本发明涉及集成电路半导体封装技术领域，尤其涉及一种导线基材柱体。
背景技术：
有通孔的硅、玻璃、陶瓷或有机材料基板在集成电路半导体封装技术中已有广泛的应用，是3d集成电路半导体封装中的关键元件。基于含有通孔的基板制成的电路基板通常用于3d和2.5d集成电路半导体封装技术中，是整合电子产品功能的元件。含有通孔的基板包括含有通孔的硅基板、玻璃基板、陶瓷基板和有机材料基板。目前，使用的含有通孔的基板的制造方法可以分为两类：一类是基于基板的方法，另一类是基于通孔的方法。基于基板的方法基本上包括：1)在基板上先开一些所需的孔，2)然后用导电材料填充这些孔，从而形成一个含导电通孔的基板。基于通孔的方法基本上包括：1)先在一个载体上制作一些点状的小金属柱，2)然后用一个基板材料覆盖这些点状的小金属柱，再去掉所述的载体并打磨上下表面以露出点状的小金属柱，从而形成一个含导电通孔的基板。目前，常规方法是通过制作于基板表面的电路和焊盘把含有通孔的基板进一步制作成含有通孔的电路基板，从而在集成电路半导体封装中把位于基板上表面的电子元件与基板下方的其它电子元件或印刷电路板相连接，位于基板上表面的电路也可以使位于其上的电子元件先直接地进行通讯，然后再与基板下方的其它电子元件或电路板相连接。
在现有技术中通过开孔方法制造含导电通孔的基板的的方法可称作微观方法，其制造的含导电通孔的基板的基本特征包括：1)基板的上下表面是平整的以便在其上进一步制作电路和焊盘，2)通孔是一种导电的金属小柱，嵌入在基板中并按照所需的间距形成规则的排列，3)基板的基体材料用作保持通孔和在其上进一步制作电路和焊盘的一种载体。需要注意的是，现有技术中这些制造含导电通孔的基板的微观方法在制造和使用上具有许多局限性。由于其制造工艺，一些局限性包括：1)其制造是非常费时和昂贵的，2)其中所述的金属小柱或通孔不包含绝缘外层，3)由于是通过刻蚀，机械钻头或激光开孔，通孔的侧边不是很平整4)通孔的直径不能非常小，现有技术制造通孔小于10微米，并且超过一定厚度(如100微米以上)的基板是非常困难的，5)通孔的间距不能非常小,如现有技术在100微米以上厚度的基板上制造小于50微米间距的通孔是困难和昂贵的，6)含有通孔的基板的厚度受到通孔尺寸和间距的限制，通孔间距越小，基板就得越薄。
在现有技术中，另一类通过宏观方法制造含导电通孔的基板的方法包括以下两种方案。其中方案一是通过堆叠包含导线的片状基材制成包含导线的基材柱体，然后切割成片制成含导电通孔的基板的方法；而方案二是通过导线框架体制造包含导线的基材柱体，然后切割成片制成含导电通孔的基板的方法。这两种宏观方法在实际应用中都具有一定的缺点。其中，方案一的缺点是其很难应用于陶瓷或玻璃基材。原因之一是其制作包含导线的片状生陶瓷或玻璃带就非常贵，特别是对于非常薄的生陶瓷带或玻璃带，当制造费用与微观方法相比没有很大优势时，这种宏观方法就失去意义了；原因之二，也是更重要的原因是烧结由至少成百上千层包含导线的片状生陶瓷带堆叠成的柱状陶瓷胚体时，层间开裂是一个很难克服的问题。而方案二的方法由于基体材料是一个整体而不是由片状材料堆叠成的，所以虽然不存在在烧结时层间开裂的问题，但是该方法也有一个非常大的缺点，就是在导线框架体中填充陶瓷浆料时很难保证非常细长的导线不被移动或破坏。总而言之，虽然前者的基材柱体是由片状基材堆叠而成，后者的基材柱体是一次填充而成，但是两者的基材柱体都存在技术缺陷。
技术实现要素：
因此，针对上述技术问题，本发明提供了一种新的导线基材柱体。该基材柱体主要包括：
三维柱状基体；
被固封在所述三维柱状基体中的三维柱状多孔结构，所述三维柱状多孔结构包含多层网状支撑线编织布和多层网状导线支撑线混编布，每层所述网状导线支撑线混编布包含多根沿着至少一个方向平行间隔排布的导线；
其中，所述网状支撑线编织布和网状导线支撑线混编布布置成，使得所述网状导线支撑线混编布中的导线能够借助所述网状支撑线编织布以沿着柱体轴线的方向固定在所述三维柱状多孔结构中，从而使得所述导线基材柱体能够沿着垂直于所述导线的方向分割成包含导电通孔的基板。
根据本发明的一个实施例，在所述三维柱状多孔结构中，所述网状支撑线编织布和网状导线支撑线混编布叠压在一起，其中，相邻的两片所述网状导线支撑线混编布被至少一片所述网状支撑线编织布隔开。
根据本发明的一个实施例，上述三维柱状多孔结构是由所述网状支撑线编织布和网状导线支撑线混编布围绕柱芯卷叠而成的多层结构柱体。
根据本发明的一个实施例，所述网状支撑线编织布和网状导线支撑线混编布的支撑线是玻璃纤维线。
根据本发明的一个实施例，上述网状导线支撑线混编布中的导线一部分沿着柱体轴线的方向排布，另一部分沿着垂直于柱体轴线的方向排布，构成网状导线结构。
根据本发明的另一个实施例，所述三维柱状基体的基体材料是能够低温烧结的陶瓷材料。
根据本发明的又一个实施例，所述三维柱状基体的基体材料是能够在指定的条件下被氮化成氮化硅陶瓷的硅粉材料。
与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：
1)在本发明提供的导线基材柱体中，被固封在三维柱状基体中的三维柱状多孔结构包含多层网状支撑线编织布和多层网状导线支撑线混编布，可以把相互平行排列的导线固定在柱状多孔结构中，从而避免在填充基体材料时移动或破坏非常细的导线；
2)采用本发明提供的导线基材柱体可便宜和快捷地批量制造含导电通孔的陶瓷或玻璃基板；
3)采用本发明提供的导线基材柱体分割而成含导电通孔的基板的导电通孔的尺寸及其间距可以非常小；
4)采用本发明提供的导线基材柱体分割含导电通孔的基板，可以使得含导电通孔的基板的厚度不受导电通孔的尺寸及其间距的限制，可根据需要来任意选择。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明第一实施例中采用的网状导线支撑线混编布和网状支撑线编织布的示意图；
图2为本发明第一实施例中采用的除了沿纵向的导线外也包含一些沿横向的导线的网状导线支撑线混编布的示意图；
图3为本发明第一实施例中通过网状导线支撑线混编布和网状支撑线编织布制成的一个三维柱状多孔结构的示意图；
图4为本发明第一实施例中通过把多个网状导线支撑线混编布和多个网状支撑线编织布叠压在一起制作一个三维柱状多孔结构的方法的示意图；
图5为本发明第一实施例中通过把一个长带形网状支撑线编织布和一个长带形网状导线支撑线混编布叠成的双层长带卷起来制作一个三维柱状多孔结构的方法的示意图；
图6为本发明第一实施例中在所述的三维柱状多孔结构的孔隙及周边填充一种基体材料，并通过设定的条件使所述的基体材料固化成一个整体基材，从而制成一个导线基材柱体，并进一步沿着垂直于导线的方向分割的示意图；
图7为本发明第一实施例中制成的多个含导电通孔的基板的示意图；
图8为本发明第二实施例中基于含导电通孔的基板制作含有再分布导电通孔的基板的方法的示意图；
图9为本发明第三实施例中基于含导电通孔的基板制作含有再分布导电通孔的基板的方法的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
在本发明中，关键的发明构思是提供一种利用网状支撑线编织布和网状导线支撑线混编布制作成的三维多孔柱状结构，把平行排列的导线固定在三维多孔柱状结构中，从而避免在填充基体材料时移动或破坏非常细的导线。
为了清楚地通过参照附图说明本发明的具体实施方式，首先对一些使用的术语解释如下：1)网状支撑线编织布，其代表一个由支撑线编织而成的布料，其中线和线之间留有孔隙，不是密集编织；2)支撑线，其可以是一种非导线，如玻璃纤维线，碳纤维线或塑料线，其在本发明中所以被称作支撑线是由于其在本发明中的功能只是用于支撑和固定导线的辅助作用；3)网状导线支撑线混编布，其代表一个由支撑线和导线混编而成的布料，其中线和线之间留有孔隙，不是密集编织；4)导电通孔，其代表嵌在基板中并贯通基板厚度方向的导电通道，如柱状金属；5)再分布导电通孔，其代表从含导电通孔的基板的上表面上的一片金属经由部分导电通孔连接到基板下表面的一片金属而形成的导电通道；6)基板，其代表一个片状材料，如一片陶瓷，一片玻璃，一片晶片，或一片聚合物材料；7)基体材料，其代表用于制造复合材料结构的基体的材料，其在固化前可以是浆料或粉料。需要注意的是，以上的术语解释仅是为了说明的目的，而不限制本发明的范围和精神。
第一实施例
本发明实施例提供了一种导线基材柱体，其包括三维柱状基体和被固封在三维柱状基体中的三维柱状多孔结构。三维柱状多孔结构包含多层网状支撑线编织布和多层网状导线支撑线混编布，每层所述网状导线支撑线混编布包含多根沿着至少一个方向平行间隔排布的导线。其中，网状支撑线编织布和网状导线支撑线混编布布置成，使得所述网状导线支撑线混编布中的导线能够借助网状支撑线编织布以沿着柱体轴线的方向固定在所述三维柱状多孔结构中，从而使得导线基材柱体能够沿着垂直于导线的方向分割成包含导电通孔的基板。下面对本实施例提供的导线基材柱体进行具体说明。
首先介绍三维柱状多孔结构中的网状支撑线编织布和网状导线支撑线混编布。
图1为本发明第一实施例中采用的网状导线支撑线混编布和网状支撑线编织布的示意图。如图1所示，图1中的数字符号1000示意一个网状导线支撑线混编布，2000示意一个网状支撑线编织布；其中数字符号110和120分别代表网状导线支撑线混编布中沿着横向和纵向的支撑线，130代表网状导线支撑线混编布中沿着纵向平行排列的导线，210和220分别代表网状支撑线编织布中沿着横向和纵向的支撑线。需要说明的是，在1000示意的网状导线支撑线混编布中，沿着纵向织有支撑线，另一个选择是在纵向只采用导线。另外，网状编织布和混编布中网格的大小可根据支撑线和导线的粗细及易于填充基体材料而设定。
可选地，本实施例还可以采用如图2所示的网状导线支撑线混编布9000a，其除了沿纵向排列的导线外也包含一些沿横向排列的导线，如数字符号910a和900a分别所示的沿纵向和横向排列的导线形成了一个网状导线结构，其中两种导线可以不同，如导线900a是一种带状导线，而导线910a是一种圆形导线。采用所述的网状导线支撑线混编布9000a可以在导线基材柱体及含导电通孔的基板中进一步加入网状导线结构，从而制成包含网状导线结构的导线基材柱体及包含网状导线结构的含导电通孔的基板，以满足电子产品封装发展中的一些特殊需求。
三维柱状多孔结构包含上述网状支撑线编织布和网状导线支撑线混编布。如图3所示，图3中的3000示意一个通过网状导线支撑线混编布和网状支撑线编织布制成的一个三维柱状多孔结构，其中300代表设置和固定在所述的三维柱状多孔结构中的单向平行排列的多根导线，其通过所述的网状导线支撑线混编布1000单向平线地分布在所述的三维柱状多孔结构3000中。
优选地，所述三维柱状多孔结构是通过将多片网状支撑线编织布和多片网状导线支撑线混编布叠压在一起而制成，其中，相邻的两片网状导线支撑线混编布被至少一片网状支撑线编织布隔开。所述三维柱状多孔结构可以如图4所示，其中的数字符号8000和箭头800示意把多片网状支撑线编织布和多片网状导线支撑线混编布叠压在一起形成一个三维柱状多孔结构，相邻的两层网状导线支撑线混编布被至少一层网状支撑线编织布隔开，如数字符号810代表的网状支撑线编织布和820代表的网状导线支撑线混编布所示，从而保证导线之间的相互绝缘。
优选地，所述三维柱状多孔结构是通过将长带形的网状支撑线编织布和长带形的网状导线支撑线混编布叠成双层网状长带，然后再将双层网状长带卷成多层结构的柱体而制成。如图5所示，其中数字符号9000示意制作一个三维柱状多孔结构的方法：先如箭头9a示意把一个长带形网状支撑线编织910和一个长带形网状导线支撑线混编布920叠成一个网状双层长带900，然后如卷曲箭头9b所示把所述的网状双层长带900卷成一个如箭头9b所示的多层结构的三维柱状多孔结构，数字符号930示意其横截面的形状，其中数字符号900a示意卷成柱体形状后的所述的网状双层长带900。
优选地，所述三维柱状多孔结构是通过将长带形的网状支撑线编织布和长带形的网状导线支撑线混编布叠成双层网状长带，然后再将双层网状长带围绕柱芯卷成多层结构的柱体而制成。如图5所示，所述三维柱状多孔结构也可以通过把所述的双层网状长带900绕着一个如数字符号901a所示的柱体芯卷成一个包含柱体芯901a的多层结构的柱体930a而制成，其中的柱体芯901a的材料及其结构可根据需要选择和设计，如所述的柱体芯901a是一个包含沿柱体方向平行排列导线的陶瓷柱体。需要说明的是，示意图930和930a示意的是一个由所述的网状双层长带900卷成的方形的三维柱状多孔结构；也可以根据需要卷制其它形状的三维柱状多孔结构，如圆形的三维柱状多孔结构。
导线基材柱体包括上述三维柱状多孔结构和三维柱状基体，其中三维柱状多孔结构被固封在三维柱状基体中。需要说明的是三维柱状基体是采用下述基体材料形成的。
如图6所示，图6中的4000示意在所述的三维柱状多孔结构3000的孔隙及周边填充一种基体材料，并通过设定的条件使所述的基体材料固化成一个整体基材，即把所述的三维柱状多孔结构3000固封在所述的基体材料中，从而制成一个导线基材柱体4000。其中数字符号400代表基体材料，410代表所述的三维柱状多孔结构，箭头430代表切割所述柱体的方向，数字符号403代表单向平行排列的多根导线，也是被固封在所述的基体材料400中的如图3中的导线300。需要说明的是，填充的基体材料根据需要可采用流体状聚合物材料，可低温烧结的陶瓷浆料，硅粉或低熔点的金属材料；对于不同的填充材料，可采用不同的条件来固化所述的填充材料，如对于可低温烧结的陶瓷浆料，在300度左右使溶剂蒸发，然后再在900度左右使其烧结，而对于硅粉，可在氮环境中在1200到1400度左右使硅粉氮化成氮化硅陶瓷。
上述导线基材柱体通过沿着垂直于导线的方向分割成片形成包含导电通孔的基板。如图7所示，图7中的5000示意经切割图6中4000示意的导线基材柱体而制成多个含导电通孔的基板500，其中数字符号510代表由导线生成的导电通孔，而520代表残留在基体中的支撑线，由于支撑线是非导线，如玻璃纤维线，其不影响所述含导电通孔的基板的电性能。
需要说明的是，图2、图3、图6和图7仅示意了本发明的一个具体实施方式。下面进一步说明该实施例在实际应用时的一些具体案例：
第一个例子是：采用大约100微米厚的网状支撑线编织布，其中支撑线的直径为100微米，网孔的长宽大约为1毫米；采用大约20微米厚的网状导线支撑线混编布，其中支撑线和导线的直径为20微米，导线的间距设定为100微米，网孔在纵向和横向的长度分别大约为1毫米和100微米；支撑线材料采用玻璃纤维线，导线材料为铜线，填充材料为可低温烧结的陶瓷浆料。如此设置可制造导电通孔间距大约为100微米，导电通孔直径为20微米的含导电通孔的陶瓷基板。
第二个例子是：在第一个例子中采用的铜线换为带玻璃或陶瓷外层的铜导线，而填充材料换为低熔点金属铝，其它的参数相同。如此设置可制造导电通孔间距大约为100微米，导电通孔直径为20微米的含导电通孔的铝基板，其可用在需要高散热能力的电子封装中。
第三个例子是：在第一个例子中采用的铜线换为带玻璃外层的铜线，而填充材料换为低熔点金属铝，其它的参数相同。如此设置可制造导电通孔间距大约为100微米，导电通孔直径为20微米的含导电通孔的铝基板，其可用在需要高散热能力的电子封装中。
第四个例子是：在第一个例子中采用的填充材料换为硅粉或硅粉浆料，其它的参数相同。如此设置可制造导电通孔间距大约为100微米，导电通孔直径为20微米的含导电通孔的氮化硅陶瓷基板，其可用在需要热膨胀系数小和散热能力也好的电子产品封装中。
需要说明的是，本发明的制造含导电通孔的基板的方法中的各种参数，如支撑线的材料和粗细，导线的材料和类型，网状编织布的网孔大小，基体材料的类型等都可以根据需要灵活采用，以制造所需的含导电通孔的基板。
采用本实施例提供的导线基材柱体的，可以便宜和快捷地批量制造含导电通孔的陶瓷或玻璃基板；采用导线基材柱体分割而成的含导电通孔的基板的导电通孔的尺寸及其间距可以非常小；采用导线基材柱体分割而成的含导电通孔的基板的厚度不受导电通孔的尺寸及其间距的限制可根据需要来任意选择。
进一步地，在本发明实施例提供的导线基材柱体中，被固封在三维柱状基体中的三维柱状多孔结构包含多层网状支撑线编织布和多层网状导线支撑线混编布，可以把相互平行排列的导线固定在柱状多孔结构中，从而避免在填充基体材料时移动或破坏非常细的导线。
第二实施例
本实施例提供了一种基于第一实施例的含导电通孔的基板制作的再分布导电通孔的基板。
如图8所示，数字符号600代表一个含导电通孔的基板，其包含上下两个表面，箭头6a所示的步骤示意在所述含导电通孔601的基板600的上下表面覆盖绝缘层611和611a，611a代表在下表面或背面覆盖的绝缘层，610代表覆盖有绝缘层611/611a的所述含导电通孔的基板600。箭头6b所示的步骤示意在所述绝缘层611/611a中开孔621/621a，使上表面中的一个孔621对应下表面中的一个孔621a，形成一对大小相等相互对齐的孔621/621a，数字符号622示意在所述绝缘层611中开孔后暴露出来的覆盖在其下面的至少一个导电通孔，620代表在其绝缘层611中开了多对孔621/621a的含导电通孔的基板。箭头6c所示的步骤示意在所述的孔621/621a中覆盖导电层631/631a，对应每一对孔621/621a，从上表面孔621中的导电层631到下表面孔621a中的导电层631a经由连接它们的导电通孔622形成一个导电通道，即从631经由622再到631a的导电通道，称作再分布导电通孔，从而制成含有再分布导电通孔的基板630。基于所述的含有再分布导电通孔的基板，通过常规的方法在其上制作电路和焊盘可进一步制造用于芯片封装的电路基板。
需要说明的是，由宏观方法制造的含导电通孔的基板中的导电通孔的位置很难随意精确地定位，而在芯片封装的应用中导电通孔的位置必须精确定位。而采用本实施例的基于含导电通孔的基板制作含有再分布导电通孔的基板的方法可以有效地解决这个问题，其再分布导电通孔的位置可根据需要精确定位，但再分布导电通孔的密度和间距受导电通孔的密度和导电通孔的直径限制，粗略地说，再分布导电通孔的密度比导电通孔的密度要小4倍左右，即4个导电通孔可产生一个再分布导电通孔，相邻再分布导电通孔之间的间距必须比导电通孔的直径大一些，在实际应用中基于一个其导电通孔的间距为100微米的含导电通孔的基板可制成一个其再分布导电通孔的间距大约可为200微米左右的含有再分布导电通孔的基板，这可基本满足目前芯片封装的需要。
第三实施例
本实施例提供了一种基于第一实施例的含导电通孔的基板制作的再分布导电通孔的基板。
如图9所示，数字符号700代表一个含导电通孔701的基板，其包含上下两个表面，箭头7a所示的步骤示意在所述含导电通孔的基板的上下表面覆盖片状金属711/711a；上表面中的每一个片状金属711对应下表面中的一个片状金属711a，形成多对大小相等相互对齐的片状金属对711/711a，710代表覆盖有片状金属对711/711a的所述含导电通孔701的基板700。箭头7b所示的步骤示意在所述覆盖了片状金属的基板710的上下表面再进一步覆盖绝缘721/721a。箭头7c所示的步骤示意对应所述的片状金属对711/711a，在所述绝缘层721/721a中开孔731/731a，使每一个孔731/731a都落在片状金属的范围内，对应每一对片状金属711/711a，从上表面孔731中的暴露的金属731到下表面孔中暴露的金属731a经由连接它们的导电通孔(即被片状金属对711/711a覆盖住的部分导电通孔，另外，数字符号731/731a也代表对应孔中暴露的金属)形成一个导电通道，即从金属731经由部分导电通孔连接到金属731a的导电通道，称作再分布导电通孔，从而制成含有再分布导电通孔的基板。
优选地，基于所述的含有再分布导电通孔的基板，通过常规的方法在其上制作电路和焊盘可进一步制造用于芯片封装的电路基板。
需要说明的是，由宏观方法制造的含导电通孔的基板中的导电通孔的位置很难随意精确地定位，而在芯片封装的应用中导电通孔的位置必须精确定位。而采用本实施例的基于含导电通孔的基板制作含有再分布导电通孔的基板的方法可以有效地解决这个问题，其再分布导电通孔的位置可根据需要精确定位，但再分布导电通孔的密度和间距受导电通孔的密度和导电通孔的直径限制，粗略地说，再分布导电通孔的密度比导电通孔的密度要小4倍左右，即4个导电通孔可产生一个再分布导电通孔，相邻再分布导电通孔之间的间距必须比导电通孔的直径大一些，在实际应用中基于一个其导电通孔的间距为100微米的含导电通孔的基板可制成一个其再分布导电通孔的间距大约可为200微米左右的含有再分布导电通孔的基板，这可基本满足目前芯片封装的需要。
需要进一步说明的是，以上参照实施例和附图说明对本发明的描述仅为举例说明，而不是限定本发明的精神和范围，熟悉此技术者当可据此进行修改而得到等效实施例。