多芯片系統級封裝技術實現的電表模塊結構及其封裝方法技術方案

本發明專利技術提供了一種多芯片系統級封裝技術實現的電表模塊結構及其封裝方法，所述電表模塊結構包括：一層或多層用于支撐功能芯片以及實現功能芯片間電氣連接的基板；堆疊或平面布局于所述基板上的功能芯片；位于上下層功能芯片之間，用于固定和隔離上下層功能芯片的聚合物或載板；以及，用于實現所述功能芯片之間以及所述功能芯片與基板之間電氣連接的鍵合引線或倒裝焊形成的微凸點。本發明專利技術將電表模塊中所用的各個不同尺寸、型號的功能芯片裸片，通過集成電路后道封裝的一系列的基板工藝和微組裝工藝集成在一個封裝體內，形成一個高密度、低損耗的小型電子系統及產品，可克服現有系統集成技術產品尺寸大、走線難度大、重復開發成本高等問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及微電子芯片封裝
，特別是涉及一種。
技術介紹
隨著人們對電子產品的要求向小型化、多功能、高密度、低成本等方向的發展，人們努力尋求將電子系統越做越小，集成度越來越高，功能越做越多，性能越來越強，由此產生了許多新技術、新材料和新設計，其中系統級封裝技術就是這些技術的典型代表。系統級封裝技術，是指在不改變封裝體尺寸的前提下，在同一個封裝體內于垂直或者平面方向疊放兩個以上芯片的封裝技術?！鹘y的電子產品，如電表模塊，是將封裝好的各個功能子電路(芯片)通過相應的邏輯連接起來，通常是購買已封裝完成的各功能芯片產品，采用PCB電路板集成方式，重新開發一套PCB電路系統，將各子功能芯片進行再次集成和調試，構成符合要求的系統和產品。這樣需要外接大量的布局布線來完成這一連接，從而會占據電路板上大量的空間、增加走線難度，同時由于電路板上的線路尺寸和過孔尺寸也過大，不僅使整個產品的面積和體積也會跟著加大,還增加了產品的成本。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種，可解決現有模塊結構產品中因大量連接各功能子電路之間的邏輯布線造成的產品體積大、成本高的問題。為了解決上述問題，本專利技術公開了一種多芯片系統級封裝技術實現的電表模塊結構，包括一層或多層用于支撐功能芯片以及實現功能芯片間電氣連接的基板；堆疊或平面布局于所述基板上的功能芯片；位于上下層功能芯片之間，用于固定和隔離上下層功能芯片的聚合物或載板；以及，用于實現所述功能芯片之間以及所述功能芯片與基板之間電氣連接的鍵合引線或倒裝焊形成的微凸點。優選的，所述電表模塊結構包括二層以上的基板，其中在所述基板上設置有實現基板上下表面之間垂直電氣連接的通孔；上下層基板之間通過基板上的垂直通孔實現基板之間的垂直電氣連接。優選的，所述電表模塊結構還包括覆蓋于所述基板上表面的塑封膠；其中，所述塑封膠的高度和面積以包覆所有的功能芯片、鍵合引線和/或微凸點為準；所述塑封膠由有機聚合物材料制成。優選的，所述電表模塊結構還包括形成于最下層基板下表面焊盤結構上的BGA焊球陣列。優選的，所述基板以化合物、陶瓷、硅或玻璃為基體；所述焊盤結構由銅、鎳、金或上述材料的合金制成。優選的，所述功能芯片包括微控制器(MCU,Micro Controller Unit)芯片、485芯片、計量芯片、嵌入式安全控制模塊(ESAM, Embedded Secure Access Module)、存儲器、邏輯電路和/或時鐘芯片。依據本專利技術的另一優選實施例，還公開了一種電表模塊結構的封裝方法，包括將第一層功能芯片固定到基板上預留的指定位置，并建立所述功能芯片與基板的電氣連接；在上層功能芯片的上方固定一層新的功能芯片，建立該新的功能芯片與所述基板的電氣連接；重復上述功能芯片的堆疊過程，實現多層級功能芯片的三維封裝過程。優選的，所述第一層功能芯片與基板的固定及電氣連接方式具體為用貼片機將所述第一層功能芯片表貼于基板上，高溫固化后使所述功能芯片穩固連接到所述基板上；用弓I線鍵合機建立所述功能芯片的焊盤與基板上表面焊盤結構的連接。優選的，所述上下層功能芯片之間的固定及電氣連接方式具體為在下層功能芯片的上表面用點膠或涂敷方式形成一層聚合物，在聚合物上放置上層功能芯片，待所述聚合物固化后，用弓I線鍵合機建立所述上層功能芯片的焊盤與基板上表面焊盤結構的連接。 優選的，所述第一層功能芯片與基板之間，以及，所述上層功能芯片與下層功能芯片之間的固定及電氣連接方式具體為將所述功能芯片固定在載板上，通過載板通孔，用倒裝焊形成的載板焊球形成上下層功能芯片之間或第一層功能芯片與基板之間的固定及電氣連接；其中所述功能芯片通過芯片焊球或聚合物固定在載板上，所述功能芯片與載板之間通過芯片焊球或鍵合于載板焊盤與芯片焊盤之間的引線建立電氣連接。優選的，還包括在封裝有多層功能芯片的基板上再堆疊一層或多層用同樣方法封裝的基板，并通過設置于基板上的垂直通孔建立上下層基板之間的電氣連接。優選的，還包括用點膠或者涂敷方式在基板上表面形成一層塑封膠，并加溫固化；所述塑封膠的高度和面積以包覆所有的功能芯片、鍵合引線以及基板上表面的裸露焊盤為準。優選的，還包括在所述基板下表面焊盤結構上通過C4工藝回流形成BGA焊球陣列。與現有技術相比，本專利技術具有以下優點本專利技術優選實施例將電表模塊中所用的各個不同尺寸、型號的功能芯片裸片，通過集成電路后道封裝的一系列的基板工藝和微組裝工藝集成在一個封裝體內，形成一個高密度、低損耗的小型電子系統及產品，可克服現有系統集成技術將各個已封裝成成品芯片的功能子電路通過PCB電路板集成等方式，按照相應的電氣邏輯再次連接構成系統的方法所造成的產品尺寸大、走線難度大、重復開發成本高等問題。另外，各個芯片間的電氣互連長度變短，還有利于提高信號處理的速度，從而提高產品的性能。在本專利技術進一步的優選實施例中，還在各功能芯片、鍵合引線和基板裸露焊盤上包覆有塑封膠，為功能芯片和鍵合引線提供機械保護及熱保護，保證功能芯片間或功能芯片與基板間不會因震動等原因造成連接故障，可進一步提高產品的可靠性。在本專利技術進一步的優選實施例中，還包括形成于底層基板下表面焊盤結構上的球柵陣列結構(BGA，Ball Grid Array)焊球陣列，作為本專利技術電表模塊與其他產品或模塊連接的端口，可進一步擴展產品的應用范圍。在本專利技術進一步的優選實施例中，基板的焊盤結構采用銅、鎳或金等導電性能良好的金屬，可方便形成焊球陣列并提高芯片間的電氣連接性能。附圖說明 圖1-1是本專利技術多芯片系統級封裝技術實現的電表模塊結構第一實施例的結構示意圖；圖1-2是本專利技術電表模塊結構的封裝方法第一實施例的流程圖；圖2是本專利技術多芯片系統級封裝技術實現的電表模塊結構第二實施例的結構示意圖；圖3是本專利技術多芯片系統級封裝技術實現的電表模塊結構第三實施例的結構示意圖。具體實施例方式為使本專利技術的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一步詳細的說明。第一實施例在本優選實施例中，堆疊于基板上的多層功能芯片之間采用聚合物進行固定和隔離，功能芯片與基板之間通過鍵合弓丨線建立電氣連接。參照圖1-1，示出了多芯片系統級封裝技術實現的電表模塊結構第一實施例的結構示意圖，包括基板11 :用于承載組成電表模塊結構的多個功能芯片，并提供功能芯片間的電氣互連；基板11可以化合物為基體制成，也可以陶瓷、硅或玻璃為基體制成；基板下表面焊盤結構12 :用于形成基板下表面焊球陣列；優選采用銅、鎳、金及其合金等金屬組成；基板下表面BGA焊球陣列13 :用于本專利技術電表模塊結構與其他產品或模塊(如電表模塊的下一級母板)連接的端口；基板上表面焊盤結構14 :用于基板上表面功能芯片的鍵合引線焊盤；鍵合引線15 :用于連接功能芯片16上的引出焊盤和基板11上分布于功能芯片16四周的基板上表面焊盤14 ;為提高電氣性能，優選采用金屬金或者銅；功能芯片16-1 16-3 :用于實現本專利技術電表模塊的功能，包括MCU芯片、485芯片、計量芯片、ESAM、存儲器、邏輯電路、時鐘芯片等功能芯片；其中，第二層級功能芯片16-2位于第一層級功能芯片16-1之上；第三層級功能芯片16-3位于第二層級功能芯片16-2之上；聚合本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多芯片系統級封裝技術實現的電表模塊結構，其特征在于，包括：一層或多層用于支撐功能芯片以及實現功能芯片間電氣連接的基板；堆疊或平面布局于所述基板上的功能芯片；位于上下層功能芯片之間，用于固定和隔離上下層功能芯片的聚合物或載板；以及，用于實現所述功能芯片之間以及所述功能芯片與基板之間電氣連接的鍵合引線或倒裝焊形成的微凸點。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉璟，謝偉東，李天石，田漪婷，
申請(專利權)人：北京天中磊智能科技有限公司，
類型：發明
國別省市：