一種t/r組件控制模塊的系統級封裝結構及其封裝方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及T/R組件結構及封裝技術領域，具體來說是一種T/R組件控制模塊的系統級封裝結構的封裝方法。
【背景技術】
[0002]系統級封裝是指通過對數字信號、射頻、光學、MEMS的協同設計和制造，將多芯片和分立器件等集成于一個單塑封體中，并使該單塑封體具備系統級的功能。
[0003]相控陣雷達T/R收發組件的封裝方法一般采用MCM(多芯片組件)的結構設計和組裝方式進行系統集成。即在LTCC基板表面貼裝或引線鍵合各種有源或無源器件，從而組成一個射頻收發系統。這種MCM封裝模式對T/R組件的小型化起到了促進作用。然而，這種將有源和無源器件以二維平鋪的方式組裝于LTCC基板上的封裝方法，已經很難使T/R組件的組裝密度進一步提高，尺寸進一步縮小。
[0004]隨著電子技術的迅猛發展，電子設備進一步實現高性能和小型化的主要制約已經不再是元器件本身，而是組裝與封裝方式。T/R組件作為雷達、通信中關鍵的分系統，體積、重量、性能、成本和可靠性直接決定了電子整機各個相關指標。基于超大規模集成電路、3D互連、高性能組裝和封裝技術的快速發展，三維系統級封裝將成為未來T/R組件小型化新的驅動力。通過對裸芯片及其相關的無源器件進行高密度的三維堆疊和集成，并形成一個具有系統級功能的小型封裝體的做法，可以更加有效地減小器件所占用的MCM基板面積，從而有利于相控陣T/R組件的進一步小型化。
【發明內容】
[0005]本發明針對有源相控陣T/R組件控制電路模塊，提出一種高密度的三維堆疊封裝結構和封裝方法，通過這種系統級封裝設計，為相控陣雷達T/R組件的小型化提出了一個可行的實施路徑。
[0006]本發明是通過以下技術方案來實現上述技術目的:
[0007]—種T/R組件控制模塊的系統級封裝結構，包括基板;所述基板的上表面倒裝有第一芯片;在所述第一芯片的兩側的基板上分別焊接有無源器件，所述第一芯片的背面粘接有第二芯片;所述第二芯片與所述基板電性連接;所述基板的下表面粘接有第三芯片;所述第三芯片與所述基板電性連接。其中，芯片與無源器件的個數根據實際情況而定，不局限圖1中所示出的個數。
[0008]優選的，所述第一芯片采用金凸點倒裝焊接在所述基板上。
[0009]優選的，所述第二芯片通過引線鍵合連接至所述基板的上表面。
[0010]優選的，所述第三芯片通過引線鍵合連接至所述基板的下表面。
[0011]優選的，對所述基板上表面所堆疊的第一芯片、第二芯片、無源器件進行封裝。
[0012]優選的，對所述第三芯片進行封裝。
[0013]優選的，在所述基板下表面四周的焊盤位置，進行BGA植球;BGA焊球高度高于所述第三芯片的封裝高度。
[0014]一種T/R組件控制模塊的系統級封裝結構的封裝方法，包括以下步驟:
[0015]I)在第一芯片的焊盤上進行金凸點植球，并通過超聲熱壓倒裝焊設備，將芯片倒裝焊接至基板4所對應的焊盤位置;然后對倒裝的第一芯片，進行底部填膠保護；
[0016]2)通過SMT回流焊，將無源器件焊接在基板表面所對應的焊盤上；
[0017]3)采用堆疊芯片膠帶，將第二芯片粘接于第一芯片的背面，并通過金絲鍵合設備，將第二芯片與基板的焊盤進行連接；
[0018]4)采用環氧塑封料，通過塑封模具和注塑設備，對基板上表面所堆疊的第一芯片、第二芯片以及無源器件進行注塑，形成上塑封體；
[0019]5)通過芯片粘接膠帶，將第三芯片粘接與基板的下表面，并通過引線鍵合，使第三芯片與基板形成互連；
[0020]6)采用環氧塑封料，通過塑封模具和注塑設備，對第三芯片進行注塑，形成下塑封體；
[0021]7)在基板下表面四周的焊盤位置，進行BGA植球。
[0022]優選的，所述步驟5)中采用低弧度金絲鍵合方法，以此獲得較薄的塑封高度。
[0023]優選的，所述步驟7)中的BGA焊球高度要高于第三芯片的塑封高度。
[0024]本發明與現有技術相比，具有以下有益效果:
[0025]本發明針對有源相控陣T/R組件控制電路模塊，提出一種高密度的三維堆疊封裝結構以及封裝方法，通過這種系統級封裝設計，為相控陣雷達T/R組件的小型化提出了一個可行的實施路徑，且封裝結構簡單，操作方便。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明一種T/R組件控制模塊的系統級封裝結構的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]為使對本發明的結構特征及所達成的功效有更進一步的了解與認識，用以較佳的實施例及附圖配合詳細的說明，說明如下:
[0028]請參見圖1，一種T/R組件控制模塊的系統級封裝結構，包括基板1、第一芯片2、第二芯片3、第三芯片4。在該封裝結構中，第一芯片2采用金凸點倒裝焊，固定在基板的上表面。第一芯片2兩側的基板I上焊接有無源器件5。第二芯片3則采用芯片粘接膠帶，正面朝上，粘接與第一芯片2的背面，并通過引線a鍵合連接至封裝基板I表面。第三芯片4，則直接膠接在基板14的下表面，并通過引線a鍵合與封裝基板I相連。為了對芯片提供保護，對基板I上表面所堆疊的第一芯片2、第二芯片3、無源器件5進行封裝，形成上塑封體11，對第三芯片4進行封裝，形成下塑封體12。最后在基板I的下表面進行BGA植球。這個過程中要求BGA焊球13的直徑要高于下塑封體12的高度。
[0029]對于上的T/R組件控制模塊的系統級封裝結構，其封裝方法包括以下步驟:
[0030]步驟1.在第一芯片2的焊盤上進行金凸點植球，并通過超聲熱壓倒裝焊設備，將芯片倒裝焊接至基板14所對應的焊盤位置;然后對倒裝的第一芯片2，進行底部填膠保護；
[0031]步驟2.通過SMT回流焊，將無源器件5焊接在基板I表面所對應的焊盤上；
[0032]步驟3.采用堆疊芯片膠帶，將第二芯片3粘接于第一芯片2的背面，并通過金絲鍵合設備，將第二芯片3與基板I的焊盤進行連接；
[0033]步驟4.采用環氧塑封料，通過塑封模具和注塑設備，對基板I上表面所堆疊的第一芯片2、第二芯片3以及無源器件5進行注塑，形成上塑封體11，從而對芯片形成保護；
[0034]步驟5.通過芯片粘接膠帶，將第三芯片4粘接與基板I的下表面，并通過引線31鍵合，使第三芯片4與基板I形成互連；
[0035]步驟6.采用環氧塑封料，通過塑封模具和注塑設備，對第三芯片4進行注塑，形成下塑封體12，對第三芯片4形成保護；
[0036]步驟7.芯片堆疊和塑封完成以后，在基板I下表面四周的焊盤位置，進行BGA植球。
[0037]其中，步驟5中采用低弧度金絲鍵合方法，以此獲得較薄的塑封高度。
[0038]其中，步驟7中的BGA焊球13高度要高于第三芯片4的塑封高度。
[0039]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明的范圍內。本發明要求的保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
【主權項】
1.一種T/R組件控制模塊的系統級封裝結構，包括基板;其特征在于:所述基板的上表面倒裝有第一芯片;在所述第一芯片的兩側的基板上分別焊接有無源器件;所述第一芯片的背面粘接有第二芯片;所述第二芯片與所述基板電性連接;所述基板的下表面粘接有第三芯片;所述第三芯片與所述基板電性連接。2.根據權利要求1所述的一種TR組件控制模塊的系統級封裝結構，其特征在于:所述第一芯片采用金凸點倒裝焊接在所述基板上。3.根據權利要求1所述的一種TR組件控制模塊的系統級封裝結構，其特征在于:所述第二芯片通過引線鍵合連接至所述基板的上表面。4.根據權利要求1所述的一種TR組件控制模塊的系統級封裝結構，其特征在于:所述第三芯片通過引線鍵合連接至所述基板的下表面。5.根據權利要求1所述的一種TR組件控制模塊的系統級封裝結構，其特征在于:對所述基板上表面所堆疊的第一芯片、第二芯片、無源器件進行封裝。6.根據權利要求1所述的一種TR組件控制模塊的系統級封裝結構，其特征在于:對所述第三芯片進行封裝。7.根據權利要求7所述的一種TR組件控制模塊的系統級封裝結構，其特征在于:在所述基板下表面四周的焊盤位置，進行BGA植球;BGA焊球高度高于所述第三芯片的封裝高度。8.根據權利要求1所述的一種TR組件控制模塊的系統級封裝結構的封裝方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)在第一芯片的焊盤上進行金凸點植球，并通過超聲熱壓倒裝焊設備，將芯片倒裝焊接至基板4所對應的焊盤位置;然后對倒裝的第一芯片，進行底部填膠保護； 2)通過SMT回流焊，將無源器件焊接在基板表面所對應的焊盤上； 3)采用堆疊芯片膠帶，將第二芯片粘接于第一芯片的背面，并通過金絲鍵合設備，將第二芯片與基板的焊盤進行連接； 4)采用環氧塑封料，通過塑封模具和注塑設備，對基板上表面所堆疊的第一芯片、第二芯片以及無源器件進行注塑，形成上塑封體； 5)通過芯片粘接膠帶，將第三芯片粘接與基板的下表面，并通過引線鍵合，使第三芯片與基板形成互連； 6)采用環氧塑封料，通過塑封模具和注塑設備，對第三芯片進行注塑，形成下塑封體； 7)在基板下表面四周的焊盤位置，進行BGA植球。9.根據權利要求8所述的一種TR組件控制模塊的系統級封裝結構的封裝方法，其特征在于:所述步驟5)中采用低弧度金絲鍵合方法，以此獲得較薄的塑封高度。10.根據權利要求8所述的一種TR組件控制模塊的系統級封裝結構的封裝方法，其特征在于:所述步驟7)中的BGA焊球高度要高于第三芯片的塑封高度。
【專利摘要】本發明涉及一種T/R組件控制模塊的系統級封裝結構及其封裝方法，具體為通過多種封裝手段，將一組用于相控陣T/R組件電壓和波形控制的裸芯片，以及若干無源器件進行三維高密度集成的系統級封裝結構和封裝方法。在封裝基板上表面，通過對兩個芯片采用金凸點倒裝焊和金絲鍵合的方法進行三維堆疊及塑封，在封裝基板的下表面側，采用低弧度金絲鍵合對芯片進行連接和塑封，最后在封裝基板下表面的四周進行BGA植球。通過該封裝結構和封裝方法所獲得的封裝體，能夠有效地減小T/R收發組件的尺寸，有利于相控陣雷達的小型化。
【IPC分類】H01L21/56, H01L25/04, H01L21/50
【公開號】CN105552065
【申請號】CN201610077040
【發明人】馬強, 王波, 唐亮, 陳興國
【申請人】中國電子科技集團公司第三十八研究所
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年2月1日