一种用于三维mcm的隔板及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微电子技术领域，涉及微电子组装，特别是一种用于三维MCM的隔板及其制作方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]复杂的电子设备常常包含多个MCM(多芯片组件或模块)结构，要组装许多元器件。如果仅在二维(2D)表面组装元器件则要占据较大的组装面积，系统的体积难以缩小。若将系统分成多个模块，用LTCC(低温共烧陶瓷)制作基板，则系统可分成多个LTCC 2D-MCM模式。通过多块2D-MCM叠层连接，所组装的芯片、电阻、电容等元器件不仅在二维平面上展开，还在其垂直方向上排列，实现垂直互连的MCM多层结构，形成三维MCM(3D-MCM)。采用垂直互连3D-MCM这种组装形式制作的电路不仅体积和表面积明显缩小，而且由于互连线缩短，使互连电阻和寄生效应减小，因此信号延迟缩短，噪声和损耗亦均下降，可进一步提高信号传输速度。
[0004]当2D-MCM叠层连接时，由于2D-MCM表面组装有元器件，因此叠层的2D-MCM之间必须有隔板将其隔开，以免元器件受压或受损。隔板中必须有上下电连通作用的金属化通孔及起焊接作用的焊盘。对于LTCC 3D-MCM，隔板通常采用与基板相同的生瓷带材料制作。现有技术的制作过程是:首先在隔板用生瓷带的相应部位冲孔并用金属浆料填孔；然后，将生瓷带的中间部位挖去；其次将挖空后的隔板生瓷带与基板生瓷带叠压在一起；最后，基板与隔板整体烧结形成大空腔结构基板。常用LTCC生瓷带主要为进口材料，价格昂贵。隔板的厚度与待叠层的MCM上元器件的高度有关，元器件越高，所需隔板越厚。这些用作隔板的生瓷带，除四边隔板部分保留外，大部分区域被挖掉，因此，隔板生瓷带利用率很低。如果叠压的隔板不与基板叠压在一起烧结，由于LTCC生瓷带烧结时存在较大收缩，回形结构的隔板单独烧结时四边中部容易外凸，每边隔板很难保持平直。这些不平直的隔板上的通孔位置与均匀收缩时的设计位置将很容易发生偏差，应用时与上下MCM形成错位，从而影响垂直互连的连通性。
[0005]
【发明内容】
[0006]为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种节省材料、有利于散热、制作操作方便、工艺灵活的用于3D-MCM的隔板及其制作方法。
[0007]本发明是通过以下技术方案实现的:
一种用于三维MCM的隔板，所述隔板是由多个单边隔板拼接而成的一环形结构的整体隔板。
[0008]本发明所述的一种用于三维MCM的隔板，所述隔板上设有多个电互连金属化通孔和焊盘，所述焊盘位于隔板表面或通孔表面。
[0009]本发明所述的一种用于三维MCM的隔板，所述隔板由两对规格一样的4个矩形单边隔板组成，包括两个长边隔板和两个短边隔板，
所述长边隔板的长度为三维MCM长度与短边隔板宽度之差，长边隔板的宽度为三维MCM宽度与长边隔板宽度之差；
或者所述长边隔板的长度为三维MCM的长度，长边隔板的宽度为三维MCM宽度与短边隔板长度之差的一半；
或者所述短边隔板的长度为三维MCM的宽度，短边隔板的宽度为三维MCM长度与长边隔板长度之差的一半。
[0010]一种用于三维MCM的隔板的制作方法，包括以下步骤:
(1)采用多层LTCC生瓷带，根据MCM的尺寸制作单边隔板；
(2)将制作的多个单边隔板拼接成用于连接上下MCM的一环形结构的整体隔板。
[0011]本发明所述的一种用于三维MCM的隔板的制作方法，步骤(1)所述的单边隔板通过包括整版隔板打孔、金属填孔、印制焊盘、叠层、热压、生切、烧结的工序制作而成；
或者通过包括整版隔板打孔、金属填孔、印制焊盘、叠层、热压、烧结、熟切的工序制作
ΟΤΙ D
[0012]本发明所述的一种用于三维MCM的隔板的制作方法，步骤(2)所述拼接过程为将粘结浆料涂覆在单边隔板拼接处，通过烘干或烘干后烧结的方式使拼接材料固化。
[0013]本发明所述的一种用于三维MCM的隔板的制作方法，所述粘结浆料为
玻璃材料或介质材料研磨成粉状，加入15-35 wt%的有机粘合剂，混匀研磨调制而成； 或者为有粘结作用的有机材料调制而成；
或者为商品化FHG系列玻璃浆料或DB系列玻璃浆料。
[0014]本发明所述的一种用于三维MCM的隔板的制作方法，
所述介质材料为玻璃材料与无机添加剂的混合粉料或者为LTCC生瓷带材料；
所述有机粘合剂为稀释剂或者为稀释剂与改善剂的混合物。
[0015]本发明所述的一种用于三维MCM的隔板的制作方法，所述玻璃材料为磷酸盐玻璃粉料或硼磷酸盐玻璃粉料。
[0016]本发明所述的一种用于三维MCM的隔板的制作方法，所述玻璃材料为磷酸锌玻璃粉料或硼磷酸锌玻璃粉料。
[0017]本发明所述的一种用于三维MCM的隔板的制作方法，
所述无机添加剂为A1203、Si02、Mn02中的任意一种或两种以上的组合；
所述稀释剂为松节油、松油醇、丙醇、丁基卡必醇醋酸酯中的任意一种或两种以上的组合；
所述改善剂为聚乙烯醇、乙基纤维素、乙酸丁酸纤维素、硝酸纤维素中的任意一种或两种以上的组合。
[0018]本发明所述的一种用于三维MCM的隔板的制作方法，
所述浆料涂覆厚度为0.1-0.3 mm ;
所述烘干温度为130~150°C，时间为8~10 min ；
所述烧结温度在使用介质浆料时为700~850°C ;在使用玻璃浆料时为高于玻璃软化点100?200。。。
[0019]本发明的有益效果在于:
1、独立操作工艺。对于LTCC 3D-MCM的隔板，目前制作方式是将大块LTCC生瓷带中间部位挖去，然后与上层或下层基板叠压在一起烧结而成。本发明为独立制作单块隔板，不需与基板叠压在一起烧结。单块隔板烧结后收缩均匀，不存在变形问题。另外，基板与隔板分开制作，工序中减小了相互影响，操作灵活，有利于提高产品成品率。
[0020]2、降低成本。用现有整片挖空腔的方式制作整体隔板，材料利用率低，如果3D-MCM中存在较高的元器件，隔板厚度往往比基板还厚，因此制作完整隔板需要消耗大量生瓷带材料。采用本发明单块隔板拼接的整体隔板，生瓷带材料得到了充分利用。在批量生产3D-MCM时，节约生瓷带材料效果非常明显。
[0021]3、有利散热。现有3D-MCM隔板与基板烧结在一起。本发明隔板与基板分开制作，隔板与基板之间通过焊料凸点进行连接。这样，在3D-MCM内部与外部之间多了许多对流通道，这有利于3D-MCM内部热量的散失。
[0022]
【附图说明】
[0023]图1为本发明一种用于三维MCM隔板的截面示意图；
图2为本发明一种用于三维MCM隔板的均衡型拼接方式的俯视图；
图3为本发明一种用于三维MCM隔板的全长型拼接方式的俯视图；
图4为本发明一种用于三维MCM隔板的全宽型拼接方式的俯视图。
[0024]附图标记:1，隔板；2，焊盘；3，金属化通孔；4，拼接处。
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【具体实施方式】
[0026]为更好理解本发明，下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅是对本发明进行说明而非对其加以限定。
[0027]在进行3D-MCM组装时，为使多块基板和隔板垂直互连准确、操作方便，2D-MCM上四周起隔离作用的隔板通常需要连成一体，成为一环形结构的整体隔板。本发明首先制作单边隔板，然后将单边隔板采用粘结材料拼接起来。因隔板用于3D-MCM时，需要经历200°C甚至300°C以上的工作温度，因此，粘结材料需耐一定高温和有一定的机械强度。拼接隔板前首先选择隔板拼接方式，以此确定单边隔板尺寸。原则上，图2—图4可用于任意矩形平面形状的3D-MCM中垂直互连的隔板。但制作某个3D