[發明專利]三維堆疊封裝器件及其裝配工藝方法

在審

• 申請號: 202011064678.8
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112259509A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 魏少偉;張延青;付興昌;王磊;徐達;郭旭光;許悅;戎子龍;馮志寬;高飛龍;李翠;閆偉偉;吳拉瑞;段麗花;呂紅香
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十三研究所
• 主分類號: H01L23/31
• 分類號: H01L23/31;H01L23/552;H01L25/18;H01L21/56;H01L21/60;H01L23/488
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 王朝

本發明提供了一種三維堆疊封裝器件，包括底層電路板、金屬外殼以及頂層電路板；底層電路板的頂面裝配有至少一個第一高頻芯片，每個第一高頻芯片的外圍均植有第一錫球陣列；金屬外殼罩設于底層電路板上，內壁與底層電路板的頂面圍成氣密腔；頂層電路板設于氣密腔內，與底層電路板通過各個第一錫球陣列互聯，頂面設有至少一個第二高頻芯片，每個第二高頻芯片上均罩設有一個用于屏蔽第二高頻芯片的電磁信號的屏蔽罩；每個第一錫球陣列與底層電路板和頂層電路板能夠圍成一個用于屏蔽第一高頻芯片的電磁信號的屏蔽腔。本發明提供的三維堆疊封裝器件集成度高、成產成本低。本發明還提供了一種三維堆疊封裝器件的裝配工藝方法。

技術領域

本發明屬于芯片封裝技術領域，更具體地說，是涉及一種三維堆疊封裝器件及其裝配工藝方法。

背景技術

目前，隨著微波毫米波技術的快速發展，設備系統指標對于微波毫米波組件及模塊提出了小型化、高頻化、高集成度的要求，然而這些要求使得電路布局、信號隔離、信號互聯與組裝的難度大大增大，尤其對于三維堆疊封裝器件而言難度更大，為了解決三維堆疊封裝器件內部高頻芯片之間相互干擾的問題，當下常用的方法是對封裝金屬外殼的結構進行分腔設計，將各個高頻芯片置于不同的腔室內，然后再對各個腔室分別封裝蓋板，從而實現各個高頻芯片之間的相互隔絕和電磁屏蔽，然而這種方式不利于三維堆疊封裝器件的高集成度和小型化設計，而且由于封裝外殼的結構復雜，再加上需要另外封裝蓋板，因此生產成本過高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種三維堆疊封裝器件及其裝配工藝方法，旨在解決現有技術的三維堆疊封裝器件集成度低、生產成本高的問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：提供一種三維堆疊封裝器件，包括底層電路板、金屬外殼以及頂層電路板；底層電路板的頂面裝配有至少一個第一高頻芯片，每個第一高頻芯片的外圍均植有第一錫球陣列；金屬外殼罩設于底層電路板上，內壁與底層電路板的頂面圍成氣密腔；頂層電路板設于氣密腔內，與底層電路板通過各個第一錫球陣列互聯，頂面設有至少一個第二高頻芯片，每個第二高頻芯片上均罩設有一個屏蔽罩，屏蔽罩用于屏蔽第二高頻芯片的電磁信號；其中，每個第一錫球陣列與相應位置的底層電路板的頂面、頂層電路板的底面共同圍成一個屏蔽腔，屏蔽腔用于屏蔽第一高頻芯片的電磁信號。

作為本申請另一實施例，屏蔽罩上間隔設有多個透氣孔，透氣孔用于進行散熱及氣相清洗。

作為本申請另一實施例，屏蔽罩為馬口鐵或不銹鋼材料，且屏蔽罩的表面電鍍有鎳層。

作為本申請另一實施例，每個第二高頻芯片的外圍均設有第三焊盤，屏蔽罩與第三焊盤對應焊接。

作為本申請另一實施例，底層電路板的內部設有第一電路網絡，第一電路網絡引至底層電路板的頂面的第一焊盤與第一高頻芯片的引腳對應鍵合；頂層電路板的內部設有第二電路網絡，第二電路網絡引至頂層電路板的頂面的第二焊盤與第二高頻芯片的引腳對應鍵合。

作為本申請另一實施例，底層電路板的底面植有用于與外部電路互連的第二錫球陣列，第二錫球陣列與第一錫球陣列通過第一電路網絡互連，第二錫球陣列還與第一高頻芯片通過第一電路網絡互連。

本發明提供的三維堆疊封裝器件的有益效果在于：與現有技術相比，本發明三維堆疊封裝器件，金屬外殼罩設在底層電路板上，內壁與底層電路板的頂面能夠圍成氣密腔，底層電路板上的各個第一高頻芯片(及其它電路元件)、第一錫球陣列以及頂層電路板的整體全部位于氣密腔內部，從而形成氣密封裝結構；

由于第一錫球陣列位于第一高頻芯片的周圍，因此能夠與底層電路板的頂面及頂層電路板的底面共同圍成用于屏蔽第一高頻芯片的電磁信號的屏蔽腔，從而避免第一高頻芯片的電磁信號與其它電路元件發生干擾；頂層電路板上的各個第二高頻芯片上分別罩設有屏蔽罩，屏蔽罩能夠屏蔽第二高頻芯片的電磁信號，從而避免第二高頻芯片的電磁信號與其它電路元件發生干擾；同時由于第一高頻芯片與第二高頻芯片之間相互隔絕，因此也能夠避免第一高頻芯片與第二高頻芯片之間的電磁干擾現象；