[發(fā)明專利]一種可組合式的三維多芯片封裝結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110064002.7
• 申請(qǐng)日: 2021-01-18
• 公開（公告）號(hào): CN112864147B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱浩慎;陳智睿;馮文杰;薛泉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L25/16
• 分類號(hào): H01L25/16;H01L23/367;H01L23/538;H01L23/552;H01L23/66;H01Q1/22
• 代理公司: 北京中睿智恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 16025
• 代理人: 鄧大為

本發(fā)明公開了一種可組合式的三維多芯片封裝結(jié)構(gòu)，涉及新一代信息技術(shù)，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中封裝密度和芯片性能之間的矛盾問題提出本方案。包括層疊設(shè)置且留有間隙的上轉(zhuǎn)接板和下轉(zhuǎn)接板；兩塊轉(zhuǎn)接板合理設(shè)置三塊以上的芯片，而且垂直錯(cuò)開，再利用Via合理串聯(lián)電性關(guān)系。優(yōu)點(diǎn)在于，不同層的芯片封裝可單獨(dú)加工后進(jìn)行組裝，且封裝形式多樣實(shí)用，包括埋入式無源器件IPD、異質(zhì)結(jié)構(gòu)芯片、多層封裝以及TSV/TGV等形式，為多樣化多需求的射頻系統(tǒng)封裝提供了可靠的結(jié)構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及芯片封裝結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種可組合式的三維多芯片封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著5G乃至6G研究的開展，對(duì)通訊帶寬的要求越來越大，因此通訊頻率不斷上升。在毫米波頻段，空氣損耗嚴(yán)重，波束賦形技術(shù)是提高覆蓋距離的必要技術(shù)。目前毫米波通訊中所采用的大規(guī)模相控陣需要在特定的面積內(nèi)集成大量有源通道。為了減小饋電損耗，毫米波前端往往與天線進(jìn)行封裝集成，因而天線/天線陣的尺寸和間距限制了芯片的大小。隨著頻率的上升和天線陣列規(guī)模的增大，電磁波的波長(zhǎng)與芯片的尺寸相比擬，有源通道數(shù)量不斷增加。尤其對(duì)于多芯片互連的異構(gòu)集成架構(gòu)的相控陣系統(tǒng)，芯片總面積可能大于相控陣模塊的面積，因而三維堆疊的低損耗高可靠射頻封裝形式成為目前研究的熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種可組合式的三維多芯片封裝結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)高密度，低損耗以及高可靠性的射頻前端封裝技術(shù)。

本發(fā)明所述可組合式的三維多芯片封裝結(jié)構(gòu)，包括層疊設(shè)置的上轉(zhuǎn)接板和下轉(zhuǎn)接板；上轉(zhuǎn)接板和下轉(zhuǎn)接板之間留有間隙；

所述的上轉(zhuǎn)接板靠近下轉(zhuǎn)接板的側(cè)面設(shè)有上再布線層；上轉(zhuǎn)接板上端面設(shè)有電磁屏蔽層，上再布線層中部向上轉(zhuǎn)接板內(nèi)延伸后設(shè)置第一芯片；上轉(zhuǎn)接板靠近邊緣位置設(shè)有垂直貫通的Via，在第一芯片底部設(shè)置若干Via連通上再布線層下端面；

所述的下轉(zhuǎn)接板靠近上轉(zhuǎn)接板的側(cè)面設(shè)有下再布線層；下再布線層靠近下轉(zhuǎn)接板邊緣的部分向下轉(zhuǎn)接板內(nèi)部凹陷，分別設(shè)置兩塊以上的下層芯片，使所有下層芯片均與所述第一芯片在垂直方向上錯(cuò)開；下轉(zhuǎn)接板設(shè)有若干Via分別通過焊球?qū)?yīng)連通上轉(zhuǎn)接板的所有Via；

所述的第一芯片利用金屬互連通過任一Via與任一下層芯片電性連接。

下轉(zhuǎn)接板靠近邊緣位置設(shè)有從下再布線層垂直延伸至下端面的Via。

上再布線層和/或下再布線層內(nèi)分別設(shè)有無源器件。

所述的無源器件是電阻、電感、電容中任意一種或任意組合。

所述的下轉(zhuǎn)接板在下層芯片下方鏤空后用熱沉封裝。

所述的下轉(zhuǎn)接板13在下表面設(shè)有凹槽，位于下轉(zhuǎn)接板13的焊球均設(shè)置在凹槽內(nèi)。

所述的下轉(zhuǎn)接板在下層芯片下方設(shè)置若干Via連通下端面。

各下層芯片互為同質(zhì)或異質(zhì)芯片，與第一芯片互為異質(zhì)芯片。

所述的第一芯片是硅基芯片，下層芯片是三五族芯片。三五族芯片如GaN基或GaAs基芯片。

各Via是TSV或TGV。其中，TSV是硅基通孔，TGV是玻璃通孔。

本發(fā)明所述可組合式的三維多芯片封裝結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)在于，封裝形式多樣實(shí)用，包括埋入式無源器件IPD、異質(zhì)結(jié)構(gòu)芯片、多層封裝以及TSV/TGV等形式，為多樣化多需求的系統(tǒng)封裝提供了可靠的結(jié)構(gòu)。