專利名稱：一種三維多芯片模塊互連及封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及到三維封裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，垂直互聯(lián)，凸點(diǎn)制作以及疊層加固技術(shù)，具體的說(shuō)，是一種三維多芯片模塊互連及封裝的方法。
背景技術(shù)：
三維多芯片模塊(3D-MCM)由于采用垂直互連技術(shù)，能有效地減小IC芯片的互連距離、互連電阻、互連電容和電感，可使信號(hào)的傳輸延遲減小300％以上，組裝效率達(dá)到200％以上，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)更小的體積和更多的功能，在國(guó)內(nèi)外得到了快速發(fā)展。三維MCM的結(jié)構(gòu)多種多樣，就封裝結(jié)構(gòu)而言，可分為3類一種是埋置型3D-MCM；第二種是有源基板型3D-MCM；第三種是疊層型3D-MCM。埋置型3D-MCM是在多層互連基板的底層埋置IC芯片，再在多層互連基板頂層組裝IC芯片；有源基板型3D-MCM是先在基板上直接制作多種半導(dǎo)體數(shù)字電路以及薄膜電阻、電容，再在上面制作多層布線，最后在多層布線頂層組裝模擬IC芯片和集成傳感器芯片、光電子功能芯片等。疊層型3D-MCM又分為4種類型PCB板疊層、芯片疊層、晶圓片疊層和MCM的疊層。PCB板疊層是采用高密度多層印制電路板構(gòu)成的疊層型3D-MCM，它布線密度低，主要用于30Mhz以下產(chǎn)品；MCM疊層一般采用高密度多層布線基板制成的一種先進(jìn)的MCM，在結(jié)構(gòu)和制造工藝上與先進(jìn)的HIC極為相似，是通過(guò)2D-MCM在Z軸方向上的再次疊層形成的一種三維立體封裝結(jié)構(gòu)，它具有較高的布線層數(shù)、布線密度、組裝效率以及優(yōu)良的可靠性、電性能與熱性能，廣泛應(yīng)用于中規(guī)模和中速產(chǎn)品，目前多用于30-50Mhz的高可靠性產(chǎn)品。芯片疊層、晶圓片疊層主要用于更高速率的產(chǎn)品。MCM疊層是目前發(fā)展最快，應(yīng)用最廣的一種3D-MCM，它具有設(shè)計(jì)靈活，組裝密度高，散熱性能好，可靠性高等特點(diǎn)，對(duì)三維互連及封裝的基本要求是盡可能地維持或不損傷IC芯片、電子元器件、功能部件的性能，并使其在最終形成的電子模塊中體現(xiàn)出來(lái)。由于條件的限制，各生產(chǎn)廠家通常選取不同的疊層結(jié)構(gòu)及互連方式。芯片和晶圓片疊層具有體積小，集成度高，互連線路短，性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)，是一種最有發(fā)展前途的3D-MCM封裝結(jié)構(gòu)；但它的實(shí)現(xiàn)需要先進(jìn)的IC工業(yè)來(lái)做支撐。PCB板疊層工藝簡(jiǎn)單，成本低，但由于線條寬度大，組裝密度低，在散熱、高頻性能方面存在明顯缺陷，因此限制了它的廣泛使用。MCM疊層由于采用陶瓷多層布線基板和垂直互連技術(shù)，提高了組裝密度和運(yùn)算速度，減小了信號(hào)的延遲時(shí)間、功耗和噪聲，又適當(dāng)降低對(duì)芯片制造工藝的要求，具有最佳的性能價(jià)格比，受到了國(guó)內(nèi)企業(yè)的廣泛關(guān)注。
MCM疊層型3D-MCM，除過(guò)2D-MCM層間的垂直互連外，都涉及到2D-MCM疊層模塊到封裝殼體之間的電互連。3D封裝的電互連方式通常有絲焊(或載帶焊)垂直互連，薄膜金屬化垂直互連，凸點(diǎn)(或焊球)垂直互連和隔離板通孔金屬化垂直互連等。從導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性以及可靠性上進(jìn)行綜合考慮，凸點(diǎn)(或焊球)垂直互連的方式性能最好。凸點(diǎn)可以是金、銅、鎳、樹(shù)脂、塑料、鉛錫球、各向異性導(dǎo)電膠等材料。
近年來(lái)，三維封裝在國(guó)內(nèi)外得到了快速發(fā)展，但由于采用多層布線及立體組裝形式，IC芯片多，結(jié)構(gòu)雜性，仍然有許多技術(shù)有待完善，主要反映在以下幾個(gè)方面1)MCM疊層模塊到外殼的互連線長(zhǎng)，信號(hào)延遲比較明顯，可靠性低。
2)凸點(diǎn)制作工藝復(fù)雜，成本高，焊點(diǎn)檢測(cè)比較困難。
3)倒扣焊對(duì)器件的平整度要求很高。
4)芯片易受到應(yīng)力損傷。
5)三維封裝體積大，機(jī)械強(qiáng)度低。
3D-MCM疊層模塊的空間結(jié)構(gòu)通常有兩種形式，一種是多層布線基板的四周呈階梯狀，基板外形逐漸減小，多層布線基板到外殼的電互連通過(guò)引線鍵合來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種互連方式，一是降低了多層布線基板的有效面積；二是互連線長(zhǎng)，電阻大，傳輸速度小，噪聲大，可靠性低。另外一種疊層模塊的空間結(jié)構(gòu)形式是多層布線基板的尺寸不變，采用倒扣焊的方式實(shí)現(xiàn)疊層模塊到外殼的垂直互連。采用這種電互連方式，基板尺寸相對(duì)較小，熱阻大，組裝困難，并需要開(kāi)發(fā)專用的外殼。
對(duì)于一個(gè)外形尺寸為60mm×60mm×8mm的2D疊層模塊(圖1、圖2)來(lái)說(shuō)，如果直接用引線進(jìn)行互連，互連線長(zhǎng)度很大(約12mm)，信號(hào)延遲時(shí)間長(zhǎng)，可靠性低。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)3D封裝通常存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種新型的三維多芯片模塊互連及封裝方法，該方法主要解決以下問(wèn)題1)解決焊料球的滾動(dòng)及定位問(wèn)題。
2)制作低成本的互連凸點(diǎn)。
3)實(shí)現(xiàn)疊層模塊到外殼的低阻值、高可靠電互連。
4)提高疊層模塊的機(jī)械強(qiáng)度。
為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案一種三維多芯片模塊的互連及封裝方法，其特征在于，該方法包括下列步驟步驟一制備回字型過(guò)渡布線基板通過(guò)對(duì)MCM疊層模塊下方金屬化圖形的掃描，準(zhǔn)確測(cè)量出MCM疊層模塊下方用于垂直互連的金屬化焊盤(pán)的位置及大小，確定回字型過(guò)渡布線基板中間的開(kāi)腔大小和金屬化焊盤(pán)的具體位置；通過(guò)絲網(wǎng)印刷鈀銀漿料，會(huì)在回字型過(guò)渡布線基板內(nèi)側(cè)形成與MCM疊層模塊底面金屬化互連圖形完全對(duì)應(yīng)的焊盤(pán)以及從焊盤(pán)引向四周的金屬化導(dǎo)帶；
步驟二陶瓷漏板的加工根據(jù)MCM疊層模塊下方金屬化焊盤(pán)的位置及大小，用激光劃片機(jī)，在陶瓷基板上形成大小一致的多個(gè)通孔，通過(guò)改變通孔的直徑和陶瓷基板的厚度，控制焊膏的用量及位置；步驟三印刷低溫焊膏及疊層對(duì)準(zhǔn)定位將陶瓷漏板疊放在回字型過(guò)渡布線基板上面，并使每個(gè)通孔與回字型基板上的金屬化焊盤(pán)相正對(duì)，然后將陶瓷漏板和回字型過(guò)渡布線基板進(jìn)行固定，并通過(guò)刮板在回字型過(guò)渡布線基板上印刷低溫焊膏；低溫焊膏印刷好后，去掉陶瓷漏板，將回字型過(guò)渡布線基板水平放置在夾具中，最后再將MCM疊層模塊垂直疊放在回字型過(guò)渡布線基板的上面；并使MCM疊層模塊與回字型過(guò)渡布線基板之間對(duì)準(zhǔn)定位；步驟四電互連及填充灌封材料MCM疊層模塊與回字型過(guò)渡布線基板之間對(duì)準(zhǔn)定位后，連同夾具一同水平放置在再流焊機(jī)的加熱板上進(jìn)行加熱，經(jīng)過(guò)給定的加熱時(shí)間后，低溫焊膏在固定的間隙中熔化并形成垂直互連焊點(diǎn)；然后經(jīng)過(guò)超聲清洗，清洗掉多余的助焊劑和金屬飛濺物，使MCM疊層模塊與回字型過(guò)渡布線基板之間電互連；通過(guò)回字型過(guò)渡布線基板內(nèi)外兩個(gè)方向，在MCM疊層模塊與回字型過(guò)渡布線基板之間的間隙中注入灌封材料，固化后在回字型多層布線基板的方孔中填充導(dǎo)熱材料，以提高整個(gè)封裝的強(qiáng)度和散熱能力；最后在回字型多層布線基板的底面涂上一層導(dǎo)熱膠，并粘接到陶瓷外殼底座上，待粘接材料固化后，通過(guò)超聲鍵合在回字型過(guò)渡布線基板四周的金屬化導(dǎo)帶與陶瓷外殼的鍵合點(diǎn)之間壓焊金屬絲，使回字型過(guò)渡布線基板和陶瓷外殼之間電互連；步驟五三維多芯片模塊的氣密封裝MCM疊層模塊和陶瓷外殼的電互連后，粘接陶瓷隔離板及蓋板，組裝成三維多芯片模塊，將三維多芯片模塊進(jìn)行反轉(zhuǎn)，浸入到含有一定量灌封材料的金屬管帽中，使灌封材料沿MCM疊層模塊四周爬升一定高度，加熱固化后，MCM疊層模塊和陶瓷外殼形成一個(gè)有機(jī)的整體，最后在惰性氣氛環(huán)境下采用平行縫焊工藝實(shí)現(xiàn)氣密封裝。
本發(fā)明的方法，通過(guò)采用各種高密度組裝技術(shù)，來(lái)減小系統(tǒng)的體積和重量，以適應(yīng)武器裝備對(duì)電子系統(tǒng)小型化、高性能、多功能化、高可靠性、低成本的發(fā)展需求，它使電子封裝的概念從面向器件轉(zhuǎn)為面向系統(tǒng)，從而在確?？煽啃缘那疤嵯拢岣吡诉\(yùn)速算速度、組裝效率和散熱能力，同時(shí)增加了I/O數(shù)，減少了尺寸和重量、降低了成本。


圖1是4×2D-MCM疊層模塊示意圖；圖2是2D-MCM疊層模塊底面的金屬化焊盤(pán)；圖3是回字型多層布線基板圖；圖4是陶瓷漏板圖；圖5是陶瓷漏板印刷的焊膏柱圖；圖6是再流焊工藝形成的互連焊點(diǎn)圖；圖7是電互連示意圖；圖8是下填充過(guò)程示意圖；圖9是3D-MCM封裝倒扣灌封示意圖；圖10是PGA256陶瓷底座圖；圖11是采用本發(fā)明的方法制備的3D-MCM封裝樣品圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
具體實(shí)施例方式
3D-MCM互連及封裝方法是3D封裝中的關(guān)鍵技術(shù)，本發(fā)明的三維多芯片模塊互連及封裝方法，包括如下內(nèi)容1.有關(guān)疊層模塊下方回字型過(guò)渡布線基板的設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)MCM疊層模塊下方金屬化圖形的掃描，可以準(zhǔn)確測(cè)量出MCM疊層模塊下方用于垂直互連的金屬化焊盤(pán)的位置及大小，避免了LTCC基板因燒結(jié)而產(chǎn)生的變形和尺寸誤差；根據(jù)上述數(shù)據(jù)，可以明確回字型過(guò)渡布線基板中間的開(kāi)腔大小和金屬化焊盤(pán)的具體位置；通過(guò)絲網(wǎng)印刷鈀銀漿料，會(huì)在回字型過(guò)渡布線基板內(nèi)側(cè)形成與MCM疊層模塊底面金屬化互連圖形完全對(duì)應(yīng)的焊盤(pán)以及從焊盤(pán)引向四周的金屬化導(dǎo)帶。
2.陶瓷漏板的加工根據(jù)MCM疊層模塊下方金屬化焊盤(pán)的位置及大小，利用激光劃片機(jī)，可以在200mm×200mm的陶瓷基板上形成大小一致、精度高達(dá)50μm的多個(gè)通孔，通過(guò)改變通孔的直徑和陶瓷基板的厚度，可以嚴(yán)格控制焊膏的用量及位置。
3.印刷低溫焊膏及疊層對(duì)準(zhǔn)定位將陶瓷漏板疊放在回字型過(guò)渡布線基板上面，并使每個(gè)通孔與回字型基板上的金屬化焊盤(pán)相正對(duì)，然后將陶瓷漏板和回字型過(guò)渡布線基板進(jìn)行固定，并通過(guò)刮板在回字型過(guò)渡布線基板上印刷低溫焊膏；低溫焊膏印刷好后，去掉陶瓷漏板，將回字型過(guò)渡布線基板水平放置在專門(mén)設(shè)計(jì)的夾具中，最后再將MCM疊層模塊垂直疊放在回字型過(guò)渡布線基板的上面。通過(guò)夾具四周的微調(diào)旋鈕，可以精確控制MCM疊層模塊和回字型過(guò)渡布線基板之間的相對(duì)位置，并能根據(jù)需要調(diào)整它們之間的間隙，從而完成MCM疊層模塊與回字型過(guò)渡布線基板之間的對(duì)準(zhǔn)定位。
4.電互連及填充灌封材料MCM疊層模塊與回字型過(guò)渡布線基板之間完成對(duì)準(zhǔn)定位后，連同夾具一同水平放置在再流焊機(jī)的加熱板上進(jìn)行加熱，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的加熱后，低溫焊膏會(huì)在固定的間隙中熔化并形成垂直互連焊點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)超聲清洗，會(huì)清洗掉多余的助焊劑和金屬飛濺物，從而實(shí)現(xiàn)疊層模塊到回字型過(guò)渡布線基板之間的電互連；通過(guò)回字型過(guò)渡布線基板內(nèi)外兩個(gè)方向，可以在MCM疊層模塊與回字型過(guò)渡布線基板之間的間隙中注入灌封材料，固化后在回字型布線基板的方孔中可以填充導(dǎo)熱材料，從而提高整個(gè)封裝的強(qiáng)度并提高散熱能力。最后在回字型多層布線基板的底面涂上一層導(dǎo)熱膠，并粘接到PGA256陶瓷外殼底座上。粘接材料固化好后，通過(guò)超聲鍵合在回字型過(guò)渡布線基板四周的金屬化導(dǎo)帶與陶瓷外殼的鍵合點(diǎn)之間壓焊金屬絲，就能實(shí)現(xiàn)從回字型過(guò)渡布線基板到陶瓷外殼的電互連，也就實(shí)現(xiàn)了MCM疊層模塊到PGA256陶瓷外殼的電互連。
5.三維多芯片模塊的氣密封裝在實(shí)現(xiàn)了MCM疊層模塊到PGA256陶瓷外殼的電互連后，在疊層模塊頂層粘接陶瓷隔離板及蓋板，組裝成三維多芯片模塊(3D-MCM)，陶瓷隔離板和蓋板能實(shí)現(xiàn)對(duì)頂層元器件的機(jī)械保護(hù)；將組裝好的3D-MCM封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行反轉(zhuǎn)，浸入到含有一定量灌封材料的金屬管帽中，灌封材料會(huì)沿疊層模塊的四周爬升一定高度，加熱固化后，疊層模塊會(huì)和陶瓷外殼形成為一個(gè)有機(jī)的整體，最后在惰性氣氛環(huán)境下采用平行縫焊工藝實(shí)現(xiàn)氣密封裝。
以下是發(fā)明人給出的實(shí)施例為了降低導(dǎo)通電阻，減小組裝難度，在MCM疊層模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，預(yù)先在疊層模塊下方設(shè)計(jì)有呈陣列分布的金屬化互連焊盤(pán)，以便使MCM疊層模塊和下面的布線基板實(shí)現(xiàn)電互連，即在MCM疊層模塊下方采用一個(gè)中間開(kāi)腔的回字型布線基板來(lái)過(guò)渡(見(jiàn)圖3)，基板的內(nèi)側(cè)是和2D疊層模塊背面金屬化圖形正對(duì)的焊盤(pán)，四周是金屬化導(dǎo)帶。通過(guò)在回字型布線基板焊盤(pán)上印刷低溫焊膏，采用再流焊的方式即可實(shí)現(xiàn)焊膏的熔化和到回字型布線基板之間的電互連；通過(guò)回字型多層布線基板四周的金屬化導(dǎo)帶，采用引線鍵合的方式，能實(shí)現(xiàn)回字型多層布線基板到外殼的電互連，這樣就減小了互連線的長(zhǎng)度(減小到約5mm左右)，減小了導(dǎo)通電阻，提高了信號(hào)的傳輸質(zhì)量和陶瓷外殼的通用性；簡(jiǎn)化了組裝過(guò)程，有利于清理再流焊時(shí)產(chǎn)生的多余物；通過(guò)回字型多層布線基板內(nèi)、外兩個(gè)方向進(jìn)行下填充，大大縮小了下填充材料的流動(dòng)距離(流動(dòng)距離由30mm減小到7.5mm)，提高了填充效率，增加了整體強(qiáng)度。
3D-MCM封裝中，凸點(diǎn)的制作方法有許多種，可以是電鍍、焊膏加熱、光刻腐蝕、移植、機(jī)械打餅等，工藝復(fù)雜，效率低，凸點(diǎn)材料可以是金、銅、鎳、樹(shù)脂、塑料、鉛錫球、各向異性導(dǎo)電膠等，從成本上進(jìn)行考慮，鉛錫球的成本最低。用漏板印刷低溫焊膏，焊膏在受熱后會(huì)形成凸點(diǎn)。由于通常的銅漏板厚度小(0.1mm～0.2mm)，印刷的焊膏量少，焊點(diǎn)小，無(wú)法形成高可靠的互連焊點(diǎn)。通過(guò)對(duì)2D疊層模塊背面金屬化圖形進(jìn)行掃描，可以精確測(cè)量出金屬化焊盤(pán)的位置及大小，利用激光打孔，在1mm厚的陶瓷基板上能形成大小不一、精度高達(dá)50μm的通孔，通孔最小直徑為￠200μm，印刷范圍將達(dá)到200mm×200mm。圖4是通過(guò)激光劃片機(jī)制作的陶瓷漏板，每個(gè)漏孔和回字型布線基板上的焊盤(pán)相對(duì)應(yīng)，圖5是形成的互連焊點(diǎn)，圖6是電互連示意圖。改變陶瓷基板的厚度和漏孔的孔徑，可以形成不同大小、不同高度的焊膏柱，焊膏印刷后，通過(guò)改變基板之間的間隙，受熱后就能形成非常均勻的互連焊點(diǎn)。此種電互連方式類似倒裝焊，工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，降低了對(duì)基片平整度的要求，相對(duì)于硬凸點(diǎn)金屬，減小了焊接壓力，不易損傷芯片和焊點(diǎn)。另外再流焊焊點(diǎn)具有抗震、抗熱循環(huán)能力強(qiáng)、剪切強(qiáng)度大、表面質(zhì)量好等特點(diǎn)。
3D-MCM封裝元器件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積及重量大，相對(duì)2D-MCM，自身強(qiáng)度明顯降低，需要采取特殊的加固措施來(lái)提高疊層模塊的強(qiáng)度。為提高疊層模塊的整體強(qiáng)度，可以在2D疊層模塊各層之間填充灌封材料，圖8是下填充過(guò)程示意圖；除過(guò)采用上述的加固措施外，還應(yīng)用了一種全新的灌封加固方式——即將組裝好的3D疊層結(jié)構(gòu)倒扣進(jìn)裝有一定量灌封材料的金屬管帽中，灌封材料會(huì)沿疊層模塊的四周爬升一定高度，通過(guò)加熱固化，金屬管帽會(huì)和疊層結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體，最后采用平行縫焊工藝實(shí)現(xiàn)氣密封裝，這會(huì)使疊層模塊、金屬管帽和陶瓷外殼成為一個(gè)整體，提高了它的強(qiáng)度。圖9是3D-MCM封裝倒扣灌封示意圖，圖10是PGA256陶瓷底座圖，圖中給出了各個(gè)尺寸；圖11是3D-MCM封裝樣品圖。
采用本發(fā)明的方法帶來(lái)的技術(shù)效果是通過(guò)三維多芯片模塊互連及封裝方法的研究，制作了陶瓷漏板和低成本的互連凸點(diǎn)；解決了焊料球滾動(dòng)問(wèn)題，提高了組裝效率；實(shí)現(xiàn)疊層模塊到外殼的低阻值、高可靠電互連；完成了3D-MCM封裝倒扣灌封及加固。其核心技術(shù)——電互連方式與國(guó)內(nèi)外情況對(duì)比見(jiàn)表1。
表1 電互連方式對(duì)比

達(dá)到的主要指標(biāo)如下①2D-MCM疊層數(shù)4×2D-MCM疊層(2D為20層)②2D-MCM疊層基板尺寸60mm×60mm③陶瓷漏板厚度≤1mm最小孔徑φ200μm印刷范圍200mm×200mm漏孔數(shù)＞500④組裝效率≥100％
⑤I/O數(shù)≥250⑥封裝外形尺寸80mm×80mm×12mm本發(fā)明通過(guò)采用各種高密度組裝方法，來(lái)減小系統(tǒng)的體積和重量，以適應(yīng)武器裝備對(duì)電子系統(tǒng)小型化、高性能、高可靠、低成本的發(fā)展需求，它使電子封裝的概念從面向器件轉(zhuǎn)為面向系統(tǒng)，從而在確?？煽啃缘那疤嵯拢岣吡诉\(yùn)速算速度、組裝效率和散熱能力，同時(shí)增加了I/O數(shù)，減少了尺寸和重量、降低了成本。本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)某型號(hào)用80C86計(jì)算機(jī)樣機(jī)的小型化中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)完全滿足使用要求，主要技術(shù)指標(biāo)為工作頻率25Mhz，單位面積連接點(diǎn)數(shù)≥104個(gè)/dm2，熱阻＜0.45℃/W，I/O數(shù)256，下填充距離30mm，組裝效率121％，達(dá)到上世紀(jì)九十年代末國(guó)外同類產(chǎn)品水平。
權(quán)利要求
1.一種三維多芯片模塊的互連及封裝方法，其特征在于，該方法包括下列步驟步驟一制備回字型過(guò)渡布線基板通過(guò)對(duì)MCM疊層模塊下方金屬化圖形的掃描，準(zhǔn)確測(cè)量出MCM疊層模塊下方的用于垂直互連的金屬化焊盤(pán)的位置及大小，確定回字型過(guò)渡布線基板中間的開(kāi)腔大小和金屬化焊盤(pán)的具體位置；通過(guò)絲網(wǎng)印刷鈀銀漿料，在回字型過(guò)渡布線基板內(nèi)側(cè)形成與MCM疊層模塊底面金屬化互連圖形完全對(duì)應(yīng)的焊盤(pán)以及從焊盤(pán)引向四周的金屬化導(dǎo)帶；步驟二陶瓷漏板的加工根據(jù)MCM疊層模塊下方金屬化焊盤(pán)的位置及大小，用激光劃片機(jī)，在陶瓷基板上形成大小一致的多個(gè)通孔，通過(guò)改變通孔的直徑和陶瓷基板的厚度，控制焊膏的用量及位置；步驟三印刷低溫焊膏及MCM疊層模塊對(duì)準(zhǔn)定位將陶瓷漏板疊放在回字型過(guò)渡布線基板上面，并使每個(gè)通孔與回字型基板上的金屬化焊盤(pán)相正對(duì)，然后將陶瓷漏板和回字型過(guò)渡布線基板進(jìn)行固定，并通過(guò)刮板在回字型過(guò)渡布線基板上印刷低溫焊膏；低溫焊膏印刷好后，去掉陶瓷漏板，將回字型過(guò)渡布線基板水平放置在夾具中，最后再將MCM疊層模塊垂直疊放在回字型過(guò)渡布線基板的上面；并使MCM疊層模塊與回字型過(guò)渡布線基板之間對(duì)準(zhǔn)定位；步驟四電互連及填充灌封材料MCM疊層模塊與回字型過(guò)渡布線基板之間對(duì)準(zhǔn)定位后，連同夾具一同水平放置在再流焊機(jī)的加熱板上進(jìn)行加熱，經(jīng)過(guò)給定的加熱時(shí)間后，低溫焊膏在固定的間隙中熔化并形成垂直互連焊點(diǎn)；然后經(jīng)過(guò)超聲清洗，清洗掉多余的助焊劑和金屬飛濺物，使MCM疊層模塊與回字型過(guò)渡布線基板之間電互連；通過(guò)回字型過(guò)渡布線基板內(nèi)外兩個(gè)方向，在MCM疊層模塊與回字型過(guò)渡布線基板之間的間隙中注入灌封材料，固化后在回字型多層布線基板的方孔中填充導(dǎo)熱材料，以提高整個(gè)封裝的強(qiáng)度和散熱能力；最后在回字型多層布線基板的底面涂上一層導(dǎo)熱膠，并粘接到陶瓷外殼底座上，待粘接材料固化后，通過(guò)超聲鍵合在回字型過(guò)渡布線基板四周的金屬化導(dǎo)帶與陶瓷外殼的鍵合點(diǎn)之間壓焊金屬絲，使回字型過(guò)渡布線基板和陶瓷外殼之間電互連；步驟五三維多芯片模塊的氣密封裝MCM疊層模塊和陶瓷外殼的電互連后，粘接陶瓷隔離板及蓋板，組裝成三維多芯片模塊；將三維多芯片模塊進(jìn)行反轉(zhuǎn)，浸入到含有一定量灌封材料的金屬管帽中，使灌封材料沿MCM疊層模塊四周爬升一定高度，加熱固化后，MCM疊層模塊和陶瓷外殼形成一個(gè)有機(jī)的整體，最后在惰性氣氛環(huán)境下采用平行縫焊工藝實(shí)現(xiàn)氣密封裝。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的夾具四周有微調(diào)旋鈕，該微調(diào)旋鈕用于控制MCM疊層模塊和回字型過(guò)渡布線基板之間的相對(duì)位置。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種三維多芯片模塊的互連及封裝方法，采用陶瓷漏板疊和回字型過(guò)渡布線基板對(duì)MCM疊層模塊進(jìn)行互連及封裝，通過(guò)各種高密度組裝，減小系統(tǒng)的體積和重量，以適應(yīng)武器裝備對(duì)電子系統(tǒng)小型化、高性能、多功能化、高可靠性、低成本的發(fā)展需求，它使電子封裝的概念從面向器件轉(zhuǎn)為面向系統(tǒng)，從而在確?？煽啃缘那疤嵯?，提高了運(yùn)速算速度、組裝效率和散熱能力，同時(shí)增加了I/O數(shù)，減少了尺寸和重量、降低了成本。采用本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)小型化的技術(shù)指標(biāo)為工作頻率25Mhz，單位面積連接點(diǎn)數(shù)≥10
文檔編號(hào)H01L21/02GK1949468SQ20061010508
公開(kāi)日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2006年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月1日
發(fā)明者任愛(ài)華 申請(qǐng)人:中國(guó)航天時(shí)代電子公司第七七一研究所