【专利解密】毫米波封装,长电科技SiP三维封装结构

【嘉德点评】长电科技的该项专利,提供一种双面SiP封装结构,通过使用使用低损耗的绝缘材料,可以提高高频性能,提高整体封装模组设计的灵活性和翘曲控制的稳定性。

集微网消息,2020年以来国内的新基建项目迅猛增加,许多芯片厂商都在大力推动5G基站芯片、毫米波芯片进入市场,同时也带动了封装技术的快速发展。由于毫米波段的元器件间具有强烈的电磁干扰,系统级封装(SiP)技术作为目前火热的封装技术可屏蔽大量干扰,同时帮助避免开发大型SoC的时间和试错成本,因此具有很大的商业和技术价值。

随着半导体技术摩尔定律的演进,电子器件变得微型化并且越来越轻以满足用户的需求,因此多芯片封装技术逐渐得到人们重视,主要应用于要求微型化和减重的便携式通信终端。目前封装制程中大量使用高密度线路、多种封装材料,同时还要考虑各种芯片以及功能器件的使用,因此整个封装体很复杂,各种材质的搭配不易平衡,容易导致整体的翘曲变形。另一方面,为防止电路元件之间的互相产生的电磁干扰现象,封装技术还需要考虑电磁屏蔽结构以实现更优良的性能。

2017年9月25日,长电科技提出一项名为“双面SiP三维封装结构”的发明专利(申请号:201710875230.6),申请人为江苏长电科技股份有限公司。

此专利针对现有技术提供一种双面SiP三维封装结构,它能够使用预制的3D导电部件成为堆叠封装的支撑结构,将3D导电部件作为电磁屏蔽的接地端,模组中使用晶圆级封装和其他器件的组合,可以降低封装模组的尺寸高度,提高

封装模组的高频性能,有效的防止电磁干扰,可应用于毫米波器件。

图1 双面SiP三维封装结构图

图1展示了一种双面SiP的三维封装结构,它包括核心转接板1,核心转接板1正面贴装有扇出型晶圆级封装结构2和第一被动元件3,这二者外围设置有第一3D导电部件4。扇出型晶圆级封装结构、第一被动元件和第一3D导电部件外包封有第一塑封料5。核心转接板背面与正面结构相似,贴装有芯片7和第二被动元件8,3D导电部件6位于它们的外围,并包装有第二塑封料9,同时第二3D导电部件6背面设置有第一焊球10。封装结构顶面和侧面设置有屏蔽层15,第一3D导电部件4正面处的屏蔽层15设置有开口16,从开口16可以连接外部封装体或其他功能器件。

另外,扇出型晶圆级封装结构2和第一被动元件3位于同一水平线上,并与第二被动元件8位于同一垂直线上;同理芯片7和第二被动元件8位于同一水平线上,与芯片7位于同一垂直线上。这一结构可保证芯片、扇出型晶圆级封装以及被动元件之间最短的信号传输线路,减少传输线路中的损耗,保证信号传输的稳定性。

与现有技术进行对比,此专利提出的双面SiP封装结构具有以下优点:

1、封装模组中使用晶圆级或者面板级制作的重布线核心转接板以及内部使用的晶圆级封装结构可以降低整体封装模组的高度和尺寸;

2、主芯片、其他芯片(如MEMS、控制芯片、集成无源器件)采用晶圆级封装结构,使用低损耗的绝缘材料,可以提高高频性能;

3、可以提高整体封装模组的高度设计的灵活性和翘曲控制的稳定性:上下部分的3D导电部件是预制单独设计的,可以有全金属柱和金属柱中填充树脂的组合,具有灵活的CTE设计可以来控制整体结构的翘曲,其高度设计也可以进行灵活的设计;

4、3D导电部件不仅可以作为堆叠或埋入封装的支撑导电部分,也可以作为电磁屏蔽的接地端,可以防止电磁干扰。

以上就是长电科技提出的双面SiP三维封装技术,作为当今半导体封装行业热门之一,被称为后摩尔时代“的王者之剑”。面对5G手机芯片和基站芯片需求爆发以及毫米波雷达的大规模使用,SiP封装技术必将大大加快了技术迭代的脚步,使芯片封装的应用价值得到大幅度提升。

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(校对/holly)

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