[发明专利]一种大规模光交换芯片的混合封装结构及验证方法

说明书

本发明公开了一种大规模光交换芯片的混合封装结构及验证方法，该封装结构由芯片、转接板芯片和PCB构成；其芯片上有交替连接的植球焊盘和导线；转接板芯片上有交替连接的BGA、倒装焊接焊盘和引线键合焊盘及导线；转接板上的引线键合焊盘用来验证引线键合连通率；芯片和转接板之间通过倒装焊接工艺Flip Chip形成菊花链,并通过PCB上导线扇出以进行导通测试；其转接板和PCB通过BGA形成菊花链，并通过PCB上导线扇出以进行导通测试；该结构有2048个端口，通过线路和结构的设计，最大可以满足256×256规模光交换芯片封装的技术开发和验证，降低光交换芯片电学封装的成本，提高了芯片封装验证效率和设计开发周期。

技术领域

本发明属于芯片封装领域，尤其涉及一种大规模光交换芯片的混合封装结构及验证方法。

背景技术

随着集成电路的发展，作为核心器件的芯片发展趋势可以归纳为多功能化、高速化、高密度、大容量化、轻量化和小型化，为了达到这些需求，在封装领域出现了许多先进封装的技术与形式，其中为了满足小型化和高密度需求，其引线键合（Wire bonding，WB）、倒装焊接（Flip Chip，FC）和球栅阵列（Ball Grid Array，BGA）封装成为主流的封装技术。

引线键合是集成电路芯片封装中最常见的方式，方法是将金属线或者金属带按顺序打在芯片与封装基板的焊盘上形成电路互联。倒装焊接是将贴装和引线键合合二为一，直接通过芯片上呈阵列排布的凸点来实现芯片与封装基板的互联，由于芯片是倒扣在封装衬底上的，与常规封装芯片放置位置相反，故称为倒装片（Flip Chip，FC）。使得实验凸点结构、互联长度短、电阻电感更小、封装性能等问题可以明显改善。BGA是在基板的表面按照阵列方式制备出球形触点作为引脚，再在基板表面装配IC芯片，是多引脚大规模集成电路芯片封装用的一种表面贴装技术，与FC类似，其优点是互联距离短，减少了寄生参数、信号屏蔽性好、成品率高、引脚密度高。

由于上述三种封装技术是为了高密度封装而开发出来的，虽然在光交换芯片的电学封装中有着广泛应用，但随着芯片规模的增大，I/O端口的不断增多，光交换芯片封装难度也会逐渐增加，并且目前针对此类芯片，BGA、FC、WB封装只能分别验证，无法在一块集成芯片上同时验证多种封装方式，进一步增加了光交换芯片封装开发的时间和资金成本，尤其是对于大规模芯片其成本更高。

发明内容

针对现有技术不足，本发明公开一种大规模光交换芯片的混合封装结构及验证方法，该方法为一种针对I/0端口数最多为2048个的大规模光交换芯片封装验证的方法，该混合封装结构通过新型的结构和布线设计，将WB、BGA、FC三种封装方式应用到一块集成芯片中，实现芯片的混合封装验证，可以同时验证三种封装方式的可行性，缩短大规模光交换芯片封装的验证周期和成本，提高验证效率。同时采用的转接板形状可以自由设计，两侧可以作为光纤阵列的输入端口，因此也可兼容光交换芯片的光学封装。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：本发明的第一方面，一种大规模光交换芯片的混合封装结构：该封装结构包括由转接板、芯片、PCB板、芯片植球焊盘、倒装焊接焊盘、引线键合焊盘和倒装焊焊盘引出导线，其特征在于，所述芯片上有交替连接的芯片植球焊盘和导线；所述转接板上有用于和外部键合引线进行键合的交替连接的引线键合焊盘、倒装焊可靠性测试焊盘、倒装焊焊盘引出导线、有交替连接的BGA焊盘、倒装焊接焊盘；所述芯片和转接板之间通过倒装焊接工艺Flip Chip形成菊花链；其中转接板和PCB板通过BGA焊接形成菊花链；该结构上设有2048个端口。

上述结构能实现将WB、BGA、FC三种封装方式集成到一块芯片中，实现光交换芯片的混合封装方案验证。

进一步地，所述芯片衬底为Si或者蓝宝石的一种，倒装焊盘尺寸为130nm-150nm，开窗尺寸为120nm-140nm，导线线宽为18μm，线距为18μm；