本实用新型专利技术公开了一种新型三维微波多芯片组件结构，涉及微波微电子封装领域。自下而上包括底层硅片、MMIC芯片、顶层硅片、ASIC芯片；底层硅片上腐蚀有芯片安装槽，并在表面电镀第一金属层，MMIC芯片通过导电胶层粘结在芯片安装槽底部，在MMIC芯片的上表面与底层硅片的上表面上依次生长有密封保护层、第二金属层、第一阻焊层，顶层硅片底部与底层硅片的芯片安装槽对应位置腐蚀有底部凹槽，底层硅片和顶层硅片对应位置均刻蚀有焊球凸点电极，顶层硅片的第三阻焊层刻蚀有金属电极，ASIC芯片焊接在顶层硅片的金属电极上。通过采用硅腔结构和苯并环丁烯二次布线，以圆片级方式完成三维微波多芯片组件的工艺生产，提高了生产效率。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及微波微电子封装领域。
技术介绍
随着微波毫米波技术的发展，小型化、集成化和多功能成为射频微波组件的发展方向。小型化、集成化的发展主要体现在以下两个方面：（1）开发多功能芯片，能够将包括低噪声放大器、驱动放大器、混频器、滤波器、开关、数控衰减器、数控移相器等微波功能单元集成在一个微波单片集成电路（MMIC）上，来实现系统的小型化，但该方式不能实现不同材质芯片的功能集成。（2）采用三维系统集成方案，将组件中的大规模集成电路（ASIC）和不同材质的MMIC等放置在不同层，然后采用垂直互联的方式实现三维微波多芯片组件。目前的三维微波多芯片组件技术是先将MMIC和ASIC等芯片和其他片式元件高密度组装在LTCC多层基板或薄膜多层微波互联基板上，形成2D多芯片模块，再采用毛纽扣或绝缘子等互联技术，在Z轴方向上将不同功能的多芯片模块层叠互联，实现多层垂直互联结构，形成三维微波多芯片组件。这种三维微波多芯片组件存在以下劣势：（1）需要对大量毛纽扣进行精确的定位和互联，给装配带来了很大的难度。（2）需要装配到金属盒体中，采用锡封或激光封焊的方式达到密封效果，这种封帽方式对焊缝的结构和工艺参数非常敏感，封帽难度大。（3）目前的三维微波多芯片组件需要对每个组件个体进行单独装配，生产效率低下，不适合批量化生产。（4）目前的三维微波多芯片组件采用金属隔墙解决高增益放大链路和多通道组件的电磁兼容问题，技术难度大，增加组件体积。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种新型三维微波多芯片组件结构，采用带凹槽的硅基盖板和金属凸点实现微腔结构，能够对微波芯片进行单独的电磁屏蔽；采用硅腔结构和苯并环丁烯二次布线，以圆片级方式完成三维微波多芯片组件的工艺生产，在解决组件装配难度和密封问题的基础上，提高了生产效率。为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案是：一种新型三维微波多芯片组件结构，自下而上包括底层硅片、MMIC芯片、顶层硅片、ASIC芯片；所述底层硅片上腐蚀有芯片安装槽，并在表面电镀第一金属层，MMIC芯片通过导电胶层粘结在芯片安装槽底部，且MMIC芯片的上表面与底层硅片的上表面在同一平面，在MMIC芯片的上表面与底层硅片的上表面上依次生长有密封保护层、第二金属层、第一阻焊层，所述顶层硅片底部与底层硅片的芯片安装槽对应位置腐蚀有底部凹槽，所述顶层硅片下表面依次生长有第三金属层、第二阻焊层；顶层硅片上表面依次生长有第四金属层、第三阻焊层；所述顶层硅片内刻蚀有连通第四金属层和第三金属层的硅通孔，所述底层硅片和顶层硅片对应位置均刻蚀有焊球凸点电极，并通过焊料将底层硅片和顶层硅片对应位置的焊球凸点电极焊接连接；所述顶层硅片的第三阻焊层刻蚀有金属电极，ASIC芯片焊接在顶层硅片的金属电极上。进一步优化的技术方案为所述芯片安装槽的腐蚀深度为100μm，所述顶层硅片底部凹槽的腐蚀深度为250μm。进一步优化的技术方案为所述密封保护层、第一阻焊层、第二阻焊层和第三阻焊层的材质均为苯并环丁烯或聚酰亚胺。进一步优化的技术方案为所述密封保护层的厚度为20~30μm，所述第一阻焊层、第二阻焊层和第三阻焊层的厚度均为5μm。采用上述技术方案所产生的有益效果在于： 本技术通过采用硅腔结构和苯并环丁烯二次布线工艺，以圆片级方式完成三维微波多芯片组件的工艺生产，在解决组件装配难度和密封问题的基础上，提高了生产效率。通过采用带凹槽的硅基盖板和金属凸点实现微腔结构，能够对微波芯片进行单独的电磁屏蔽，解决多芯片组件中高增益链路及通道间的电磁兼容难题。此结构可采用半导体工艺和全自动微组装工艺进行生产，提高复杂组件的生产效率和成品率。同时，将控制芯片和微波芯片采用三维堆叠的方式进行集成，提高系统集成度，降低组件体积。附图说明图1是本技术整体结构的剖视图；图2是本技术底层硅片上的电路布局示意图；图3是顶层硅片结构的剖视图；其中，1底层硅片，2 MMIC芯片，3焊球凸点电极，4顶层硅片，5硅通孔，6 ASIC芯片，7第一阻焊层，8第二金属层，9密封保护层，10导电胶层，11第一金属层，12第三金属层，13第二阻焊层，14第四金属层，15第三阻焊层，16底部凹槽，17金属电极。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1所示，本技术公开了一种新型三维微波多芯片组件结构，自下而上包括底层硅片1、MMIC芯片2、顶层硅片4、ASIC芯片6；所述底层硅片1上腐蚀有芯片安装槽，并在表面电镀第一金属层11，MMIC芯片2通过导电胶层10粘结在芯片安装槽底部，且MMIC芯片2的上表面与底层硅片1的上表面在同一平面，在MMIC芯片2的上表面与底层硅片1的上表面上依次生长有密封保护层9、第二金属层8、第一阻焊层7，所述顶层硅片4底部与底层硅片1的芯片安装槽对应位置腐蚀有底部凹槽16，所述顶层硅片4下表面依次生长有第三金属层12、第二阻焊层13；顶层硅片4上表面依次生长有第四金属层14、第三阻焊层15；所述顶层硅片4内刻蚀有连通第四金属层14和第三金属层12的硅通孔5，所述底层硅片1和顶层硅片4对应位置均刻蚀有焊球凸点电极3，并通过焊料将底层硅片1和顶层硅片4对应位置的焊球凸点电极3焊接连接；所述顶层硅片4的第三阻焊层15刻蚀有金属电极17，ASIC芯片6焊接在顶层硅片4的金属电极17上。进一步优化的实施例为所述芯片安装槽的腐蚀深度为100μm，所述顶层硅片4底部凹槽16的腐蚀深度为250μm。进一步优化的实施例为所述密封保护层9、第一阻焊层7、第二阻焊层13和第三阻焊层15的材质均为苯并环丁烯或聚酰亚胺。进一步优化的实施例为所述密封保护层9的厚度为20~30μm，所述第一阻焊层7、第二阻焊层13和第三阻焊层15的厚度均为5μm。如图1所示，本技术的结构主要由两层硅片、苯并环丁烯介质和焊球凸点电极构成，其中，底层硅片1采用MEMS体硅工艺加工芯片安装槽，槽深100μm，为微波毫米波MMIC芯片2提供支撑；顶层硅片4在微波毫米波芯片2上方对应位置腐蚀底部凹槽，槽深250μm，同时加工硅通孔5，表面局部金属化，通过焊球凸点电极3和苯并环丁烯顶层的金属化图形进行焊接，实现垂直互联和电磁屏蔽，顶层硅片4上方为BGA封装或晶圆级封装的ASIC芯片6。如图2所示，本技术底层硅片上的电路布局示意图，微波单片集成电路通过导电胶10粘结到底层硅片1基板上，粘结后微波毫米波单片集成电路上表面和底层硅片1基板上表面齐平；然后涂覆苯并环丁烯，厚度为20~30μm，对裸芯片形成密封保护，通过在苯并环丁烯上刻蚀出通孔，暴露出微波毫米波单片集成电路的I/O端口，通过金属化形成表面金属化层完成二次布线；再涂覆一层苯并环丁烯来实现阻焊，通过刻蚀暴露出焊球凸点的电极。如图3所示，顶层硅片基盖板在对应微波毫米波芯片2的上方采用MEMS体硅工艺腐蚀底部凹槽16，以消除盖板对底层微波芯片性能的影响；在腐蚀凹槽之后刻蚀本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种新型三维微波多芯片组件结构，其特征在于：自下而上包括底层硅片（1）、MMIC芯片（2）、顶层硅片（4）、ASIC芯片（6）；所述底层硅片（1）上腐蚀有芯片安装槽，并在表面电镀第一金属层（11），MMIC芯片（2）通过导电胶层（10）粘结在芯片安装槽底部，且MMIC芯片（2）的上表面与底层硅片（1）的上表面在同一平面，在MMIC芯片（2）的上表面与底层硅片（1）的上表面上依次生长有密封保护层（9）、第二金属层（8）、第一阻焊层（7），所述顶层硅片（4）底部与底层硅片（1）的芯片安装槽对应位置腐蚀有底部凹槽（16），所述顶层硅片（4）下表面依次生长有第三金属层（12）、第二阻焊层（13）；顶层硅片（4）上表面依次生长有第四金属层（14）、第三阻焊层（15）；所述顶层硅片（4）内刻蚀有连通第四金属层（14）和第三金属层（12）的硅通孔（5），所述底层硅片（1）和顶层硅片（4）对应位置均刻蚀有焊球凸点电极（3），并通过焊料将底层硅片（1）和顶层硅片（4）对应位置的焊球凸点电极（3）焊接连接；所述顶层硅片（4）的第三阻焊层（15）刻蚀有金属电极（17），ASIC芯片（6）焊接在顶层硅片（4）的金属电极（17）上。...
【技术特征摘要】
1.一种新型三维微波多芯片组件结构，其特征在于：自下而上包括底层硅片（1）、MMIC芯片（2）、顶层硅片（4）、ASIC芯片（6）；所述底层硅片（1）上腐蚀有芯片安装槽，并在表面电镀第一金属层（11），MMIC芯片（2）通过导电胶层（10）粘结在芯片安装槽底部，且MMIC芯片（2）的上表面与底层硅片（1）的上表面在同一平面，在MMIC芯片（2）的上表面与底层硅片（1）的上表面上依次生长有密封保护层（9）、第二金属层（8）、第一阻焊层（7），所述顶层硅片（4）底部与底层硅片（1）的芯片安装槽对应位置腐蚀有底部凹槽（16），所述顶层硅片（4）下表面依次生长有第三金属层（12）、第二阻焊层（13）；顶层硅片（4）上表面依次生长有第四金属层（14）、第三阻焊层（15）；所述顶层硅片（4）内刻蚀有连通第四金属层（14）和第三金属层（12）的硅通孔（5），所述底层硅片（1）和顶层...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵永志，王绍东，王志强，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：新型
国别省市：河北;13
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