[发明专利]多芯片系统级封装技术实现的电表模块结构及其封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子芯片封装技术领域，特别是涉及一种多芯片系统级封装技术实现的电表模块结构及其封装方法。 

背景技术

随着人们对电子产品的要求向小型化、多功能、高密度、低成本等方向的发展，人们努力寻求将电子系统越做越小，集成度越来越高，功能越做越多，性能越来越强，由此产生了许多新技术、新材料和新设计，其中系统级封装技术就是这些技术的典型代表。系统级封装技术，是指在不改变封装体尺寸的前提下，在同一个封装体内于垂直或者平面方向叠放两个以上芯片的封装技术。 

传统的电子产品，如电表模块，是将封装好的各个功能子电路(芯片)通过相应的逻辑连接起来，通常是购买已封装完成的各功能芯片产品，采用PCB电路板集成方式，重新开发一套PCB电路系统，将各子功能芯片进行再次集成和调试，构成符合要求的系统和产品。这样需要外接大量的布局布线来完成这一连接，从而会占据电路板上大量的空间、增加走线难度，同时由于电路板上的线路尺寸和过孔尺寸也过大，不仅使整个产品的面积和体积也会跟着加大，还增加了产品的成本。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多芯片系统级封装技术实现的电表模块结构及其封装方法，可解决现有模块结构产品中因大量连接各功能子电路之间的逻辑布线造成的产品体积大、成本高的问题。 

为了解决上述问题，本发明公开了一种多芯片系统级封装技术实现的电表模块结构，包括：一层或多层用于支撑功能芯片以及实现功能芯片间电气连接的基板；堆叠或平面布局于所述基板上的功能芯片；位于上下层功能芯 片之间，用于固定和隔离上下层功能芯片的聚合物或载板；以及，用于实现所述功能芯片之间以及所述功能芯片与基板之间电气连接的键合引线或倒装焊形成的微凸点。 

优选的，所述电表模块结构包括二层以上的基板，其中：在所述基板上设置有实现基板上下表面之间垂直电气连接的通孔；上下层基板之间通过基板上的垂直通孔实现基板之间的垂直电气连接。 

优选的，所述电表模块结构还包括覆盖于所述基板上表面的塑封胶；其中，所述塑封胶的高度和面积以包覆所有的功能芯片、键合引线和/或微凸点为准；所述塑封胶由有机聚合物材料制成。 

优选的，所述电表模块结构还包括：形成于最下层基板下表面焊盘结构上的BGA焊球阵列。 

优选的，所述基板以化合物、陶瓷、硅或玻璃为基体；所述焊盘结构由铜、镍、金或上述材料的合金制成。 

优选的，所述功能芯片包括微控制器(MCU，Micro Controller Unit)芯片、485芯片、计量芯片、嵌入式安全控制模块(ESAM，Embedded Secure Access Module)、存储器、逻辑电路和/或时钟芯片。 

依据本发明的另一优选实施例，还公开了一种电表模块结构的封装方法，包括：将第一层功能芯片固定到基板上预留的指定位置，并建立所述功能芯片与基板的电气连接；在上层功能芯片的上方固定一层新的功能芯片，建立该新的功能芯片与所述基板的电气连接；重复上述功能芯片的堆叠过程，实现多层级功能芯片的三维封装过程。 

优选的，所述第一层功能芯片与基板的固定及电气连接方式具体为：用贴片机将所述第一层功能芯片表贴于基板上，高温固化后使所述功能芯片稳固连接到所述基板上；用引线键合机建立所述功能芯片的焊盘与基板上表面焊盘结构的连接。 

优选的，所述上下层功能芯片之间的固定及电气连接方式具体为：在下层功能芯片的上表面用点胶或涂敷方式形成一层聚合物，在聚合物上放置上层功能芯片，待所述聚合物固化后，用引线键合机建立所述上层功能芯片的 焊盘与基板上表面焊盘结构的连接。 

优选的，所述第一层功能芯片与基板之间，以及，所述上层功能芯片与下层功能芯片之间的固定及电气连接方式具体为：将所述功能芯片固定在载板上，通过载板通孔，用倒装焊形成的载板焊球形成上下层功能芯片之间或第一层功能芯片与基板之间的固定及电气连接；其中所述功能芯片通过芯片焊球或聚合物固定在载板上，所述功能芯片与载板之间通过芯片焊球或键合于载板焊盘与芯片焊盘之间的引线建立电气连接。 

优选的，还包括：在封装有多层功能芯片的基板上再堆叠一层或多层用同样方法封装的基板，并通过设置于基板上的垂直通孔建立上下层基板之间的电气连接。 

优选的，还包括：用点胶或者涂敷方式在基板上表面形成一层塑封胶，并加温固化；所述塑封胶的高度和面积以包覆所有的功能芯片、键合引线以及基板上表面的裸露焊盘为准。 

优选的，还包括：在所述基板下表面焊盘结构上通过C4工艺回流形成BGA焊球阵列。