CN114953304A - 一种新型树脂通孔转接板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型树脂通孔转接板的制备方法，首先根据转接板互连结构的3D模型，采用电子束选区熔化3D打印技术制作金属层与铜柱；根据转接板的布局要求，使用塑料夹具分别固定好铜柱与金属层，并放置于浇筑模具中；制备液态基体树脂，将液态基体树脂经加热真空脱泡后转移至模具中，然后放入烘箱固化，待固化完成后取出，并在室温下采用压力机对其施加压力；最后将树脂通孔转接板的雏形脱模取出，并使用磨具去除转接板外多余的树脂。本发明采用先制造、放置铜柱与金属层后填充树脂材料，经树脂完全固化后成为新型树脂通孔转接板，避开了传统TGV转接板成孔技术不成熟、工艺复杂、金属层易变形与脱落、成本高的缺陷。

Description

一种新型树脂通孔转接板的制备方法
技术领域
本发明涉及微电子制造领域，具体涉及一种新型树脂通孔转接板的制备方法。
背景技术
随着目前光电微系统的逐渐发展，玻璃通孔（TGV）互连技术具有透光性良好、高频电学特性优异、成本低、工艺流程简单、机械稳定性强等应用优势具有广泛的应用背景。但是目前TGV成孔工艺复杂，主要面临玻璃通孔孔径大、孔间距大、玻璃通孔垂直度差、存在侧裂纹、粗糙度略大、价格昂贵等一系列问题。除TGV成孔技术问题外，限制玻璃通孔应用的一个技术难点是高质量的金属填充。与TSV不同，TGV孔径较大，且多为通孔，电镀时间长；另一方面，与硅材料不同，由于玻璃表面平滑，与常用金属（如Cu）的黏附性较差，容易造成玻璃衬底与金属层之间的分层现象，导致金属层卷曲甚至脱落等现象。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种新型树脂通孔转接板的制备方法，解决传统光电微系统中TGV加工困难的问题。
技术方案：一种新型树脂通孔转接板的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：在计算机中建立转接板互连结构的3D模型，采用电子束选区熔化3D打印技术制作金属层与铜柱；
步骤2：制作用于树脂浇筑转接板的模具；
步骤3：根据转接板的布局要求，使用塑料夹具分别固定好铜柱与金属层，并放置于所述模具中；
步骤4：制备液态基体树脂，所述液态基体树脂的组分包括：4,4'-二氨基二苯甲烷环氧树脂、双酚A型酚醛环氧树脂、增韧剂、双氰胺以及有机脲类促进剂；
步骤5：将所述液态基体树脂经加热真空脱泡后转移至所述模具中，然后放入烘箱固化；固化完成后整体取出并放置于压力机的压台上，压力机的压头从模具上方进入模具中对固化后的树脂施加5Mpa的压力，此过程持续24h；
步骤6：将树脂通孔转接板的雏形脱模取出，然后使用磨具去除转接板外多余的树脂。
进一步的，所述步骤4中，所述液态基体树脂的组分质量比为：4,4'-二氨基二苯甲烷环氧树脂∶双酚A型酚醛环氧树脂∶增韧剂∶双氰胺∶有机脲类促进剂＝24∶56∶20∶6.2∶0.2。
进一步的，制备所述液态基体树脂时，首先将4,4'-二氨基二苯甲烷环氧树脂、双酚A型酚醛环氧树脂、增韧剂混合均匀，然后加入双氰胺和有机脲类促进剂的预混物后，在50℃~60℃的加热温度下再次混合均匀。
有益效果： 1、采用先制造、放置铜柱与金属层后填充树脂材料，经树脂完全固化后成为新型树脂通孔转接板，巧妙避开了TGV成孔技术难的问题，且能够根据转接板的需求设计不同形状、大小的树脂通孔，且能够做到通孔细致、垂直、均匀。
2、利用树脂材料为芯的树脂通孔转接板与金属层有较强的粘附性，金属层不易分层，从而金属层不会产生脱落、变形的现象。
3、使用双酚A型结构的多官能团环氧树脂和酚醛环氧树脂作为主体树脂相较于其他材质的树脂材料有着良好的贮存性、工艺性以及其硬化物在高温下力学性能保持率良好，从而树脂通孔转接板的可靠性更高。
4、免去传统TGV转接板刻蚀、电镀等复杂工艺，大大降低了制作成本，有效地减少了制作时间，提高了制作效率。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为铜柱与金属层的剖面图；
图3为树脂固化后的剖面图；
图4为除去多余树脂后的转接板剖面图；
图5为HFSS仿真模型图；
图6为HFSS仿真散射参数S21曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1所示，一种新型树脂通孔转接板的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：根据转接板的设计图在计算机中建立3D模型，利用电子束选区熔化的3D打印技术将粉末铜熔化并堆积成转接板的金属层与通孔铜柱，如图2所示。
步骤2：制作便于后续树脂浇筑的模具，其尺寸略大于转接板的尺寸。
步骤3：结合转接板中金属互连结构的布局要求，利用塑料夹具将转接板的金属层与通孔铜柱放置在模具中。
步骤4：调整型号为AG-80的4,4'-二氨基二苯甲烷环氧树脂、型号为BPANE8200的双酚A型酚醛环氧树脂与型号为JG-Z002的增韧剂的配比，使得混合均匀的树脂体系在室温下有良好的成膜性、韧性与粘性，以满足制备的工艺要求，接着加入型号为Ecure 14的双氰胺、型号为MY-40的有机脲类促进剂的预混物作为固化体系，确定配方的质量比为：4,4'-二氨基二苯甲烷环氧树脂∶双酚A型酚醛环氧树脂∶增韧剂∶双氰胺∶有机脲类促进剂＝24∶56∶20∶6.2∶0.2，按配比混合均匀，混合过程需适当加温，温度范围为50℃~60℃。
步骤5：将混合均匀的液态树脂经过加热真空脱泡装置进行脱泡，之后浇筑于模具中，随后将模具放入高温烘箱中固化；为了能够降低固化后树脂的孔隙率与提高固化树脂与金属层的粘附性，固化完成后整体取出并放置于压力机的压台上，压力机的压头从模具上方进入模具中对固化后的树脂施加5Mpa的压力，此过程持续24h。
步骤6：将雏形树脂通孔转接板脱模取出，如图3所示，但是由于此时的树脂通孔转接板外侧会留有多余的固化树脂，利用打磨机打磨多余的树脂后如图4所示，此时树脂通孔转接板制备完成，其金属层与铜柱能够实现芯片与芯片、芯片与基板的电气互连，树脂材料能够完全绝缘铜柱之间的电信号，避免系统短路。
为了能够评估树脂通孔转接板的电学性能，本发明结合HFSS软件对树脂通孔转接板的电学性能进行仿真，仿真模型图如图5所示，仿真模型的主体是长宽高为1600um×925um×500um的长方体，其材料设置为树脂，长方体的上下表面均覆盖一层厚度为5um的RDL层，其材料定义为铜，采用树脂作为信号RDL与地RDL之间的绝缘层。使用半径为35um的树脂通孔作为桥梁连接上下RDL层，材料定义为导电性能良好的铜，仿真得到的散射参数S21曲线如图6所示，在0~26Ghz的频率范围内，散射参数S21值均大于-3dB，可见其电信号传输性能比较优越。
针对现有技术以玻璃材料为芯的传统TGV转接板制备时，TGV孔径难以控制、成本高、金属层与衬底之间易分层等加工问题，本发明利用树脂材料替换玻璃材料为芯，利用树脂材料具有透光性良好、可靠性高、制造简单、成本低优点，并采用先制造、放置铜柱与金属层后填充树脂材料，经树脂完全固化后成为新型树脂通孔转接板，避开了传统TGV转接板成孔技术不成熟、工艺复杂、金属层易变形与脱落、成本高的缺陷。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种新型树脂通孔转接板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：在计算机中建立转接板互连结构的3D模型，采用电子束选区熔化3D打印技术制作金属层与铜柱；
步骤2：制作用于树脂浇筑转接板的模具；
步骤3：根据转接板的布局要求，使用塑料夹具分别固定好铜柱与金属层，并放置于所述模具中；
步骤4：制备液态基体树脂，所述液态基体树脂的组分包括：4,4'-二氨基二苯甲烷环氧树脂、双酚A型酚醛环氧树脂、增韧剂、双氰胺以及有机脲类促进剂；
步骤5：将所述液态基体树脂经加热真空脱泡后转移至所述模具中，然后放入烘箱固化；固化完成后整体取出并放置于压力机的压台上，压力机的压头从模具上方进入模具中对固化后的树脂施加5Mpa的压力，此过程持续24h；
步骤6：将树脂通孔转接板的雏形脱模取出，然后使用磨具去除转接板外多余的树脂。
2.根据权利要求1所述的新型树脂通孔转接板的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，所述液态基体树脂的组分质量比为：4,4'-二氨基二苯甲烷环氧树脂∶双酚A型酚醛环氧树脂∶增韧剂∶双氰胺∶有机脲类促进剂＝24∶56∶20∶6.2∶0.2。
3.根据权利要求2所述的新型树脂通孔转接板的制备方法，其特征在于，制备所述液态基体树脂时，首先将4,4'-二氨基二苯甲烷环氧树脂、双酚A型酚醛环氧树脂、增韧剂混合均匀，然后加入双氰胺和有机脲类促进剂的预混物后，在50℃~60℃的加热温度下再次混合均匀。
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