[發明專利]一種帶有微隔腔的半導體封裝結構

有效

• 申請號: 201911036792.7
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN111199926B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 徐志偉;高會言;厲敏;李娜雨;張梓江;王紹剛;宋春毅
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01L23/31
• 分類號: H01L23/31;H01L23/367;H01L23/522;H01L23/552
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 賈玉霞

本發明公開一種帶有微隔腔的半導體封裝結構，包括多通道或多模塊的半導體芯片、導熱基板、固定填充物、金屬焊球、金屬布線層、介質層、過孔。導熱基板上有略大于芯片的凹槽，芯片以倒片擺放的方式放入凹槽并與導熱基板粘接，芯片焊盤通過金屬焊球與下方層壓電路板連接。層壓電路板有多層金屬布線層，金屬布線層由介質層隔開，不同金屬布線層之間使用過孔互連。芯片按照通道或模塊劃分成不同的區域，每個區域的周圍邊界上緊密排布金屬焊球，由芯片、金屬焊球和層壓電路板形成有效降低通道間或模塊間電磁耦合的微隔腔結構。本發明減小封裝的體積，降低信號在互連線上的傳輸損耗，有效提高芯片通道或模塊間的隔離度，提升了系統的性能。

技術領域

本發明涉及集成電路封裝技術領域，具體涉及一種帶有微隔腔的半導體封裝結構。

背景技術

相控陣列技術是通信領域中提升頻譜效率、增加傳輸速率、提高可靠性的關鍵技術。為了支持陣列化天線應用，射頻收發芯片集成了多個通道，每個射頻收發通道會受到同一芯片上其他通道電磁干擾的影響。具體而言，射頻集成電路的接收電路容易受到外界電磁信號的干擾，如低噪聲放大器對外部電磁波和襯底串擾非常敏感；發射電路則會產生電磁干擾信號，如功率驅動器會向外發射不需要的電磁波并向襯底注入串擾信號；部分射頻電路既對外界的電磁串擾信號敏感，又會產生電磁干擾信號，如壓控振蕩器。過去的系統通常采用電磁屏蔽罩增加隔離度，但這只適用于芯片間的隔離，無法增加芯片內通道間的隔離度，同時這種方案也增加了系統的復雜度和重量。

半導體芯片內通道間隔離度還會受到封裝工藝的影響。目前常用的高性能芯片封裝工藝包括引線鍵合封裝、球柵陣列封裝等。引線鍵合封裝技術通過金屬棒線連接芯片焊盤和封裝基板，但是較長的棒線會增加信號的衰減，降低系統集成度，引入的寄生效應會使芯片的性能大打折扣。在多通道射頻收發芯片中，相鄰通道射頻信號棒線之間的電磁耦合效應會降低通道間隔離度，惡化系統性能。另一種常見封裝技術，球柵陣列封裝，具有體積小、引腳密度高、電性能好的優點，主要應用于輸入輸出引腳密集的數字和模擬集成電路。隨著集成度的提高，射頻收發芯片的引腳數量也逐漸增加，但采用傳統封裝技術難以保證片內通道間隔離度。針對高集成度多通道或多模塊射頻芯片，改進現有封裝工藝改善隔離度的需求顯的尤為迫切。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出一種帶有微隔腔的半導體封裝結構，該結構引腳密度高、封裝寄生小、通道間隔離度高。

本發明的目的通過如下技術方案來實現：

一種帶有微隔腔的半導體封裝結構，其特征在于，所述的半導體封裝結構包括多通道或多模塊的半導體芯片、導熱基板、固定填充物、金屬焊球、層壓電路板，所述的導熱基板上形成略大于芯片的長方形凹槽，在其側壁和頂面加入固定填充物用于半導體芯片和導熱基板的粘接，所述的半導體芯片采用倒片擺放的方式粘接在所述的導熱基板的腔體中，所述的半導體芯片焊盤方向向下連接所述的金屬焊球，所述的金屬焊球另一側連接層壓電路板，所述的層壓電路板包括金屬布線層M1、M2、……、Mn、介質層IMD1、IMD2、……、IMD(n-1)、連接不同金屬布線層的過孔，相鄰的金屬布線層由介質層隔開，任意兩層或多層金屬布線層之間均通過過孔相連；

所述的多通道或多模塊芯片的焊盤連接金屬焊球，并與層壓電路頂層的金屬布線層M1相連；在芯片上按照通道或模塊的不同劃分成不同的區域，形成通道或模塊1、通道或模塊2、……、通道或模塊n等；在每個區域的周圍邊界上緊密排布金屬焊球，由此芯片、金屬焊球和層壓電路板形成有效降低通道間或模塊間電磁耦合的微隔腔結構。

進一步地，所述的介質層由兩種不同材料的介質層組成，由介質一形成的介質層和由介質二形成的介質層相間排列，層壓電路板的頂層和底層的材料為介質一，在由介質一形成的介質層內部或表面形成金屬布線層，在由介質二形成的介質層內部不形成金屬布線層。

進一步地，所述的金屬布線層材料為銅，所述的金屬焊球材料為銅錫銀合金。

本發明的有益效果如下：