要】
一种基板堆叠系统集成模块侧向互连结构的制备方法
本专利技术技术属于集成制造
，具体涉及一种基板堆叠系统集成模块侧向互连结构的制备方法。
技术介绍
现代电子设备不断面临小型化、高密度集成的发展要求，三维集成技术可以大幅缩短信号线长度，减小电子器件或设备所占面积，是实现高性能、高可靠、小型化、轻量化的关键技术。三维立体互连技术作为三维立体组装技术的核心技术之一，主要用于实现三维组装的电路之间的信号联接。若想实现不同基板间的三维互连，典型的互连和三维支撑目前典型的工艺是采用焊接。但在设计和组装高密度布线(如线宽小于1mm，线间距小于500μm)结构的工件时，焊接线的操作非常难于控制，焊线强度和线之间的绝缘也极易出现问题，这些因素都极大地限制了传统基板型立体互连技术的尺寸和板间三维布线密度，进而严重限制了电路功能的提升，因此焊接工艺的基板间互连引线难以用于研制小型化的微系统集成电路模块，另外，复杂的高密度高速信号也难以采用传统基板间立体互连工艺实现三维集成。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基板堆叠系统集成模块侧向互连结构的制备方法，以克服现有技术的不足。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基板堆叠系统集成模块侧向互连结构的制备方法，包括以下步骤：步骤1)、根据电路基板三维互连信号线引出设计，在电路基板功能区外四周加设与三维互连信号线同位的悬空互连引线，实现电路基板引出线布线，完成电路基板生产；步骤2)、对布设有悬空互连引线的电路基板进行元器件组装；同时制备引线层基板；步骤3)、将引线层基板与待堆叠电路基板由下至上依次放入封装模具中，在相邻两个基板之间设置层间垫板，层间垫板位于电路基板功能区外，将各层电路基板和层间垫板之间采用快速固化液体胶水进行粘接；步骤4)、将堆叠好的引线层基板与待堆叠电路基板进行绝缘灌封形成立体堆叠的多层电路基板灌封体；步骤5)、对立体堆叠的多层电路基板灌封体延电路基板四周悬空互连引线中心线位置切割，三维立体堆叠的多层电路基板灌封体在侧向上露出被环氧灌封胶包裹的各层悬空互连引线截面，从而为侧向立体互连提供电信号连接点；步骤6)、对切割成型的三维立体堆叠的多层电路基板除灌封体引线层基板外的其他面进行表面金属化；步骤7)、通过激光刻蚀将上下各层基板需要相联的层间悬空互联引线、电源线和其余镀层相隔离，即可完成基板堆叠系统集成模块侧向互连结构制备。进一步的，步骤1)中的悬空互连引线相互平行设置并且与电路基板功能区边缘垂直。进一步的，步骤1)中，具体的，a、在电路基板对应最终堆叠模块功能区的外边缘对应位置预留电路基板所需要的互连引出线，各功能引脚所对应的互连线位置需要与各层电路基板所设计的相同功能的引线位置相同；b、在电路基板互连引出线之外的电路基板功能区铜皮表面进行掩膜，然后采用电镀对互连引出线所在的部分进行电镀金属层加厚，直至相邻最近的两根互连线间距达到设计值；c、在电路基板背面与电镀铜加厚互连信号线中线对应位置进行铣槽加工，当电路基板厚度与互连线之间剩余0.1mm～0.2mm的有机基板材料时停止加工；d、对铣槽内剩余有机材料进行激光刻蚀，直至将全部有机物刻蚀掉，通过清扫和等离子刻蚀进一步清洗铣槽内部，露出裸露金属层，从而形成悬空互连引线。进一步的，步骤2)中，将系统集成模块外引线组装在引线层基板上，引线层基板位于待堆叠电路基板最下端，系统集成模块外引线两端贯穿引线层基板，与待堆叠电路基板接触一端的系统集成模块外引线与悬空互连引线位置相同且平行。进一步的，将系统集成模块外引线插入引线层基板相应位置并固定好，电路组装后将系统集成模块外引线的竖直部分折弯成型即可构成TSOP型电路模块外引线，系统集成模块外引线的水平部分则用于在切割环节露出截面，并在表面金属化和激光刻线环节与各层基板悬空互连引线截面形成互连。进一步的，步骤3)中，引线层基板的外引线与待堆叠电路基板悬空互连引线位置相对应，层间垫板与电路基板悬空互连引线以内区域不重叠。进一步的，步骤3)中，在待堆叠电路基板的悬空互连引线外区域设置定位孔，采用封装模具上的定位柱配合设计在各层基板上的定位孔，统一定位各层电路基板和层间垫板，完成准确定位和叠层。进一步的，步骤6)中，将切割成型的三维立体堆叠的多层电路基板灌封体采用等离子或轻度表面喷砂进行表面粗化处理，使悬空互连引线截面凸出环氧胶表面。进一步的，表面金属化采用化学镀镍、电镀镍或电镀金；化学镀镍镀层厚度为0.5μm～2.5μm，电镀镍镀层厚度为2.0μm～6.0μm，电镀金镀层厚度为1.5μm～2.5μm。进一步的，步骤4)中，将堆叠好的引线层基板与待堆叠电路基板进行充分除湿后，将堆叠体倒置平放入切割灌封模具中，采用致密的绝缘环氧灌封胶水，将立体堆叠的电路基板连同层间垫板整体灌封后固化，形成立体堆叠的多层电路基板灌封体。进一步的，层间垫板与电路基板材料相匹配，悬空互连引线与电路基板互连线材料一致。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术一种基板堆叠系统集成模块侧向互连结构的制备方法，采用针对单个系统集成模块设计的电路基板，在基板上组装好裸芯片、无源元件或塑封器件后，通过将多块基板进行堆叠组装，并通过采用基板功能区外侧加工的悬空互连引线作为基板信号引出线路，之后通过将堆叠体依次进行环氧灌封、切割、切割体表面金属化和金属化层表面激光刻线，最终在三维基板堆叠体侧面实现侧向立体互连，从而实现将多个基板和不同元件集成封装成单个三维度封装的系统集成模块电路的目的，多个基板连接结构通过切割体表面金属化连通，连接稳定，不需要进行焊接，本方法简单，能够实现叠层层数可达到4层以上的，基板层间线间距为250μm的高密度层间布线，从而实现基于叠层基板的系统集成模块的侧向立体互连。本方法能够对电路板结构形成高致密环氧包封，从而对电路内部引线、元件和其余组件提供可靠的保护作用，其工艺成本低于裸芯片三维封装技术，而由于使用基于基板的组装工艺，可兼容多种不同元件，因此产品扩展能力较强，特别适合有高度小型化需求的基于基板的系统集成电子产品模块，可为基于基板堆叠的微系统集成模块产品提供了一个通用的新型立体互连方法和封装工艺平台，具有广阔的应用前景。本专利技术不再需要通过焊接实现层间互连，从而杜绝了在焊接层间互连组件过程中造成基板其他元件受损或出现焊料重熔的可能，可实现较高的的层间三维布线密度，最小侧向引线间距可达250μm，使用的电路基板层间引线四面悬空，可以被灌封胶充分包裹，大幅度提升了相邻三维互连引线之间的绝缘保护效果。进一步的，悬空引线部分与基板内部引线的材料一致，相对于典型焊接结构的外接引线，能够有效降低由于材料变化而造成的阻抗突变，保证信号完整性，确保电路工作频率的提升。进一步的，通过在电路基板加工环节，在电路基板四周互连引线，通过对电路基板四周功能区外进行刻蚀得到悬空互连引线，结构稳定，加工方便。进一步的，在基板上组装好裸芯片、无源元件或塑封器件后，通过采用层间垫板与电路基板悬空互连引线以内区域不重叠型层间垫板和堆叠模具组合进行层间粘接，可实现将电路基板组件完成垂直方向的三维叠层组装。附图说明图1为电路基板悬空互连引线加工流程图。图2为三层叠层电路基板设计示意以及基板侧边悬空互连引线示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基板堆叠系统集成模块侧向互连结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)、根据电路基板三维互连信号线引出设计，在电路基板功能区外四周加设与三维互连信号线同位的悬空互连引线，实现电路基板引出线布线，完成电路基板生产；步骤2)、对布设有悬空互连引线的电路基板进行元器件组装；同时制备引线层基板；步骤3)、将引线层基板与待堆叠电路基板由下至上依次放入封装模具中，在相邻两个基板之间设置层间垫板，将各层电路基板和层间垫板之间进行粘接固定；步骤4)、将堆叠好的引线层基板与待堆叠电路基板进行绝缘灌封形成立体堆叠的多层电路基板灌封体；步骤5)、对立体堆叠的多层电路基板灌封体延电路基板四周悬空互连引线中心线位置切割，三维立体堆叠的多层电路基板灌封体在侧向上露出被环氧灌封胶包裹的各层悬空互连引线截面，从而为侧向立体互连提供电信号连接点；步骤6)、对切割成型的三维立体堆叠的多层电路基板除灌封体引线层基板外的其他面进行表面金属化；步骤7)、通过激光刻蚀将上下各层基板需要相联的层间悬空互联引线、电源线和其余镀层相隔离，即可完成基板堆叠系统集成模块侧向互连结构制备。

【技术特征摘要】
1.一种基板堆叠系统集成模块侧向互连结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)、根据电路基板三维互连信号线引出设计，在电路基板功能区外四周加设与三维互连信号线同位的悬空互连引线，实现电路基板引出线布线，完成电路基板生产；步骤2)、对布设有悬空互连引线的电路基板进行元器件组装；同时制备引线层基板；步骤3)、将引线层基板与待堆叠电路基板由下至上依次放入封装模具中，在相邻两个基板之间设置层间垫板，将各层电路基板和层间垫板之间进行粘接固定；步骤4)、将堆叠好的引线层基板与待堆叠电路基板进行绝缘灌封形成立体堆叠的多层电路基板灌封体；步骤5)、对立体堆叠的多层电路基板灌封体延电路基板四周悬空互连引线中心线位置切割，三维立体堆叠的多层电路基板灌封体在侧向上露出被环氧灌封胶包裹的各层悬空互连引线截面，从而为侧向立体互连提供电信号连接点；步骤6)、对切割成型的三维立体堆叠的多层电路基板除灌封体引线层基板外的其他面进行表面金属化；步骤7)、通过激光刻蚀将上下各层基板需要相联的层间悬空互联引线、电源线和其余镀层相隔离，即可完成基板堆叠系统集成模块侧向互连结构制备。2.根据权利要求1所述的一种基板堆叠系统集成模块侧向互连结构的制备方法，其特征在于，步骤1)中的悬空互连引线相互平行设置并且与电路基板功能区边缘垂直。3.根据权利要求1所述的一种基板堆叠系统集成模块侧向互连结构的制备方法，其特征在于，步骤1)中，具体的，a、在电路基板对应最终堆叠模块功能区的外边缘对应位置预留电路基板所需要的互连引出线，各功能引脚所对应的互连线位置需要与各层电路基板所设计的相同功能的引线位置相同；b、在电路基板互连引出线之外的电路基板功能区铜皮表面进行掩膜，然后采用电镀对互连引出线所在的部分进行电镀金属层加厚，直至相邻最近的两根互连线间距达到设计值；c、在电路基板背面与电镀铜加厚互连信号线中线对应位置进行铣槽加工，当电路基板厚度与互连线之间剩余0.1mm～0.2mm的有机基板材料时停止加工；d、对铣槽内剩余有机材料进行激光刻蚀，直至将全部有机物刻蚀掉，通过清扫和等离子刻蚀进一步清洗铣槽内部，露出裸露金属层，从而形成悬空互...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，余欢，张丁，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61