[发明专利]硅基埋置型微波多芯组件的多层互连封装结构及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用多层互连技术实现的微波多芯片组件(MicrowaveMulti Chip Module，缩写为MMCM)硅基埋置型封装结构，属于微波器件封装领域。 

背景技术

多芯片组件(Multi Chip Module，缩写为MCM)，是指将多个裸露或/和封装的集成电路芯片以及单个或多个无源元器件，如电阻、电容、电感等，集成到一个多层高密度基板上形成一个系统或功能模块的一种技术。 

MCM采用的是将裸芯片直接安装和连接到衬底基板上，芯片之间互连距离短，降低了互连线上电感和阻抗，因而能在提高组装密度的同时，降低信号的传输延迟时间，提高信号的传输速度，这有利于实现电子整机向功能化集成方向发展。相对于传统的单芯片封装，MCM省去了单个IC芯片的封装材料和工艺，而且组装电路的体积尺寸、焊点数量、I/O数等均可大为减小，不仅节约了原材料，简化了制造工艺，而且极大地缩小了体积，减小了重量。因此，MCM有利于实现电子设备的多功能、高速度、小型化和轻量化。微波多芯片组件(Microwave Multi Chip Module，缩写为MMCM)则是一种应用于高频领域的多芯片模块，通常包括若干个单片微波集成电路芯片(Microwave Monolithic Integrated Circuit，缩写为MMIC)和多个无源元器件，集成在一块基板上形成一个多功能系统或功能模块。由于MMCM提高了封装密度和系统的功能，降低了封装成本，被广泛的运用于无线通信和雷达接受/发射组件当中，是高频系统级封装的发展主流。 

在MMCM中通常采用的芯片互连方式有[邱颖霞.微波多芯片组件中的微连接.电子工艺技术，2005(26)：319-322]：引线键合、载带自动焊、倒扣焊。其中，引线键合是最成熟的一种互连方式，工艺成本低，操作简单，但是焊丝长度、拱高和跨距、焊点位置和键合一致性和重复性等参数均对微波传输 具有很大影响。载带自动焊技术自动化程度高、引线距离短、采用了扁平矩形截面引线代替传统的圆形引线，使线间寄生电容和寄生电感大为减少，但是每块芯片都需要根据要求设计专门的载带，生产成本和设备成本高，且不适用于多层布线[邱颖霞.微波多芯片组件中的微连接.电子工艺技术，2005(26)：319-322；谢顺坤.当代多芯片组装技术.半导体光电，1996(17)：218-223]。倒扣焊技术互连距离短，减少了电阻和电感的干扰，有利于提高信号的传输速度和完整性。倒装焊技术的缺点是[Sturdivant R，Reducing theeffects of the mounting substrate on the performance of GaAs MMIC flip chips.IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest，1995(3)：1591-1595.，Myung Jin Yim，In Ho Jeong，Hyung-Kyu Choi，Jin-Sang Hwang，Jin-Yong Ahn，Woonseong Kwon，and Kyung-Wook Paik.Flip chip interconnection withanisotropic conductive adhesives for RF and high-frequency applications.IEEETransactions on Components and Packaging Technology，2005(28)：789-796.]：一方面需要在芯片焊盘(PAD)上进行复杂的预处理，引入了更多的工艺步骤；另一方面倒扣焊中MMIC芯片是正面朝下放置，背面不利于添加散热器，对于大功率微波器件而言，散热不畅会产生过高的温度而影响MMIC芯片的性能；再者采用倒装结构后，芯片正面和基板之间距离很近，MMIC芯片的电磁场和基板电磁场有可能会发生相互干扰，从而影响芯片的性能。 

发明内容

基于上述原有互连方式的缺点，本发明提供一种硅基埋置型微波多芯片组件的多层互连封装结构及其制作方法。所提供的多层互连封装结构以带有埋置腔体和接地屏蔽层的硅晶片作为基板，以引线键合机劈刀回压技术制备的金凸点来实现层间互连，缩短了互连距离，以低介电常数有机聚合物作为介质层材料，利用电镀和化学机械抛光相结合的方法制作出金属层和介质层交替出现的多层互连结构，实现圆片级封装，有效地提高了封装密度和生产效率，降低了成本。