CN113314472A - 一种基于fpc基板的系统级芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于FPC基板的系统级芯片，涉及集成电路封装技术领域，能够进一步实现系统级芯片的小型化，且具有不易形变、容易键合的特点；该芯片包括封装管壳、有源器件、无源器件和FPC板；所述封装管壳设有内凹空间，所述FPC板设置于所述内凹空间底部；所述有源器件和所述无源器件布设在所述FPC板上；所述内凹空间的顶部用密封胶封装；FPC板采用四周环绕绝缘胶的方式固定在所述内凹空间的底部。本发明提供的技术方案适用于系统级芯片封装设计、制造的过程中。

Description

一种基于FPC基板的系统级芯片
技术领域
本发明涉及集成电路封装技术领域，尤其涉及一种基于FPC基板的系统级芯片。
背景技术
电子产品的小型化和多功能化，特别是计算机、通讯等便携式产品持续不断的需求，对集成电路提出了新的要求，并要求在芯片上实现系统的功能。由于集成电路设计水平和工艺技术的提高，集成电路规模越来越大，已可以将整个系统集成为一个芯片。长久以来，能将整个系统单片集成的技术主要是片上系统(SoC)，但SoC设计时间长费用高，并且不能兼容多种工艺，限制了SoC的广泛应用。而系统级封装(SiP)可以在基板上平铺或者叠放一块或多块裸芯片以及无源器件。SiP相对于SoC可以缩短研发周期，实现分块测试，简化了系统级设计。SiP也可作为进一步开发SoC的中间环节，最终实现单芯片集成。
传统系统级封装是采用陶瓷基板连接裸芯片和无源器件的，但由于陶瓷基板本身的性能影响，配线密度不够，且存在体积大、重量大的不足，使得系统级封装芯片的体积始终无法减小到满意程度。
因此，有必要研究一种基于FPC基板的系统级芯片来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于FPC基板的系统级芯片，能够实现滤波、放大、模数转换和数字信号处理等功能，满足小型化，且不易形变，容易键合。
一方面，本发明提供一种基于FPC基板的系统级芯片，其特征在于，所述芯片包括封装管壳、有源器件、无源器件和FPC板；
所述封装管壳设有内凹空间，所述FPC板设置于所述内凹空间底部；
所述有源器件和所述无源器件布设在所述FPC板上；
所述内凹空间的顶部用密封胶封装。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述FPC板采用四周环绕绝缘胶的方式固定在所述内凹空间的底部。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述FPC板上表面设有若干焊盘，需要导通的不同焊盘之间采用导线连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述无源器件的各个电极通过导电胶与设于所述FPC板上的焊盘连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述有源器件通过底部点胶的方式与所述FPC板固连。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，设置在所述有源器件上的焊盘通过键合线与设置在所述FPC板或设置在所述内凹空间侧壁上的焊盘连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，设置于所述FPC板上的焊盘与设置于所述内凹空间侧壁上的焊盘需要连接时采用键合线进行连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述有源器件包括运算放大器和微控制单元。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述无源器件包括电容、电阻和磁珠。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述有源器件和所述无源器件在所述FPC板上装配完成后，采用黑胶进行密封处理，起到密封保护和增加刚度的作用。
与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：能够实现滤波、放大、模数转换和数字信号处理等功能；
上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：使用FPC板代替传统的陶瓷基板连接裸芯片和无源器件，更好的满足了系统小型化的需求；
上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：通过固定方式方法的改善，解决了FPC板容易形变，难以键合的缺点。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明一个实施例提供的基于FPC基板的系统级芯片的截面图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
针对现有技术的不足，本申请使用柔性电路板(FPC)代替传统的陶瓷基板连接裸芯片和无源器件。FPC板具有配线密度高、重量轻、厚度薄等特点，比陶瓷基板更加节省空间。在组装上，采用FPC板四周环绕绝缘胶的固定方式，保证了FPC板固定后的平整度。
装配元器件后使用黑胶在管壳内密封可以克服FPC板刚度差的缺点。黑胶是一种加温固化的单组份环氧树脂粘接密封材料，拥有很好的物理和电子电气性能，粘接强度高，密封保护性能好，耐高温、防拆；固化物具有较低应力、高强度、高粘接性能、高绝缘性、以及高保护特性。本发明所使用黑胶为高温固化胶，保存温度是-40℃，使用之前需要在常温下回温2小时；在未固化之前胶体流动性好，不会导致封装金丝坍塌或者变形；点胶时需要将产品放置在80℃左右的烤盘上进行点胶动作，点胶完成后维持80℃环境温度10～15分钟，从而保证黑胶充分的平铺开，内部不会有气泡；然后将温度升至120℃进行高温固化，胶体一旦固化，不会二次熔融，固化后可承受大约450℃高温。
本发明实施例提供了一种系统级芯片，该系统级芯片包括：运算放大器；微控制单元；电容、电阻和磁珠。运算放大器和电容电阻构成滤波器用以滤除信号以外的噪声；运算放大器和电阻构成特定增益的反馈放大电路；微控制单元用来接收模拟信号做模数转换以及数字信号处理。磁珠用来隔离模拟和数字电源。本发明中，运算放大器和微控制单元裸芯片通过晶圆减薄机减薄处理使裸芯片厚度接近150μm(145-155μm)，用柔性电路板代替传统的陶瓷基板与无源器件连接。柔性电路板的厚度仅为0.1mm，可以配合腔体高度较低的树脂QFN封装，相对于传统的陶瓷封装和陶瓷基板可以进一步减小系统级芯片的体积。运算放大器和微控制单元裸芯片用绝缘胶固定于柔性电路板，运算放大器和微控制单元裸芯片焊盘通过键合线与柔性电路板焊盘连接，无源器件电极通过导电胶与柔性电路板焊盘连接。装配完成的柔性电路板使用绝缘胶固定于QFN封装管壳中做系统级封装。
如图1所示，该系统级芯片包括：QFN封装管壳12(即方形扁平无引脚封装管壳)、运算放大器和/或微控制单元的裸芯片10、无源器件6和FPC板13(即柔性电路板)。QFN封装管壳12为板状，且设有内凹空间。FPC板13为设于QFN封装管壳12的内凹空间内。FPC板13通过绝缘胶15固定在QFN封装管壳12内表面。FPC板13上设有若干焊盘4。运算放大器和/或微控制单元的裸芯片10通过绝缘胶14固定在FPC板13上。裸芯片10两端均设有焊盘9，一个焊盘9通过键合线11与设于FPC板13上的一个焊盘4连接，另一个焊盘9通过键合线11与设于QFN封装管壳12上的焊盘1连接。无源器件6的两端分别设有电极5。两端的电极5均通过导电胶7导电性固连在FPC板13的焊盘4上。FPC板13上需导电连接的焊盘4之间均通过导线8进行连接。设于FPC板13上的焊盘4与设于QFN封装管壳12上的焊盘1需要连接时通过键合线3进行连接。FPC板13四周环绕点胶，固定在QFN封装管壳12上。
焊盘1数量为若干，设于QFN封装管壳12的内侧壁上。
QFN封装管壳12的内凹空间形状可以根据实际情况进行调整，可以是锥台形、上下均为四边形的梯台或者其他形状。
固定柔性电路板的绝缘胶通过四周环绕的方式点胶，而非底部整体点胶，可有效防止绝缘胶固化形变导致柔性电路板弯曲变形。柔性电路板若需要悬空固定，仍采用四周环绕点胶的方法固定，先在管壳底部环绕点胶，然后放置柔性电路板，最后在电路板上表面环绕点胶，并保证上下面点胶量相等，保持固化过程中应力一致。
本发明实施例中的读出电路系统级芯片，使用FPC板代替传统的陶瓷基板连接裸芯片和无源器件，可以更好的实现系统小型化，为电子产品增加功能、提高性能、降低成本提供了可能性。本申请的SiP的可以应用的领域有航天器材、军用产品、移动设备、计算机和外设、数码产品和MEMS传感器等。
以上对本申请实施例所提供的一种基于FPC基板的系统级芯片，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于FPC基板的系统级芯片，其特征在于，所述芯片包括封装管壳、有源器件、无源器件和FPC板；
所述封装管壳设有内凹空间，所述FPC板设置于所述内凹空间底部；
所述有源器件和所述无源器件布设在所述FPC板上；
所述内凹空间的顶部用密封胶封装。
2.根据权利要求1所述的基于FPC基板的系统级芯片，其特征在于，所述FPC板采用四周环绕绝缘胶的方式固定在所述内凹空间的底部。
3.根据权利要求1所述的基于FPC基板的系统级芯片，其特征在于，所述FPC板上表面设有若干焊盘，需要导通的不同焊盘之间采用导线连接。
4.根据权利要求1所述的基于FPC基板的系统级芯片，其特征在于，所述无源器件的各个电极通过导电胶与设于所述FPC板上的焊盘连接。
5.根据权利要求1所述的基于FPC基板的系统级芯片，其特征在于，所述有源器件通过底部点胶的方式与所述FPC板固连。
6.根据权利要求1所述的基于FPC基板的系统级芯片，其特征在于，设置在所述有源器件上的焊盘通过键合线与设置在所述FPC板或设置在所述内凹空间侧壁上的焊盘连接。
7.根据权利要求3所述的基于FPC基板的系统级芯片，其特征在于，设置于所述FPC板上的焊盘与设置于所述内凹空间侧壁上的焊盘需要连接时采用键合线进行连接。
8.根据权利要求1所述的基于FPC基板的系统级芯片，其特征在于，所述有源器件包括运算放大器和微控制单元。
9.根据权利要求1所述的基于FPC基板的系统级芯片，其特征在于，所述无源器件包括电容、电阻和磁珠。
10.根据权利要求1所述的基于FPC基板的系统级芯片，其特征在于，所述有源器件和所述无源器件在所述FPC板上装配完成后，采用黑胶进行密封处理，起到密封保护和增加刚度的作用。
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