一种三维多芯片模块互连及封装方法

摘要

本发明公开了一种三维多芯片模块的互连及封装方法，采用陶瓷漏板叠和回字型过渡布线基板对MCM叠层模块进行互连及封装，通过各种高密度组装，减小系统的体积和重量，以适应武器装备对电子系统小型化、高性能、多功能化、高可靠性、低成本的发展需求，它使电子封装的概念从面向器件转为面向系统，从而在确保可靠性的前提下，提高了运速算速度、组装效率和散热能力，同时增加了I/O数，减少了尺寸和重量、降低了成本。采用本发明的方法实现的计算机小型化的技术指标为：工作频率：25MHz，单位面积连接点数：≥10⁴个/dm²，热阻＜0.45℃/W，I/O数256，下填充距离：30mm，组装效率：121％，各项技术指标完全满足使用要求，达到上世纪九十年代末国外同类产品水平。

主权项

1. 一种三维多芯片模块的互连及封装方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：步骤一：制备回字型过渡布线基板通过对MCM叠层模块下方金属化图形的扫描，准确测量出MCM叠层模块下方的用于垂直互连的金属化焊盘的位置及大小，确定回字型过渡布线基板中间的开腔大小和金属化焊盘的具体位置；通过丝网印刷钯银浆料，在回字型过渡布线基板内侧形成与MCM叠层模块底面金属化互连图形完全对应的焊盘以及从焊盘引向四周的金属化导带；步骤二：陶瓷漏板的加工根据MCM叠层模块下方金属化焊盘的位置及大小，用激光划片机，在陶瓷基板上形成大小一致的多个通孔，通过改变通孔的直径和陶瓷基板的厚度，控制焊膏的用量；步骤三：印刷低温焊膏及MCM叠层模块对准定位将陶瓷漏板叠放在回字型过渡布线基板上面，并使每个通孔与回字型基板上的金属化焊盘相正对，然后将陶瓷漏板和回字型过渡布线基板进行固定，并通过刮板在回字型过渡布线基板上印刷低温焊膏；低温焊膏印刷好后，去掉陶瓷漏板，将回字型过渡布线基板水平放置在夹具中，最后再将MCM叠层模块垂直叠放在回字型过渡布线基板的上面；并使MCM叠层模块与回字型过渡布线基板之间对准定位；步骤四：电互连及填充灌封材料MCM叠层模块与回字型过渡布线基板之间对准定位后，连同夹具一同水平放置在再流焊机的加热板上进行加热，经过给定的加热时间后，低温焊膏在固定的间隙中熔化并形成垂直互连焊点；然后经过超声清洗，清洗掉多余的助焊剂和金属飞溅物，使MCM叠层模块与回字型过渡布线基板之间电互连；通过回字型过渡布线基板内外两个方向，在MCM叠层模块与回字型过渡布线基板之间的间隙中注入灌封材料，固化后在回字型过渡布线基板的方孔中填充导热材料，以提高整个封装的强度和散热能力；最后在回字型过渡布线基板的底面涂上一层导热胶，并粘接到陶瓷外壳底座上，待导热胶固化后，通过超声键合在回字型过渡布线基板四周的金属化导带与陶瓷外壳的键合点之间压焊金属丝，使回字型过渡布线基板和陶瓷外壳之间电互连；步骤五：三维多芯片模块的气密封装MCM叠层模块和陶瓷外壳的电互连后，粘接陶瓷隔离板及盖板，组装成三维多芯片模块；将三维多芯片模块进行反转，浸入到含有一定量灌封材料的金属管帽中，使灌封材料沿MCM叠层模块四周爬升一定高度，加热固化后，MCM叠层模块和陶瓷外壳形成一个整体，最后在惰性气氛环境下采用平行缝焊工艺实现气密封装。