一种LTCC基板的交错层叠三维封装结构制造技术

本实用新型专利技术提供了一种LTCC基板的交错层叠三维封装结构，包括底层LTCC基板、中间层LTCC基板和顶层LTCC基板，中间层LTCC基板包括至少两层，每层LTCC基板上均设置有芯片腔槽，LTCC基板呈阶梯型上下层交错设置，底层、中间层和顶层LTCC基板之间通过金丝或金带实现电连接，通过导电胶粘贴实现力学支撑及共地连接；本实用新型专利技术采用多块传统的LTCC基板交错层叠实现三维封装结构，每层错位电连接区通过相邻层错开的方式，空出部分区域可放置尺寸较大附属器件；使用常规的LTCC基板加工技术、金丝金带键合技术和导电胶粘接技术即可实现，工艺简单，且具有机械强度高、相邻层接触面积大、电路体积小等特点。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于微波或毫米波电路与系统的小型化封装
，尤其涉及一种LTCC基板的交错层叠三维封装结构。
技术介绍
微波微组装技术（MMCM）是实现雷达和通信等电子整机小型化、轻量化、高性能和高可靠的关键技术，LTCC（低温共烧陶瓷）基板由于微波信号传输性能好、可实现无源器件的基板内埋置，因此基于LTCC基板和微组装的技术是实现微波模块和系统小型化的重要途径。为了进一步减小体积，提高组装密度，三维封装的微组装技术（3D-MMCM）成为国内外研究和应用的热点。目前，3D-MMCM的主要实现方式有两类：插装型和基板叠层型。插装型3D-MMCM先把芯片焊接到基板上形成2D-MMCM模块，再把多个2D-MMCM模块垂直插装在一块公共基板上，形成一个子系统或系统。然而插装型具有对组装工艺要求高、垂直微带线和水平微带线不易焊接、封装体积较大等缺点。基板叠层式3D-MMCM即先把多种芯片焊接到基板上形成2D-MMCM模块，再把多个2D-MMCM模块叠压在一起，形成一个子系统或系统。通常的上下层基板间采用焊球的方式实现机械和电气连接，然而该种方式具有工艺复杂、焊球对位精度要求高、且焊球连接的机械强度低、且各层之间不能实现完全电磁分隔等缺点。
技术实现思路
为了克服上述现有插装型和基板叠层型存在的组装工艺复杂的缺陷，本技术提供了一种LTCC基板的交错层叠三维封装结构，该封装结构组装工艺简单，而且对位精度要求低，机械强度高。为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种LTCC基板的交错层叠三维封装结构，其特征在于：包括底层LTCC基板、中间层LTCC基板和顶层LTCC基板，中间层LTCC基板包括至少两层LTCC基板，每层LTCC基板上均设置有可放置芯片的芯片腔槽；所述底层LTCC基板、中间层LTCC基板呈阶梯型上下层交错设置，各层之间实现良好电磁封闭；底层LTCC基板和中间层的每层LTCC基板上均设置有输出电连接凸台、错位电连接区、输入电连接凹槽，输出电连接凸台上设置有用于键合的凹槽，通过输出电连接凸台、错位电连接区、输入电连接凹槽实现各层互联及微波信号、控制信号的输入输出；顶层LTCC基板上均设置有输出焊盘连接点、错位电连接区和输入电连接凹槽，通过输出焊盘连接点、错位电连接区、输入电连接凹槽实现与中间层LTCC基板的互联及微波信号、控制信号的输入输出，所述顶层LTCC基板的错位电连接区与中间层LTCC基板的相应部位具有相同功能；底层LTCC基板的输出电连接凸台通过金丝或金带与中间层最底层的LTCC基板的输入电连接凹槽实现电连接；中间层相邻的两层LTCC基板通过金丝或金带互联，金丝或金带位于输入电连接凹槽中，与外部完全封闭，电磁屏蔽良好；中间层最顶层的LTCC基板的输出电连接凸台通过金丝或金带与顶层LTCC基板的输入电连接凹槽实现电连接。所述底层LTCC基板，用于整个封装结构提供信号输入接口，并为中间层LTCC基板和顶层LTCC基板提供基础支撑，同时，也可实现微波系统的部分功能；所述中间LTCC基板，用于结构上来回往复的LTCC电路，实现微波系统的主要功能；顶层LTCC基板粘接在中间层LTCC基板的堆叠结构的上表面，实现堆叠结构的封闭及信号输出功能。所述底层LTCC基板和中间层LTCC基板上的输出电连接凸台和输入电连接凹槽分别位于LTCC基板的两端。所述中间层LTCC基板的相邻两LTCC基板之间，下面的LTCC基板的输入电连接凹槽中焊盘与上层LTCC基板的输出电连接凸台的凹槽中的焊盘通过金丝或金带键合完成。所述底层LTCC基板的上表面与中间层LTCC基板的最底面通过导电胶粘贴，实现力学支撑及共地连接；所述中间层LTCC基板的相邻两LTCC基板之间通过上下表面使用导电胶粘贴，实现力学支撑及共地连接；所述顶层LTCC基板用导电胶粘贴在最后一层中间层LTCC基板上表面。所述顶层LTCC基板和底层LTCC基板均通过金丝或金带与外部电路连接，顶层LTCC基板和底层LTCC基板的功能可互换。所述底层LTCC基板通过导电胶粘贴在可伐载板或其他载体上。所述底层LTCC基板通过金丝或金带键合与外部射频电路相连；或者，所述底层LTCC基板通过金丝或金带键合与外部直流或控制电路相连。所述底层LTCC基板通过内埋电路和芯片腔槽中粘贴裸芯片实现微波系统部分功能。所述中间层LTCC基板通过内埋电路和芯片腔槽中粘贴裸芯片实现微波系统部分功能。所述中间层LTCC基板通过边沿突出的电连接凸台凹槽中的焊盘与下一层LTCC基板实现电连接；所述中间层LTCC基板通过边沿的错位电连接区实现外部电信号和控制信号的接入。所述中间层LTCC基板在通过边沿的错位电连接区可粘贴部分电路中使用的尺寸较大的附属器件。所述顶层LTCC基板无电连接凸台。所述顶层LTCC基板上的芯片腔槽可粘贴裸芯片，表面也可粘贴几何尺度较大的封装器件。所述底层LTCC基板、中间层LTCC基板和顶层LTCC基板可采用10-50层层叠的结构，每层LTCC基板均采用0.094mm厚的ferro A6s材料层，压为一体后在850℃-900℃低温共烧而成。本技术相对于现有技术具有以下有益效果：本技术提供的低温共烧陶瓷（LTCC）基板的交错层叠三维封装结构采用多块传统的LTCC基板交错层叠实现三维封装的结构，每层错位电连接区通过相邻层错开的方式，空出部分区域，可留出部分有益空间，放置尺寸较大的附属器件；芯片可放置于LTCC基板上的芯片腔槽中，并且芯片间的互连电路完全在LTCC基板的内部走线，底层和中间层LTCC基板表面无走线；使用常规的LTCC基板加工技术、常用的金丝金带键合技术和导电胶粘接技术即可实现本技术的结构，因此具有工艺简单的优点；上下层基板通过导电胶粘贴，容易实现微波信号密闭，有利于实现各层良好的电磁特性。采用金丝或金带键合技术实现相邻层电路电气连接，由于金丝或金带的柔软可弯曲特性，因此具有对位精度要求低的优点。金丝或金带键合在电连接凸台的凹槽中进行，将被下一层LTCC基板覆盖，易于实现电磁屏蔽，各层之间除输入输出口，无其它电磁耦合/辐射路径；各层之间采用大面积导电胶粘贴，力学接触面积大，机械强度高，相邻层接触面积大；各层基板均可布置电路，相对于平面型的电路布局能够大大减小体积；该结构具有很好的可扩展性，可在垂直方向堆叠更多层基板，进一步提高封装密度，减小电路体积。附图说明图1为本技术的剖面结构示意图；图2为本技术的单层LTCC基板结构示意图；图3为图2的剖面结构示意图；图4为本技术的三维层叠结构示意图；图5为图4的分解结构示意图。图中附图标记为：1底层LTCC基板，2中间层LTCC基板，3顶层LTCC基板，4金丝或金带，5导电胶，6 LTCC基板，7 MMIC芯片，8内部走线，9内部无源功能电路，10芯片腔槽，11输入电连接凹槽，12输出电连接凸台，13错位电连接区。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。如图1、4-5中所示，本技术包括：一块底层LTCC（低温共烧陶瓷）基板1，一块中间层LTCC基板2，一块顶层LTCC基板3，它们均包括若干层（5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LTCC基板的交错层叠三维封装结构，其特征在于：包括底层LTCC基板（1）、中间层LTCC基板（2）和顶层LTCC基板（3），中间层LTCC基板（2）包括至少两层LTCC基板，每层LTCC基板上均设置有可放置芯片的芯片腔槽（10）；所述底层LTCC基板（1）、中间层LTCC基板（2）呈阶梯型上下层交错设置，各层之间电磁封闭；底层LTCC基板（1）和中间层的每层LTCC基板上均设置有用于各层互联及信号输入输出的输出电连接凸台（12）、错位电连接区（13）、输入电连接凹槽（11），输出电连接凸台（12）上设置有用于键合的凹槽；顶层LTCC基板（3）上均设置有用于与中间层LTCC基板（2）互联及信号输入输出的输出焊盘连接点、错位电连接区（13）和输入电连接凹槽（11）；底层LTCC基板（1）的输出电连接凸台（12）通过金丝或金带（4）与中间层最底层的LTCC基板的输入电连接凹槽（11）电连接；中间层相邻的两层LTCC基板通过金丝或金带（4）互联，金丝或金带（4）位于输入电连接凹槽（11）中；中间层最顶层的LTCC基板的输出电连接凸台（12）通过金丝或金带（4）与顶层LTCC基板（3）的输入电连接凹槽（11）电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种LTCC基板的交错层叠三维封装结构，其特征在于：包括底层LTCC基板（1）、中间层LTCC基板（2）和顶层LTCC基板（3），中间层LTCC基板（2）包括至少两层LTCC基板，每层LTCC基板上均设置有可放置芯片的芯片腔槽（10）；所述底层LTCC基板（1）、中间层LTCC基板（2）呈阶梯型上下层交错设置，各层之间电磁封闭；底层LTCC基板（1）和中间层的每层LTCC基板上均设置有用于各层互联及信号输入输出的输出电连接凸台（12）、错位电连接区（13）、输入电连接凹槽（11），输出电连接凸台（12）上设置有用于键合的凹槽；顶层LTCC基板（3）上均设置有用于与中间层LTCC基板（2）互联及信号输入输出的输出焊盘连接点、错位电连接区（13）和输入电连接凹槽（11）；底层LTCC基板（1）的输出电连接凸台（12）通过金丝或金带（4）与中间层最底层的LTCC基板的输入电连接凹槽（11）电连接；中间层相邻的两层LTCC基板通过金丝或金带（4）互联，金丝或金带（4）位于输入电连接凹槽（11）中；中间层最顶层的LTCC基板的输出电连接凸台（12）通过金丝或金带（4）与顶层LTCC基板（3）的输入电连接凹槽（11）电连接。2.根据权利要求1所述的一种LTCC基板的交错层叠三维封装结构，其特征在于：所述底层LTCC基板（1）和中间层LTCC基板（2）上的输出电连接凸台（12）和输入电连接凹槽（11）分别位于LTCC基板的两端。3.根据权利要求1所述的一种LTCC基板的交错层叠三维封装结构，其特征在于：所述中间层LTCC基板（2）的相邻两LTCC基板之间，下面的LTCC基板的输入电连接凹槽（11）中焊盘与上层LTCC基板的输出电连接凸台（12）的凹槽中的焊盘通过金丝或金带（4）键合。4.根据权利要求1所述的一种LTCC基板的交错层叠三维封装结构，其特征在于：所述底层LTCC基板（1）的上表面与中间层LT...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟伟，黄祥，黄学骄，王平，凌源，曾荣，龙双，惠力，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院电子工程研究所，
类型：新型
国别省市：四川;51