本发明专利技术提供一种异质集成的系统级封装结构及封装方法，结构包括：陶瓷基体，其一面挖腔形成有第一腔体；柯伐环，设于陶瓷基体另一面，用于形成第二腔体；第一盖板，设于第一腔体开口处，用于封闭第一腔体；第二盖板，设于第二腔体开口处，用于封闭第二腔体；第一腔体和第二腔体中分别至少设有一个芯片，芯片通过导电胶粘接于陶瓷基体表面；第一腔体或第二腔体中至少设有一个无源分立器件，无源分立器件通过导电胶粘接于陶瓷基体表面。采用单面挖腔的陶瓷基体及柯伐环形成双面腔体结构，并提高了结构稳定性，缩短信号走线，提高互联效率和系统集成度，并实现了有源与无源器件集成，兼顾工艺成熟性与模块可靠性，为高可靠量产SiP提供指导。导。导。
【技术实现步骤摘要】
一种异质集成的系统级封装结构及封装方法
[0001]本专利技术涉及半导体封装
，特别与一种异质集成的系统级封装结构及封装方法相关。
技术介绍
[0002]系统级封装SiP，System in Package技术是一种将不同功能的元器件，通过不同技术混合装载到同一封装之内，并由此提供系统级或子系统级功能的集成封装形式。SiP作为在系统层面上延续摩尔定律的技术路线，是满足航天电子产品集成化、小型化的重要手段。
[0003]航空航天电子、军事电子由于其应用环境的特殊性，需要往小型化、轻量化、高密度化、高可靠性等方面发展，于这类领域的SiP产品，其技术先进性与工艺成熟性、产品可靠性都至关重要，互相影响、互相制约，要实现一款SiP产品的批量化及规划化生产，既要考虑系统先进性又要兼顾工艺可实现性、成熟性等多方面的要求，确保产品符合应用原理需求与应用环境要求。
[0004]目前，在系统级封装产品的管壳生产中，多采用单腔结构，但由于单腔结构的腔体尺寸过大，并不能达到小型化和轻量化的要求，且存在很大的可靠性风险；也有部分现有技术采用了双腔结构，来提高可靠性和集成度，但由于双腔结构的管壳的加工平整度很难控制，对工艺要求较高，不利于生产成本控制及批量化生产；同时，目前的双腔结构多应用于仅是多芯片集成封装的情况，少有包含无源分立器件的情况；另一方面，无论是目前的双腔结构，在结构方面的稳定性并不理想，在应用环境的需求越来越高的情况下，不能很好的满足需求。
技术实现思路
[0005]针对上述相关现有技术不足，本专利技术提供一种异质集成的系统级封装结构及封装方法，采用单面挖腔的陶瓷基体及柯伐环形成双面腔体结构，并提高了结构稳定性，缩短信号走线，提高互联效率和系统集成度，并实现了有源与无源器件集成，兼顾工艺成熟性与模块可靠性，为高可靠量产SiP提供指导。
[0006]为了实现本专利技术的目的，拟采用以下技术方案：一种异质集成的系统级封装结构，其特征在于，包括：陶瓷基体，其一面挖腔形成有第一腔体；柯伐环，设于陶瓷基体另一面，用于形成第二腔体；第一盖板，设于第一腔体开口处，用于封闭第一腔体；第二盖板，设于第二腔体开口处， 用于封闭第二腔体；第一腔体和第二腔体中分别至少设有一个芯片，芯片通过导电胶粘接于陶瓷基体表面；第一腔体或第二腔体中至少设有一个无源分立器件，无源分立器件通过导电胶粘接于
陶瓷基体表面。
[0007]进一步，第一腔体具有与陶瓷基体一体成型的至少一个第一加强筋，用于将第一腔体分为至少两个腔室；第二腔体具有固定于第二腔体的至少一个第二加强筋，用于将第二腔体分为至少两个腔室；第一加强筋和第二加强筋垂直布置。
[0008]第二加强筋为柯伐材质，焊接于第二腔体的陶瓷基体表面。
[0009]芯片和无源分立器件容纳于腔室。
[0010]进一步，第一腔体和第二腔体中设有无源分立器件的腔体，芯片和无源分立器件通过低温导电胶粘接于陶瓷基体表面的指定位置，该腔体通过平行缝焊工艺密封；第一腔体和第二腔体中不含无源分立器件的腔体，芯片通过高温导电胶粘接于陶瓷基体表面的指定位置，该腔体通过合金融封工艺密封；无源分立器件的两极之间具有绝缘胶，绝缘胶设于无源分立器件底部与陶瓷基体表面之间；芯片通过键合金线与陶瓷基体的线路连接。
[0011]进一步，陶瓷基体是由多层陶瓷烧结压制而成，依次包括第一陶瓷体和第二陶瓷体，第一陶瓷体包括多层陶瓷，第二陶瓷体包括至少一层陶瓷，第二陶瓷体的单层陶瓷厚度均大于第一陶瓷体的各单层陶瓷厚度，第二陶瓷体的部分区域挖腔至第一陶瓷体与第二陶瓷体贴合的一面以形成第一腔体，第二陶瓷体的剩余区域为第一腔体的腔体侧壁。
[0012]进一步，第一陶瓷体具有键合指、预设线路、外部焊盘，外部焊盘连接有外引脚，芯片的pad通过键合金线连接对应的键合指，键合指连接预设线路，预设线路连接外部焊盘，各层陶瓷之间的预设线路通过设于键合指的过孔导通。
[0013]一种异质集成的系统级封装结构的封装方法，其特征在于，包括步骤：提供一陶瓷基体，对其一面挖腔，形成第一腔体；在陶瓷基体另一面设置柯伐环，形成第二腔体；在第一腔体中至少设置一个芯片，芯片通过高温导电胶粘接于陶瓷基体表面的指定位置；进行高温导电胶固化工序，然后使芯片通过键合金线与陶瓷基体的线路连接；装配第一盖板，并通过合金融封工艺密封第一腔体；在第二腔体中至少设置一个芯片和至少一个无源分立器件，芯片和无源分立器件通过低温导电胶粘接于陶瓷基体表面的指定位置；在无源分立器件的两极之间设有绝缘胶，绝缘胶设于无源分立器件底部与陶瓷基体表面之间；进行低温导电胶固化工序，然后使芯片通过键合金线与陶瓷基体的线路连接；装配第二盖板，并通过平行缝焊工艺密封第二腔体。
[0014]进一步，形成第一腔体时，同时形成有至少一个与陶瓷基体一体成型的第一加强筋，用于将第一腔体分为至少两个腔室；形成第二腔体时，同时在第二腔体的陶瓷基体表面焊接有至少一个第二加强筋，用于将第二腔体分为至少两个腔室；第一加强筋和第二加强筋垂直布置。
[0015]进一步，通过多层陶瓷烧结压制获得陶瓷基体，陶瓷基体依次包括第一陶瓷体和第二陶瓷体，第一陶瓷体预设有键合指、预设线路、外部焊盘，外部焊盘连接有外引脚，第一陶瓷体包括多层陶瓷，第二陶瓷体包括至少一层陶瓷，第二陶瓷体的单层陶瓷厚度均大于第一陶瓷体的各单层陶瓷厚度；对陶瓷基体一面的挖腔是在第二陶瓷体的部分区域挖腔至第一陶瓷体与第二陶瓷体贴合的一面以形成第一腔体，第二陶瓷体的剩余区域为第一腔体的腔体侧壁；芯片的pad通过键合金线连接对应的键合指，键合指连接预设线路，预设线路连接外部焊盘，各层陶瓷之间的预设线路通过设于键合指的过孔导通。本专利技术的有益效果：1、相比于传统单腔结构，通过单面挖腔的陶瓷基体配合焊接固定的柯伐环形成双腔结构，使得整个封装结构占用体积小，可靠性提高，并且集成能力提高，缩短了布线，并在一个封装结构中同时集成了有源和无源器件，在系统级层面延续摩尔定律，降低研制成本和周期；2、相比于现有的双腔结构，只需陶瓷基体一面挖腔，另一腔由柯伐环形成，解决了现有的双腔存在的加工平整度难以控制问题，减小平整度风险，同时陶瓷基体本身的强度也相比于双面挖腔结构有明显提高和保证，更加适合应用于批量化生产；同时，在双腔中均设置有加强筋，并且呈十字型布置，可以起到很好的力学加固作用，极大提高了系统级封装双腔的结构稳定性，可以很好的适配单面腔体较大需要容纳大尺寸芯片或较多有源及无源器件的情况，确保结构稳定性；3、同时将有源和无源器件集成于封装结构中，封装过程中依次从高温步骤向低温步骤进行，为上腔放置芯片和分立器件，采用低温导电胶粘接，采用平行缝焊工艺进行密封；下腔芯片采用高温导电胶粘接，采用密封性更优的合金融封工艺进行密封，解决了封装工艺问题，使得这种集成利于实施且对无源分立器件具有保护作用，同时能够实现更多功能的封装结构，以满足应用场景需求；4、陶瓷基体采用多层陶瓷烧结压制而成，便于形成多层线路结构，在缩小体积的同时，以满足系统级封装中有源和无源器件本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种异质集成的系统级封装结构，其特征在于，包括：陶瓷基体（1），其一面挖腔形成有第一腔体（4）；柯伐环（2），设于陶瓷基体（1）另一面，用于形成第二腔体（3）；第一盖板（41），设于第一腔体（4）开口处，用于封闭第一腔体（4）；第二盖板（31），设于第二腔体（3）开口处， 用于封闭第二腔体（3）；第一腔体（4）和第二腔体（3）中分别至少设有一个芯片（5），芯片（5）通过导电胶（7）粘接于陶瓷基体（1）表面；第一腔体（4）或第二腔体（3）中至少设有一个无源分立器件（6），无源分立器件（6）通过导电胶（7）粘接于陶瓷基体（1）表面。2.根据权利要求1所述的异质集成的系统级封装结构，其特征在于：第一腔体（4）具有与陶瓷基体（1）一体成型的至少一个第一加强筋（42），用于将第一腔体（4）分为至少两个腔室；第二腔体（3）具有固定于第二腔体（3）的至少一个第二加强筋（32），用于将第二腔体（3）分为至少两个腔室；第一加强筋（42）和第二加强筋（32）垂直布置。3.根据权利要求2所述的异质集成的系统级封装结构，其特征在于：第二加强筋（32）为柯伐材质，焊接于第二腔体（3）的陶瓷基体（1）表面。4.根据权利要求2所述的异质集成的系统级封装结构，其特征在于：芯片（5）和无源分立器件（6）容纳于腔室。5.根据权利要求1所述的异质集成的系统级封装结构，其特征在于：第一腔体（4）和第二腔体（3）中设有无源分立器件（6）的腔体，芯片（5）和无源分立器件（6）通过低温导电胶（71）粘接于陶瓷基体（1）表面的指定位置，该腔体通过平行缝焊工艺密封；第一腔体（4）和第二腔体（3）中不含无源分立器件（6）的腔体，芯片（5）通过高温导电胶（72）粘接于陶瓷基体（1）表面的指定位置，该腔体通过合金融封工艺密封；无源分立器件（6）的两极之间具有绝缘胶（9），绝缘胶（9）设于无源分立器件（6）底部与陶瓷基体（1）表面之间；芯片（5）通过键合金线（8）与陶瓷基体（1）的线路连接。6.根据权利要求5所述的异质集成的系统级封装结构，其特征在于：陶瓷基体（1）是由多层陶瓷烧结压制而成，依次包括第一陶瓷体（11）和第二陶瓷体（12），第一陶瓷体（11）包括多层陶瓷，第二陶瓷体（12）包括至少一层陶瓷，第二陶瓷体（12）的单层陶瓷厚度均大于第一陶瓷体（11）的各单层陶瓷厚度，第二陶瓷体（12）的部分区域挖腔至第一陶瓷体（11）与第二陶瓷体（12）贴合的一面以形成第一腔体（4），第二陶瓷体（12）的剩余区域为第一腔体（4）的腔体侧壁。7.根据权利要求6所述的异质集成的系统级封装结构，其特征在于：第一陶瓷体（11）具有键合指（14）、预设线路（15）、外部焊盘（16），外部焊盘（16）连接有外引脚（10），芯片...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘鸿瑾，李亚妮，刘群，张建锋，
申请(专利权)人：北京轩宇空间科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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