一种基于三维异构叠层的电路封装结构的制作方法

本发明属于电路封装，具体涉及一种多层电路设计技术。

背景技术：

1、相控阵天线的回波信号经初级放大，会再次放大，并滤波、变频、增益调节、温度补偿等。该部分电路称为接收变频滤波电路，提高系统的动态范围、抗温度漂移能力，增强系统的杂散频率抑制能力，应用于通信系统、航空航天等领域。相控阵雷达系统的小型化趋势，促使接收变频滤波电路往小型化发展，存在高性能、多功能与小型化取折中的问题。

2、接收变频滤波电路的功能与包含元件的种类直接相关：gaas芯片具有放大、衰减、封装、滤波的功能，陶瓷电阻具有温度补偿功能，声学滤波器件具有高性能滤波的功能，硅基mems具有高性能选通滤波的功能，电阻电容具有抑制低频干扰的功能，硅基具有电源处理的功能。提高接收变频滤波电路的集成度，提高多种元件的集成能力和兼容能力，尤其是高性能、多功能接收变频滤波电路的高密度集成，变得尤为迫切。

3、现有技术的三维叠层结构是同构集成，或功能少，或性能低，或不能气密。例如：陶瓷基板三维结构布线能力强大，但是集成器件尤其是无源元件的数量少或性能低；硅基板三维结构可以制作高性能无源元件，但是布线能力差、集成能力差、无法气密。

技术实现思路

1、为了解决三维同构叠层功能少、性能低、无法气密的技术问题，采用了三维异构叠层、陶瓷基板和硅mems基板结合、金属框架和键合丝屏蔽的技术方案，产生了封装尺寸小、功能多、性能高、抗干扰、可兼容的技术效果。

2、陶瓷基板的顶层边缘焊接金属围框，陶瓷基板的顶层中间焊接硅mems基板，金属围框的高度超过硅mems基板，金属围框的顶层焊接金属盖板，陶瓷基板、金属围框、金属盖板形成气密封装的腔体，mems基板在腔体内。

3、陶瓷基板的顶层有焊盘，硅mems基板的底层有焊盘，都焊接内部bga，陶瓷基板和硅mems基板的信号经过内部bga互联，陶瓷基板的底层有焊盘，焊接外部bga，陶瓷基板的信号经过外部bga和其它基板互联。

4、通过测量硅mems基板边缘和金属围框的间隙确定硅mems基板的安装位置，使硅mems基板的底层焊盘对准内部bga和陶瓷基板的顶层焊盘，硅mems基板四周做切角处理。

5、陶瓷基板和硅mems基板都是多层堆叠而成，有多个竖直通孔和多条水平布线，各通孔分别连接任意层，可以贯穿连接所有层，可以只连接顶层和底层，可以贯穿连接内部几层，可以连接不相邻的几层，各布线在多层板的表面或内部，分别连接任意通孔，可以作为地线，可以作为信号线，可以作为键合线，硅mems基板内部用晶圆键合工艺印制图形和微凸点。

6、陶瓷基板顶层向下挖出多个空腔，根据工作频率和器件高度分别调整空腔深度，空腔底部安装芯片，芯片经过键合线连接布线，再经过通孔连接顶层焊盘，硅mems基板内部挖出多个空腔，安装芯片，芯片经过键合线连接图形和布线，再经过通孔连接底层焊盘，实现陶瓷基板芯片和硅mems基板芯片的信号互联。

7、陶瓷基板的布线经过通孔连接金属围框和金属盖板，形成电磁屏蔽外壳，陶瓷基板的布线经过通孔、焊盘、内部bga连接硅mems基板的焊盘、通孔、布线和微凸点，形成多个分隔独立的电磁屏蔽腔体。

8、根据封装的功能和性能需求，调整陶瓷基板的厚度和硅mems基板的层数，陶瓷基板由氮化铝或氧化铝高温共烧而成。

技术特征：

1.一种基于三维异构叠层的电路封装结构，其特征在于，包括：陶瓷基板的顶层边缘焊接金属围框，陶瓷基板的顶层中间焊接硅mems基板，金属围框的高度超过硅mems基板，金属围框的顶层焊接金属盖板，陶瓷基板、金属围框、金属盖板形成气密封装的腔体，mems基板在腔体内。

2.根据权利要求1所述的基于三维异构叠层的电路封装结构，其特征在于，所述陶瓷基板由氮化铝或氧化铝高温共烧而成。

3.根据权利要求1所述的基于三维异构叠层的电路封装结构，其特征在于，所述陶瓷基板的顶层有焊盘，所述硅mems基板的底层有焊盘，都焊接内部bga，陶瓷基板和硅mems基板的信号经过内部bga互联；陶瓷基板的底层有焊盘，焊接外部bga，陶瓷基板的信号经过外部bga和其它基板互联。

4.根据权利要求3所述的基于三维异构叠层的电路封装结构，其特征在于，所述陶瓷基板和硅mems基板都是多层堆叠而成，有多个竖直通孔和多条水平布线，各通孔分别连接任意层，各布线在多层板的表面或内部，分别连接任意通孔。

5.根据权利要求3所述的基于三维异构叠层的电路封装结构，其特征在于，还包括：通过测量硅mems基板边缘和金属围框的间隙确定硅mems基板的安装位置，使硅mems基板的底层焊盘对准内部bga和陶瓷基板的顶层焊盘。

6.根据权利要求4所述的基于三维异构叠层的电路封装结构，其特征在于，所述陶瓷基板的厚度和硅mems基板的层数根据封装的功能和性能需求调整。

7.根据权利要求4所述的基于三维异构叠层的电路封装结构，其特征在于，所述硅mems基板内部用晶圆键合工艺印制图形和微凸点。

8.根据权利要求5所述的基于三维异构叠层的电路封装结构，其特征在于，所述硅mems基板四周做切角处理。

9.根据权利要求7所述的基于三维异构叠层的电路封装结构，其特征在于，所述陶瓷基板顶层向下挖出多个空腔，根据工作频率和器件高度分别调整空腔深度，空腔底部安装芯片，芯片经过键合线连接布线，再经过通孔连接顶层焊盘；所述硅mems基板内部挖出多个空腔，安装芯片，芯片经过键合线连接图形和布线，再经过通孔连接底层焊盘，实现陶瓷基板芯片和硅mems基板芯片的信号互联。

10.根据权利要求7所述的基于三维异构叠层的电路封装结构，其特征在于，所述陶瓷基板的布线经过通孔连接金属围框和金属盖板，形成电磁屏蔽外壳；所述陶瓷基板的布线经过通孔、焊盘、内部bga连接硅mems基板的焊盘、通孔、布线和微凸点，形成多个分隔独立的电磁屏蔽腔体。

技术总结一种基于三维异构叠层的电路封装结构，陶瓷基板的顶层边缘焊接金属围框，陶瓷基板的顶层中间焊接硅MEMS基板，金属围框的高度超过硅MEMS基板，金属围框的顶层焊接金属盖板，陶瓷基板、金属围框、金属盖板形成气密封装的腔体，MEMS基板在腔体内，陶瓷基板的顶层有焊盘，硅MEMS基板的底层有焊盘，都焊接内部BGA，陶瓷基板和硅MEMS基板的信号经过内部BGA互联，陶瓷基板的底层有焊盘，焊接外部BGA，陶瓷基板的信号经过外部BGA和其它基板互联，陶瓷基板和硅MEMS基板都是多层堆叠而成，有多个竖直通孔和多条水平布线，各通孔分别连接任意层，各布线在多层板的表面或内部，分别连接任意通孔，硅MEMS基板内部用晶圆键合工艺印制图形和微凸点。技术研发人员：谢书珊,阮文州受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十四研究所技术研发日：技术公布日：2024/1/15