CN103035616A

CN103035616A - 一种三维多芯片组件板间垂直过渡结构

Info

Publication number: CN103035616A
Application number: CN2012105639811A
Authority: CN
Inventors: 王磊; 殷晓星; 赵洪新
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2013-04-10

Abstract

本发明公开了一种三维多芯片组件板间过渡结构，包括环氧树脂制成的三维组件模块、封装在三维组件模块内的上层电路板和下层电路板、敷设在三维组件模块表面的金属层、在金属层上刻蚀出的共面波导，上层电路板平行设置于下层电路板的上方，共面波导竖向设置在三维组件模块的侧面且垂直于上层电路板和下层电路板。本发明结构可以在3D-MCM侧面进行三维垂直互连，实现多层电路板间垂直互连，互连结构不占用平面电路面积，信号传输频带宽、插损小、回波损耗也小，结构简单，在侧面互连结构上易于扩展电路功能，如可拓展滤波、功率分配等功能，且对垂直电路和水平电路的对准精度要求不高，从而在工艺上可实现性高。

Description

一种三维多芯片组件板间垂直过渡结构

技术领域

本发明涉及一种垂直过渡结构，尤其是一种三维多芯片组件板间垂直过渡结构。

背景技术

三维多芯片组件（3D-MCM）是在二维多芯片组件（2D-MCM）技术基础上发展起来的多芯片组件技术。3D-MCM中叠层3D-MCM是目前应用最广的一种。其互连技术目前有：丝焊（或TAB）垂直互连技术、薄膜金属化垂直互连技术、凸点（或者焊球）垂直互连技术、隔离板通孔金属化垂直互连技术等，但是这些技术都是在叠层的电路板上做的互连技术，需要占用叠层电路板的面积，制约着电路多芯片组件的密度和组装效率。

随着基于环氧树脂的包封技术、激光成型电路等技术的发展，使得在叠层电路侧面设计电路，但是侧面电路与水平电路对准精度对工艺要求很高，而且对板间互连特性影响很大。

发明内容

技术问题：本发明提出了一种可以实现宽带射频信号或高速数字信号在3D-MCM层间侧壁的垂直互连，并减小工艺对准精度要求的三维多芯片组件板间垂直过渡结构。

技术方案：本发明的三维多芯片组件板间垂直过渡结构，包括环氧树脂制成的三维组件模块、封装在三维组件模块内的上层电路板和下层电路板、敷设在三维组件模块表面的金属层、在金属层上刻蚀出的共面波导，上层电路板平行设置于下层电路板的上方，共面波导竖向设置在三维组件模块的侧面且垂直于上层电路板和下层电路板；

上层电路板下侧设置有上层微带线地、上侧设置有上层微带线导带，上层微带线地一端设置有缺口，下层电路板下侧设置有下层微带线地、上侧设置有下层微带线导带，共面波导包括位于三维组件模块侧面的共面波导中心导带和位于共面波导中心导带两侧的共面波导地，共面波导地与共面波导中心导带之间由两条槽线隔开，共面波导中心导带的下端与下层微带线导带短接，上端与上层微带线导带连接，并隔着缺口与上层微带线地的一端相对。

本发明一个优选方案中，共面波导地分别与上层微带线地和下层微带线地连接。

本发明一个优选方案中，共面波导中心导带的宽度比上层微带线导带和下层微带线导带的宽度都要大。

本发明一个优选方案中，共面波导中心导带和共面波导地上均刻蚀有无源电路。

本发明的三维多芯片组件板间垂直过渡结构，具体如下：对于叠层放置的上下层电路板，其上均有微带电路，将其引至电路板的边缘，以保证该微带能与侧表面电路很好连接；在组件模块的侧表面采用共面波导（CPW）结构与微带线相连，该CPW的中心导带与上下层电路的微带线导带成垂直相连，且微带线的导带宽度比CPW的中心导带小，从而缓解了平面电路与垂直电路对准精度的严格要求，保证工艺的可实现性；CPW的地与上下层电路的微带线的地相连。由于各层微带电路都是微带线导带朝上的正向放置的，上层微带线的地将会与CPW的中心导带接触从而引起短路，所以上层电路的微带线地在该处需刻除一个矩形缺口，使CPW的中心导带与上层电路的微带线地成功隔离。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

可以在3D-MCM侧面进行三维垂直互连，实现多层电路板间垂直互连，互连结构不占用平面电路面积，信号传输频带宽、插损小、回波损耗也小，结构简单，在侧面互连结构上易于扩展电路功能，如可拓展滤波、功率分配等功能，且对垂直电路和水平电路的对准精度要求不高，从而在工艺上可实现性高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中有：三维组件模块1、上层电路板2、下层电路板3、上层微带线地21、上层微带线导带22、缺口23、下层微带线地31、下层微带线导带32、金属层4、共面波导5、共面波导中心导带51、共面波导地52。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明的三维多芯片组件板间垂直过渡结构，具体如下：在三维组件模块1中叠层封装着上层电路板2和下层电路板3，上层电路板2上有上层微带线导带22，下层电路板3上有下层微带线导带32，将上层微带线导带22和下层微带线导带32均至电路板2、3的边缘，以保证该上层微带线导带22和下层微带线导带32能与侧表面电路很好连接；在三维组件模块1的侧表面采用共面波导5结构与上层电路2和下层电路3相连，该共面波导5的中心导带51与上层电路2的上层微带线导带22、下层电路3的下层微带线导带32成垂直相连，共面波导5的共面波导地52与上层电路2的上层微带线的地21、下层电路3的下层微带线的地31亦垂直相连。由于上层电路2的上层微带线导带22和下层电路3下层微带线导带32都是朝上的正向放置的，上层电路2的上层微带线地21将会与共面波导中心导带51短接从而引起短路，所以在该处上层微带线地21上刻除一个矩形缺口23，使共面波导中心导带51与上层微带线地21成功隔离。

在制造上，由于采用上层微带线导带22和下层微带线导带32的宽度比侧面共面波导中心导带51小的设计，一方面很好的消除了由于垂直互连带来的不连续性，同时大大的降低了对工艺对准技术的要求。

实施例中，共面波导地52分别与上层微带线地21和下层微带线地31连接。一个实施例中，共面波导中心导带51的宽度比上层微带线导带22和下层微带线导带32的宽度都要大。

另一个实施例中，共面波导中心导带51和共面波导地52上均刻蚀有无源电路。

在工艺上，可以采用基于环氧树脂包封的三维立体组件制造技术等技术实现。首先将装配有不同有源、无源电路与器件的上层电路板2和下层电路板3进行堆叠，并将需要连接的上层微带线导带22、上层微带线地21、下层微带线导带32和下层微带线地31分别引出上层电路板2和下层电路板3一部分；再将叠加好的上层电路板2和下层电路板3放入模具，注入环氧树脂，注模成原始三维组件模块；对该原始环氧树脂块进行外形加工，使引出的上层微带线导带22、上层微带线地21、下层微带线导带32和下层微带线地31露出；将最终外形进行表面金属化；采用激光直接成型电路技术，在金属化后的三维组件模块1表面刻蚀电路，如刻蚀出共面波导5、槽线等传输线，使各层直流和射频信号连接。

Claims

1.一种三维多芯片组件板间垂直过渡结构，其特征在于，该结构包括环氧树脂制成的三维组件模块（1）、封装在所述三维组件模块（1）内的上层电路板（2）和下层电路板（3）、敷设在所述三维组件模块（1）表面的金属层（4）、在所述金属层（4）上刻蚀出的共面波导（5），所述上层电路板（2）平行设置于下层电路板（3）的上方，所述共面波导（5）竖向设置在三维组件模块（1）的侧面且垂直于上层电路板（2）和下层电路板（3）；

所述上层电路板（2）下侧设置有上层微带线地（21）、上侧设置有上层微带线导带（22），所述上层微带线地（21）一端设置有缺口（23），所述下层电路板（3）下侧设置有下层微带线地（31）、上侧设置有下层微带线导带（32），所述共面波导（5）包括位于三维组件模块（1）侧面的共面波导中心导带（51）和位于所述共面波导中心导带（51）两侧的共面波导地（52），所述共面波导地（52）与共面波导中心导带（51）之间由两条槽线隔开，共面波导中心导带（51）的下端与下层微带线导带（32）短接，上端与上层微带线导带（22）连接，并隔着缺口（23）与上层微带线地（21）的一端相对。

2.根据权利要求1所述的三维多芯片组件板间垂直过渡结构，其特征在于，所述共面波导地（52）分别与上层微带线地（21）和下层微带线地（31）连接。

3.根据权利要求1或2所述的三维多芯片组件板间垂直过渡结构，其特征在于，所述共面波导中心导带（51）的宽度比上层微带线导带（22）和下层微带线导带（32）的宽度都要大。

4.根据权利要求1所述的三维多芯片组件板间垂直过渡结构，其特征在于，所述共面波导中心导带（51）和共面波导地（52）上均刻蚀有无源电路。