[发明专利]一种气密封装单元局部大面积焊接板级互连集成方法

说明书

本发明公开了一种气密封装单元局部大面积焊接板级互连集成方法。本发明所涉及的焊盘增强型气密封装单元局部大面积焊接板级互连集成方法，通过HTCC工艺完成基板上增强型焊盘的制作；通过将封装基板、复合围框、盖板采用多温度梯度焊接实现气密封装；通过锡铅焊球/焊柱和复合围框结构组合焊接的方法，完成气密封装单元与系统母板的高可靠板级互连。

技术领域

本发明涉及电子封装板级互联技术领域，具体涉及一种气密封装单元局部大面积焊接板级互连集成方法。

背景技术

电子整机对封装小型化、高密度、多功能性、高可靠性、大功率化等提出了更高要求，采用共烧多层陶瓷基板的系统级封装形式得到广泛青睐。这种多层陶瓷的封装与系统母板之间的信号互连通常采用球栅网格阵列(BGA)互连实现。然而，多层陶瓷基板和系统母板的热膨胀系数差异较大，随着封装功能复杂度提升、封装基板尺寸增大，在经历高低温载荷时，系统级封装陶瓷基板的焊盘处以及互连焊球处都承受热失配导致的较大的剪切应力和应变，这种应力和应变通常伴随有蠕变效应，最终使信号互连处中断，导致互连可靠性问题。

现有技术在LTCC基板需要BGA互连的表面通过后烧工艺实现代替阻焊层的外接介质结构，可以实现BGA植球，但并未考虑植球后的互连可靠性问题，由于LTCC的机械强度比较低，工程应用中发现，仅采用此种互连结构进行板级集成在受到较大的循环剪切力后，焊球局部过大应力会导致LTCC上焊盘脱落和焊盘下方的陶瓷体撕裂。现有技术在陶瓷电路基板表面设计凹坑结构，焊盘向下凹陷形成三维结构从而增加焊球的焊接面积来保证焊球的剪切强度，一定程度上提升了焊球互连的强度但在陶瓷电路基板上加工弧形凹坑或矩形凹坑尺寸精度很难控制，工程化应用困难。现有技术对焊盘尺寸和焊盘间距做出了明确要求，通过增大焊盘尺寸来提高BGA焊接强度，这样会牺牲信号传输密度，并不适用于尺寸较大的系统级封装板级互连。

其他现有技术均是从BGA焊盘结构尺寸和焊接工艺角度出发提升焊接可靠性，工程上提升空间有限。部分研究引入了底部填充、封装基板四角局部点胶来固定保护的方式，但返修性差，不利于工程应用。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种气密封装单元局部大面积焊接板级互连集成方法解决了多层陶瓷的封装与系统母板之间的信号互连可靠性不高的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种气密封装单元局部大面积焊接板级互连集成方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采用HTCC工艺制作气密封装基板；

S2、采用机加工方法制作柯伐合金微框结构和无氧铜过渡层结构，通过扩散焊的方式焊接柯伐合金微框结构和无氧铜过渡层结构，形成复合围框结构；

S3、对HTCC封装基板大面积焊盘区域与复合围框结构焊接面区域采用金锡合金进行共晶焊接，使得焊接后围框与基板焊接区域无贯穿孔洞；

S4、将柯伐合金盖板与复合围框结构顶部通过平行缝焊进行气密焊接，得到气密封装单元；

S5、在HTCC封装基板表面预置锡铅焊球/焊柱，得到预置有锡铅焊球的气密封装单元；

S6、在系统母板表面制作图形化焊盘；

S7、对系统母板的图形化焊盘区域印刷锡铅焊膏，并在系统母板上外围一圈大面积焊盘上预置锡铅焊片，得到预置有锡铅焊片的系统母板；

S8、通过工装夹具将预置有锡铅焊球的气密封装单元与预置有锡铅焊片的系统母板过回流炉焊接，完成板级互联。

进一步地：所述步骤S1的具体步骤为：