一种六层布线LCP封装基板、制造方法及多芯片系统级封装结构技术方案

本发明专利技术公开了一种六层布线LCP封装基板、制造方法及多芯片系统级封装结构，所述LCP封装基板包括：从表面至底面分布的6层图形化金属线路层，第一层图形化金属线路层的最外围至少一条边上，分布有所述LCP封装基板对外二次级联I/O焊接用焊盘或图形；位于相邻图形化金属线路层之间的5层绝缘介质层；位于第一层图形化金属线路层和第二层图形化金属线路层之间的绝缘介质层中，且开口朝向所述第一层图形化金属线路层的多个盲槽；位于图形化金属线路层与绝缘介质层之间的多个盲孔。本发明专利技术实现了一种能够满足多芯片、高气密要求、高电磁屏蔽、高可靠互联的系统级封装要求的气密封装结构的LCP封装基板。的LCP封装基板。的LCP封装基板。

【技术实现步骤摘要】
一种六层布线LCP封装基板、制造方法及多芯片系统级封装结构


[0001]本专利技术涉及集成电路、芯片封装
，尤其是一种六层布线LCP封装基板、制造方法及多芯片系统级封装结构，用于面向射频、微波、毫米波等高频应用的高可靠系统级封装。

技术介绍

[0002]随着半导体及集成电路技术进步，系统集成要求进一步提升，当前的电子电路设计和制造，都朝着尺寸更小、集成密度更高方向发展，相当大的工作都在多芯片封装领域进行。在先进的封装形式中，通过SIP技术，将多个射频(RF)芯片、数字集成电路(IC)芯片、微小型片式元器件等，组装在封装基板上，然后集成于一个封装体中。这种多芯片的封装形式，缩短了芯片之间的引脚距离，大大提高了封装密度，一定程度可以满足系统级封装的需求。
[0003]根据封装基板材料的不同，封装方式通常又可分为两种：一种是采用具有空腔结构的多层陶瓷封装，另一种是采用多层PCB基板作为芯片衬底材料的塑料封装。
[0004]陶瓷封装基板具有高集成密度、高可靠性、高气密性、高热导率、优良的耐腐蚀性等优点。但受制于陶瓷材料与PCB电路板材料的热失配，无法进行大尺寸的封装，同时陶瓷封装存在制造成本极高的问题。
[0005]塑料封装基板具有成本低，工艺相对简单，互联密度较高的特点，且可通过BGA等形式，实现与PCB母板的二次高密度互联。其最大不足是普通PCB材料吸湿率高、阻挡水汽性能较差，无法做到气密封装；同时受限一般树脂材料的介电特性(介电常数、介质损耗)，无法应用于射频/微波传输。这些不足限制了塑料封装在高可靠、高性能芯片封装中的应用，目前其主要应用领域是消费类电子。
[0006]液晶聚合物(LCP)材料，由于具有优异的介电传输特性，极低的吸湿率、透水性和氧透过率，与铜匹配的平面热膨胀系数，高的耐热性和耐化学腐蚀性等突出优点，契合了射频/微波芯片对封装基板材料的严苛要求，是高可靠、高性能芯片封装应用领域潜力巨大、应用前景广阔的新一代基板材料。
[0007]中国专利CN106486427A、CN206259334U，公开了一种基于LCP基板的封装外壳及制备方法，以LCP基板作为芯片安装的衬底层，辅以芯片组装、金属围框、盖板焊接等技术，提供一个芯片气密封装的解决方案。该封装形式中，没有给出作为封装基板的具体结构和制造方法；其封装形式缺少对外互联接口，无法实现封装体的二次级联；LCP基板不具备电路分区特征，无法为多芯片复杂系统提供的良好电磁屏蔽基础，电路串扰问题难以规避。
[0008]中国专利CN102593077A，公开了一种液晶聚合物的封装结构，采用高熔点LCP复合盖板和低熔点LCP管壳热熔组合在一起，形成一种用于芯片气密封装的结构。该封装结构过于简单，没有涉及基板的具体结构特征和实现方法。
[0009]中国专利CN104282632B，公开了一种基于LCP基板的封装外壳及制备方法，利用
LCP多层基板为载板，进行芯片的气密封装。其将LCP封装基板结构，按照表面密封层、芯片安装层、焊接层、互联层等进行划分，对各个组成结构特征进行限定，并提供了一种实现方法。在该基板结构中，线路互联层的孔，位于芯片密封区的四周，由于通孔的存在，芯片的外围是非气密的，这种基板结构，减少了基板的有效气密封装区域，对各层的线路互联设计有一定限制；其表面层定义为密封区，与内层键合层分开设计，电气互不连接或仅有接地连接，此种结构只适合单颗芯片的简单封装，不适用多芯片封装、多电磁屏蔽要求的复杂的系统级应用场合。而且，其公开的实现方法，采用的是多次叠层、热压的方式制作。LCP粘接膜材料本质是热塑性的，理论上无法进行多次层压的操作，故该结构的工艺实现实际还是非常困难、不现实的。
[0010]中国专利CN107324273B，公开了一种基于LCP多层堆叠技术的MEMS器件的封装方法，采用多层LCP堆叠层压方式制备MEMS器件所用的盖帽，将LCP材料直接应用于单芯片的塑料封装。在该专利技术中，LCP材料仅起到封装盖帽的作用，应用领域不涉及封装基板，也无法进行布线设计。
[0011]中国专利CN102683220B，公开了一种制作多层有机液晶聚合物基板结构的方法，可同时将有源和无源器件埋置到多层液晶聚合物基板中，实现芯片的气密封装。其利用倒装焊技术将带有凸点的有源器件连接到LCP基板上，然后对LCP粘接膜开窗，层压，最后通过金属化通孔进行互联，最终形成封装结构体。此种封装结构，采用芯片内埋基板的制造路线，主要面向单芯片封装，对高电磁屏蔽要求的多芯片封装应用不适用；基板的互联孔通过一次钻孔金属化制作完成，基板互联功能简单，无法满足多芯片封装所需的复杂互联要求。
[0012]中国专利CN106252339B，公开了一种高密度射频多芯片封装结构，采用多层基片和壳体作为载体，将多个芯片和器件以在垂直方向上堆叠进行三维高密度混合集成。该种多芯片的封装，本质是多芯片封装体形式的混合集成，电磁屏蔽性能有限，且涉及多温度梯度及焊料的选择，工艺实现性困难。
[0013]中国专利CN103165479B，公开了一种多芯片系统级封装结构的制作方法，通过多芯片垂直堆叠的方式，将多个芯片集成于转接板上，形成系统封装的结构。该结构适用于IC芯片的高密度集成，但对多射频芯片的电磁屏蔽要求，则不再适用。
[0014]中国专利CN103930989B，公开了一种射频层叠封装电路，通过两个射频封装体的垂直堆叠，形成了射频层叠封装(PoP)电路的两级封装。该种结构封装体，没有详细涉及单个封装体内芯片的电磁屏蔽问题，且基板功能简单，基板结构方面也没有具体描述。
[0015]美国专利US2019/0080817Al，公开了一种LCP树脂多层基板的制造方法，通过特殊的LCP膏料，作为LCP多层基板粘合层和厚度调整层，可以起到提高平整度，避免缺胶引起的翘曲等制造问题。该基板结构的互联孔，采用导电浆料填充制作，由于导电浆料的粘接剂成分，高温下会有挥发造成基板起层、鼓泡甚至爆板风险，此种方式制作的基板，无法承受高温应用场合。且LCP膏料与LCP层、LCP膏料与导电浆料的附着力，理论比常规LCP粘接膜层压方法要差很多。此种方式制作的多层LCP基板，不适用高互联孔可靠性的射频芯片封装应用场合。
[0016]现有已公开的技术，还没有利用LCP实现满足多芯片、高气密要求、高电磁屏蔽、高可靠互联的系统级封装要求的封装基板及系统级封装结构的技术解决方案。

技术实现思路

[0017]本专利技术所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种六层布线LCP封装基板、制造方法及基于该基板的多芯片系统级封装结构，以满足多芯片、高气密要求、高电磁屏蔽、高可靠互联的系统级封装要求。
[0018]本专利技术提供的一种六层布线LCP封装基板，包括：
[0019]从表面至底面分布的6层图形化金属线路层，依次为第一层图形化金属线路层、第二层图形化金属线路层、第三层图形化金属线路层、第四层图形化金属线路层、第五层图形化金属线路层和第六层图形化金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种六层布线LCP封装基板，其特征在于，包括：从表面至底面分布的6层图形化金属线路层，依次为第一层图形化金属线路层、第二层图形化金属线路层、第三层图形化金属线路层、第四层图形化金属线路层、第五层图形化金属线路层和第六层图形化金属线路层；所述第一层图形化金属线路层的最外围至少一条边上，分布有所述LCP封装基板对外二次级联I/O焊接用焊盘或图形；位于相邻图形化金属线路层之间的5层绝缘介质层；每层所述绝缘介质层均由LCP基板构成；位于第一层图形化金属线路层和第二层图形化金属线路层之间的绝缘介质层中，且开口朝向所述第一层图形化金属线路层的多个盲槽；位于图形化金属线路层与绝缘介质层之间的多个盲孔；所述盲孔根据在6层图形化金属线路层中的位置分为五类：第一类盲孔贯穿并连接第一层图形化金属线路层和第二层图形化金属线路层；第二类盲孔贯穿并连接第一层图形化金属线路层至第三层图形化金属线路层；第三类盲孔贯穿并连接第三层图形化金属线路层和第四层图形化金属线路层；第四类盲孔贯穿并连接第四层图形化金属线路层至第六层图形化金属线路层；第五类盲孔贯穿并连接第五层图形化金属线路层和第六层图形化金属线路层；其中有若干第一类盲孔或第二类盲孔分布在所述对外二次级联I/O焊接用焊盘或图形上。2.根据权利要求1所述的LCP封装基板，其特征在于，所述第一层图形化金属线路层包括在最外围的对外二次级联I/O焊接用焊盘或图形，内侧的环绕金属层，以及在环绕金属层内侧的多组芯片I/O焊接及信号传输线路层，每组芯片I/O焊接及信号传输线路层的形状为矩形或异形的孤岛，且每组芯片I/O焊接及信号传输线路层经一个电绝缘区域与环绕金属层相接；该环绕金属层的电学属性为接地层、工艺属性为气密焊接层；所述第一层图形化金属线路层上表面依次设有涂覆层和上表面阻焊层；所述涂覆层覆盖所述对外二次级联I/O焊接用焊盘或图形、环绕金属层和每组芯片I/O焊接及信号传输线路层；所述上表面阻焊层包括第一环绕阻焊层和多个第二环绕阻焊层，其中，每个第二环绕阻焊层对应围绕每个电绝缘区域，所述第一环绕阻焊层围绕所有第二环绕阻焊层；每组芯片I/O焊接及信号传输线路层内，包含芯片I/O焊盘及信号传输线路，以及一个或多个盲槽；每组芯片I/O焊接及信号传输用线路层内信号的传输，通过该组芯片I/O焊接及信号传输用线路层内的芯片I/O焊盘及信号传输线路，或者经由各层盲孔及下层图形化金属线路层中对应部分共同完成；两组及以上芯片I/O焊接及信号传输层之间，以及多组芯片I/O焊接及信号传输层与对外二次级联I/O焊接用焊盘或图形之间的信号传输，由各层盲孔及下层图形化金属线路层中对应部分共同完成。3.根据权利要求1所述的LCP封装基板，其特征在于，所述盲槽底部为第二层图形化金属线路层中的大面积金属接地层，并具有涂覆层；所述盲槽在第一层图形化金属线路层的开口周围是芯片I/O焊盘或图形.4.根据权利要求3所述的LCP封装基板，其特征在于，所述盲槽的数量和大小根据安装芯片的数量和大小确定。5.根据权利要求1所述的LCP封装基板，其特征在于，所有盲孔在垂直方向上可对正或
错排堆叠，用于实现6层图形化金属线路层中任意层互联要求；每个盲孔的直径相同，且盲孔深径比≤1，盲孔内填充实心电镀铜。6.根据权利要求1所述的LCP封装基板，其特征在于，所述第六层图形化金属线路层的工艺属性和电学属性为大面积金属地层。7.一种六...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐诺心，戴广乾，龚小林，林玉敏，边方胜，潘玉华，蒋瑶珮，谢国平，匡波，向伟玮，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：