CN104465612B - 一种转接板及其制作方法、封装结构 - Google Patents

Abstract

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，并在所述第一表面和所述第二表面之间形成有贯穿该板体的孔洞；绝缘体，填充在所述孔洞中，所述绝缘体中形成有多个贯穿所述板体的通孔；导电体，填充在所述多个通孔中；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。本发明提供的转接板一方面通过填充的绝缘体克服了玻璃通孔的热应力问题和硅通孔的电学性能问题，另一方面提高了转接板整体的集成密度。因此，本发明的转接板同时具有高可靠性和高集成密度的特点。

Description

一种转接板及其制作方法、封装结构

技术领域

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

三维系统级封装中通常使用转接板(Interposer)来实现上下层结构的电连接，并且转接板还具有易于无源器件集成等优点。现有的转接板主要由玻璃和硅制成。其中，玻璃通孔的断裂强度较低，对其进行打孔容易引起玻璃碎裂、出现裂纹等现象，热应力问题尤其突出。此外，从工艺上来说，在玻璃上钻取小孔径的通孔是比较困难的，因此，在玻璃上制作高密集度的通孔会更加困难。而在硅通孔中，传输通道会产生寄生电容、电感、以及漏电流等电学问题。并且，硅通孔之间的距离越近，这些电学问题就越突出。因此，直接在玻璃转接板和硅转接板上制作通孔会导致热应力和电学问题，而且集成密度不高。

为了克服玻璃通孔的热应力问题和硅通孔的电学性能问题，可以在转接板的制作过程中，先在钻取的盲孔中填充一层绝缘体，再用导电体将该盲孔填满。也就是说，通过在导电体与板体之间加入一层低介电常数、低弹性模量的绝缘体(例如高分子聚合物)来加强转接板的电学和机械性能上的可靠性。但是，上述方法的弊端在于，在板体上打孔的时候要考虑填充的绝缘体的厚度，所以需要在板体上钻取大于导电体直径的孔。上述方法虽然在一定程度上避免了玻璃通孔的热应力问题和硅通孔的电学性能问题，但降低了单位面积上打孔的数目，导致转接板的集成密度不高、空间浪费等问题。因此，亟需一种能够同时兼顾转接板的高可靠性和高集成密度的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种高可靠性和高集成密度的转接板及其制作方法、封装结构。

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孔洞；绝缘体，填充在所述孔洞中，所述绝缘体中形成有多个贯穿所述板体的通孔；导电体，填充在所述多个通孔中；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。

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。

优选地，所述孔洞形成为下列中的至少一者：矩形、圆柱形和锥台形；以及所述通孔形成为圆柱形和/或锥台形。

优选地，该转接板还包括无源器件，该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，并与同侧的所述布线结构电连接。

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凹槽；在所述凹槽中填充绝缘体；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多个盲孔；在所述多个盲孔中填充导电体；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。

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。

优选地，所述凹槽形成为下列中的至少一者：矩形、圆柱形和锥形；以及所述盲孔形成为圆柱形和/或锥形。

优选地，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，使得该无源器件与所述第一布线结构电连接，之后，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。

优选地，在所述第二表面一侧对所述板体进行布线之后，在所述板体的第二表面一侧布置无源器件，使得该无源器件与所述第二布线结构电连接。

本发明还提供一种包括上述转接板的封装结构。

通过上述技术方案，在转接板上制作较大面积的凹槽，用绝缘体填满该凹槽，再在该绝缘体上钻取多个盲孔并用导电体填充。经减薄以后(此时，凹槽变为上下通透的孔洞，盲孔变为通孔)，转接板通过通孔中的导电体来进行上下连通。也就是，将转接板中的一些区域先用绝缘体来整体置换，然后在该绝缘体区域中打孔并填充所需的多个导电体。一方面，本发明提供的转接板通过填充的绝缘体克服了玻璃通孔的热应力问题和硅通孔的电学性能问题。另一方面，在本发明提供的转接板中，穿过绝缘体的通孔中只填充有导电体，所以不需要钻取比导电体直径更大的盲孔。由于钻取的盲孔的孔径较小，同样面积的板体上可以钻取更多数量的盲孔。这样，无论是与在每个通孔中都填充绝缘体的情况相比还是与直接对板体打孔的情况相比，都可以提高导电体的集成密度，避免了转接板的板体上空间浪费的问题，提高了转接板整体的集成密度。因此，本发明的转接板同时具有高可靠性和高集成密度的特点。

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。

附图说明

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：

图1a和图1b是本发明的实施方式提供的转接板的示意图；

图1c是图1a中的转接板除去布线结构的俯视图；

图2a和图2b是本发明的另一实施方式提供的转接板的示意图；

图2c是图2a中的转接板除去布线结构的俯视图；

图3a-图3i是本发明的实施方式提供的图1b中的转接板的制作方法的示意图；以及

图4a-图4i是本发明的实施方式提供的图2b中的转接板的制作方法的示意图。

附图标记说明

100 转接板 101 板体 101a 第一表面

101b 第二表面 101c 孔洞 101d 凹槽

102 绝缘体 102a 通孔 102b 盲孔

103 导电体 104a 第一布线结构 104b 第二布线结构

105 无源器件 106 承载片

具体实施方式

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。

图1a和图1b是本发明的实施方式提供的转接板的示意图。如图1a所示，该转接板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，并在第一表面101a和第二表面101b之间形成有贯穿该板体101的孔洞101c。绝缘体102可以填充在该孔洞101c中，该绝缘体102中可以形成有多个贯穿板体101的通孔102a。导电体103可以填充在所述多个通孔102a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的在第一表面101a和第二表面101b上，并与导电体103电连接。

其中，板体101可以由以下中的至少一者制成：玻璃、硅、碳化硅和陶瓷等。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。

其中，孔洞101c可以形成为下列中的至少一者：矩形、圆柱形和锥台形。通孔102a可以形成为圆柱形和/或锥台形。其中，孔洞101c和通孔102a的形状并不限于上述形状，只要是能够实现本发明技术效果的任意形状都可以包括在本发明中。

如图1b所示的实施方式中，考虑电路功能的需要，在图1a所示的实施方式的基础上，转接板100还可以包括无源器件105。该无源器件105可以布置在板体101的第一表面101a一侧和/或第二表面101b一侧，并与同侧的布线结构电连接(未示出)。其中，该无源器件105例如可以是电阻、电容、滤波器、谐振器以及光无源器件等。

在图1b中，无源器件105被示出布置在板体101的表面101a以上，但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的表面101a以下，也就是该无源器件105可以被植入到板体101的内部。

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。

图1c是图1a中的转接板100除去布线结构的俯视图。结合图1a和图1c可以看出，在图1a所示的转接板100的实施方式中，孔洞101c形成为矩形，通孔102a形成为圆柱形。

图2a和图2b是本发明的另一实施方式提供的转接板的示意图。图2c是图2a中的转接板100除去布线结构的俯视图。结合图2a和图2c可以看出，与图1a的实施方式不同的是，在图2a的实施方式中，孔洞101c形成为锥台形。同样地，在图2a所示的实施方式的基础上，在图2b所示的实施方式中，转接板100还可以包括无源器件105。

应当理解的是，本文中的孔洞、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。并且，图1a-图2c中的矩形和锥台形孔洞101c，以及圆柱形通孔102a的形状仅仅示例性地示出了规则的矩形、锥台形和圆柱形。而本发明所述的矩形、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矩形、锥台形(锥形)和圆柱形结构，并且这些形状也不具有限制本发明范围的意义。只要是能够实现本发明技术效果的孔洞和通孔的各种形状(包括上述形状及其近似形状)都包括在本发明的保护范围之内。

通过上述技术方案，将转接板100中的一些区域用绝缘体102填充(也就是置换掉板体101的材料)，并且在该绝缘体102中形成有多个通孔102a，在该多个通孔102a中填充有导电体103。一方面，本发明提供的转接板100通过填充的绝缘体102克服了玻璃通孔的热应力问题和硅通孔的电学性能问题。另一方面，在本发明提供的转接板100中，穿过绝缘体102的通孔102a中只填充有导电体103，所以不需要钻取比导电体103直径更大的盲孔。由于钻取的盲孔的孔径较小，同样面积的板体上可以钻取更多数量的盲孔。这样，无论是与在每个通孔中都填充绝缘体的情况相比还是与直接对板体101打孔的情况相比，都可以提高导电体103的集成密度，避免了转接板100的板体101上空间浪费的问题，提高了转接板100整体的集成密度。因此，本发明的转接板100同时具有高可靠性和高集成密度的特点。

图3a-图3i是本发明的实施方式提供的图1b中的转接板的制作方法的示意图。

首先，步骤一，如图3a所示，可以从转接板100的板体101的第一表面101a一侧对板体101进行打孔，以在板体101内形成凹槽101d(图3a中，该凹槽101d为矩形)。其中，板体101可以由以下中的至少一者制成：玻璃、硅、碳化硅和陶瓷等。图3a所示的凹槽101d形成为矩形，经过之后的减薄操作(如后面进一步详细描述的)形成为矩形的孔洞101c。如果要制作圆柱形和锥台形的孔洞101c，该凹槽101d则可以分别形成为圆柱形和锥形。

接下来，步骤二，如图3b所示，可以在凹槽101d中填充绝缘体102。该绝缘体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。

接下来，步骤三，如图3c所示，可以从第一表面101a一侧对绝缘体102进行打孔，以在该绝缘体102内形成多个盲孔102b。具体地，可以在填充绝缘体102(步骤二)之后进行表面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。

接下来，步骤四，如图3d所示，可以在多个盲孔102b中填充导电体103。例如，可以利用大马士革工艺来将铜填充到盲孔102b中，形成铜质的导电体103。也可以先在多个盲孔102b中沉积扩散阻挡层和种子层，再填充铜质的导电体103，这样可以阻挡铜的扩散，并易于电镀出铜线路。

接下来，步骤五，如图3e所示，可以在第一表面101a一侧对板体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。

接下来，步骤六，如图3f所示，可以在第一表面101a一侧布置无源器件105，使得该无源器件105与第一布线结构104a电连接。该步骤六为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。

接下来，步骤七，如图3g所示，可以在板体101的第一表面101a一侧临时键合(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。

接下来，步骤八，如图3h所示，可以从与第一表面101a相对的第二表面101b一侧对板体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，矩形的凹槽101d变为矩形的孔洞101c，而圆柱形的盲孔102b变为圆柱形的通孔102a。

接下来，步骤九，如图3i所示，在第二表面101b一侧对板体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。

接下来，步骤十，在板体101的第二表面101b一侧布置无源器件105(未示出)，使得该无源器件105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。

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3i中的转接板100在移除承载片106之后的状态如图1b所示。

图4a-图4i是本发明的实施方式提供的图2b中的转接板的制作方法的示意图。

与结合图3a-图3i描述的制作方法不同的是，图4a-图4i中的制作方法的步骤一(即图4a)中，在板体101上制作的凹槽101d为锥形，并且经图4h示出的减薄操作之后，该锥形的凹槽101d变为锥台形的孔洞101c，在图4c钻取的圆柱形的盲孔102b变为圆柱形的通孔102a。图4a-图4i中的其余步骤都与图3a-图3i描述的制作方法相同，此处便不再赘述。

本发明还提供一种包括上述转接板的封装结构。该转接板的以上特点使得该封装结构可靠性高、集成密度高。

通过上述技术方案，在转接板100上制作较大面积的凹槽101d，用绝缘体102填满该凹槽101d，再在该绝缘体102上钻取多个盲孔102b并用导电体103填充。经减薄以后(此时，凹槽变为上下通透的孔洞，盲孔变为通孔)，转接板100通过通孔102a中的导电体103来进行上下连通。也就是，将转接板100中的一些区域先用绝缘体102填充(也就是置换掉板体101的材料)，并且在该绝缘体102中形成有多个通孔102a，在该多个通孔102a中填充有导电体103。一方面，本发明提供的转接板100通过填充的绝缘体102克服了玻璃通孔的热应力问题和硅通孔的电学性能问题。另一方面，在本发明提供的转接板100中，穿过绝缘体102的通孔102a中只填充有导电体103，所以不需要钻取比导电体103直径更大的盲孔。由于钻取的盲孔的孔径较小，同样面积的板体上可以钻取更多数量的盲孔。这样，无论是与在每个通孔中都填充绝缘体的情况相比还是与直接对板体101打孔的情况相比，都可以提高导电体103的集成密度，避免了转接板100的板体101上空间浪费的问题，提高了转接板100整体的集成密度。因此，本发明的转接板100同时具有高可靠性和高集成密度的特点。

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。

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。

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。

Claims (10)

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孔洞；

绝缘体，填充在所述孔洞中，所述绝缘体中形成有多个贯穿所述板体的通孔，所述通孔通过从所述第一表面一侧对填满所述孔洞的绝缘体进行打孔形成；

导电体，用大马士革电镀工艺填充在所述通孔中，所述绝缘体和所述导电体之间沉积有扩散阻挡层；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，所述孔洞形成为下列中的至少一者：矩形、圆柱形和锥台形；以及所述通孔形成为圆柱形和/或锥台形。

4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的转接板，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。

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凹槽；

在所述凹槽中填充绝缘体；

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多个盲孔；

在所述盲孔中沉积扩散阻挡层，再用大马士革电镀工艺填充导电体；

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，所述凹槽形成为下列中的至少一者：矩形、圆柱形和锥形；以及所述盲孔形成为圆柱形和/或锥形。

8.根据权利要求5-7中任一权利要求所述的方法，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，使得该无源器件与所述第一布线结构电连接，之后，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5-7中任一权利要求所述的方法，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，在所述板体的第二表面一侧布置无源器件，使得该无源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。