[发明专利]一种三维立体集成结构、制备及组装方法

说明书

本发明提供一种三维立体集成结构、制备及组装方法，可以实现微小型化，提高集成度，机械稳定性好，适用范围广和高效低成本的目的。包括两块子硅基板，每块子硅基板的一端设置有叉指结构；所述叉指结构包括多个叉指，每个叉指包括一个叉指头和一个叉指颈，叉指颈一端与叉指头一端固定连接，叉指头的宽度大于叉指颈的宽度，一块子硅基板上的叉指颈和另一块子硅基板上的叉指头交错咬合排列构成叉指铰链结构；还包括支撑定位结构，所述支撑定位结构包括多个支撑定位柱，沿子硅基板设有叉指结构的一端一一对应设置构成两排支撑定位柱排，所述支撑定位柱的顶端设置有焊帽，折叠状态下，对应的支撑定位柱顶端的焊帽焊接在一起形成焊点。

技术领域

本发明属于集成电路设计制造与先进封装工艺技术领域，具体涉及一种三维立体集成结构、制备及组装方法。

背景技术

目前，在二维多芯片封装，以及多芯片堆叠和封装基板堆叠(PoP)的三维多芯片封装中，多个芯片表面的法线方向是相同或相反的，即各个芯片的表面普遍相互平行，进而承载这些芯片的封装基板表面通常也是相互平行的。但是对于一些传感系统，为了进行三维测量，需要由三个相互正交的敏感轴组成三轴传感器，例如用于运动体制导、导航与控制的九轴惯性测量传感器，就需要包括三轴陀螺仪、三轴加速度传感器和三轴磁感应传感器(磁力计)，以测量运动体的加速度、角速度、姿态等重要信息，此时就需要使3个单轴的传感器芯片表面的法线相互正交，组成三轴传感器。由于承载芯片的封装基板表面与所承载芯片的表面通常是相互平行的，因此，芯片表面间的相互垂直正交的问题，也可以转化为基板表面的相互垂直正交问题。

中国专利“MEMS导航系统电子线路构型”(专利申请号201410502611.6)中利用3块刚性线路板分别做X轴、Y轴和Z轴传感器板，3块刚性线路板通过柔性电缆互连起来，安装时，将上述3块刚性线路板固定到一个六面体支架的3个相邻面上，使上述3块刚性线路板相互垂直，上述3块刚性线路板分别安装惯性传感器。也有用柔性线路板代替上述专利中的柔性电缆，形成刚柔混合线路板，最终将三面刚性线路板分别贴装在长方体金属管壳的3个相邻内壁上，传感器表贴在刚性线路板上，形成相互垂直的关系。但是这种基于刚性线路板在第三方正交面上安装以实现其上表贴传感器相互正交的方法，缺点在于集成度低、体积大，不能满足微型化应用需求。美国专利“THREE DIMENSIONAL FOLDED MEMS TECHNOLOGY FORMULTI-AXIS SENSOR SYSTEMS”(专利号US8368145 B2)和“THROUGH-WAFER INTERCONNECTSFOR MEMS DOUBLE-SIDED FABRICATION PROCESS(TWIDS)”(专利公开号US2016/0167958A1)中公开了一种用于多轴传感器系统的三维可折叠MEMS技术，该专利中将不同的传感器单片和可折叠结构，即绝缘材料制备的柔韧易弯曲铰链，集成在同一衬底的器件层(顶硅层)上，但是该技术要求所集成的传感器的制备工艺相同或相兼容，导致能集成的传感器种类和结构严重受限，且从实施方面看，该技术实现难度大，不同的传感器工艺需要相兼容，难免需要进行工艺方案折中，不能针对每个传感器都实现最优工艺，从而导致单个传感器的性能损失；此外，该专利中所述的垂直导电互连孔结构的适用性是非常受限的，对于衬底上制备的电极在衬底正面(上表面)的器件不能实现垂直导电互连功能；再者，该专利中应用的柔韧易弯曲铰链在相邻芯片弯折成型后仍然是柔性的，缺少刚性的硬连接，无法限制相邻芯片侧向相对移动，相邻芯片的相对位置会随外力移动或震动，对传感器测量精度存在较大影响。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种三维立体集成结构、制备及组装方法，可以实现微小型化，提高集成度，机械稳定性好，适用范围广和高效低成本的目的。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种三维立体集成结构，包括两块子硅基板，每块子硅基板的一端设置有叉指结构；