基于数模混合要求的混合信号系统三维封装结构及制作方法
【专利摘要】本发明提供一种基于数模混合要求的混合信号系统三维封装结构，包括一柔性印刷电路板，柔性印刷电路板弯折成U型结构，在U型结构的上方平整部和下方平整部上分别压合有第一刚性印刷电路板和第二刚性印刷电路板；在下方的第二刚性印刷电路板的内表面上安装有数字电路芯片，上方的第一刚性印刷电路板的内表面上挖有腔体，腔体罩住下方第二刚性印刷电路板上的数字电路芯片；腔体的边缘固定在下方第二刚性印刷电路板上；在上方的第一刚性印刷电路板的外表面上安装有模拟电路芯片和屏蔽罩，屏蔽罩将模拟电路芯片罩在屏蔽罩内。本发明实现了混合信号系统三维封装结构中数字电路和模拟电路的有效隔离。
【专利说明】基于数模混合要求的混合信号系统三维封装结构及制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及微电子封装结构，尤其是一种模数混合信号系统三维封装结构。
【背景技术】
[0002]随着微电子技术的发展，微电子处理功能的复杂、多样化，使得微电子系统中电子元件的数目越来越多，势必导致微组装密度和集成度的骤然提高，对于有限空间内提高封装的整体集成度提出了较高的要求。三维系统封装是解决复杂多功能系统小型化的主要解决方案之一。
[0003]对于具有数字和模拟电路混合的混合信号系统而言，三维封装结构中需要对数字电路和模拟电路实现隔离，因此对于有数模混合要求的混合信号系统三维封装结构，需要进行科学的设计，以尽可能减少由公共地而引起的耦合噪声。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种基于数模混合要求的混合信号系统三维封装结构及制作方法，能够实现数字电路和模拟电路的有效隔离。本发明采用的技术方案是:
一种基于数模混合要求的混合信号系统三维封装结构，包括一柔性印刷电路板，所述柔性印刷电路板弯折成U型结构，U型结构具有相对的上方平整部和下方平整部，在U型结构的上方平整部和下方平整部上分别压合有第一刚性印刷电路板和第二刚性印刷电路板；第一刚性印刷电路板的厚度大于第二刚性印刷电路板的厚度；在下方的第二刚性印刷电路板的内表面上安装有数字电路芯片，上方的第一刚性印刷电路板的内表面上挖有腔体，腔体罩住下方第二刚性印刷电路板上的数字电路芯片；腔体的边缘固定在下方第二刚性印刷电路板上；在上方的第一刚性印刷电路板的外表面上安装有模拟电路芯片和屏蔽罩，屏蔽罩将模拟电路芯片罩在屏蔽罩内。
[0005]进一步地，在下方的第二刚性印刷电路板的外表面上植有焊球阵列。
[0006]进一步地，腔体的边缘通过固定胶粘合在下方的第二刚性印刷电路板上。
[0007]进一步地，屏蔽罩通过焊锡焊接在上方的第一刚性印刷电路板的外表面上。
[0008]进一步地，下方的第二刚性印刷电路板的内表面上还安装有无源器件。
[0009]进一步地，上方的第一刚性印刷电路板的外表面的屏蔽罩内还安装有无源器件。
[0010]本发明的优点在于:
I).隔离效果好，实现了混合信号系统三维封装结构中数字电路和模拟电路的有效隔离。
[0011]2).尺寸紧凑，实现了高密度、多功能的系统封装。
[0012]3).用柔板代替传统的焊球或者铜柱互连，信号传输质量更好，同时组装调试也更方便。【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明柔性印刷电路板弯折前的示意图。
[0014]图2为本发明组装完成后侧面示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0016]如图1、图2所示:
本发明所提出的基于数模混合要求的混合信号系统三维封装结构，包括一柔性印刷电路板101，所述柔性印刷电路板101弯折成U型结构，U型结构具有相对的上方平整部和下方平整部，在U型结构的上方平整部和下方平整部上分别压合有第一刚性印刷电路板102和第二刚性印刷电路板103 ;第一刚性印刷电路板102的厚度大于第二刚性印刷电路板103的厚度；在下方的第二刚性印刷电路板103的内表面上安装有数字电路芯片105，上方的第一刚性印刷电路板102的内表面上挖有腔体202，腔体202罩住下方第二刚性印刷电路板103上的数字电路芯片105 ;腔体202的边缘固定在下方第二刚性印刷电路板103上，固定的方式可采用通过固定胶203将腔体202的边缘粘合在下方的第二刚性印刷电路板103上的方法；在上方的第一刚性印刷电路板102的外表面上安装有模拟电路芯片104和屏蔽罩201，屏蔽罩201将模拟电路芯片104罩在屏蔽罩内。
[0017]在下方的第二刚性印刷电路板103的外表面上植有焊球阵列106。
[0018]具体地，屏蔽罩201可通过焊锡焊接在上方的第一刚性印刷电路板102的外表面上。
[0019]按照实际电路的需求，下方的第二刚性印刷电路板103的内表面上还可安装一些无源器件。
[0020]按照实际电路的需求，上方的第一刚性印刷电路板102的外表面的屏蔽罩内还可安装一些无源器件。
[0021]上述基于数模混合要求的混合信号系统三维封装结构，可采用下述的方法制作: 步骤一.提供柔性印刷电路板101、第一刚性印刷电路板102和第二刚性印刷电路板
103，第一刚性印刷电路板102和第二刚性印刷电路板103分别压合在柔性印刷电路板101中央部位的左侧和右侧；柔性印刷电路板101可采用2?4层结构，压合后，两侧部位的柔性印刷电路板作为两块刚性印刷电路板的中间若干层，从而实现刚性印刷电路板与柔性印刷电路板101的物理和电信号连接。
[0022]在左侧第一刚性印刷电路板102的一个表面上挖出腔体202 ;腔体202需要能够容纳后续步骤中在右侧第二刚性印刷电路板103的一个表面上安装的数字电路芯片105 ；第一刚性印刷电路板102的厚度大于第二刚性印刷电路板103的厚度，以便于挖出腔体202。具体来说，可用铣刀在左侧第一刚性印刷电路板102的一个表面上铣出腔体202。
[0023]步骤二.在左侧第一刚性印刷电路板102的另一个表面上安装模拟电路芯片104，根据实际电路的需要，左侧第一刚性印刷电路板102上也可以增加一些无源器件；
在右侧第二刚性印刷电路板103上相对于腔体202同侧的一个表面上安装的数字电路芯片105 ;根据实际电路的需要，右侧第二刚性印刷电路板103上也可以增加一些无源器件。[0024]步骤三.在左侧第一刚性印刷电路板102的另一个表面上安装屏蔽罩201，屏蔽罩201将I旲拟电路芯片104罩在屏蔽罩内；
屏蔽罩201通常采用金属屏蔽罩，可以利用焊锡将金属屏蔽罩201焊接在左侧第一刚性印刷电路板102上。
[0025]步骤四.在左侧第一刚性印刷电路板102上的腔体202边缘涂固定胶203，然后将柔性印刷电路板101弯折成U型结构，使得第一刚性印刷电路板102上的腔体202罩住右侧第二刚性印刷电路板103上的数字电路芯片105，第一刚性印刷电路板102上的腔体202边缘粘合在下方的第二刚性印刷电路板103上；
U型结构形成后，左侧的第一刚性印刷电路板102位于U型结构的上方平整部上，而右侧的第二刚性印刷电路板103位于U型结构的下方平整部上。上方的第一刚性印刷电路板102和下方的第二刚性印刷电路板103通过固定胶粘接实现固定，使得三维封装结构整体上比较牢固。
[0026]步骤五.最后在下方的第二刚性印刷电路板103的外表面上植球形成焊球阵列106。至此封装完成。
[0027]本发明非常适合应用于数字和模拟电路混合的混合信号系统，将数字电路芯片安装在下方的第二刚性印刷电路板上，将模拟电路芯片安装在上方的第一刚性印刷电路板上，可以实现数字电路和模拟电路的有效隔离，减小由于公共地而引起的耦合噪声。并且在上方的第一刚性印刷电路板上安装屏蔽罩，可减小各种外部噪声对模拟电路的干扰。而利用上方的第一刚性印刷电路板挖出的腔体罩住下方安装的芯片，可以节省一块金属屏蔽罩，减轻了整个系统的重量。
[0028]由于上、下刚性印刷电路板之间是通过柔性印刷电路板连接，可以通过改变线宽实现阻抗匹配和减小信号的不连续性，从而可以大幅提高信号传输速率，支持更高带宽。这一点在数模混合信号系统中具有很重要的意义。
【权利要求】
1.一种基于数模混合要求的混合信号系统三维封装结构，其特征在于: 包括一柔性印刷电路板(101)，所述柔性印刷电路板(101)弯折成U型结构，U型结构具有相对的上方平整部和下方平整部，在U型结构的上方平整部和下方平整部上分别压合有第一刚性印刷电路板(102)和第二刚性印刷电路板(103);第一刚性印刷电路板(102)的厚度大于第二刚性印刷电路板(103)的厚度； 在下方的第二刚性印刷电路板(103)的内表面上安装有数字电路芯片(105)，上方的第一刚性印刷电路板(102)的内表面上挖有腔体(202)，腔体(202)罩住下方第二刚性印刷电路板(103)上的数字电路芯片(105);腔体(202)的边缘固定在下方第二刚性印刷电路板(103)上； 在上方的第一刚性印刷电路板(102)的外表面上安装有模拟电路芯片(104)和屏蔽罩(201)，屏蔽罩(201)将模拟电路芯片(104)罩在屏蔽罩内。
2.如权利要求1所述的基于数模混合要求的混合信号系统三维封装结构，其特征在于: 在下方的第二刚性印刷电路板(103)的外表面上植有焊球阵列(106)。
3.如权利要求2所述的基于数模混合要求的混合信号系统三维封装结构，其特征在于: 腔体(202)的边缘通过固定胶(203)粘合在下方的第二刚性印刷电路板(103)上。
4.如权利要求3所述的基于数模混合要求的混合信号系统三维封装结构，其特征在`于: 屏蔽罩(201)焊接在上方的第一刚性印刷电路板(102)的外表面上。
5.如权利要求1~4中任一项所述的基于数模混合要求的混合信号系统三维封装结构，其特征在于: 下方的第二刚性印刷电路板(103)的内表面上还安装有无源器件。
6.如权利要求1~4中任一项所述的基于数模混合要求的混合信号系统三维封装结构，其特征在于: 上方的第一刚性印刷电路板(102)的外表面的屏蔽罩内还安装有无源器件。
7.一种基于数模混合要求的混合信号系统三维封装结构的制作方法，包括下述步骤: 步骤一.提供柔性印刷电路板(101)、第一刚性印刷电路板(102)和第二刚性印刷电路板(103)，第一刚性印刷电路板(102)和第二刚性印刷电路板(103)分别压合在柔性印刷电路板(101)中央部位的左侧和右侧； 在左侧第一刚性印刷电路板(102)的一个表面上挖出腔体(202)； 步骤二.在左侧第一刚性印刷电路板(102)的另一个表面上安装模拟电路芯片(104)，在右侧第二刚性印刷电路板(103)上相对于腔体(202)同侧的一个表面上安装的数字电路芯片(105)； 步骤三.在左侧第一刚性印刷电路板(102)的另一个表面上安装屏蔽罩(201)，屏蔽罩(201)将I旲拟电路芯片(104)罩在屏蔽罩内； 步骤四.在左侧第一刚性印刷电路板(102)上的腔体(202)边缘涂固定胶(203)，然后将柔性印刷电路板(101)弯折成U型结构，使得第一刚性印刷电路板(102)上的腔体(202)罩住右侧第二刚性印刷电路板(103)上的数字电路芯片(105)，第一刚性印刷电路板(102)上的腔体(202)边缘粘合在下方的第二刚性印刷电路板(103)上； 步骤五.最后在下方的第二刚性印刷电路板(103)的外表面上植球形成焊球阵列(106)。
8.如权利要求7所述的基于数模混合要求的混合信号系统三维封装结构的制作方法，其特征在于: 所述步骤一中，利用铣刀在 左侧第一刚性印刷电路板102的一个表面上铣出腔体202。
【文档编号】H05K1/18GK103763848SQ201410008433
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】吴鹏, 何毅, 刘丰满, 何慧敏 申请人:华进半导体封装先导技术研发中心有限公司