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CN106298732A - 一种用于系统级封装的转接板结构 - Google Patents

一种用于系统级封装的转接板结构 Download PDF

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CN106298732A
CN106298732A CN201610866877.8A CN201610866877A CN106298732A CN 106298732 A CN106298732 A CN 106298732A CN 201610866877 A CN201610866877 A CN 201610866877A CN 106298732 A CN106298732 A CN 106298732A
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CN
China
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wiring layer
gold
alloy
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interposer structure
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CN201610866877.8A
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English (en)
Inventor
李林森
汪涛
庄永河
李鸿高
张崎
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CETC 43 Research Institute
Original Assignee
CETC 43 Research Institute
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    • H10W90/701—
    • H10W70/635—

Landscapes

  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于系统级封装的转接板结构，包括由上向下依次层叠设置的顶部布线层、绝缘层和底部布线层，所述顶部布线层的上表面设有多个用于倒装芯片且具有导电性的凸起，底部布线层的下侧面设有多个具有导电性的焊球，所述顶部布线层和底部布线层均具有导电性，所述绝缘层上竖直设于多个导通孔，所述导通孔内填充有导电料，所述顶部布线层通过设于导通孔内的导电料与底部布线层相导通。本发明可以更容易地实现系统功能，同时降低系统封装的难度，提升系统的可靠性。

Description

一种用于系统级封装的转接板结构
技术领域
本发明涉及微电子封装技术领域，具体涉及一种用于系统级封装的转接板结构。
背景技术
在系统级封装(SiP)领域，随着封装需求的不断提升(封装的芯片更复杂、I/O端的数量越来越多、封装体内的互联更多、芯片间信号传输速度更快、更大功率密度下的散热、研制周期更短等)，一些基于封装架构考虑的技术应运而生，例如基于2.5D无源/有源转接板的2.5D封装技术。另一方面，一些单片SOC芯片由于集成度太高，在工艺实施过程中难度非常高，经常出现电学功能无法完全实现、成品率无法保证等问题，而通过无源转接板可以从架构的角度，以最低的成本、最快的速度实现原型验证。
在2.5D封装结构中，通过转接板实现了力学芯片、热学芯片以及叠层芯片的封装，另外一方面转接板还可作为功能芯片(纳米级)与下层柔板(毫米级)的电学连接和应力缓冲结构。2.5D的封装技术是以相对低廉的成本使小尺寸封装达到多功能和高性能的需求，是一种新兴的封装方案，但目前2.5D转接板技术还处于设计和研发突破前的僵持阶段。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于系统级封装的转接板结构，可以更容易地实现系统功能，同时降低系统封装的难度，提升系统的可靠性。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种用于系统级封装的转接板结构，包括由上向下依次层叠设置的顶部布线层、绝缘层和底部布线层，所述顶部布线层的上表面设有多个用于倒装芯片且具有导电性的凸起，底部布线层的下侧面设有多个具有导电性的焊球，所述顶部布线层和底部布线层均具有导电性，所述绝缘层上竖直设于多个导通孔，所述导通孔内填充有导电料，所述顶部布线层通过设于导通孔内的导电料与底部布线层相导通。
所述导通孔的孔径小于0.1mm，且每个导通孔的直流电阻小于0.05欧姆。
所述绝缘层采用陶瓷制造，该陶瓷绝缘层的厚度小于0.254mm。
所述凸起的直径小于0.1mm，其高度大于10um。
所述顶部布线层和底部布线层均由多层导电薄膜层叠设置而成，该导电薄膜的导体材料为金、银、铝、铜中的任意一种。
所述焊球为BGA焊球，该BGA焊球所使用材料为锡铅合金、锡铅银合金、锡银铜合金、金锗合金、金锡合金中的任意一种。
所述顶部布线层和底部布线层均可以集成电阻、电容和电感。
所述集成电阻采用的材料为氮化钽、镍铬合金、铬硅合金、多晶硅中的任意一种，集成电感采用的材料为金或铜，集成电容的介质层材料为氧化铝、氧化硅、聚酰亚胺中的一种或多种。
所述绝缘层所采用的材料为氧化铝陶瓷或氮化铝陶瓷，所述导电料为金、铜、钨、钼中的一种或多种组合。
所述凸起采用的材料为金、铜、金锡合金。
所述导通孔采用激光方式加工而成。
由上述技术方案可知，本发明所述的用于系统级封装的转接板结构，可以在凸起的表面安装多种不同功能的芯片，安装的方式可以是倒装、表贴(焊接或粘接)后键合，同时也可以通过底部的BGA焊球与柔板等多种电路进行连接，同时降低系统封装的难度，提升了封装板的整体可靠性及抗冲击性。该转接板采用陶瓷材质制造，提高了封装板的热膨胀性及匹配性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1所示，本实施例的用于系统级封装的转接板结构，包括由上向下依次层叠设置的顶部布线层1、绝缘层2和底部布线层3，顶部布线层1的上表面设有多个用于倒装芯片且具有导电性的凸起4，底部布线层3的下侧面设有多个具有导电性的BGA焊球5，顶部布线层1和底部布线层3均具有导电性，绝缘层2上竖直设于多个导通孔21，导通孔21内填充有导电料，顶部布线层1通过设于导通孔21内的导电料与底部布线层3相导通。
在本发明中，可以在凸起4的表面安装多种不同功能的芯片，安装的方式可以是倒装、表贴(焊接或粘接)后键合，同时所述的结构可以通过底部的BGA焊球与柔板等多种电路进行连接，底部可进行填充以提升整体的可靠性，整个封装体具备系统级封装的特征。
所述的BGA焊球5所采用的材料可以是锡铅合金、锡铅银合金、锡银铜合金、金锗合金、金锡合金中的任意一种。其中BGA焊球5的材料、组分及尺寸大小根据实际产品的组装需求进行相应选择。为了避免焊料对底部薄膜布线的侵蚀，在BGA焊料5的顶部还应该有较厚的焊接阻挡层材料，这种材料可以是镍、钯、铂等金属，厚度在1um以上。
所述顶部布线层1和底部布线层3均由多层导电薄膜层叠设置而成，一般薄膜布线层的导体材料为金、银、铝、镍、铂、钯、铜等。采用薄膜工艺进行布线的另外一个原因是可以在布线内部集成电阻、电容、电感等无源元件，极大地减小系统级封装的尺寸。根据具体的应用需求，集成电阻的材料可以是氮化钽、镍铬合金、铬硅合金、多晶硅等；集成电容的介质层材料可以是氧化铝、氧化硅、聚酰亚胺等；集成电感的导体层材料可以是金、铜、铝等。顶部薄膜布线层1也是一种薄膜再分布层，可极大地利用表面可组装的面积，方便后续微凸起4的制作。
本发明中，具有实心导通孔21的陶瓷层2的主体材料可以为氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷等。一般导通孔21采用激光的方式进行加工，此外，也可以使用陶瓷离子蚀刻技术加工类似的导通孔21。陶瓷层2的实心导通孔21填充材料可以是金、铜、钨、钼等。为了降低填充实心孔的难度及提升工艺的可制造性，陶瓷层2的厚度一般小于0.254mm，实心导通孔21的孔径小于0.1mm，且每个导通孔21的直流电阻小于0.05欧姆。凸起4的材料可以为金、铜、金锡合金等。一般来说，凸起4的直径小于0.1mm，高度大于10um。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于系统级封装的转接板结构，其特征在于：包括由上向下依次层叠设置的顶部布线层（1）、绝缘层（2）和底部布线层（3），所述顶部布线层（1）的上表面设有多个用于倒装芯片且具有导电性的凸起（4），底部布线层（3）的下侧面设有多个具有导电性的焊球（5），所述顶部布线层（1）和底部布线层（3）均具有导电性，所述绝缘层（2）上竖直设于多个导通孔（21），所述导通孔（21）内填充有导电料，所述顶部布线层（1）通过设于导通孔（21）内的导电料与底部布线层（3）相导通。
2.根据权利要求1所述的用于系统级封装的转接板结构，其特征在于：所述导通孔（21）的孔径小于0.1mm，且每个导通孔（21）的直流电阻小于0.05欧姆。
3.根据权利要求1所述的用于系统级封装的转接板结构，其特征在于：所述绝缘层（2）采用陶瓷制造，该陶瓷绝缘层（2）的厚度小于0.254mm。
4.根据权利要求1所述的用于系统级封装的转接板结构，其特征在于：所述凸起（4）的直径小于0.1mm，其高度大于10 um。
5.根据权利要求1所述的用于系统级封装的转接板结构，其特征在于：所述顶部布线层（1）和底部布线层（3）均由多层导电薄膜层叠设置而成，该导电薄膜的导体材料为金、银、铝、铜中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的用于系统级封装的转接板结构，其特征在于：所述焊球（5）为BGA焊球（5），该BGA焊球（5）所使用材料为锡铅合金、锡铅银合金、锡银铜合金、金锗合金、金锡合金中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的用于系统级封装的转接板结构，其特征在于：所述顶部布线层（1）和底部布线层（3）均可以集成电阻、电容和电感。
8.根据权利要求7所述的用于系统级封装的转接板结构，其特征在于：所述集成电阻采用的材料为氮化钽、镍铬合金、铬硅合金、多晶硅中的任意一种，集成电感采用的材料为金或铜，集成电容的介质层材料为氧化铝、氧化硅、聚酰亚胺中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的用于系统级封装的转接板结构，其特征在于：所述绝缘层（2）所采用的材料为氧化铝陶瓷或氮化铝陶瓷，所述导电料为金、铜、钨、钼中的一种或多种组合。
10.根据权利要求1所述的用于系统级封装的转接板结构，其特征在于：所述凸起（4）采用的材料为金、铜、金锡合金。
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