[发明专利]一种系统级封装结构及其制造方法

说明书

本发明公开了一种系统级封装结构及其制造方法，所述结构包括：有机多层电路板、金属围框、BGA焊球、预成型焊片一、预成型焊片二和带有凸台的金属盖板；金属围框包括围框结构体和隔筋；金属围框的围框结构体和隔筋上方与带有凸台的金属盖板相匹配；BGA焊球植于有机多层电路板背面；金属围框下方使用预成型焊片一焊接于有机多层电路板正面；金属围框的隔筋上方与金属盖板的凸台使用预成型焊片二焊接，金属盖板的四周与金属围框的围框结构体上方气密焊接，使得金属盖板和有机多层电路板之间，通过金属围框分割成若干个腔体；各个腔体中的有机多层电路板正面用于安装裸管芯或封装器件。本发明提供一种低成本、高密度、小型化的系统级封装方案。

技术领域

本发明属于电子封装技术领域，涉及微波、射频及数模混合封装，尤其是一种系统级封装结构及其制造方法。

背景技术

伴随电子产品多功能、高性能、高可靠性和小型化的需求，系统级封装技术今年来发展十分迅速。现有系统级封装技术按照使用的电路板类型可以分为硅基封装、陶瓷封装、金属封装和有机封装。

现有硅基封装通常采用低温玻璃烧结、阳极键合的封装方式实现密封，该类封装可气密，但因工艺温度较高，无法将各种GaAs、RF器件、存储器、处理器等IC共同集成在一个封装腔体内，适用范围较窄，通常仅用于MEMS封装。在此基础之上，专利CN104201113公布了一种系统级封装的气密密封结构及其制造方法，该专利采用软钎焊的方法解决了硅基电路板上集成多种芯片的难题，可实现大面积，复杂功能的气密集成。但该专利所采用的硅基电路板与PCB板之间热失配较为严重，大尺寸封装不能直接采用BGA表贴的方式二次集成到PCB母板上，限制了该类封装与其它器件之间的高密度互联。

现有陶瓷封装的方案通常为陶瓷电路板上焊接围框，表贴/粘接芯片后通过金丝/金带互连，最后平行封焊/软钎焊实现气密性封装，该类封装通常为气密封装；陶瓷封装也受制于PCB电路板的热失配，难以解决大尺寸封装条件下与PCB之间的高密度互联问题，同时陶瓷封装存在制造成本极高的问题；专利CN205177839公布了一种气密型陶瓷封装的系统级封装电路，该专利采用双面陶瓷气密封装，外部采用QFN等形式与周边互联，相较BGA方式互联密度低，且大尺寸下与PCB集成存在可靠性问题。

现有金属封装通常为气密封装，受制于金属壳体无法高密度布线的限制，难以实现高密度、多层布线的集成体系，已经无法满足当下系统封装高密度、小型化、轻量化的集成需求。

塑封工艺可通过BGA形式实现高密度外部互联，采用有机多层电路作为封装电路板，但相关技术不具备气密性，仅可用于非气密封装；此外塑封器件受限于材料特性，无法应用与射频/微波封装。

专利CN106486427A公布了一种使用基于LCP有机电路板的气密性封装，其围框与有机电路板之间采用SAC305焊接，盖板与围框采用激光封焊进行封装。该封装形式因LCP电路板散热差，激光封焊时必然出现焊料重熔，这一过程会导致气密性失效；且其封装形式无对外互连接口，对外互连存在困难；腔体内无电路分区，无法保障复杂系统腔体内的良好电磁屏蔽，电路串扰问题难以规避。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种系统级封装结构及其制造方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种系统级封装结构，包括：有机多层电路板、金属围框、BGA焊球、预成型焊片一、预成型焊片二和带有凸台的金属盖板；所述金属围框包括最外圈的围框结构体和分布在围框结构体内的隔筋；所述金属围框的围框结构体和隔筋上方与带有凸台的金属盖板相匹配；

所述BGA焊球植于有机多层电路板背面；

所述金属围框的围框结构体和隔筋下方使用预成型焊片一焊接于有机多层电路板正面；