一种硅基三维封装TR组件的制作方法

本发明涉及微波/毫米波，更具体地讲，涉及一种硅基三维封装tr组件。

背景技术：

1、在尺寸及重量受限的机载以及星载射频系统中，为了增大通讯系统容量，减小系统体积以及rcs，迫切的希望在不影响天线性能的同时，尽可能的减小天线的口径。因而，多频段共口径天线越来越受到重视。收发共口径意味着tr组件的发射和接收通道均须在接收及发射天线的阵元间距内完成布局。

2、但是，砖式tr组件的z向尺寸较大，重量较重，不利于后续平台对天线分机轻质低剖面的需求。相较于砖式方案，瓦式tr方案在重量上更具优势，但瓦式tr组件受到二维平面布局密度以及布线线宽等因素的制约，当收发通道格距较小时，纯芯片面积往往超过可用的二维平面的面积。收发共口径后，整个天线阵面的阵元密度大大增加，传统tr组件的二维封装技术将难以满足需求。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，提供一种集成度高、体积小、重量轻、驻波良好、适合批量自动化生产的硅基三维集成封装tr组件；

2、本发明解决技术问题所采用的解决方案是：

3、一种硅基三维封装tr组件，包括发射层硅基转接组件、安装在发射层硅基转接组件上的下层硅帽、安装在下层硅帽上的接收层硅基转接组件、以及安装在接收层硅基转接组件上的上层硅帽；

4、在所述发射层硅基转接组件上安装有发射信号芯片组，在所述接收层硅基转接组件上安装有接收信号芯片组。

5、在一些可能的实施方式中，

6、所述发射层硅基转接组件包括用于安装发射信号芯片组且设置有金属tsv孔一以及金属微带线路的发射层硅基转接板、以及设置在发射层硅基转接板远离底部的金属焊球单元一。

7、在一些可能的实施方式中，

8、所述发射层硅基转接板与下层硅帽之间形成用于发射信号芯片组安装的第一硅基腔；

9、所述发射信号芯片组包括多组安装在发射层硅基转接板上的发射芯片，每组发射芯片通过键合引线与发射层硅基转接板上设置的金属微带线路连接。

10、在一些可能的实施方式中，

11、所述接收层硅基转接组件包括用于安装接收信号芯片组且设置有金属tsv孔二和金属微带线路的接收层硅基转接板、以及设置在接收层硅基转接板远离底部的金属焊球单元二。

12、在一些可能的实施方式中，

13、所述接收层硅基转接板与上层硅帽之间形成用于接收信号芯片组安装的第二硅基腔；

14、所述接收信号芯片组包括至少一组安装在接收层硅基转接板上的接收芯片，每组接收芯片通过键合引线与接收层硅基转接板上的金属微带线路连接。

15、在一些可能的实施方式中，

16、所述上层硅帽、下层硅帽分别设置有金属tsv孔三；所述金属tsv孔一、金属tsv孔二、金属tsv孔三的直径均为30-70μm。

17、在一些可能的实施方式中，

18、所述金属焊球单元一包括多组与金属tsv孔一对应设置且形成类同轴垂直传输结构的焊球组一；所述金属焊球单元二包括多组与金属tsv孔二对应设置且形成类同轴垂直传输结构的焊球组二；

19、所述焊球组一、焊球组二的直径均为200-500μm。

20、在一些可能的实施方式中，

21、所述焊球组一包括多组信号球一和多组接地球一，每组信号球一的周围设置有多组与其形类同轴垂直传输结构的接地球一；

22、每组信号球一的周围设置有多组与其形成类同轴垂直传输结构的接地球一。

23、在一些可能的实施方式中，

24、所述焊球组二包括多组信号球二和多组接地球二，每组信号球二的周围设置有多组与其形类同轴垂直传输结构的接地焊球二。

25、在一些可能的实施方式中，

26、所述发射信号芯片组包括第一滤波器、第一移幅移相多功能芯片、第一放大器、以及第一芯片电容；

27、所述接收信号芯片组包括第二滤波器、第二低噪声放大器、第二移幅移相多功能芯片、以及第二芯片电容。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果：

29、本发明采用基于硅基的三维多芯片组件(3d-mcm)封装技术，将多芯片组件(2d-mcm)进行立体组装，组件中的芯片等元器件除了在x-y平面上展开以外，还在垂直方向(z方向)上排列；

30、本发明通过发射层硅基转接板组件、硅帽(上层硅帽、下层硅帽)、接收层硅基转接板组件、金属tsv孔(金属tsv孔一、金属tsv孔二、金属tsv孔三)实现信号的垂直互连；

31、本发明与传统二维组件架构相比，3d-mcm技术在增加组装密度，缩短互连长度，减少信号延迟时间、减少体积、减轻重量、提高可靠性等方面具有明显优势；

32、本发明采用硅基晶圆级封装工艺，工艺成熟，加工精度高，产品性能一致性好，适合批量自动化加工和装配生产。

技术特征：

1.一种硅基三维封装tr组件，其特征在于，包括发射层硅基转接组件、安装在发射层硅基转接组件上的下层硅帽(3)、安装在下层硅帽(3)上的接收层硅基转接组件、以及安装在接收层硅基转接组件上的上层硅帽(1)；

2.根据权利要求1所述的一种硅基三维封装tr组件，其特征在于，所述发射层硅基转接组件包括用于安装发射信号芯片组(6)且设置有金属tsv孔一(41)以及金属微带线路的发射层硅基转接板(4)、设置在发射层硅基转接板(4)远离底部的金属焊球单元一(5)。

3.根据权利要求2所述的一种硅基三维封装tr组件，其特征在于，所述发射层硅基转接板(4)与下层硅帽(3)之间形成用于发射信号芯片组(6)安装的第一硅基腔；

4.根据权利要求2所述的一种硅基三维封装tr组件，其特征在于，所述接收层硅基转接组件包括用于安装接收信号芯片组(9)且设置有金属tsv孔二(21)和金属微带线路的接收层硅基转接板(2)、设置在接收层硅基转接板(2)远离底部的金属焊球单元二(8)。

5.根据权利要求4所述的一种硅基三维封装tr组件，其特征在于，所述接收层硅基转接板(2)与上层硅帽(1)之间形成用于接收信号芯片组(9)安装的第二硅基腔；

6.根据权利要求2所述的一种硅基三维封装tr组件，其特征在于，所述上层硅帽(1)、下层硅帽(3)分别设置有金属tsv孔三(10)；

7.根据权利要求4所述的一种硅基三维封装tr组件，其特征在于，所述金属焊球单元一(5)包括多组与金属tsv孔一(41)对应设置且形成类同轴垂直传输结构的焊球组一；

8.根据权利要求7所述的一种硅基三维封装tr组件，其特征在于，所述焊球组一包括多组信号球一和多组接地球一；

9.根据权利要求8所述的一种硅基三维封装tr组件，其特征在于，所述焊球组二包括多组信号球二和多组接地球二；

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种硅基三维封装tr组件，其特征在于，所述发射信号芯片组(6)包括第一滤波器、第一移幅移相多功能芯片、第一放大器、以及第一芯片电容；

技术总结
本发明涉及微波/毫米波技术领域，具体公开了一种硅基三维封装TR组件，包括发射层硅基转接组件、安装在发射层硅基转接组件上的下层硅帽、安装在下层硅帽上的接收层硅基转接组件、以及安装在接收层硅基转接组件上的上层硅帽；在所述发射层硅基转接组件上安装有发射信号芯片组，在所述接收层硅基转接组件上安装有接收信号芯片组。本发明采用基于硅基的三维多芯片组件(3D‑MCM)封装技术，将多芯片组件(2D‑MCM)进行立体组装，组件中的芯片等元器件除了在X‑Y平面上展开以外，还在垂直方向(Z方向)上排列；提供了一种集成度高、体积小、重量轻、驻波良好、适合批量自动化生产的硅基三维集成封装TR组件。

技术研发人员：罗里,朱贵德,熊文毅,罗鑫,陆晟晨,王军会,陈祥楼,王鑫鸿,蔡源
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17