[發明專利]一種倒裝焊芯片的HTCC系統級封裝結構及封裝方法

有效

• 申請號: 201811102793.2
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN109411370B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 張小龍;龔科;周國昌;李文琛;王鼎
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: H01L21/56
• 分類號: H01L21/56;H01L23/31;H01L23/367;H01L23/498;H01L25/065
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張麗娜

本發明涉及一種倒裝焊芯片的HTCC系統級封裝結構及封裝方法，尤其涉及一種適用于大功耗倒裝焊芯片的HTCC一體化系統級封裝結構，所述的大功耗是指倒裝焊芯片的功耗不小于10W，屬于系統級封裝技術領域。本發明的一種適用于大功耗倒裝焊芯片的數模混合高集成度HTCC一體化系統級封裝結構，與現有封裝結構相比，既解決了大功耗芯片散熱、倒裝焊和金絲鍵合工藝兼容的難題，又通過雙密封腔體設計提高了系統集成度；滿足星載數字類陶瓷系統級封裝的需求，有較強的實用性和廣闊的市場應用前景。

技術領域

本發明涉及一種倒裝焊芯片的HTCC系統級封裝結構及封裝方法，尤其涉及一種適用于大功耗倒裝焊芯片的HTCC一體化系統級封裝結構，所述的大功耗是指倒裝焊芯片的功耗不小于10W，屬于系統級封裝技術領域。

背景技術

近年來，面對宇航載荷越來越嚴苛的重量、體積以及自主可控的要求，系統級封裝(System in Package,SiP)技術為實現載荷集成化、小型化、輕量化提供了一條有效的解決途徑。由于高溫共燒陶瓷(HTCC)具有結構強度高、熱導率高、化學穩定性好和布線密度高等優點，在星載數字類系統及封裝電路中廣泛應用。目前常用的封裝結構為HTCC一體化封裝結構，HTCC作為封裝和元器件互聯的基板，HTCC底面制作陣列引腳，通過直插或表貼的方式焊接到印制板上。星載數字類系統級封裝的基本結構如圖1所示。主要包括HTCC基板、圍框，蓋板、引腳等。

隨著星載系統級封裝電路功能越來越復雜對封裝形式多樣性的要求。復雜的電路功能需要更高密度的集成式封裝結構；多種芯片的使用需要封裝結構能夠兼容鍵合(Wire-Bonding)、倒裝焊(Flip-Chip)、焊接、粘接等多種封裝工藝的混合使用；大功耗芯片的使用需要封裝結構提供良好的散熱路徑；數模混合一體化及更高的使用頻率需要優化的基板布局布線設計。

由于HTCC工藝下的倒裝焊芯片安裝后需要做底部填充，填充物會揮發有機氣體，破壞密封腔體內部氣氛，影響其余芯片可靠性，并且對于大功耗倒裝芯片，需要保證有良好的散熱路徑，因此現有的方式是將倒裝焊芯片獨立放置在HTCC基板的正面，并且不再放置其余芯片，僅倒裝焊芯片就占用了基板的主要區域，系統集成度較低，無法滿足復雜系統電路集成的需求。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提出一種倒裝焊芯片的HTCC系統級封裝結構及封裝方法。

本發明的技術解決方案是：

一種倒裝焊芯片的HTCC系統級封裝結構，該封裝結構包括HTCC基板、上腔體圍框、上腔體蓋板、下腔體圍框、下腔體蓋板、CGA引腳陣列和散熱片；

散熱片和上腔體蓋板并排放置在HTCC基板的上方，HTCC基板和散熱片之間為倒裝焊芯片的安裝區域，在HTCC基板和上腔體蓋板之間安裝上腔體圍框，即HTCC基板、上腔體蓋板和上腔體圍框一起形成一個密閉的空腔；CGA引腳陣列的中心帶有空腔，下腔體蓋板位于CGA引腳陣列的中心空腔內，CGA引腳陣列和下腔體蓋板位于HTCC基板的下表面，在HTCC基板和下腔體蓋板之間安裝下腔體圍框，即HTCC基板、下腔體蓋板和下腔體圍框一起形成一個密閉的空腔。

一種倒裝焊芯片的HTCC系統級封裝結構的制備方法，該方法的步驟包括：

(1)制備HTCC基板，要求HTCC基板的長和寬分別為35-60mm，厚度為2-4mm，倒裝焊芯片安裝區域平面度不大于30μm；

(2)制備上腔體圍框和下腔體圍框，要求上腔體圍框的高度為1.5-3mm，下腔體圍框的高度為1.5-2mm；上腔體圍框和下腔體圍框的壁厚均為1-2mm，上腔體圍框和下腔體圍框的材料均為可伐合金；

(3)制備上腔體蓋板和下腔體蓋板，上腔體蓋板和下腔體蓋板的材料均為可伐合金，上腔體蓋板和下腔體蓋板的厚度均為0.1-0.5mm；