一種一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片及其制造方法，所述一體化芯片包括：一層或多層用于支撐功能芯片以及實(shí)現(xiàn)功能芯片間電氣連接的基板；堆疊或平面布局于所述基板上的基帶、射頻、存儲等功能芯片裸片及元器件；用于實(shí)現(xiàn)所述功能芯片之間以及所述功能芯片與基板之間電氣連接的鍵合引線；基板的背面通過C4工藝回流形成BGA焊球陣列。本發(fā)明將多個實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航的功能芯片及元器件，通過一系列的基板工藝和微組裝工藝集成在一個封裝體內(nèi)，形成一個高密度、低損耗的小型電子產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)北斗、GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航接收與處理功能的同時，克服現(xiàn)有衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品模塊尺寸大、走線難度大、成本高等問題。
【專利說明】一種一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域，特別涉及一種利用多芯片封裝技術(shù)來實(shí)現(xiàn)一款高密度高集成的北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航一體化芯片的結(jié)構(gòu)及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是擁有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)逐步完善，以北斗為核心的衛(wèi)星導(dǎo)航、精確授時以及位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)正在國民經(jīng)濟(jì)生活中發(fā)揮越來越重要的作用，成為至關(guān)重要的新興產(chǎn)業(yè)，發(fā)展前景十分廣闊。
[0003]高性能衛(wèi)星導(dǎo)航終端和芯片是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的核心，也是整個導(dǎo)航服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈的基礎(chǔ)。目前國內(nèi)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的終端應(yīng)用開發(fā)都具有偏向性，有的以研制射頻芯片為核心，有的以基帶處理芯片為研究核心，很少能提供自主的射頻與基帶處理芯片一體化解決方案，從而導(dǎo)致射頻芯片與基帶處理芯片核心算法銜接不到位，也極大地降低了模塊開發(fā)的性能。同時由于目前多采用封裝好的射頻、基帶分立芯片進(jìn)行二次開發(fā)來實(shí)現(xiàn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航功能，模塊存在尺寸大、功耗高、開發(fā)成本高等問題，不利于進(jìn)行推廣應(yīng)用。另外，其技術(shù)方案的保密性也較差，在一定程度上制約了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。
[0004]而本專利的提出正是基于傳統(tǒng)方法帶來的種種問題，將多種實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航功能的裸芯片，通過一系列的基板工藝和微組裝工藝集成在一個封裝體內(nèi)，形成一個高密度、低損耗、低成本的小型一體化導(dǎo)航芯片，并同時實(shí)現(xiàn)北斗和GPS雙模衛(wèi)星信號的接收與處理功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一 )要解決的技術(shù)問題
[0006]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航一體化芯片封裝結(jié)構(gòu)和方法，該結(jié)構(gòu)基于平面MCP技術(shù),將系統(tǒng)中的多種不同芯片的裸片封裝在一個基板中，并完成內(nèi)部邏輯連接和扇出接口。
[0007]( 二 )技術(shù)方案
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0009]一種一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括:一層或多層用于實(shí)現(xiàn)多芯片間邏輯連接和支撐作用的基板；置于基板上的用于實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航功能的多種芯片裸片和電阻、電容、電感等元器件；實(shí)現(xiàn)各個芯片與基板電學(xué)連接的鍵合引線；覆蓋于多種不同芯片和引線上的塑封膠；以及形成于基板背面的BGA焊球陣列。
[0010]進(jìn)一步地說，所述用于實(shí)現(xiàn)多芯片間邏輯連接和支撐作用的基板，為雙層化合物印制線路板，其表面及內(nèi)部設(shè)置有下列微結(jié)構(gòu):(1)金屬焊盤；(2)微導(dǎo)線；(3)通孔結(jié)構(gòu)等，基板尺寸形狀及上述微結(jié)構(gòu)需根據(jù)多種功能芯片/元器件的電學(xué)連接關(guān)系進(jìn)行專門設(shè)計(jì)制造。
[0011]更進(jìn)一步地說，所述置于基板上的用于實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航功能的多種不同裸片，是指從晶圓廠完成流片、劃片工藝后未經(jīng)封裝的裸芯片，其上表面具有供電氣連接的金屬焊盤，裸芯片上表面向上放置于頂層基板上表面，與基板連接方式為引線鍵合。
[0012]更進(jìn)一步地說，所述置于基板上的用于實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航功能的多種芯片裸片，包括:基帶芯片，射頻芯片和存儲芯片，并且按照一定的邏輯關(guān)系進(jìn)行互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航信號接收功能。且所述基帶芯片為多模衛(wèi)星導(dǎo)航基帶處理器，其內(nèi)部集成了多系統(tǒng)并行捕獲引擎、多系統(tǒng)兼容的相關(guān)器引擎和ARM處理器內(nèi)核。
[0013]更進(jìn)一步地說，所述實(shí)現(xiàn)各個芯片與基板電學(xué)連接的鍵合引線，按照一定的電學(xué)邏輯，一端連接于裸芯片上的焊盤，另一端連接于基板上分布于芯片周圍的焊盤陣列。且鍵合引線可以為金、銅、銀、鎳等金屬或上述金屬的合金材料，鍵合線的平面長度為0.5um?5um。
[0014]再進(jìn)一步地講，所述覆蓋于芯片和引線上的塑封膠，其高度和面積以包覆所有的芯片和引線以及基板表面的裸露焊盤為準(zhǔn)，所述塑封膠由有機(jī)聚合材料制成。
[0015]本發(fā)明還提供了一種一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片的制造方法，其包括以下步驟:
[0016]設(shè)計(jì)并制作出用于實(shí)現(xiàn)多芯片間邏輯連接和支撐作用的多層印刷電路基板；
[0017]通過貼片機(jī)將實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航的多種功能芯片裸片及元器件表貼于基板上預(yù)留指定位置；
[0018]將貼裝芯片后的基板高溫固化，使芯片/元器件和基板之間形成穩(wěn)固連接；
[0019]通過引線鍵合機(jī)，將每一個芯片的焊盤上的引出信號線相應(yīng)引出到基板上相應(yīng)的引線焊盤位置；
[0020]采用點(diǎn)膠或者涂敷等方式在基板上表面形成一層塑封膠，并加溫固化；
[0021]在基板的背面通過C4工藝回流形成BGA焊球陣列；
[0022]對整個模塊切片，并做相應(yīng)的性能檢測。
[0023](三)有益效果
[0024]本發(fā)明與常見的衛(wèi)星導(dǎo)航模塊相比有以下優(yōu)點(diǎn):
[0025]首先，本發(fā)明擺脫了傳統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航模塊采用多顆分立芯片進(jìn)行組裝開發(fā)時尺寸大的缺點(diǎn)，將裸芯片集成，整個模塊的面積和體積都大大減小。
[0026]第二，本方法將模塊中的各個芯片間的走線距離變短，更利于提高信號處理的速度，降低功耗，提高模塊的性能。
[0027]第三，整個工藝采用的方法成本低，易于控制，并且在大規(guī)模生產(chǎn)下，相對傳統(tǒng)方法可降低成本。
[0028]第四，本方案采用一體化芯片實(shí)現(xiàn)之前由多顆芯片組裝的北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航功能，降低用戶二次開發(fā)難度的同時也提高了產(chǎn)品的保密性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1a至圖1e是根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片的封裝結(jié)構(gòu)的流程橫截面示意圖，其中:
[0030]101-以化合物為基體的基板，用于承載實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航功能的多種不冋裸片；
[0031]102-上表面焊盤結(jié)構(gòu)，一般由銅、鎳、金等金屬組成，用于表面裸片的鍵合引線焊盤；
[0032]103-下表面焊盤結(jié)構(gòu)，一般由銅、鎳、金等金屬組成，用于形成背面焊球陣列；
[0033]104-第一功能芯片，可為實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航的功能芯片中的任意一種；
[0034]105-第二功能芯片，可為實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航的功能芯片中除第一功能芯片外的另外任意一種；
[0035]106-金屬引線，一般為金屬金或者銅，用于連接芯片上的引出焊盤和基板上分布于芯片四周的上表面焊盤；
[0036]107-塑封膠,一般為有機(jī)聚合物材料；
[0037]108-背面焊球陣列BGA。
[0038]圖2是根據(jù)本發(fā)明完成北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航一體化芯片的封裝結(jié)構(gòu)的最終表面芯片分布頂視示意圖，其中:
[0039]201-用于承載實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航功能的多種不同裸片的基板。
【具體實(shí)施方式】
[0040]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0041]圖1a至圖1e是根據(jù)本發(fā)明完成一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片的具體實(shí)施流程橫截面示意圖。
[0042]步驟1，設(shè)計(jì)并制作出如圖1a所示的用于實(shí)現(xiàn)多芯片間邏輯連接和支撐作用的兩層印刷電路基板101，制作工藝采用常規(guī)的基板工藝即可，在該基板除了有兩層用于實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航一體化芯片功能電氣連接的重新分布層，還有位于上表面的用于表面裸片的鍵合引線焊盤的焊盤結(jié)構(gòu)102，一般由銅、鎳、金等金屬組成；
[0043]步驟2，如圖1b所示，將構(gòu)成一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片的三種芯片中的任意一個功能芯片104和構(gòu)成一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片的三種芯片中除第一功能芯片外的另外任意一種功能芯片105貼裝在基板的制定位置，貼裝方法采用表面貼裝機(jī)，分別包括預(yù)熱、涂膠、對準(zhǔn)、放置、高溫固化等步驟，其余的芯片及元器件也按照此方法貼裝固定在基板101上指定位置；
[0044]步驟3，如圖1c所示，通過引線鍵合機(jī)完成引線106的鍵合步驟，將每一個芯片焊盤上的引出信號線相應(yīng)引出到基板上相應(yīng)的引線焊盤位置，該引線106 —般為金屬金線或者銅線；
[0045]步驟4，如圖1d所示，采用點(diǎn)膠或者涂敷等方式在基板上表面形成一層塑封膠107，并加溫固化。其塑封膠的成分一般為有機(jī)聚合物，高度以覆蓋住所有裸芯片和引線為準(zhǔn)；
[0046]步驟5，如圖1e所示，在基板的背面通過C4工藝回流形成BGA焊球陣列108 ；
[0047]步驟8，對整個模塊切片，并做相應(yīng)的性能檢測。
[0048]圖2是根據(jù)本發(fā)明完成一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片的封裝結(jié)構(gòu)的最終表面芯片分布頂視示意圖，201為承載裸片及實(shí)現(xiàn)其互聯(lián)關(guān)系的基板。
[0049]圖2-1和圖2-2分別給出了一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片兩種不同的實(shí)現(xiàn)方式。圖2-1中給出了采用一顆雙通道射頻芯片、基帶芯片和存儲芯片這三種裸芯片實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航功能的方案，其中雙通道射頻芯片實(shí)現(xiàn)北斗&GPS衛(wèi)星信號的雙通道并行接收，基帶芯片對射頻芯片接收的信號進(jìn)行捕獲與處理，存儲芯片用于存儲基帶芯片處理好的衛(wèi)星數(shù)據(jù)；圖2-2給出了采用一顆基帶芯片、存儲芯片及兩顆單通道射頻芯片這四顆裸片實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航功能的另一方案，其采用兩顆單通道射頻芯片實(shí)現(xiàn)北斗&GPS衛(wèi)星信號的雙通道并行接收功能。兩種不同的方式都能實(shí)現(xiàn)北斗和GPS雙模衛(wèi)星信號的接收和處理功能。
[0050]裸片的分布位置可根據(jù)基板的具體布局布線和裸片的大小功能、尺寸等因素來調(diào)節(jié)，不受示意圖位置的限制。
[0051]以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括: 一層或多層用于實(shí)現(xiàn)多芯片間邏輯連接和支撐作用的基板； 置于基板上的用于實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航功能的多種芯片裸片和電阻、電容、電感等元器件； 實(shí)現(xiàn)各個芯片與基板電學(xué)連接的鍵合引線； 覆蓋于多種不同芯片和引線上的塑封膠； 以及形成于基板背面的BGA焊球陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化芯片產(chǎn)品，其特征在于，所述用于實(shí)現(xiàn)多芯片間邏輯連接和支撐作用的基板，為雙層化合物印制線路板，其表面及內(nèi)部設(shè)置有下列微結(jié)構(gòu):(I)金屬焊盤；(2)微導(dǎo)線；(3)通孔結(jié)構(gòu)等，基板尺寸形狀及上述微結(jié)構(gòu)需根據(jù)多種功能芯片/元器件的電學(xué)連接關(guān)系進(jìn)行專門設(shè)計(jì)制造。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化芯片產(chǎn)品，其特征在于，所述置于基板上的用于實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航功能的多種不同裸片，是指從晶圓廠完成流片、劃片工藝后未經(jīng)封裝的裸芯片，其上表面具有供電氣連接的金屬焊盤，裸芯片上表面向上放置于頂層基板上表面，與基板連接方式為引線鍵合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化芯片產(chǎn)品，其特征在于，所述置于基板上的用于實(shí)現(xiàn)北斗&GPS雙模衛(wèi)星導(dǎo)航功能的多種芯片裸片，包括:基帶芯片、射頻芯片和存儲芯片，并且按照一定的邏輯關(guān)系進(jìn)行互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航信號接收功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基帶芯片，其特征在于，所述基帶芯片為多模衛(wèi)星導(dǎo)航基帶處理器，其內(nèi)部集成了 ARM處理器內(nèi)核、多系統(tǒng)并行捕獲引擎和多系統(tǒng)兼容的相關(guān)器引擎。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化芯片產(chǎn)品，其特征在于，所述實(shí)現(xiàn)各個芯片與基板電學(xué)連接的鍵合引線，按照一定的電學(xué)邏輯，一端連接于裸芯片上的焊盤，另一端連接于基板上分布于芯片周圍的焊盤陣列。鍵合線的平面長度為0.5um?5um。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化芯片產(chǎn)品，其特征在于，所述覆蓋于芯片和引線上的塑封膠，其高度和面積以包覆所有的芯片和引線以及基板表面的裸露焊盤為準(zhǔn)，所述塑封膠由有機(jī)聚合材料制成。
8.—種一體化衛(wèi)星導(dǎo)航芯片的制造方法，其特征在于，包括: 設(shè)計(jì)并制作出用于實(shí)現(xiàn)多芯片間邏輯連接和支撐作用的兩層印刷電路基板； 通過貼片機(jī)將多種功能芯片及元器件表貼于基板上預(yù)留指定位置； 將貼裝芯片后的基板高溫固化，使芯片/元器件和基板之間形成穩(wěn)固連接； 通過引線鍵合機(jī)，將每一個芯片焊盤上的引出信號線相應(yīng)引出到基板上相應(yīng)的引線焊盤位置； 采用點(diǎn)膠或者涂敷等方式在基板上表面形成一層塑封膠，并加溫固化； 在基板的背面通過C4工藝回流形成BGA焊球陣列； 對整個模塊切片，并做相應(yīng)的性能檢測。
【文檔編號】G01S19/35GK103869328SQ201210535690
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月13日
【發(fā)明者】謝偉東, 潘小山 申請人:北京天中磊智能科技有限公司