微声多信道选通放大模块半导体封装结构及其制备方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种微声多信道选通放大模块半导体封装结构及其制备方法。


背景技术：

2.面对无线通信、雷达、微波测量等领域对抗干扰、模块化、高性能、小型化、高可靠电子系统日益增长的需求，抗干扰、模块化、小型化射频电路，已经被认为是未来射频电子技术发展的主流趋势之一。然而，传统微声多信道选通放大模块是在常规的印制板（pcb板）上将各封装好的元器件进行电装实现，从而使电子系统难以小型化，同时还会引入寄生参数，降低了模块的性能参数。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种微声多信道选通放大模块半导体封装结构及其制备方法，用以解决现有技术中传统微声多信道选通放大模块是在常规的印制板上将各封装好的元器件进行电装实现，从而使电子系统难以小型化，同时还会引入寄生参数，降低了模块的性能参数的问题。
4.本发明提供一种微声多信道选通放大模块封装结构及其制备方法，包括：微声多信道选通放大模块；硅基转接板单元，所述硅基转接板单元包括至少一第一硅基转接板、至少一第二硅基转接板和第三硅基转接板，所述第一硅基转接板设有多个凹槽以容纳组成所述微声多信道选通放大模块的元器件裸芯片；所述第二硅基转接板设在所述第一硅基转接板的上方，所述第二硅基转接板设有与所述凹槽相对应的通孔，所述第二硅基转接板的厚度基于所述元器件裸芯片的厚度确定；所述第三硅基转接板设在所述第二硅基转接板的上方，所述第三硅基转接板的表面设有所述微声多信道选通放大模块的控制焊盘和电源焊盘；所述第一硅基转接板、所述第二硅基转接板和所述第三硅基转接板均设有连接线以使得所述控制焊盘和所述电源焊盘均与所述元器件裸芯片进行连接，构成微声多信道选通放大模块半导体封装结构。
5.根据本发明提供的一种微声多信道选通放大模块半导体封装结构，所述微声多信道选通放大模块的元器件裸芯片包括放大器裸芯片、第一选择半导体开关裸芯片、第一多信道匹配电路裸芯片、多信道半导体微声信号提取器裸芯片、第二多信道匹配电路裸芯片、第二选择半导体开关裸芯片，所述放大器裸芯片的一端连接有一输入/输出焊盘，另一端与所述第一选择半导体开关裸芯片连接的一端，所述第一选择半导体开关裸芯片的另一端与所述第一多信道匹配电路裸芯片的一端连接，所述第一多信道匹配电路裸芯片的另一端与所述多信道半导体微声信号提取器裸芯片的一端连接，所述多信道半导体微声信号提取器裸芯片的另一端与所述第二多信道匹配电路裸芯片的一端连接，所述第二多信道匹配电路裸芯片的另一端与所述第二选择半导体开关裸芯片的一端连接，所述第二选择半导体开关
裸芯片的另一端与另一输入/输出焊盘连接。
6.根据本发明提供的一种微声多信道选通放大模块半导体封装结构，所述硅基转接板单元还包括：重布线层，设在所述第三硅基转接板上，用于实现所述第三硅基转接板中的连接线与所述控制焊盘和所述电源焊盘之间的连接，以旋转所述放大器裸芯片的方向，构成输入级半导体微声多信道选通放大模块或输出级半导体微声多信道选通放大模块。
7.根据本发明提供的一种微声多信道选通放大模块半导体封装结构，所述第一硅基转接板的面积大于所述第二硅基转接板的面积以及所述第三硅基转接板的面积，两个输入/输出焊盘设在所述第一硅基转接板两侧表面。
8.根据本发明提供的一种微声多信道选通放大模块半导体封装结构，所述第三硅基转接板的表面对称设有多组所述控制焊盘和所述电源焊盘，根据预设布局方案选用其中一组所述控制焊盘和所述电源焊盘。
9.根据本发明提供的一种微声多信道选通放大模块半导体封装结构，所述第一硅基转接板和所述第二硅基转接板的数量为多个，按照预设堆叠方案进行堆叠。
10.根据本发明提供的一种微声多信道选通放大模块半导体封装结构，所述第一硅基转接板、所述第二硅基转接板和所述第三硅基转接板均采用半导体气密性封装工艺技术进行封装。
11.本发明还提供一种微声多信道选通放大模块半导体封装结构的制备方法，包括：在至少一第一硅基转接板上设置多个凹槽以容纳组成微声多信道选通放大模块的元器件裸芯片；在至少一第二硅基转接板上设置多个与所述凹槽相对应的通孔，其中，所述第二硅基转接板的厚度基于所述元器件裸芯片的厚度确定；在第三硅基转接板的表面设置所述微声多信道选通放大模块的控制焊盘和电源焊盘；在所述第一硅基转接板、所述第二硅基转接板和所述第三硅基转接板中设置连接线以使得所述控制焊盘和所述电源焊盘均与所述元器件裸芯片进行连接，构成一种微声多信道选通放大模块半导体封装结构。
12.根据本发明提供的一种微声多信道选通放大模块半导体封装结构的制备方法，还包括：基于半导体倒装工艺技术，在所述元器件裸芯片的焊盘处进行植金球操作，且将完成植金球操作的所述元器件裸芯片内嵌至所述凹槽中。
13.根据本发明提供的一种微声多信道选通放大模块半导体封装结构的制备方法，还包括：基于半导体晶圆键合工艺技术，将所述第一硅基转接板、所述第二硅基转接板和所述第三硅基转接板进行堆叠。
14.本发明提供的一种微声多信道选通放大模块半导体封装结构及其制备方法，通过在第一硅基转接板上设置凹槽容纳元器件裸芯片，第二硅基转接板设置通孔，且厚度基于元器件裸芯片的厚度确定，可以大幅缩减结构尺寸，同时通过缩短射频信号传输路径减少寄生参数影响，以提高信号的完整性及降低信号串扰，解决了传统微声多信道选通放大模
块结构尺寸较大问题，同时减小了寄生参数，有效保证了模块的性能参数。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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他的附图。
16.图1是本发明提供的一种微声四信道选通放大模块半导体封装结构的剖面结构示意图；图2是图1中硅基转接板单元的分层结构示意图；图3是图1中第二硅基转接板的平面结构示意图；图4是本发明提供的一种微声八信道选通放大模块半导体封装结构的剖面结构示意图；图5是图4中硅基转接板单元的分层结构示意图；图6是图4中一第二硅基转接板的平面结构示意图；图7是图4中另一第二硅基转接板的平面结构示意图；图8是图1中四信道选通放大模块的电路原理图；图9是图4中八信道选通放大模块的电路原理图；图10是本发明提供一种微声四信道选通放大模块半导体封装结构的顶面结构示意图之一；图11是本发明提供一种微声八信道选通放大模块半导体封装结构的顶面结构示意图之二；图12是本发明提供的一种微声多信道选通放大模块半导体封装结构制备方法的流程示意图。
17.附图标记：100：微声多信道选通放大模块；110-放大器裸芯片；120-第一选择半导体开关裸芯片；130-第一多信道匹配电路裸芯片；140-多信道半导体微声信号提取器裸芯片；150-第二多信道匹配电路裸芯片；160-第二选择半导体开关裸芯片；200-硅基转接板单元；210-第一硅基转接板；220-第二硅基转接板；230-第三硅基转接板；240-重布线层。
具体实施方式
18.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此
不能理解为对本技术实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
20.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
21.在本技术实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
22.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
23.图1是本发明提供的一种微声四信道选通放大模块半导体封装结构的剖面结构示意图，图2是图1中硅基转接板单元的分层结构示意图；图3是图1中第二硅基转接板的平面结构示意图；图4是本发明提供的一种微声八信道选通放大模块半导体封装结构的剖面结构示意图；图5是图4中硅基转接板单元的分层结构示意图；图6是图4中一第二硅基转接板的平面结构示意图；图7是图4中另一第二硅基转接板的平面结构示意图。
24.如图1和图4所示，本发明提供一种微声多信道选通放大模块半导体封装结构，包括：微声多信道选通放大模块100；硅基转接板单元200，所述硅基转接板单元200包括至少一第一硅基转接板210、至少一第二硅基转接板220和第三硅基转接板，所述第一硅基转接板210设有多个凹槽以容纳组成所述微声多信道选通放大模块100的元器件裸芯片；所述第二硅基转接板220设在所述第一硅基转接板210的上方，所述第二硅基转接板220设有与所述凹槽相对应的通孔，所述第二硅基转接板220的厚度基于所述元器件裸芯片的厚度确定；所述第三硅基转接板230设在所述第二硅基转接板220的上方，所述第三硅基转接板230的表面设有所述微声多信道选通放大模块100的控制焊盘和电源焊盘；所述第一硅基转接板210、所述第二硅基转接板220和所述第三硅基转接板230均设有连接线以使得所述控制焊盘和所述电源焊盘均与所述元器件裸芯片进行连接，构成一种微声多信道选通放大模块半导体封装结构。
25.可选的，微声多信道选通放大模块100包括放大器裸芯片、半导体微声信号提取器裸芯片和半导体开关裸芯片。
26.在图1-图3所示的实施例中，第一硅基转接板210、第二硅基转接板220和第三硅基
转接板的数量均为1，信道的数量为4。在图4-图7所示的实施例中，第一硅基转接板210和第二硅基转接板220的数量均为2，信道的数量为8。
27.在其他实施例中，在微声多信道选通放大模块半导体封装结构横向面积不增大或者变化很小情况下，可以通过增加堆叠第一硅基转接板210和第二硅基转接板220的层数去实现更多信道选通。
28.可以理解的是，本发明通过在第一硅基转接板210上设置凹槽容纳元器件裸芯片，可以缩减结构尺寸，第二硅基转接板220设置通孔，且厚度基于元器件裸芯片的厚度确定，可以避免浪费空间，进一步实现小型化。解决了传统微声多信道选通放大模块结构尺寸较大的问题，同时减小了寄生参数，有效保证了模块的性能参数。
29.图8是图1中四信道选通放大模块的电路原理图，图9是图4中八信道选通放大模块的电路原理图；如图8和图9所示，在上述实施例的基础上，作为一个优选的实施例，所述微声多信道选通放大模块100的元器件裸芯片包括放大器裸芯片110、第一选择半导体开关裸芯片120、第一多信道匹配电路裸芯片130、多信道半导体微声信号提取器裸芯片140、第二多信道匹配电路裸芯片150、第二选择半导体开关裸芯片160，所述放大器裸芯片110的一端连接有一输入/输出焊盘，另一端与所述第一选择半导体开关裸芯片120连接的一端，所述第一选择半导体开关裸芯片120的另一端与所述第一多信道匹配电路裸芯片130的一端连接，所述第一多信道匹配电路裸芯片130的另一端与所述多信道半导体微声信号提取器裸芯片140的一端连接，所述多信道半导体微声信号提取器裸芯片140的另一端与所述第二多信道匹配电路裸芯片150的一端连接，所述第二多信道匹配电路裸芯片150的另一端与所述第二选择半导体开关裸芯片160的一端连接，所述第二选择半导体开关裸芯片160的另一端与另一输入/输出焊盘连接。
30.可选的，第一多信道匹配电路裸芯片130、多信道半导体微声信号提取器裸芯片140、第二多信道匹配电路裸芯片150对应的信道数量可为4或8，在其他实施例中，可设置其他数量的信道，本发明对此不作限定。信道数量对应，第一选择半导体开关裸芯片120和第二选择半导体开关裸芯片160为单刀四掷半导体开关裸芯片或两个单刀四掷半导体开关裸芯片。
31.可选的，若半导体微声多信道选通放大模块对半导体开关时间不做要求，可选用硅基单刀多掷半导体开关裸芯片，此时可以通过半导体cmos工艺直接将半导体开关集成于半导体材料硅衬底上，并充当第一硅基转接板210。
32.可以理解的是，本发明实施例提供了一种微声多信道选通放大模块100的电路组成方案，可以在较小的结构尺寸中设置多个信道，可以满足多信道小型化接收机的需求。
33.如图1和图4所示，在上述实施例的基础上，作为一个可选的实施例，所述硅基转接板单元200还包括：重布线层240，设在所述第三硅基转接板230上，用于实现所述第三硅基转接板230中的连接线与所述控制焊盘和所述电源焊盘之间的连接，以旋转所述放大器裸芯片110的方向，构成输入级半导体微声多信道选通放大模块或输出级半导体微声多信道选通放大模块。
34.可选的，重布线层240基于半导体rdl工艺技术进行灵活布线，rdl（redistribution layer，重布线层）作为半导体晶圆级封装中的核心技术，起着平面电气
延伸和互联的作用。将原来设计的芯片线路接点位置(i/o pad)，通过半导体工艺中晶圆级金属布线制程和凸块制程改变其接点位置，使芯片能适用于不同的封装形式。
35.可选的，硅基转接板210设有反相器，反相器为硅基芯片，反向器的作用主要是逻辑反向，因为使用两个相同半导体开关的逻辑互联时，要控制相联射频信道通断，而控制这个信道的两个半导体开关各自对应的逻辑关系是互补的，所以需要反向器把其中一个半导体开关的相应逻辑进行反向，这样可以简化控制逻辑数量。反相器的输入与其中一个半导体开关的逻辑相连，输出与另外一个半导体开关相应的逻辑相连。
36.反相器可以减少用于第一选择半导体开关裸芯片120和第二选择半导体开关裸芯片160的控制逻辑数量，也避免了射频信号路径在同平面上出现交叉，从而优化了硅基转接板的rdl层布线结构和对外引脚数量。
37.可以理解的是，本发明实施例通过设置重布线层240，可以仅旋转放大器裸芯片110芯片180
°
进行贴装就实现放大器裸芯片110作为输入级与输出级的调换，即旋转所述放大器裸芯片110的方向，构成输入级半导体微声多信道选通放大模块或输出级半导体微声多信道选通放大模块，满足低噪声放大或信号电平驱动应用，而不需更换硅基转接板。
38.图10和图11是本发明提供的微声多信道选通放大模块半导体封装结构的顶面结构示意图，在上述实施例的基础上，作为一个可选的实施例，所述第一硅基转接板210的面积大于所述第二硅基转接板220的面积以及所述第三硅基转接板230的面积，两个输入/输出焊盘（s1-1和s1-2）设在所述第一硅基转接板210两侧表面。
39.可选的，两个输入/输出焊盘可选择以gsg焊盘的形式引出，gsg焊盘指的是焊盘的三个引脚排列方式为地-信号-地。
40.可以理解的是，本发明实施例通过将两个输入/输出焊盘设在第一硅基转接板210的顶部两侧，提高了安装的便捷性。
41.在上述实施例的基础上，作为一个可选的实施例，如图10和图11所示，所述第三硅基转接板230的表面对称设有多组所述控制焊盘和所述电源焊盘，根据预设布局方案选用其中一组所述控制焊盘和所述电源焊盘。
42.vc1-1（1）、vc1-2（1）、vc1-3（1）、vc1-4（1）为4组电源焊盘及控制焊盘，每组焊盘包含电源、地、控制位1及控制位2共4个焊盘，随着信道数增加，控制位数也会增加，即可能存在控制位3、控制位4等，使用时连接其中一组即可。
43.可以理解的是，本发明实施例在微声多信道选通放大模块半导体封装结构顶层对称位置放置四组电源及控制焊盘，半导体微声多信道选通放大模块在电路中使用时仅需连接一组电源及控制焊盘，方便模块在应用电路里灵活布局放置。
44.在上述实施例的基础上，作为一个可选的实施例，所述第一硅基转接板210和所述第二硅基转接板220的数量为多个，按照预设堆叠方案进行堆叠。
45.所述第一硅基转接板210、所述第二硅基转接板220和所述第三硅基转接板230均基于半导体硅基集成技术得到，采用多层硅基转接板的方式实现微声多信道选通放大模块半导体封装结构，形成小尺寸硅基集成的半导体微声多信道选通放大模块。
46.可以理解的是，本发明实施例通过半导体硅基集成技术，得到所述第一硅基转接板210、所述第二硅基转接板220和所述第三硅基转接板230组成的半导体微声多信道选通放大模块，可以改善现有传统微声多信道选通放大模块电路中的互联结构带来的射频性能
恶化的问题，可以满足小型化抗干扰接收机，尤其是多信道小型化抗干扰接收机的需求。
47.在上述实施例的基础上，作为一个可选的实施例，所述第一硅基转接板210、所述第二硅基转接板220和所述第三硅基转接板230基于半导体气密性封装工艺技术进行封装。
48.可以理解的是，本发明实施例通过采用半导体气密性封装工艺技术封装所述第一硅基转接板210、所述第二硅基转接板220和所述第三硅基转接板230，降低信号畸变，提高射频信号性能。
49.下面对本发明提供的微声多信道选通放大模块半导体封装结构制备方法进行描述，下文描述的微声多信道选通放大模块半导体封装结构制备方法与上文描述的微声多信道选通放大模块半导体封装结构可相互对应参照。
50.图12是本发明提供的一种微声多信道选通放大模块半导体封装结构制备方法的流程示意图，如图12所示，本发明还提供一种微声多信道选通放大模块半导体封装结构的制备方法，包括：s1210，在至少一第一硅基转接板上设置多个凹槽以容纳组成微声多信道选通放大模块的元器件裸芯片；s1220，在至少一第二硅基转接板上设置多个与所述凹槽相对应的通孔，其中，所述第二硅基转接板的厚度基于所述元器件裸芯片的厚度确定；s1230，在第三硅基转接板的表面设置所述微声多信道选通放大模块的控制焊盘和电源焊盘；s1240，在所述第一硅基转接板、所述第二硅基转接板和所述第三硅基转接板中设置连接线以使得所述控制焊盘和所述电源焊盘均与所述元器件裸芯片进行连接，构成一种微声多信道选通放大模块半导体封装结构。
51.采用本发明所用半导体的前道图形化制备工艺技术以及半导体后道封装倒装焊工艺技术，可以实现模块小型化，有效降低寄生参数影响。
52.可以理解的是，本发明通过在第一硅基转接板上设置凹槽容纳元器件裸芯片，可以缩减结构尺寸，第二硅基转接板设置通孔，且厚度基于元器件裸芯片的厚度确定，可以避免浪费空间，进一步实现小型化，同时通过缩短射频信号传输路径减少寄生参数影响，以提高信号的完整性及降低信号串扰，解决现有技术中传统微声多信道选通放大模块结构尺寸大问题，同时减小了寄生参数，有效保证了模块的性能参数。
53.在上述实施例的基础上，作为一个可选的实施例，还包括：通过半导体倒装工艺技术，在所述元器件裸芯片的焊盘处进行植金球操作，且将完成植金球操作的所述元器件裸芯片内嵌至所述凹槽中。
54.在上述实施例的基础上，作为一个可选的实施例，还包括：基于半导体晶圆键合工艺技术，将所述第一硅基转接板、所述第二硅基转接板和所述第三硅基转接板进行堆叠。
55.作为一个实施例，所述微声多信道选通放大模块的元器件裸芯片包括放大器裸芯片、第一选择半导体开关裸芯片、第一多信道匹配电路裸芯片、多信道半导体微声信号提取器裸芯片、第二多信道匹配电路裸芯片、第二选择半导体开关裸芯片，所述放大器裸芯片的一端连接有一输入/输出焊盘，另一端与所述第一选择半导体开关裸芯片连接的一端，所述第一选择半导体开关裸芯片的另一端与所述第一多信道匹配电路裸芯片的一端连接，所述
第一多信道匹配电路裸芯片的另一端与所述多信道半导体微声信号提取器裸芯片的一端连接，所述多信道半导体微声信号提取器裸芯片的另一端与所述第二多信道匹配电路裸芯片的一端连接，所述第二多信道匹配电路裸芯片的另一端与所述第二选择半导体开关裸芯片的一端连接，所述第二选择半导体开关裸芯片的另一端与另一输入/输出焊盘连接。
56.作为一个实施例，所述硅基转接板单元还包括：重布线层，设在所述第三硅基转接板上，用于实现所述第三硅基转接板中的连接线与所述控制焊盘和所述电源焊盘之间的连接，以旋转所述放大器裸芯片的方向，构成输入级半导体微声多信道选通放大模块或输出级半导体微声多信道选通放大模块。
57.作为一个实施例，所述第一硅基转接板的面积大于所述第二硅基转接板和所述第三硅基转接板，两个输入/输出焊盘设在所述第一硅基转接板两侧表面。
58.作为一个实施例，所述第三硅基转接板的表面对称设有多组所述控制焊盘和所述电源焊盘，根据预设布局方案选用其中一组所述控制焊盘和所述电源焊盘。
59.作为一个实施例，所述第一硅基转接板和所述第二硅基转接板的数量为多个，按照预设堆叠方案进行堆叠。
60.作为一个实施例，所述第一硅基转接板、所述第二硅基转接板和所述第三硅基转接板基于半导体气密性封装工艺技术进行封装。
61.本发明还提供一种电子设备，包括所述的微声多信道选通放大模块半导体封装结构。
62.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。