[发明专利]一种带光接口的高性能处理器多芯片组件芯片设计方法

权利要求书

1.一种带光接口的高性能处理器多芯片组件芯片设计方法，包括基板制造、基板测试、封装、最终测试这些步骤，其特征在于在基板测试和封装之间还有集成、多芯片装配步骤，具体方法为：

第一步，制造光电转换芯片基板PCB(1)与微处理器芯片基板PCB(7)，方法是：

首先制造光电转换芯片基板PCB(1)：

1.1 选择能支持5GHZ以上信号的高速印制电路板板材，按照光电转换芯片基板掩模布局数据、Gerber钻孔数据、MT定位针区域、热通孔的要求，采用标准印制电路板工艺，制造光电转换芯片基板PCB(1)；

1.2 在光电转换芯片基板PCB(1)上表面设计丝焊焊盘(3)、球栅阵列BGA焊盘(2)和无源器件焊盘，无源器件焊盘包括电阻焊盘(16)、电容焊盘(17)、电感焊盘(18)，丝焊焊盘(3)执行《MCM设计手册》中的设计标准，球栅阵列BGA采用1.27～1.50mm的标准阵列间距，选用表贴型封装的无源器件；

1.3 光电转换芯片基板PCB(1)上预留热通孔(4)和MT定位针安装孔(5)；

1.4 采用无铅焊球(10)进行球栅阵列BGA植球操作，得到光电转换芯片基板PCB(1)；

接下来，设计制造微处理器芯片基板PCB(7)，方法是：

1.5 选择能支持5GHZ以上信号的高速印制电路板板材，按照微处理器芯片基板掩模布局数据、Gerber钻孔数据、MT定位针区域、热通孔(4)的要求，采用标准印制电路板工艺，制作微处理器芯片基板PCB(7)；

1.6 进行多芯片组装布局布线规划，在微处理器芯片基板PCB(7)上，对应于光电转换芯片基板MT定位针安装位置的正下方(19)，铣出矩形通孔(6)，预留为光接口管脚MT连接器的装配位置；

1.7 在微处理器芯片基板PCB(7)上表面设计球栅阵列BGA焊盘(2)和无源器件焊盘，无源器件焊盘包括电阻焊盘(16)、电容焊盘(17)、电感焊盘(18)，选用表贴型封装的无源器件；

1.8 在微处理器芯片基板PCB(7)下表面设计球栅阵列BGA焊盘(2)，作为MCM芯片到下一级封装的电气连接接口；

1.9 在微处理器芯片基板PCB(7)表面进行球栅阵列BGA植球操作，上表面采用无铅焊球(10)，下表面采用有铅焊球(21)；

第二步，依据基板测试数据进行基板测试，测试光电转换芯片基板(1)与微处理器芯片基板PCB(7)的电特性、机械特性、热特性是否符合要求；

第三步，集成光电转换裸芯片(22)与光电转换芯片基板PCB(1)，方法是：

3.1 用环氧树脂胶将光电转换裸芯片(22)粘接在光电转换芯片基板PCB(1)上；

3.2 采用丝焊方法将光电转换裸芯片(22)输入输出管脚与光电转换芯片基板PCB(1)上丝焊焊盘(3)电气连接；

3.3 采用表贴方式将电阻(15)、电感(12)和电容(14)焊接在光电转换芯片基板PCB(1)的电阻焊盘(16)、电感焊盘(18)、电容焊盘(17)上，将MT定位针成对地插入光电转换芯片基板PCB(1)上MT定位针安装孔(5)中，沿孔壁渗入环氧树脂胶，将MT定位针(13)与光电转换芯片基板PCB(1)粘接在一起；

第四步，多芯片装配，方法是：

4.1 采用倒装焊工艺，通过球栅阵列BGA焊接方式，将光电转换芯片基板PCB(1)与微处理器芯片基板PCB(7)进行电气连接，确保光电转换芯片基板PCB(1)上MT定位针安装孔(5)中粘接的MT定位针(13)插入矩形通孔(6)中；

4.2 采用球栅阵列BGA焊接的方式将微处理器芯片(20)和微处理器芯片基板PCB(7)电气连接；

4.3 在矩形通孔(6)区域，用环氧树脂胶把MT定位针(13)和MT连接器粘接起来，得到装配有多芯片即含微处理器芯片(20)和光电转换芯片基板PCB(1)的微处理器芯片基板PCB(7)，用表贴方式将电阻(15)、电感(12)和电容(14)焊接在微处理器芯片基板PCB(7)的电阻焊盘(16)、电感焊盘(18)、电容焊盘(17)上；

第五步，将装配有多芯片的微处理器芯片基板PCB(7)进行封装，方法是：

首先设计封装外壳(9)：

5.1 采用合金金属材质，设计MCM芯片封装外壳(9)；

5.2 封装外壳(9)内腔长度与宽度与微处理器芯片基板PCB(7)长宽一致，内腔高度比被封装芯片高1mm；外壳壁厚度小于1mm，采用整块金属铣削成型；

5.3 封装外壳(9)壁设计成台阶状，构成卡槽(8)，卡槽(8)为封装外壳(9)内腔壁上的台阶状机械结构；

接下来，集成装配有多芯片的微处理器芯片基板PCB(7)与封装外壳(9)，方法是：

5.4 在微处理器芯片(20)上表面和光电转换芯片基板PCB(1)上表面涂上导热硅胶(11)，导热硅胶(11)填充在微处理器芯片上表面和光电转换芯片基板PCB(1)上表面与封装外壳(9)内腔壁封闭形成的空间中；

5.5 将微处理器芯片基板PCB(7)紧密嵌在封装外壳(9)的卡槽内，连接处使用环氧树脂胶粘接，得到MCM芯片；

第六步，采用业内标准规范，测试MCM芯片的电气性能、光通道性能、封装的稳定性和可靠性。