一种基于三维异构叠层的电路封装结构制造技术

一种基于三维异构叠层的电路封装结构，陶瓷基板的顶层边缘焊接金属围框，陶瓷基板的顶层中间焊接硅MEMS基板，金属围框的高度超过硅MEMS基板，金属围框的顶层焊接金属盖板，陶瓷基板、金属围框、金属盖板形成气密封装的腔体，MEMS基板在腔体内，陶瓷基板的顶层有焊盘，硅MEMS基板的底层有焊盘，都焊接内部BGA，陶瓷基板和硅MEMS基板的信号经过内部BGA互联，陶瓷基板的底层有焊盘，焊接外部BGA，陶瓷基板的信号经过外部BGA和其它基板互联，陶瓷基板和硅MEMS基板都是多层堆叠而成，有多个竖直通孔和多条水平布线，各通孔分别连接任意层，各布线在多层板的表面或内部，分别连接任意通孔，硅MEMS基板内部用晶圆键合工艺印制图形和微凸点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维异构叠层的电路封装结构


[0001]本专利技术属于电路封装
，具体涉及一种多层电路设计技术。

技术介绍

[0002]相控阵天线的回波信号经初级放大，会再次放大，并滤波、变频、增益调节、温度补偿等。该部分电路称为接收变频滤波电路，提高系统的动态范围、抗温度漂移能力，增强系统的杂散频率抑制能力，应用于通信系统、航空航天等领域。相控阵雷达系统的小型化趋势，促使接收变频滤波电路往小型化发展，存在高性能、多功能与小型化取折中的问题。
[0003]接收变频滤波电路的功能与包含元件的种类直接相关：GaAs芯片具有放大、衰减、封装、滤波的功能，陶瓷电阻具有温度补偿功能，声学滤波器件具有高性能滤波的功能，硅基MEMS具有高性能选通滤波的功能，电阻电容具有抑制低频干扰的功能，硅基具有电源处理的功能。提高接收变频滤波电路的集成度，提高多种元件的集成能力和兼容能力，尤其是高性能、多功能接收变频滤波电路的高密度集成，变得尤为迫切。
[0004]现有技术的三维叠层结构是同构集成，或功能少，或性能低，或不能气密。例如：陶瓷基板三维结构布线能力强大，但是集成器件尤其是无源元件的数量少或性能低；硅基板三维结构可以制作高性能无源元件，但是布线能力差、集成能力差、无法气密。

技术实现思路

[0005]为了解决三维同构叠层功能少、性能低、无法气密的技术问题，采用了三维异构叠层、陶瓷基板和硅MEMS基板结合、金属框架和键合丝屏蔽的技术方案，产生了封装尺寸小、功能多、性能高、抗干扰、可兼容的技术效果。
[0006]陶瓷基板的顶层边缘焊接金属围框，陶瓷基板的顶层中间焊接硅MEMS基板，金属围框的高度超过硅MEMS基板，金属围框的顶层焊接金属盖板，陶瓷基板、金属围框、金属盖板形成气密封装的腔体，MEMS基板在腔体内。
[0007]陶瓷基板的顶层有焊盘，硅MEMS基板的底层有焊盘，都焊接内部BGA，陶瓷基板和硅MEMS基板的信号经过内部BGA互联，陶瓷基板的底层有焊盘，焊接外部BGA，陶瓷基板的信号经过外部BGA和其它基板互联。
[0008]通过测量硅MEMS基板边缘和金属围框的间隙确定硅MEMS基板的安装位置，使硅MEMS基板的底层焊盘对准内部BGA和陶瓷基板的顶层焊盘，硅MEMS基板四周做切角处理。
[0009]陶瓷基板和硅MEMS基板都是多层堆叠而成，有多个竖直通孔和多条水平布线，各通孔分别连接任意层，可以贯穿连接所有层，可以只连接顶层和底层，可以贯穿连接内部几层，可以连接不相邻的几层，各布线在多层板的表面或内部，分别连接任意通孔，可以作为地线，可以作为信号线，可以作为键合线，硅MEMS基板内部用晶圆键合工艺印制图形和微凸点。
[0010]陶瓷基板顶层向下挖出多个空腔，根据工作频率和器件高度分别调整空腔深度，空腔底部安装芯片，芯片经过键合线连接布线，再经过通孔连接顶层焊盘，硅MEMS基板内部
挖出多个空腔，安装芯片，芯片经过键合线连接图形和布线，再经过通孔连接底层焊盘，实现陶瓷基板芯片和硅MEMS基板芯片的信号互联。
[0011]陶瓷基板的布线经过通孔连接金属围框和金属盖板，形成电磁屏蔽外壳，陶瓷基板的布线经过通孔、焊盘、内部BGA连接硅MEMS基板的焊盘、通孔、布线和微凸点，形成多个分隔独立的电磁屏蔽腔体。
[0012]根据封装的功能和性能需求，调整陶瓷基板的厚度和硅MEMS基板的层数，陶瓷基板由氮化铝或氧化铝高温共烧而成。
附图说明
[0013]图1是侧透视图，图2是俯视图，图3是俯透视图，图4是侧视图，图5是屏蔽原理图。
实施方式
[0014]以下结合附图，以5层硅MEMS基板为例，对本专利技术的技术方案做具体的说明。
[0015]陶瓷基板101的顶层边缘焊接金属围框103，陶瓷基板的顶层中间焊接硅MEMS基板102，如图1和图4所示，金属围框103的高度超过硅MEMS基板102，金属围框103的顶层焊接金属盖板104，如图2和图3所示，陶瓷基板、金属围框、金属盖板形成气密封装的腔体，硅MEMS基板在腔体内。
[0016]陶瓷基板101的顶层有焊盘202，硅MEMS基板102的底层有焊盘203，都焊接内部BGA 201，陶瓷基板和硅MEMS基板的信号经过内部BGA互联，陶瓷基板101的底层有焊盘301，焊接外部BGA 302，如图1和图4所示，陶瓷基板的信号经过外部BGA和其它基板互联。
[0017]通过测量硅MEMS基板102边缘和金属围框103的间隙121确定硅MEMS基板的安装位置，使硅MEMS基板102的底层焊盘203对准内部BGA 201和陶瓷基板的顶层焊盘202，如图1和图3所示，硅MEMS基板四周做切角处理。
[0018]陶瓷基板101顶层向下挖出多个空腔，空腔105底部安装芯片107，如图1和图3所示，芯片经过键合线109连接布线212，经过通孔206连接顶层焊盘，硅MEMS基板102内部挖出多个空腔106，安装芯片108，经过键合线110连接布线111，经过通孔连接底层焊盘，实现陶瓷基板芯片107和硅MEMS基板芯片108的信号互联。
[0019]陶瓷基板101的布线211经过通孔204连接金属围框103和金属盖板104，形成电磁屏蔽外壳112，如图1和图5所示，陶瓷基板101的布线210经过通孔205、焊盘202、BGA 201连接硅MEMS基板的焊盘203、通孔207、布线213和微凸点208，形成多个分隔独立的电磁屏蔽腔体209。
[0020]上述作为本专利技术的实施例，并不限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三维异构叠层的电路封装结构，其特征在于，包括：陶瓷基板的顶层边缘焊接金属围框，陶瓷基板的顶层中间焊接硅MEMS基板，金属围框的高度超过硅MEMS基板，金属围框的顶层焊接金属盖板，陶瓷基板、金属围框、金属盖板形成气密封装的腔体，MEMS基板在腔体内。2.根据权利要求1所述的基于三维异构叠层的电路封装结构，其特征在于，所述陶瓷基板由氮化铝或氧化铝高温共烧而成。3.根据权利要求1所述的基于三维异构叠层的电路封装结构，其特征在于，所述陶瓷基板的顶层有焊盘，所述硅MEMS基板的底层有焊盘，都焊接内部BGA，陶瓷基板和硅MEMS基板的信号经过内部BGA互联；陶瓷基板的底层有焊盘，焊接外部BGA，陶瓷基板的信号经过外部BGA和其它基板互联。4.根据权利要求3所述的基于三维异构叠层的电路封装结构，其特征在于，所述陶瓷基板和硅MEMS基板都是多层堆叠而成，有多个竖直通孔和多条水平布线，各通孔分别连接任意层，各布线在多层板的表面或内部，分别连接任意通孔。5.根据权利要求3所述的基于三维异构叠层的电路封装结构，其特征在于，还包括：通过测量硅MEMS基板边缘和金属围框的间隙确定硅MEMS基板的安装位置，使硅MEMS基板的底层焊...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢书珊，阮文州，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：发明
国别省市：