CN218827105U - 高集成异构封装基板和模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高集成异构封装基板和模组，高集成异构封装基板包括玻璃衬底、形成于玻璃衬底相对两侧的两个异构层以及金属柱；异构层包括贴合于玻璃衬底的介电材料层和嵌设于介电材料层的金属线，金属线在介电材料层内形成金属布线、无源器件以及用于分别与外部芯片的管脚和外部连线焊接的多个焊盘；金属布线包括N层，N为正整数，N≥2，每一个异构层中的金属布线通过金属柱与另一个的异构层中的金属布线连接；无源器件为金属线通过集成无源器件工艺制成；焊盘设置于介电材料层远离玻璃衬底的一侧并外露于介电材料层；无源器件和焊盘通过金属布线电连接。与相关技术相比，采用本实用新型的技术方案的集成度高、体积小且可靠性高。

Description

高集成异构封装基板和模组

技术领域

本实用新型涉及封装技术领域，尤其涉及一种高集成异构封装基板和模组。

背景技术

目前，移动通信技术的发展，5G时代的到来，以手机为代表的无线终端射频芯片的复杂度和技术难度都大幅增加，相较于4G来说，需要支持更多的频段、进行更复杂的信号处理，载波频率、通信带宽和连接速度也都显著提高，射频前端在5G时代的重要性更加凸显，相应的对核心器件的产品构架、芯片材质和工艺都提出了更高的要求。其中，集成射频功率放大器、低噪声放大器、射频开关、滤波器等多种材质的射频器件的芯片是重要的核心器件。

相关技术的应用核心器件的产品将芯片、电容、电感、电阻等器件焊接在基板上形成。相关技术的基板一般为有机基基材基板。

然而，相关技术的有机基材基板无法实现电容和高Q的电感，更无法实现集成无源滤波器(Integrated Passive Device，IPD)的功能，集成无源滤波器即IPD滤波器通常为砷化镓基、高阻硅基、玻璃基中任意一种材料制成。因此需要在基板上预留表面贴装器件(Surface Mounted Devices，SMD)封装位置放置电容、电感、电阻以及IPD滤波器，因此成本较高，需要的占地面积也大，不利于目前日益小型化的模组设计。另外，有机基基材基板上焊接的芯片在工作时产生的热量，使得芯片周边的温度升高，芯片周边的电容、电感、电阻以及IPD滤波器在性能上受到上升温度的影响而性能变差，从而影响到器件和电路的可靠性。在较小的尺寸上集成多模多频的十几个甚至是几十个的射频器件，用于产生尺寸小、经济性好、灵活性高、系统性能更佳的模组，而将不同材料的半导体器件集成到一个封装内是个需要解决技术问题。

因此，实有必要提供一种基板和模组解决上述问题。

实用新型内容

针对以上现有技术的不足，本实用新型提出一种集成度高、体积小且可靠性高的高集成异构封装基板和模组。

为了解决上述技术问题，第一方面，本实用新型实施例提供了一种高集成异构封装基板，所述高集成异构封装基板包括玻璃衬底、形成于所述玻璃衬底相对两侧的两个异构层以及贯穿所述玻璃衬底的金属柱；所述异构层包括贴合于所述玻璃衬底的介电材料层和嵌设于所述介电材料层的金属线，所述金属线在所述介电材料层内形成金属布线、无源器件以及用于分别与外部芯片的管脚和外部连线焊接的多个焊盘；所述金属布线包括N层，N为正整数且满足，N≥2，每一个所述异构层中的所述金属布线通过所述金属柱与另一个的所述异构层中的所述金属布线连接；所述无源器件为所述金属线通过集成无源器件工艺制成，所述无源器件包括电容、电感以及电阻中的一种或多种；所述焊盘设置于所述介电材料层远离所述玻璃衬底的一侧并外露于所述介电材料层；所述无源器件和焊盘通过所述金属布线电连接。

优选的，所述焊盘与所述无源器件分别设置于所述玻璃衬底的相对两侧的所述异构层中。

优选的，所述高集成异构封装基板还包括设置于所述异构层远离所述玻璃衬底一侧的背面金属布线层。

优选的，所述电容、所述电感以及所述电阻中的至少两种在所述介电材料层内连接形成电路功能模块，所述电路功能模块包括射频滤波器、阻抗匹配电路以及电源去耦电路的一种或多种。

优选的，所述介电材料层包括依次叠设的多个介电层；所述金属布线和所述无源器件在多个所述介电层中形成；所述焊盘形成于最远离所述玻璃衬底的一个所述介电层中并外露于所述介电层。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种模组，其包括芯片和如本实用新型实施例提供的上述高集成异构封装基板，所述芯片的管脚与所述焊盘焊接连接。

与相关技术相比，本实用新型的高集成异构封装基板和模组通过高集成异构封装基板设置玻璃衬底和玻璃衬底相对两侧的两个异构层，异构层通过设置金属线，使得金属线在异构层内形成金属布线、无源器件以及多个焊盘。本实用新型的高集成异构封装基板采用玻璃衬底取代相关技术的机材料衬底，并将电容、电感、电阻等无源匹配元件在玻璃衬底内部形成，更省空间。其中，无源器件和焊盘通过所述金属布线电连接。因此，高集成异构封装基板可以通过无源器件实现集成电容、高Q的电感和电阻，再通过金属布线电连接，从而在所述介电材料层内集成IPD滤波器和实现射频电路里面的阻抗匹配电路、射频滤波器和电源去耦电路，满足小型化的模组设计，器件占用基板面积小，从而使得本实用新型的高集成异构封装基板和模组的集成度高且体积小。更优的，所述焊盘与所述无源器件分别设置于所述玻璃衬底的相对两侧的所述异构层中，该结构使得与焊盘焊接的外部芯片产生的热量不影响到所述无源器件的工作，从而使得本实用新型的高集成异构封装基板和模组的可靠性高。

附图说明

下面结合附图详细说明本实用新型。通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中：

图1为本实用新型实施例一的高集成异构封装基板的结构示意图；

图2为本实用新型实施例二的模组的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

在此记载的具体实施方式/实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案，都在本实用新型的保护范围之内。

(实施例一)

本实用新型还提供一种高集成异构封装基板100。请参考图1所示，图1为本实用新型实施例一的高集成异构封装基板100的结构示意图。

所述高集成异构封装基板100包括玻璃衬底1、形成于所述玻璃衬底1相对两侧的两个异构层2以及贯穿所述玻璃衬底1的金属柱3。

所述异构层2为两个，两个所述异构层2分别设置于所述玻璃衬底1远离所述异构层2的相对两侧。

所述异构层2包括贴合于所述玻璃衬底1的介电材料层21和嵌设于所述介电材料层21的金属线22。

所述介电材料层21包括依次叠设的多个介电层。

所述金属线22在所述介电材料层21内形成金属布线5、无源器件6以及用于分别与外部芯片的管脚和外部连线焊接的多个焊盘7。

所述金属布线5在多个所述介电层中形成。所述金属布线5包括N层，N为正整数且满足，N≥2。每一个所述异构层2中的所述金属布线5通过所述金属柱3与另一个的所述异构层2中的所述金属布线5电连接。

所述无源器件6在多个所述介电层中形成。所述无源器件6为所述金属线22通过集成无源器件6工艺制成，所述无源器件6包括电容61、电感62以及电阻(图未示)中的一种或多种。

所述电容61、所述电感62以及所述电阻中的至少两种在所述介电材料层21内连接形成电路功能模块8，所述电路功能模块8包括射频滤波器81、阻抗匹配电路82以及电源去耦电路(图未示)的一种或多种。相对于所述电路功能模块8，射频滤波器81、阻抗匹配电路82以及电源去耦电路在相关技术中焊接在基板上的面积较大，而且采购成本较高，还需要在组装是进行焊接，工艺较为复杂，还容易出现焊接组装方面的工艺风险。因此，所述高集成异构封装基板100中设置所述电路功能模块8可以大大减少模组产品的整体体积，免去复杂的组装工艺，从而提高了所述高集成异构封装基板100的内部电路工作可靠性。

相对于相关技术中焊接在基板上的无源器件不论是电容还是电感电阻，其尺寸都是固定的。比如模组中常用的01005电容，其尺寸是0.4*0.2mm,一个电容在基板上的版图面积为0.08mm²，而多个所述介电层中可以实现的电容密度是600pF/mm2。如果我们要实现一个常用电容值，比如2pF,相关技术中的表面贴装器件(SMD器件)在基板上的版图面积为0.08mm²,在本实施例二中实现只要1/300mm2。传统的SMD摆放要求有间距的要求，并不能靠的很近，因此多个SMD器件摆放，算上间距，版图面积更大；而本实施例一中的无源器件，间距可以小到10um,版图面积非常紧凑。更优的是，本实施例二中的无源器件可以放置在所述外部芯片的下方。从而使得本实用新型的高集成异构封装基板100的集成度高且体积小。

所述焊盘7形成于最远离所述玻璃衬底1的一个所述介电层中并外露于所述介电层。所述焊盘7设置于所述介电材料层21远离所述玻璃衬底1的一侧并外露于所述介电材料层21。

本实施例二中，所述焊盘7与所述无源器件6分别设置于所述玻璃衬底1的相对两侧的所述异构层2中。所述焊盘7用于焊接外部芯片的管脚，因此焊接外部芯片后，所述无源器件6和外部芯片分别设置于所述玻璃衬底1的相对两侧，该设置使得所述高集成异构封装基板100的空间利用率高，从而使得所述高集成异构封装基板100的整体产品体积小，更优的，该结构还可以将所述无源器件6产生的热量和外部芯片产生的热量分别通过所述高集成异构封装基板100的两侧进行散热，使得与焊盘7焊接的外部芯片产生的热量不影响到所述无源器件6的工作，从而提高了使得所述高集成异构封装基板100的可靠性。

所述外部芯片的管脚与所述焊盘7通过焊线工艺或倒晶封装工艺焊接。

所述无源器件6和焊盘7通过所述金属布线5电连接。

为了更进一步减少产品的体积，本实施例二中，所述高集成异构封装基板100还包括设置于所述异构层2远离所述玻璃衬底1一侧的背面金属布线层4。所述背面金属布线层4有利于增加所述高集成异构封装基板100的布线，整体产品体积小。

本实施方式中，所述背面金属布线层4为一个，所述背面金属布线层4设置于靠近具有所述无源器件6的一个所述异构层2的一侧。具有所述无源器件6的一个所述异构层2的外表面并未设置所述焊盘7，因此在该异构层2的外表面设置一个所述背面金属布线层4有利于合理利用空间，从而有利于所述高集成异构封装基板100的合理布局且整体产品体积小。当然，不限于此，在另一个实施例中，所述背面金属布线层电4为两个，其中一个所述背面金属布线层4布线设计时，可以让金属走线与所述焊盘7通过合理布局布线，达到优化设计的效果，从而实现了更好有利于所述高集成异构封装基板100的合理布局且整体产品体积小，另外，由于两个所述背面金属布线层4均设置于所述高集成异构封装基板100的相对两侧，还有利于减少所述高集成异构封装基板100的电磁干扰的影响，使得所述高集成异构封装基板100的内部电路工作可靠性更高。

(实施例二)

实施例二提供一种模组200，所述模组还包括芯片9和所述高集成异构封装基板100。

请参考图2所示，图2为本实用新型实施例二的模组200的结构示意图。

其中，芯片9包括多个。本实施例二中，芯片9包括砷化镓芯片91和硅基芯片92。当然，不限于此，芯片9还可以包括滤波器芯片，例如声表面波滤波器(Saw Filter,简称SAW)、体声波滤波器(Baw-SMR Filter,简称BAW)以及薄膜腔声谐振滤波器(film bulk acousticresonator,简称FBAR)。本实用新型的模组200将不同材料的半导体器件集成到一个封装内，从而使得本实用新型的模组200的集成度高、尺寸小、经济性好、灵活性高、系统性能更佳。

本实施例二的模组200能够实现实施例一的高集成异构封装基板100的实施例中的各个实施方式，以及相应有益效果，为避免重复，这里不再赘述。

需要指出的是，本实用新型采用的相关玻璃衬底、介电材料层以及金属线均为本领域常用的材料，具有指标和参数根据实际应用进行调整，在此，不作详细赘述。

与相关技术相比，本实用新型的高集成异构封装基板和模组通过高集成异构封装基板设置玻璃衬底和玻璃衬底相对两侧的两个异构层，异构层通过设置金属线，使得金属线在异构层内形成金属布线、无源器件以及多个焊盘。本实用新型的高集成异构封装基板采用玻璃衬底取代相关技术的机材料衬底，并将电容、电感、电阻等无源匹配元件在玻璃衬底内部形成，更省空间。其中，无源器件和焊盘通过所述金属布线电连接。因此，高集成异构封装基板可以通过无源器件实现集成电容、高Q的电感和电阻，再通过金属布线电连接，从而在所述介电材料层内集成IPD滤波器和实现射频电路里面的阻抗匹配电路、射频滤波器和电源去耦电路，满足小型化的模组设计，器件占用基板面积小，从而使得本实用新型的高集成异构封装基板和模组的集成度高且体积小。更优的，所述焊盘与所述无源器件分别设置于所述玻璃衬底的相对两侧的所述异构层中，该结构使得与焊盘焊接的外部芯片产生的热量不影响到所述无源器件的工作，从而使得本实用新型的高集成异构封装基板和模组的可靠性高。

需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本实用新型而非限制本实用新型的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下对本实用新型进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本实用新型的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (6)

1.一种高集成异构封装基板，其特征在于，

所述高集成异构封装基板包括玻璃衬底、形成于所述玻璃衬底相对两侧的两个异构层以及贯穿所述玻璃衬底的金属柱；

所述异构层包括贴合于所述玻璃衬底的介电材料层和嵌设于所述介电材料层的金属线，所述金属线在所述介电材料层内形成金属布线、无源器件以及用于分别与外部芯片的管脚和外部连线焊接的多个焊盘；

所述金属布线包括N层，N为正整数且满足，N≥2，每一个所述异构层中的所述金属布线通过所述金属柱与另一个的所述异构层中的所述金属布线连接；

所述无源器件为所述金属线通过集成无源器件工艺制成，所述无源器件包括电容、电感以及电阻中的一种或多种；

所述焊盘设置于所述介电材料层远离所述玻璃衬底的一侧并外露于所述介电材料层；

所述无源器件和焊盘通过所述金属布线电连接。

2.根据权利要求1所述的高集成异构封装基板，其特征在于，所述焊盘与所述无源器件分别设置于所述玻璃衬底的相对两侧的所述异构层中。

3.根据权利要求2所述的高集成异构封装基板，其特征在于，所述高集成异构封装基板还包括设置于所述异构层远离所述玻璃衬底一侧的背面金属布线层。

4.根据权利要求1所述的高集成异构封装基板，其特征在于，所述电容、所述电感以及所述电阻中的至少两种在所述介电材料层内连接形成电路功能模块，所述电路功能模块包括射频滤波器、阻抗匹配电路以及电源去耦电路的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的高集成异构封装基板，其特征在于，所述介电材料层包括依次叠设的多个介电层；所述金属布线和所述无源器件在多个所述介电层中形成；所述焊盘形成于最远离所述玻璃衬底的一个所述介电层中并外露于所述介电层。

6.一种模组，其包括芯片，其特征在于，所述模组还包括1如权利要求1至5中任意一项的所述的高集成异构封装基板，所述芯片的管脚与所述焊盘焊接连接。

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