一种通讯接口电路模块及制作方法
阅读说明：本技术 一种通讯接口电路模块及制作方法 (Communication interface circuit module and manufacturing method ) 是由 衣男 黄桂龙 唐艺菁 刘星 赵亚玲 于 2021-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种通讯接口电路模块及制作方法,本发明所述的通讯接口电路模块,将用于实现通讯功能所需的所有芯片及标准封装器件集成在一个PCB板上,使用时,将整个通讯接口电路模块安装在印制板上,相对与现有的将芯片和封装器件各自独立的设置在印制板上使用,本发明占用板面积更小,在减小板面积的同时还能腾出更多空间来发挥其他组件的功能,并且对控制系统实现小型化、轻质化有重要意义。(The invention provides a communication interface circuit module and a manufacturing method thereof, wherein the communication interface circuit module integrates all chips and standard packaging devices required for realizing a communication function on a PCB, and when the communication interface circuit module is used, the whole communication interface circuit module is arranged on the PCB.)
技术领域
本发明涉及微电子领域，具体涉及一种通讯接口电路模块及制作方法。
背景技术
目前的通讯电路都是采用分立器件实现的原理设计，即将各裸芯片分别封装成成品器件，再将各成品器件焊接在印制板上，这种方式会占用较大的印制板板面积，不利于其他组件发挥性能。并且，这种实现方式不利于一体化产品实现小型化、轻质化。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种通讯接口电路模块及制作方法，能大大减小通讯接口电路的占用空间，利于其他组件发挥性能，且利用产品小型化、轻质化。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种通讯接口电路模块，包括：PCB板，PCB板上设置有用于实现通讯功能的多个裸芯片和标准封装器件。
优选的，所述通讯功能为1路CAN和4路RS422通讯功能。
进一步的，裸芯片包括SM1050裸芯片、GL1201裸芯片和SM490裸芯片，标准封装器件包括保护二极管PESD5V0S2BT。
进一步的，PCB板包括第一基板和第二基板，第一基板上设置有6只GL1201裸芯片、2只SM490裸芯片、1只SM1050裸芯片、4只保护二极管PESD5V0S2BT及多个电阻和电容，其中，4只GL1201裸芯片、2只SM490裸芯片、4只保护二极管PESD5V0S2BT及多个电容和电阻一起实现2路RS422通讯功能；2只GL1201裸芯片与1只SM1050裸芯片及多个电容和电阻一起实现1路CAN通讯功能；
第二基板上设置有4只GL1201裸芯片、2只SM490裸芯片、4只保护二极管PESD5V0S2BT及多个电容和电阻，用于实现2路RS422通讯功能。
所述的通讯接口电路模块的制作方法，将裸芯片采用绝缘胶粘接在印制板上，采用相应的裸芯片围堰包封技术对裸芯片进行包封，并在印制板上进行各裸芯片之间的键合。
优选的，包封裸芯片采用的环氧胶为FP4450。
优选的，键合时，键合丝最高点距离裸芯片上表面的距离小于等于300um。
所述的通讯接口电路模块的制作方法，将GL1201裸芯片、SM490裸芯片、SM1050裸芯片、保护二极管PESD5V0S2BT粘贴在第一基板上，采用相应的裸芯片围堰包封技术对裸芯片进行包封，并进行各裸芯片之间的键合；将GL1201裸芯片、SM490裸芯片、保护二极管PESD5V0S2BT粘贴在第二基板上，采用相应的裸芯片围堰包封技术对裸芯片进行包封，并进行各裸芯片之间的键合；将测试合格的第一基板和第二基板进行垂直堆叠、除湿、灌封、切割和刻线，形成成品模块。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明所述的通讯接口电路模块，将用于实现通讯功能所需的所有芯片及标准封装器件集成在一个PCB板上，使用时，将整个通讯接口电路模块安装在印制板上，相对于采用分立器件安装在印制板上使用，本发明占用板面积更小，在减小板面积的同时还能腾出更多空间来发挥其他组件的功能，并且对控制系统实现小型化、轻质化有重要意义。
本发明在PCB印制板上直接粘贴和键合裸芯片，突破了在PCB板上进行键合以及裸芯片的包封保护技术。
进一步的，本发明将裸芯片和标准封装器件进行堆叠，在同质堆叠的技术进一步延伸，实现了裸芯片和标准封装器件的异质三维集成。
附图说明
图1是通讯接口电路模块实现过程；
图2是通讯接口电路模块原理设计框图；
图3是通讯接口电路模块PCB设计示意图；
图4是通讯接口电路模块在基板组装、粘接示意图；
图5是通讯接口电路成品模块与一元硬币尺寸对比示意图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明基于板上芯片COB(Chip On Board)技术在PCB板上直接键合裸芯片，突破了在PCB板上进行键合以及裸芯片的包封保护技术。同时，在同质堆叠的基础上进一步延伸，突破了异质三维PoP技术，将裸芯片和标准封装器件进行堆叠，实现了裸芯片和标准封装器件的异质三维集成，从而将多个裸芯片和标准封装器件封装在一起，设计和制作了通讯接口电路模块。本发明封装技术结合了COB与3D组装工艺。对产品实现小型化、轻质化、标准化、低成本的目标具有重要意义，为实现产品的更新换代、转型升级具有推动作用。
本发明所述的基于COB与异质三维集成技术的通讯接口电路模块及制作方法，主要包括以下几个方面：裸芯片与标准封装器件的选型；通讯接口电路硬件原理设计；通讯接口电路版图设计；裸芯片在印制板上的围堰包封保护技术；以及该通讯接口电路模块工艺实现。
本发明以1款集成1路CAN+4路RS422功能的通讯接口电路模块(以下简称收发模块)为例进行说明。
本发明结合基于COB与异质三维集成技术的通讯接口电路实现过程，从最初的原理设计到最终工艺实现，整个实现过程如图1所示。
元器件选型：为实现收发模块轻质化、小型化的目标，关键器件全部采用裸芯片实现，包括SM1050裸芯片、GL1201裸芯片、SM490裸芯片。保护二极管采用标准封装器件，即保护二极管PESD5V0S2BT。
硬件原理设计：收发模块在硬件原理设计时考虑对核心元器件的保护作用，采用双通道数字隔离器实现对外部隔离的功能。双通道数字隔离器采用GL1201裸芯片、RS422接口芯片采用SM490裸芯片实现、CAN接口芯片采用SM1050裸芯片实现。收发模块的原理设计如图2所示。
收发模块版图与结构设计：结合PoP三维组装工艺，在版图设计时采用飞线基板工艺，如图3(a)所示，第一基板(简称-1板)的结构布局为GL1201裸芯片6只，SM490裸芯片2只，SM1050裸芯片1只，保护二极管PESD5V0S2BT4只，多个电阻和电容，实现1路CAN+2路RS422通讯功能。各信号线通过金色的飞线引向基板四周，便于后续中测。如图3(b)所示，第二基板(简称-2板)的结构布局为GL1201裸芯片4只，SM490裸芯片2只，保护二极管PESD5V0S2BT共4只，多个电阻和电容，实现两路RS422通讯功能。各信号线通过金色的飞线引向基板四周，便于后续中测。为使最终的成品模块更小、更轻，腿板(简称-B板)采用BGA封装形式。
收发模块工艺实现：第一基板和第二基板的材质为FR-4，属于印制板的一种。裸芯片在组装到印制板时需使用绝缘胶进行粘接，实现COB(Chip on Board)。GL1201裸芯片采用绝缘胶84-3J粘接，SM1050裸芯片与SM490裸芯片使用绝缘胶84-3J粘接。另一方面裸芯片不宜长时间暴露在空气中，因此在裸芯片组装到印制板后需采用相应的裸芯片围堰包封技术实现对裸芯片的保护作用，包封裸芯片的环氧胶采用FP4450。除此之外，为保持各芯片之间信号线路的完整性，需在印制板上实现裸芯片键合，键合方式为φ25um金丝超声，键合丝最高点到芯片上表面的距离≤300um。标准封装器件焊接在印制板。
收发模块异质三维集成：将测试合格的第一基板、第二基板和腿板进行垂直堆叠、除湿、灌封、切割和刻线等工艺组装，最终形成成品模块。该模块在同质堆叠的基础上进一步延伸，实现裸芯片与标准封装器件的异质三维集成。成品模块示意图如图5所示。
通过上述过程，最终得到的通讯接口电路模块，包括第一基板、第二基板和腿板，第一基板位于第二基板和腿板之间，第一基板上粘贴有6只GL1201裸芯片，2只SM490裸芯片，1只SM1050裸芯片，4只保护二极管PESD5V0S2BT，多个电阻和电容。其中，2只GL1201裸芯片作为双通道数字隔离器，与1只SM490裸芯片(作为RS422接口芯片)、2只保护二极管PESD5V0S2BT及多个电容和电阻一起实现一路RS422通讯功能；另外2只GL1201裸芯片作为双通道数字隔离器，与1只SM490裸芯片(作为RS422接口芯片)、2只保护二极管PESD5V0S2BT及多个电容和电阻一起实现另一路RS422通讯功能。最后2只GL1201裸芯片作为双通道数字隔离器，与1只SM1050裸芯片(作为CAN接口芯片)及多个电容和电阻一起实现1路CAN通讯功能。从而第一基板可以实现1路CAN+2路RS422通讯功能。
第二基板上粘贴有4只GL1201裸芯片，2只SM490裸芯片，4只保护二极管PESD5V0S2BT，多个电容和电阻。其中，2只GL1201裸芯片作为双通道数字隔离器，与1只SM490裸芯片(作为RS422接口芯片)、2只保护二极管PESD5V0S2BT及多个电容和电阻一起实现一路RS422通讯功能，第二基板总共实现两路RS422通讯功能。
具体布局如图4所示。如图4(a)所示，为第一基板示意图，U2为SM1050裸芯片作为CAN接口芯片，U1-2、U1-2为GL1201裸芯片(作为双通道数字隔离器与U2一起实现另一路CAN通讯功能)；U2-1为SM490裸芯片(作为RS422接口芯片)，U1-1-1、U1-1-2为GL1201裸芯片(作为双通道数字隔离器与U2-1一起实现另一路RS422通讯功能)；U2-2为SM490裸芯片(作为RS422接口芯片)，U1-2-1、U1-2-2为GL1201裸芯片(作为双通道数字隔离器与U2-2一起实现另一路RS422通讯功能)；V1-1、V1-2、V2-1和V2-1为保护二极管PESD5V0S2BT。图4(b)为第二基板示意图，U2-3和U2-4均为SM490裸芯片(作为RS422接口芯片)，U1-3-1、U1-3-2为GL1201裸芯片(作为双通道数字隔离器与U2-3一起实现另一路RS422通讯功能)，U1-4-1、U1-4-2为GL1201裸芯片(作为双通道数字隔离器与U2-4一起实现另一路RS422通讯功能)。