用于电子集成的三维模块制造技术

本发明专利技术公开了一种电子模块(20、39、60、80、132、140、144)，其包含基板(21)，该基板(21)包含其中形成有腔(40、42、134、142)的电介质材料。该腔内的第一导电接触件(44)被配置用于接触安装在该腔中的至少一个第一电子器件(32)。包围该腔的基板的表面上的第二导电接触件(44)被配置用于接触安装在该腔上方的至少一个第二电子器件(28、30)。该基板内的导电迹线(36、48)与所述第一导电接触件及第二导电接触件电气连通。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电子集成的三维模块相关申请的交叉引用本申请要求于2012年5月17日递交的美国临时专利申请61/648，098、于2012年6月3日递交的美国临时专利申请61/654，888、以及于2012年7月12日递交的美国临时专利申请61/670，616的权益。上述的所有临时专利申请以引用方式并入本文。专利
本专利技术大体上涉及电子电路及系统，且特别涉及集成电路及这些电路及系统中的其他器件的组装。背景现代电子装置含有越来越多数目的器件及逐渐增加的复杂度。同时，要求设计者将这些器件装配至越来越小的制成品中。这些相矛盾的要求导致芯片设计及封装的高度集成方法的开发。例如，多芯片模块(MCM)通常含有多个集成电路(1C)或半导体管芯(die)，且还可能含有在统一基板上的分立器件。接着可将该MCM作为单个器件组装至印刷电路板上。一些先进MCM使用“芯片-堆叠”封装，其中，半导体管芯以纵向配置被堆叠，因此减小了该MCM占位面积的大小(以增加高度为代价)。一些此类设计还被称为“系统封装”。作为此类设计的实例，美国专利5，905，635描述了电子模块与支撑结构的组装。每个电子模块采用呈堆叠在至少两个层级上的电子器件的形式，该至少两个层级由中间层分离。每个电子模块包括形成于该中间层中的至少一个孔，而该支撑结构包括引入至连续模块的各个孔中的至少一个杆元件。虽然1C芯片通常安装在MCM或印刷电路基板的表面上，但是在一些设计中，1C可安装在基板的凹口中。例如，美国专利7，116，557描述了嵌入式器件集成电路组件，其中1C器件埋入于放置在提供散热片的导热芯上的层压基板内。该电路器件经由诸如柔性导线接头的柔性电气互连件电气连接至该1C。在柔性电气互连件上且在该集成电路组件的暴露表面上沉积了电气绝缘涂层。导热密封材料将该电子器件及该柔性电气互连件装入刚性或半刚性基体内。
技术实现思路
下文描述的本专利技术的实施例提供了用于电子集成的新颖的三维(3D)设计方法。 因此根据本专利技术的实施例提供了电子模块，其包含基板，该基板包含其中形成有腔的电介质材料。该腔内的第一导电接触件被配置用于接触安装在该腔中的至少一个第一电子器件。包围该腔的基板表面上的第二导电接触件被配置用于接触安装在该腔上方的至少一个第二电子器件。该基板内的导电迹线与第一导电接触件及第二导电接触件电气连通。 在所公开的实施例中，导电接触件包括基板上的第一接触衬垫，这些第一接触衬垫被配置以实体且电气接触电子器件的下表面上的第二接触衬垫。通常，该第二电子器件选自由集成电路芯片及插入器组成的器件组，而该至少一个第一电子器件选自由另外的集成电路芯片及分立器件组成的另一个器件组。 在一些实施例中，导电迹线包含通孔，这些通孔沿垂直于包围腔的基板表面的方向通过该基板。这些通孔可布置在预定义栅格上或以相对于每个接触件呈一组预定义角度进行放置。通常，这些通孔中的至少一个被配置为使这些第一导电接触件中的一个与这些第二导电接触件中的一个相连接。此外或可替代地，该模块包含在该基板的外表面上的用于接触印刷电路板的多个接触衬垫，其中这些通孔中的至少一个被配置为使这些导电接触件中的一个与该外表面上的这些接触衬垫中的一个相连接。 在一些实施例中，导电迹线包含导电线，这些导电线放置在平行于包围腔的基板表面的一个或多个平面中。这些导电线可具有不均匀的厚度。模块可包含在该基板一侧上的多个接触衬垫，所述基板一侧垂直于包围该腔的基板的表面，其中这些导电线中的至少一个被配置为使这些导电接触件中的一个与该基板侧上的接触衬垫中的一个相连接。此外或可替代地，这些导电线可包含放置在由该腔的内表面界定的第一平面中的至少第一线，及放置在含有包围该腔的基板的表面的第二平面中的第二线。 在所公开的实施例中，模块包含嵌入在基板的外表面中或外表面上的一个或多个分立电子器件。这些分立电子器件或整个模块可被配置且修整为使得满足预定义的操作规范。通常，嵌入在基板的外表面中或外表面上的器件选自由电阻器、平板电容器(flatcapacitor)、叉指型电容器及电感器组成的器件的组。 在一些实施例中，其内放置有第一导电接触件的腔是内腔，且包围该内腔的基板的表面(其上放置了第二导电接触件)是内表面，而该基板具有外腔，其被配置为含有至少一个第二电子器件且被该基板的外表面(其上放置了第三导电接触件)包围，这些第三导电接触件被配置用于接触安装在该外腔上方的至少一个第三电子器件。 在替代性实施例中，该腔形成于该基板的第一侧中，且该基板被配置用于在该基板的与该第一侧相对的第二侧上安装一个或多个第三电子器件。在一个这样的实施例中，形成于该基板的第一侧中的腔是第一腔，且第二腔形成于该基板的第二侧中且被配置为含有这些第三电子器件中的至少一个，该至少一个第三电子器件安装在该第二腔中。该基板的第二侧可被配置用于在第二腔上方安装这些第三电子器件中的至少另一个。 根据本专利技术的实施例，还提供了一种电子组件，其包含电气地且机械地耦合在一起的至少第一模块及第二模块。这些模块中的每个模块都包含基板，该基板包含其中形成有腔的电介质材料。该腔内的第一导电接触件被配置用于接触安装在该腔中的至少一个第一电子器件，而包围该腔的基板表面上的第二导电接触件被配置用于接触安装在该腔上方的至少一个第二电子器件。该基板内的导电迹线与这些第一导电接触件及第二导电接触件电气连通。 在所公开的实施例中，至少第一模块及第二模块包含在这些模块的外表面上的各自的接触衬垫，其中这些接触衬垫连接至导电迹线且耦合在该组件内以提供至少第一模块及第二模块之间的电气连通。 在一些实施例中，在该组件中，至少第一模块堆叠在第二模块上。该第一模块可经堆叠使得该第一模块的基板的与该第一模块中的腔相对的下表面覆盖且包封形成于该第二模块中的腔。可选择地，该第一模块经堆叠使得该第一模块中的腔面向进入形成于该第二模块中的腔。 再或者，该第一模块通过该第一模块的一侧上的接触衬垫连接至该第二模块，所述第一模块的一侧垂直于该第一模块的包围该第一模块中的腔的基板表面。在此情况中，该第一模块可经定向使得该第一模块中的腔及该第二模块中的腔在相互平行或相互垂直的各自方向上敞开。 在另一实施例中，该组件包含电介质基底，其中至少该第一模块及该第二模块并排安装在该电介质基底的表面上，而该第一模块中的腔及该第二模块中的腔在垂直于该表面的方向上敞开。 根据本专利技术的实施例，额外提供了用于制作电子模块的方法。该方法包括提供基板，该基板包含其中形成有腔的电介质材料，具有在该腔内的第一导电接触件、在包围该腔的基板表面上的第二导电接触件及在该基板内且与这些第一及第二导电接触件电气连通的导电迹线。在该腔内安装了至少一个接触这些第一导电接触件的第一电子器件。在该腔上方、包围该腔的基板表面上安装了至少一个接触这些第二导电接触件的第二电子器件。 结合附图，根据本专利技术的实施例的下列详细描述将更充分地理解本专利技术，在附图中: 图示简单说明 图1是根据本专利技术的实施例的多层级电子模块的示意性截面图； 图2是根据本专利技术的实施例的多层级电子模块的示意性详细视图； 图3A至图3C是根据本专利技术的实施例的多层级电子模块的连续层的示意性俯视图； 图4是根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子模块，其包括：基板，其包括其中形成有腔的电介质材料；第一导电接触件，所述第一导电接触件在所述腔内且被配置用于接触安装在所述腔中的至少一个第一电子器件；第二导电接触件，所述第二导电接触件在包围所述腔的所述基板的表面上，且被配置用于接触安装在所述腔上方的至少一个第二电子器件；及导电迹线，所述导电迹线在所述基板内且与所述第一导电接触件及所述第二导电接触件电气连通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.17 US 61/648,098;2012.06.03 US 61/654,888;1.一种电子模块,其包括: 基板，其包括其中形成有腔的电介质材料； 第一导电接触件，所述第一导电接触件在所述腔内且被配置用于接触安装在所述腔中的至少一个第一电子器件； 第二导电接触件，所述第二导电接触件在包围所述腔的所述基板的表面上，且被配置用于接触安装在所述腔上方的至少一个第二电子器件；及 导电迹线，所述导电迹线在所述基板内且与所述第一导电接触件及所述第二导电接触件电气连通。2.如权利要求1所述的模块，其中，所述导电接触件包括在所述基板上的第一接触衬垫，所述第一接触衬垫被配置为实体且电气接触所述电子器件的下表面上的第二接触衬垫。3.如权利要求1或2所述的模块，其中，所述第二电子器件选自由集成电路芯片及插入器组成的器件组。4.如权利要求3所述的模块，其中，所述至少一个第一电子器件选自由另外的集成电路芯片及分立器件组成的另外的器件组。5.如权利要求1-4中任一项所述的模块，其中，所述导电迹线包括通孔，所述通孔沿垂直于包围所述腔的所述基板的表面的方向通过所述基板。6.如权利要求5所述的模块，其中，所述通孔布置在预定义栅格上。7.如权利要求5所述的模块，其中，所述通孔以相对于所述接触件中的每个接触件呈一组预定义角度进行放置。8.如权利要求5所述的模块，其中，所述通孔中的至少一个通孔被配置为使所述第一导电接触件中的一个第一导电接触件与所述第二导电接触件中的一个第二导电接触件相连接。9.如权利要求5所述的模块，其包括在所述基板的外表面上的用于接触印刷电路板的多个接触衬垫，其中，所述通孔中的至少一个通孔被配置为使所述导电接触件中的一个导电接触件与所述外表面上的所述接触衬垫中的一个接触衬垫相连接。10.如权利要求1-9中任一项所述的模块，其中，所述导电迹线包括导电线，所述导电线放置在平行于包围所述腔的所述基板的表面的一个或多个平面中。11.如权利要求10所述的模块，其中，所述导电线具有不均匀的厚度。12.如权利要求10所述的模块，其包括在所述基板一侧上的多个接触衬垫，所述基板一侧垂直于包围所述腔的所述基板的表面，其中，所述导电线中的至少一条导电线被配置为使所述导电接触件中的一个导电接触件与所述基板一侧上的所述接触衬垫中的一个接触衬垫相连接。13.如权利要求10所述的模块，其中，所述导电线包括:至少第一线，其放置在由所述腔的内表面界定的第一平面中；及第二线，其放置在含有包围所述腔的所述基板的表面的第二平面中。14.如权利要求1-13中任一项所述的模块，其包括嵌入所述基板的外表面中或所述基板的外表面上的一个或多个分立电子器件。15.如权利要求14所述的模块，其中，所述分立电子器件被配置且修整以使得所述器件或整个模块满足预定义的操作规范。16.如权利要求14所述的模块，其中，嵌入所述基板的外表面中或所述基板的外表面上的器件选自由电阻器、平板电容器、叉指型电容器、电感器及其他可修整器件组成的器件组。17.如权利要求1-16中任一项所述的模块，其中，其内放置所述第一导电接触件的腔是内腔，且其中，包围所述内腔的、其上放置所述第二导电接触件的所述基板的表面是内表面，及 其中，所述基板具有外腔，所述外腔被配置为含有所述至少一个第二电子器件且被所述基板的外表面包围，所述基板的外表面上放置被配置用于接触安装在所述外腔上方的至少一个第三电子器件的第三导电接触件。18.如权利要求1-17中任一项所述的模块，其中所述腔形成于所述基板的第一侧中，且其中，所述基板被配置用于在与所述第一侧相对的所述基板的第二侧上安装一个或多个第三电子器件。19.如权利要求18所述的模块，其中，形成于所述基板的第一侧中的腔是第一腔，且其中，第二腔形成于所述基板的第二侧中且被配置为含有安装在所述第二腔中的所述第三电子器件中的至少一个第三电子器件。20.如权利要求19所述的模块，其中，所述基板的第二侧被配置用于在所述第二腔上方安装所述第三电子器件中的至少另一个第三电子器件。21.一种电子组件，其包括电气且机械地耦合在一起的至少第一模块及第二模块，所述模块中的每个模块包括: 基板，其包括其中形成有腔的电介质材料； 第一导电接触件，所述第一导电接触件在所述腔内且被配置用于接触安装在所述腔中的至少一个第一电子器件； 第二导电接触件，所述第二导电接触件在包围所述腔的所述基板表面上，且被配置用于接触安装在所述腔上方的至少一个第二电子器件；及 导电迹线，所述导电迹线在所述基板内且与所述第一导电接触件及所述第二导电接触件电气连通。22.如权利要求21所述的组件，其中，至少所述第一模块及所述第二模块包括在所述模块的外表面上的各自的接触衬垫，其中，所述接触衬垫连接至所述导电迹线且耦合在所述组件内以提供至少所述第一模块及所述第二模块之间的电气连通。23.如权利要求21或22所述的组件，其中，在所述组件中至少所述第一模块堆叠在所述第二模块上。24.如权利要求23所述的组件，其中，所述第一模块经堆叠使得与所述第一模块中的所述腔相对的所述第一模块的基板下表面覆盖且包封形成于所述第二模块中的腔。25.如权利要求23所述的组件，其中，所述第一模块经堆叠使得所述第一模块中的腔面向进入形成于所述第二模块中的腔。26.如权利要求23所述的组件，其中，所述第一模块是通过所述第一模块的一侧上的接触衬垫连接至所述第二模块，所述第一模块的一侧垂直于包围所述第一模块中的腔的所述第一模块的基板表面。27.如权利要求26所述的组件，其中，所述第一模块经定向使得所述第一模块中的腔及所述第二模块中的腔在相互平行的各自方向上敞开。28.如权利要求26所述的组件，其中，所述第一模块经定向使得所述第一模块中的腔及所述第二模块中的腔在相互垂直的各自方向上敞开。29.如权利要求21或22所述的组件，其包括电介质基底，其中至少所述第一模块及所述第二模块并排安装在所述电介质...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·达克希亚，艾兰·沙克德，
申请(专利权)人：伊甘图公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL