转接板及其制作方法、封装结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种转接板及其制作方法、封装结构。该转接板包括：板体，具有相对的第一表面和第二表面，并在第一表面和第二表面之间形成有贯穿该板体的锥台形通孔；绝缘体，填充在锥台形通孔中，其中形成有贯穿板体的圆柱形通孔；导电体，填充在圆柱形通孔中；以及第一布线结构和第二布线结构，分别布置在板体的第一表面和第二表面上，并与导电体电连接。本发明提供的转接板中，提高了转接板上器件的集成密度，进而提高了整个封装结构的集成密度，并且降低了玻璃转接板中导电体与板体由于热膨胀系数不匹配等引起的热应力问题，避免了硅转接板中产生的电学问题，因此增强了转接板的机械和电学可靠性。
【专利说明】转接板及其制作方法、封装结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及封装领域，具体地，涉及一种转接板及其制作方法、封装结构。
【背景技术】
[0002]三维系统封装利用芯片的相互堆叠，从而实现了不同芯片在垂直方向的高效互连。转接板(interposer)在三维系统集成中起到了承上启下的作用，使得信号输出端口实现再分配。转接板的制作主要通过在其板体上打孔，并填充导电体，从而得到信号的垂直传输通道。转接板的板体上钻取的锥形孔由于其平面端的孔径大于尖端的孔径，这种结构使得填充的导电体在锥形孔的平面端一侧占据了较大面积，从而限制了转接板上器件的集成数目。并且，现有的转接板主要由玻璃和硅制成，玻璃通孔的断裂强度较低，容易引起碎裂、裂纹等热机械应力问题。硅通孔中，传输通道会产生寄生电容、电感、以及漏电流等电学问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种器件集成密度较大、机械和电学可靠性较强的转接板及其制作方法、封装结构。
[0004]为了实现上述目的，本发明提供一种转接板，该转接板包括:板体，具有相对的第一表面和第二表面，并在所述第一表面和所述第二表面之间形成有贯穿该板体的锥台形通孔；绝缘体，填充在所述锥台形通孔中，所述绝缘体中形成有贯穿所述板体的圆柱形通孔；导电体，填充在所述圆柱形通孔中；以及第一布线结构和第二布线结构，分别布置在所述板体的所述第一表面和所述第二表面上，并与所述导电体电连接。
[0005]优选地，所述板体由以下中的至少一者制成:玻璃、硅、碳化硅和陶瓷。
[0006]优选地，所述绝缘体由高分子聚合物材料制成。
[0007]优选地，该转接板还包括:无源器件，布置在所述板体的所述第一表面一侧和/或所述第二表面一侧，并与同侧的布线结构电连接；和/或微机电系统器件，布置在所述板体的所述第一表面一侧和/或所述第二表面一侧，并与同侧的布线结构电连接。
[0008]本发明还提供一种转接板的制作方法，该方法包括:从转接板的板体的第一表面一侧对所述板体进行打孔，以在所述板体内形成锥形盲孔；在所述锥形盲孔中填充绝缘体；从所述第一表面一侧对所述绝缘体进行打孔，以在所述绝缘体内形成圆柱形盲孔；在所述圆柱形盲孔中填充导电体；在所述第一表面一侧对所述板体进行布线，以形成与所述导电体电连接的第一布线结构；从与所述第一表面相对的所述板体的第二表面一侧对所述板体进行减薄，使得所述导电体从所述板体露出；以及在所述第二表面一侧对所述板体进行布线，以形成与所述导电体电连接的第二布线结构。
[0009]优选地，所述板体由以下中的至少一者制成:玻璃、硅、碳化硅和陶瓷。
[0010]优选地，所述绝缘体由高分子聚合物材料制成。
[0011]优选地，该方法还包括:在所述第一表面一侧对所述板体进行布线之后，在所述第一表面一侧布置无源器件和/或微机电系统器件，使得该无源器件和/或微机电系统器件与所述第一布线结构电连接，之后，再从与所述第一表面相对的所述板体的第二表面一侧对所述板体进行减薄。
[0012]优选地，该方法还包括:在所述第二表面一侧对所述板体进行布线之后，在所述第二表面一侧布置无源器件和/或微机电系统器件，使得该无源器件和/或微机电系统器件与所述第二布线结构电连接。
[0013]本发明还提供一种包括本发明提供的转接板的封装结构。
[0014]通过上述技术方案，在转接板的锥形盲孔中填充绝缘体，再在绝缘体中打圆柱形盲孔来填充导电体，使得最终填充的导电体为修正后孔径较小的圆柱形。因此，本发明提供的转接板中，减小了导电体的直径，提高了转接板上器件的集成密度，进而提高了整个封装结构的集成密度。并且，通孔中填充的绝缘体具有良好的电学性能和机械性能，因此，该绝缘体可以作为应力释放的缓冲层，降低了玻璃转接板中导电体与板体由于热膨胀系数不匹配等引起的热应力问题，并且该绝缘体作为绝缘层，避免了硅转接板中产生的电学问题，因而增强了转接板的机械和电学可靠性。
[0015]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]附图是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，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0017]图la和图lb是本发明的两种实施方式提供的转接板的示意图；以及
[0018]图2a-图2i是本发明的实施方式提供的转接板的制作方法的示意图。
[0019]附图标记说明
[0020]100转接板101板体101a第一表面
[0021]101b第二表面101c锥台形通孔 101d锥形盲孔
[0022]102绝缘体102c圆柱形通孔 102b圆柱形盲孔
[0023]103导电体104a第一布线结构 104b第二布线结构
[0024]105无源器件106承载片
【具体实施方式】
[0025]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0026]图la和图lb是本发明的两种实施方式提供的转接板的示意图。如图la所示的实施方式中，转接板100可以包括板体101、绝缘体102、导电体103以及第一布线结构104a和第二布线结构104b。其中，板体101具有相对的第一表面101a和第二表面101b,并且在第一表面101a和第二表面101b之间可以形成有贯穿该板体101的锥台形通孔101c。绝缘体102可以填充在锥台形通孔101c中，该绝缘体102中可以形成有贯穿板体101的圆柱形通孔102c。导电体103可以填充在圆柱形通孔102c中。第一布线结构104a和第二布线结构104b可以分别布置在板体101的第一表面101a和第二表面101b上，并与所述导电体103电连接。
[0027]其中，板体101可以由以下中的至少一者制成:玻璃、硅、碳化硅和陶瓷。绝缘体102可以由高分子聚合物材料(例如，苯并环丁烯BCB、光敏聚酰亚胺PSPI等)制成。
[0028]需要说明的是，本说明书附图中以两个锥台形通孔1lc和两个导电体103为例进行说明。但是应当理解的是，本文中通孔和导电体的数目只是起到示例性的作用，而不作为对本发明范围的限制。
[0029]应该理解的是，附图中锥台形通孔1lc和圆柱形通孔102c的形状仅仅示例性地示出了规则的锥台形和圆柱形，而本发明所述的锥台形(以及后面将要描述的锥形)和圆柱形并不局限于严格意义的锥台形(锥形)和圆柱形结构。只要是近似锥台形(锥形)和圆柱形的结构都包括在本发明的保护范围之内。
[0030]优选地，如图1b所示的另一实施方式中，考虑电路功能的需要，该转接板100还可以包括无源器件105和/或微机电系统器件(未示出)。该无源器件105可以布置在板体101的第一表面1la —侧和/或第二表面1lb —侧，并与同侧的布线结构电连接(未不出)。同样地，微机电系统器件也可以布置在板体101的所述第一表面1la —侧和/或所述第二表面1lb—侧，并与同侧的布线结构电连接。其中，无源器件105例如可以是电阻、电容、滤波器、谐振器以及光无源器件等。
[0031]图1b中示出无源器件105被布置在板体101的第一表面1la以上，本领域技术人员可以理解的是，该无源器件105也可以被布置在板体101的第一表面1la以下，也就是该无源器件105可以被植入到板体101的内部。同样地，如果无源器件105(和/或微机电系统器件)被布置在第二表面1lb —侧的话，其也可以被布置在第二表面1lb以上(位于板体101之外)或被植入到板体101的内部。
[0032]可以理解的是，图1b中仅以一个无源器件105为例，其数量于此并不具有限制本发明权利范围的意义，也可以在转接板100中布置多个无源器件105。
[0033]在本发明提供的转接板100中，通过绝缘体102的填充，再在该绝缘体102上形成用于填充导电体103的通孔，可以将转接板100上的锥台形通孔1lc修正为直径较小的圆柱形通孔102c。因此，导电体103填充的有效通孔为直径较小的圆柱形通孔102c，减小了导电体的直径。如果在原有的锥台形通孔1lc中填充导电体103的话，那么通孔之间必须隔开一定的距离，以避免出现相邻的导电体误连接的情况。应用本发明提供的上述转接板，就可以在其制作锥形通孔的时候缩小相互之间的距离，最终可以在一定程度上减小导电体103之间的距离。因此，本发明提供的转接板中，减小了通孔孔径，即减小了导电体的直径，提高了转接板上器件的集成密度，进而提高了整个封装结构的集成密度。并且，锥台形通孔1lc中填充的绝缘体102具有良好的电学性能和机械性能，因此，该绝缘体102作为应力释放的缓冲层，降低了玻璃转接板中导电体103与板体101由于热膨胀系数不匹配等引起的热应力问题，作为绝缘层，避免了硅转接板中产生的电学问题，因而增强了转接板100的机械和电学可靠性。
[0034]图2a-图2i是本发明的实施方式提供的转接板的制作方法的示意图。
[0035]首先，步骤一，如图2a所示，可以从转接板100的板体101的第一表面1la—侧对板体101进行打孔，以在该板体101内形成锥形盲孔101d。工艺上可以通过激光钻孔在板体101上钻取出锥形盲孔101d。其中，板体101例如可以由以下中的至少一者制成:玻璃、硅、碳化硅和陶瓷。
[0036]接下来，步骤二，如图2b所示，可以在该锥形盲孔lOld中填充绝缘体102。该绝缘体102例如可以由高分子聚合物材料(例如，苯并环丁烯BCB、光敏聚酰亚胺PSPI等)制成。
[0037]接下来，步骤三，如图2c所示，可以从所述第一表面101a —侧对绝缘体102进行打孔，以在该绝缘体102内形成圆柱形盲孔102b。具体地，可以在填充绝缘体102 (步骤二)之后进行第一表面101a的平坦化，并制作硬掩膜(未示出)，通过硬掩膜来实现绝缘体102中的打孔。
[0038]接下来，步骤四，如图2d所示，可以在圆柱形盲孔102b中填充导电体103。例如，可以将铜用电镀的方法填充到圆柱形盲孔102b中，形成铜质的导电体103。优选地，在填充导电体103之前，也可以先在圆柱形盲孔102b中先沉积扩散阻挡层和种子层，这样可以阻挡铜的扩散，并易于电镀出铜线路。
[0039]接下来，步骤五，如图2e所示，可以在第一表面101a—侧对板体101进行布线，以形成第一布线结构104a，并且该第一布线结构104a和导电体103电连接。
[0040]接下来，步骤六，如图2f所示，可以在第一表面101a—侧布置无源器件105和/或微机电系统器件，使得该无源器件105和/或微机电系统器件与第一布线结构104a电连接(未示出)。该步骤六为视电路所需而取的优选实施方式的可选的步骤，也可以不执行该步骤六，而直接进行以下步骤。
[0041]接下来，步骤七，如图2g所示，可以在板体101的第一表面101a—侧临时键合(例如，可以通过在表面旋涂键合胶的方式)承载片106。该承载片106可以在接下来的减薄工艺中起到保护转接板100的第一布线结构104a的作用。该步骤七为优选实施方式的可选的步骤，也可以不执行该步骤七，而直接进行以下步骤。
[0042]接下来，步骤八，如图2h所示，可以从与第一表面101a相对的板体101的第二表面101b —侧对板体101进行减薄(例如，通过干法刻蚀、湿法腐蚀或者其他减薄方法)，使得导电体103从板体101露出。此时，原来的锥形盲孔lOld变为锥台形通孔101c，圆柱形盲孔102b变为圆柱形通孔102c。
[0043]接下来，步骤九，如图2i所示，在第二表面101b—侧对板体101进行布线，以形成第二布线结构104b，并且该第二布线结构104b和导电体103电连接。
[0044]接下来，步骤十，在板体101的第二表面101b —侧布置无源器件105和/或微机电系统器件(未示出)，使得该无源器件105和/或微机电系统器件与第二布线结构104b电连接。该步骤十为优选实施方式的可选的步骤，也可以不执行该步骤。
[0045]最后，在执行上述步骤七(键合承载片106)的基础上，步骤十一，可以从板体101移除该承载片106。图2i中移除承载片106后的转接板如图lb所示。
[0046]本发明还提供一种包括上述转接板100的封装结构。
[0047]综上所述，在本发明的转接板100中，通过绝缘体102的填充,再在该绝缘体102上形成用于填充导电体103的通孔，可以将转接板100上的锥台形通孔101c修正为直径较小的圆柱形通孔102c。因此，导电体103填充的有效通孔为直径较小的圆柱形通孔102c。本发明提供的转接板100中，减小了通孔孔径，提高了转接板上的器件的集成密度，进而提高了整个封装结构的集成密度。并且，锥台形通孔101c中填充的绝缘体102具有良好的电学性能和机械性能，因此，该绝缘体102作为应力释放的缓冲层，降低了玻璃转接板中导电体103与板体101由于热膨胀系数不匹配等引起的热应力问题，作为绝缘层，避免了硅转接板中产生的电学问题，因而增强了转接板100的机械和电学可靠性。
[0048]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0049]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0050]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【权利要求】
1.一种转接板，其特征在于，该转接板包括: 板体，具有相对的第一表面和第二表面，并在所述第一表面和所述第二表面之间形成有贯穿该板体的锥台形通孔； 绝缘体，填充在所述锥台形通孔中，所述绝缘体中形成有贯穿所述板体的圆柱形通孔； 导电体，填充在所述圆柱形通孔中；以及 第一布线结构和第二布线结构，分别布置在所述板体的所述第一表面和所述第二表面上，并与所述导电体电连接。
2.根据权利要求1所述的转接板，其特征在于，所述板体由以下中的至少一者制成:玻璃、硅、碳化硅和陶瓷。
3.根据权利要求1所述的转接板，其特征在于，所述绝缘体由高分子聚合物材料制成。
4.根据权利要求1所述的转接板，其特征在于，该转接板还包括: 无源器件，布置在所述板体的所述第一表面一侧和/或所述第二表面一侧，并与同侧的布线结构电连接；和/或 微机电系统器件，布置在所述板体的所述第一表面一侧和/或所述第二表面一侧，并与同侧的布线结构电连接。
5.一种转接板的制作方法，其特征在于，该方法包括: 从转接板的板体的第一表面一侧对所述板体进行打孔，以在所述板体内形成锥形盲孔； 在所述锥形盲孔中填充绝缘体； 从所述第一表面一侧对所述绝缘体进行打孔，以在所述绝缘体内形成圆柱形盲孔； 在所述圆柱形盲孔中填充导电体； 在所述第一表面一侧对所述板体进行布线，以形成与所述导电体电连接的第一布线结构； 从与所述第一表面相对的所述板体的第二表面一侧对所述板体进行减薄，使得所述导电体从所述板体露出；以及 在所述第二表面一侧对所述板体进行布线，以形成与所述导电体电连接的第二布线结构。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述板体由以下中的至少一者制成:玻璃、硅、碳化硅和陶瓷。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述绝缘体由高分子聚合物材料制成。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法还包括: 在所述第一表面一侧对所述板体进行布线之后，在所述第一表面一侧布置无源器件和/或微机电系统器件，使得该无源器件和/或微机电系统器件与所述第一布线结构电连接，之后，再从与所述第一表面相对的所述板体的第二表面一侧对所述板体进行减薄。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法还包括: 在所述第二表面一侧对所述板体进行布线之后，在所述第二表面一侧布置无源器件和/或微机电系统器件，使得该无源器件和/或微机电系统器件与所述第二布线结构电连接。
10.一种包括权利要求1-4中任一权利要求所述的转接板的封装结构。
【文档编号】H01L21/48GK104409363SQ201410664902
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】蔡坚, 魏体伟, 王璐, 王谦, 刘子玉 申请人:清华大学