一種LTCC基板的交錯層疊三維封裝結構制造技術

本實用新型專利技術提供了一種LTCC基板的交錯層疊三維封裝結構，包括底層LTCC基板、中間層LTCC基板和頂層LTCC基板，中間層LTCC基板包括至少兩層，每層LTCC基板上均設置有芯片腔槽，LTCC基板呈階梯型上下層交錯設置，底層、中間層和頂層LTCC基板之間通過金絲或金帶實現電連接，通過導電膠粘貼實現力學支撐及共地連接；本實用新型專利技術采用多塊傳統的LTCC基板交錯層疊實現三維封裝結構，每層錯位電連接區通過相鄰層錯開的方式，空出部分區域可放置尺寸較大附屬器件；使用常規的LTCC基板加工技術、金絲金帶鍵合技術和導電膠粘接技術即可實現，工藝簡單，且具有機械強度高、相鄰層接觸面積大、電路體積小等特點。

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于微波或毫米波電路與系統的小型化封裝
，尤其涉及一種LTCC基板的交錯層疊三維封裝結構。
技術介紹
微波微組裝技術（MMCM）是實現雷達和通信等電子整機小型化、輕量化、高性能和高可靠的關鍵技術，LTCC（低溫共燒陶瓷）基板由于微波信號傳輸性能好、可實現無源器件的基板內埋置，因此基于LTCC基板和微組裝的技術是實現微波模塊和系統小型化的重要途徑。為了進一步減小體積，提高組裝密度，三維封裝的微組裝技術（3D-MMCM）成為國內外研究和應用的熱點。目前，3D-MMCM的主要實現方式有兩類：插裝型和基板疊層型。插裝型3D-MMCM先把芯片焊接到基板上形成2D-MMCM模塊，再把多個2D-MMCM模塊垂直插裝在一塊公共基板上，形成一個子系統或系統。然而插裝型具有對組裝工藝要求高、垂直微帶線和水平微帶線不易焊接、封裝體積較大等缺點。基板疊層式3D-MMCM即先把多種芯片焊接到基板上形成2D-MMCM模塊，再把多個2D-MMCM模塊疊壓在一起，形成一個子系統或系統。通常的上下層基板間采用焊球的方式實現機械和電氣連接，然而該種方式具有工藝復雜、焊球對位精度要求高、且焊球連接的機械強度低、且各層之間不能實現完全電磁分隔等缺點。
技術實現思路
為了克服上述現有插裝型和基板疊層型存在的組裝工藝復雜的缺陷，本技術提供了一種LTCC基板的交錯層疊三維封裝結構，該封裝結構組裝工藝簡單，而且對位精度要求低，機械強度高。為了解決上述技術問題，本技術采用的技術方案是：一種LTCC基板的交錯層疊三維封裝結構，其特征在于：包括底層LTCC基板、中間層LTCC基板和頂層LTCC基板，中間層LTCC基板包括至少兩層LTCC基板，每層LTCC基板上均設置有可放置芯片的芯片腔槽；所述底層LTCC基板、中間層LTCC基板呈階梯型上下層交錯設置，各層之間實現良好電磁封閉；底層LTCC基板和中間層的每層LTCC基板上均設置有輸出電連接凸臺、錯位電連接區、輸入電連接凹槽，輸出電連接凸臺上設置有用于鍵合的凹槽，通過輸出電連接凸臺、錯位電連接區、輸入電連接凹槽實現各層互聯及微波信號、控制信號的輸入輸出；頂層LTCC基板上均設置有輸出焊盤連接點、錯位電連接區和輸入電連接凹槽，通過輸出焊盤連接點、錯位電連接區、輸入電連接凹槽實現與中間層LTCC基板的互聯及微波信號、控制信號的輸入輸出，所述頂層LTCC基板的錯位電連接區與中間層LTCC基板的相應部位具有相同功能；底層LTCC基板的輸出電連接凸臺通過金絲或金帶與中間層最底層的LTCC基板的輸入電連接凹槽實現電連接；中間層相鄰的兩層LTCC基板通過金絲或金帶互聯，金絲或金帶位于輸入電連接凹槽中，與外部完全封閉，電磁屏蔽良好；中間層最頂層的LTCC基板的輸出電連接凸臺通過金絲或金帶與頂層LTCC基板的輸入電連接凹槽實現電連接。所述底層LTCC基板，用于整個封裝結構提供信號輸入接口，并為中間層LTCC基板和頂層LTCC基板提供基礎支撐，同時，也可實現微波系統的部分功能；所述中間LTCC基板，用于結構上來回往復的LTCC電路，實現微波系統的主要功能；頂層LTCC基板粘接在中間層LTCC基板的堆疊結構的上表面，實現堆疊結構的封閉及信號輸出功能。所述底層LTCC基板和中間層LTCC基板上的輸出電連接凸臺和輸入電連接凹槽分別位于LTCC基板的兩端。所述中間層LTCC基板的相鄰兩LTCC基板之間，下面的LTCC基板的輸入電連接凹槽中焊盤與上層LTCC基板的輸出電連接凸臺的凹槽中的焊盤通過金絲或金帶鍵合完成。所述底層LTCC基板的上表面與中間層LTCC基板的最底面通過導電膠粘貼，實現力學支撐及共地連接；所述中間層LTCC基板的相鄰兩LTCC基板之間通過上下表面使用導電膠粘貼，實現力學支撐及共地連接；所述頂層LTCC基板用導電膠粘貼在最后一層中間層LTCC基板上表面。所述頂層LTCC基板和底層LTCC基板均通過金絲或金帶與外部電路連接，頂層LTCC基板和底層LTCC基板的功能可互換。所述底層LTCC基板通過導電膠粘貼在可伐載板或其他載體上。所述底層LTCC基板通過金絲或金帶鍵合與外部射頻電路相連；或者，所述底層LTCC基板通過金絲或金帶鍵合與外部直流或控制電路相連。所述底層LTCC基板通過內埋電路和芯片腔槽中粘貼裸芯片實現微波系統部分功能。所述中間層LTCC基板通過內埋電路和芯片腔槽中粘貼裸芯片實現微波系統部分功能。所述中間層LTCC基板通過邊沿突出的電連接凸臺凹槽中的焊盤與下一層LTCC基板實現電連接；所述中間層LTCC基板通過邊沿的錯位電連接區實現外部電信號和控制信號的接入。所述中間層LTCC基板在通過邊沿的錯位電連接區可粘貼部分電路中使用的尺寸較大的附屬器件。所述頂層LTCC基板無電連接凸臺。所述頂層LTCC基板上的芯片腔槽可粘貼裸芯片，表面也可粘貼幾何尺度較大的封裝器件。所述底層LTCC基板、中間層LTCC基板和頂層LTCC基板可采用10-50層層疊的結構，每層LTCC基板均采用0.094mm厚的ferro A6s材料層，壓為一體后在850℃-900℃低溫共燒而成。本技術相對于現有技術具有以下有益效果：本技術提供的低溫共燒陶瓷（LTCC）基板的交錯層疊三維封裝結構采用多塊傳統的LTCC基板交錯層疊實現三維封裝的結構，每層錯位電連接區通過相鄰層錯開的方式，空出部分區域，可留出部分有益空間，放置尺寸較大的附屬器件；芯片可放置于LTCC基板上的芯片腔槽中，并且芯片間的互連電路完全在LTCC基板的內部走線，底層和中間層LTCC基板表面無走線；使用常規的LTCC基板加工技術、常用的金絲金帶鍵合技術和導電膠粘接技術即可實現本技術的結構，因此具有工藝簡單的優點；上下層基板通過導電膠粘貼，容易實現微波信號密閉，有利于實現各層良好的電磁特性。采用金絲或金帶鍵合技術實現相鄰層電路電氣連接，由于金絲或金帶的柔軟可彎曲特性，因此具有對位精度要求低的優點。金絲或金帶鍵合在電連接凸臺的凹槽中進行，將被下一層LTCC基板覆蓋，易于實現電磁屏蔽，各層之間除輸入輸出口，無其它電磁耦合/輻射路徑；各層之間采用大面積導電膠粘貼，力學接觸面積大，機械強度高，相鄰層接觸面積大；各層基板均可布置電路，相對于平面型的電路布局能夠大大減小體積；該結構具有很好的可擴展性，可在垂直方向堆疊更多層基板，進一步提高封裝密度，減小電路體積。附圖說明圖1為本技術的剖面結構示意圖；圖2為本技術的單層LTCC基板結構示意圖；圖3為圖2的剖面結構示意圖；圖4為本技術的三維層疊結構示意圖；圖5為圖4的分解結構示意圖。圖中附圖標記為：1底層LTCC基板，2中間層LTCC基板，3頂層LTCC基板，4金絲或金帶，5導電膠，6 LTCC基板，7 MMIC芯片，8內部走線，9內部無源功能電路，10芯片腔槽，11輸入電連接凹槽，12輸出電連接凸臺，13錯位電連接區。具體實施方式為使本技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本技術進一步詳細說明。如圖1、4-5中所示，本技術包括：一塊底層LTCC（低溫共燒陶瓷）基板1，一塊中間層LTCC基板2，一塊頂層LTCC基板3，它們均包括若干層（5本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種LTCC基板的交錯層疊三維封裝結構，其特征在于：包括底層LTCC基板（1）、中間層LTCC基板（2）和頂層LTCC基板（3），中間層LTCC基板（2）包括至少兩層LTCC基板，每層LTCC基板上均設置有可放置芯片的芯片腔槽（10）；所述底層LTCC基板（1）、中間層LTCC基板（2）呈階梯型上下層交錯設置，各層之間電磁封閉；底層LTCC基板（1）和中間層的每層LTCC基板上均設置有用于各層互聯及信號輸入輸出的輸出電連接凸臺（12）、錯位電連接區（13）、輸入電連接凹槽（11），輸出電連接凸臺（12）上設置有用于鍵合的凹槽；頂層LTCC基板（3）上均設置有用于與中間層LTCC基板（2）互聯及信號輸入輸出的輸出焊盤連接點、錯位電連接區（13）和輸入電連接凹槽（11）；底層LTCC基板（1）的輸出電連接凸臺（12）通過金絲或金帶（4）與中間層最底層的LTCC基板的輸入電連接凹槽（11）電連接；中間層相鄰的兩層LTCC基板通過金絲或金帶（4）互聯，金絲或金帶（4）位于輸入電連接凹槽（11）中；中間層最頂層的LTCC基板的輸出電連接凸臺（12）通過金絲或金帶（4）與頂層LTCC基板（3）的輸入電連接凹槽（11）電連接。...

【技術特征摘要】
1.一種LTCC基板的交錯層疊三維封裝結構，其特征在于：包括底層LTCC基板（1）、中間層LTCC基板（2）和頂層LTCC基板（3），中間層LTCC基板（2）包括至少兩層LTCC基板，每層LTCC基板上均設置有可放置芯片的芯片腔槽（10）；所述底層LTCC基板（1）、中間層LTCC基板（2）呈階梯型上下層交錯設置，各層之間電磁封閉；底層LTCC基板（1）和中間層的每層LTCC基板上均設置有用于各層互聯及信號輸入輸出的輸出電連接凸臺（12）、錯位電連接區（13）、輸入電連接凹槽（11），輸出電連接凸臺（12）上設置有用于鍵合的凹槽；頂層LTCC基板（3）上均設置有用于與中間層LTCC基板（2）互聯及信號輸入輸出的輸出焊盤連接點、錯位電連接區（13）和輸入電連接凹槽（11）；底層LTCC基板（1）的輸出電連接凸臺（12）通過金絲或金帶（4）與中間層最底層的LTCC基板的輸入電連接凹槽（11）電連接；中間層相鄰的兩層LTCC基板通過金絲或金帶（4）互聯，金絲或金帶（4）位于輸入電連接凹槽（11）中；中間層最頂層的LTCC基板的輸出電連接凸臺（12）通過金絲或金帶（4）與頂層LTCC基板（3）的輸入電連接凹槽（11）電連接。2.根據權利要求1所述的一種LTCC基板的交錯層疊三維封裝結構，其特征在于：所述底層LTCC基板（1）和中間層LTCC基板（2）上的輸出電連接凸臺（12）和輸入電連接凹槽（11）分別位于LTCC基板的兩端。3.根據權利要求1所述的一種LTCC基板的交錯層疊三維封裝結構，其特征在于：所述中間層LTCC基板（2）的相鄰兩LTCC基板之間，下面的LTCC基板的輸入電連接凹槽（11）中焊盤與上層LTCC基板的輸出電連接凸臺（12）的凹槽中的焊盤通過金絲或金帶（4）鍵合。4.根據權利要求1所述的一種LTCC基板的交錯層疊三維封裝結構，其特征在于：所述底層LTCC基板（1）的上表面與中間層LT...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鐘偉，黃祥，黃學驕，王平，凌源，曾榮，龍雙，惠力，
申請(專利權)人：中國工程物理研究院電子工程研究所，
類型：新型
國別省市：四川;51