[發明專利]一種系統級封裝結構及其制造方法

在審

• 申請號: 202011038852.1
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112349656A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 王輝;趙鳴霄;廖翱;景飛;李文;蔣苗苗
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十九研究所
• 主分類號: H01L23/043
• 分類號: H01L23/043;H01L23/498;H01L21/48
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 徐靜

本發明公開了一種系統級封裝結構及其制造方法，所述結構包括：有機多層電路板、金屬圍框、BGA焊球、預成型焊片一、預成型焊片二和帶有凸臺的金屬蓋板；金屬圍框包括圍框結構體和隔筋；金屬圍框的圍框結構體和隔筋上方與帶有凸臺的金屬蓋板相匹配；BGA焊球植于有機多層電路板背面；金屬圍框下方使用預成型焊片一焊接于有機多層電路板正面；金屬圍框的隔筋上方與金屬蓋板的凸臺使用預成型焊片二焊接，金屬蓋板的四周與金屬圍框的圍框結構體上方氣密焊接，使得金屬蓋板和有機多層電路板之間，通過金屬圍框分割成若干個腔體；各個腔體中的有機多層電路板正面用于安裝裸管芯或封裝器件。本發明提供一種低成本、高密度、小型化的系統級封裝方案。

技術領域

本發明屬于電子封裝技術領域，涉及微波、射頻及數模混合封裝，尤其是一種系統級封裝結構及其制造方法。

背景技術

伴隨電子產品多功能、高性能、高可靠性和小型化的需求，系統級封裝技術今年來發展十分迅速。現有系統級封裝技術按照使用的電路板類型可以分為硅基封裝、陶瓷封裝、金屬封裝和有機封裝。

現有硅基封裝通常采用低溫玻璃燒結、陽極鍵合的封裝方式實現密封，該類封裝可氣密，但因工藝溫度較高，無法將各種GaAs、RF器件、存儲器、處理器等IC共同集成在一個封裝腔體內，適用范圍較窄，通常僅用于MEMS封裝。在此基礎之上，專利CN104201113公布了一種系統級封裝的氣密密封結構及其制造方法，該專利采用軟釬焊的方法解決了硅基電路板上集成多種芯片的難題，可實現大面積，復雜功能的氣密集成。但該專利所采用的硅基電路板與PCB板之間熱失配較為嚴重，大尺寸封裝不能直接采用BGA表貼的方式二次集成到PCB母板上，限制了該類封裝與其它器件之間的高密度互聯。

現有陶瓷封裝的方案通常為陶瓷電路板上焊接圍框，表貼/粘接芯片后通過金絲/金帶互連，最后平行封焊/軟釬焊實現氣密性封裝，該類封裝通常為氣密封裝；陶瓷封裝也受制于PCB電路板的熱失配，難以解決大尺寸封裝條件下與PCB之間的高密度互聯問題，同時陶瓷封裝存在制造成本極高的問題；專利CN205177839公布了一種氣密型陶瓷封裝的系統級封裝電路，該專利采用雙面陶瓷氣密封裝，外部采用QFN等形式與周邊互聯，相較BGA方式互聯密度低，且大尺寸下與PCB集成存在可靠性問題。

現有金屬封裝通常為氣密封裝，受制于金屬殼體無法高密度布線的限制，難以實現高密度、多層布線的集成體系，已經無法滿足當下系統封裝高密度、小型化、輕量化的集成需求。

塑封工藝可通過BGA形式實現高密度外部互聯，采用有機多層電路作為封裝電路板，但相關技術不具備氣密性，僅可用于非氣密封裝；此外塑封器件受限于材料特性，無法應用與射頻/微波封裝。

專利CN106486427A公布了一種使用基于LCP有機電路板的氣密性封裝，其圍框與有機電路板之間采用SAC305焊接，蓋板與圍框采用激光封焊進行封裝。該封裝形式因LCP電路板散熱差，激光封焊時必然出現焊料重熔，這一過程會導致氣密性失效；且其封裝形式無對外互連接口，對外互連存在困難；腔體內無電路分區，無法保障復雜系統腔體內的良好電磁屏蔽，電路串擾問題難以規避。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對上述存在的問題，提供一種系統級封裝結構及其制造方法。

本發明采用的技術方案如下：

一種系統級封裝結構，包括：有機多層電路板、金屬圍框、BGA焊球、預成型焊片一、預成型焊片二和帶有凸臺的金屬蓋板；所述金屬圍框包括最外圈的圍框結構體和分布在圍框結構體內的隔筋；所述金屬圍框的圍框結構體和隔筋上方與帶有凸臺的金屬蓋板相匹配；

所述BGA焊球植于有機多層電路板背面；

所述金屬圍框的圍框結構體和隔筋下方使用預成型焊片一焊接于有機多層電路板正面；