DE112010004890B4 - Herstellungsverfahren für Glaskern-Substrate für Bausteine mit integrierter Schaltung - Google Patents

Herstellungsverfahren für Glaskern-Substrate für Bausteine mit integrierter Schaltung Download PDF

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Abstract

Verfahren (300), das Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Glaskörpers, der eine Reihe von eingebetteten leitfähigen Drähten aufweist (330); und Schneiden von Scheiben aus dem Glaskörper (335), wobei jede Scheibe eine erste Fläche (412) und eine gegenüberliegende zweite Fläche (414) aufweist, die im Wesentlichen parallel zu der ersten Fläche ist, wobei ein Teil jedes eingebetteten Drahts in jeder der Scheiben bleibt und sich von der ersten Fläche (412) zu der zweiten Fläche (414) der Scheibe erstreckt, wobei jeder eingebettete Drahtteil einen einer entsprechenden Reihe von Leitern bereitstellt; wobei zwei oder mehrere Scheiben einen Glaskern für ein Substrat bereitstellen (345); wobei der Glaskörper Ausrichtungselemente enthält (355), und wobei das Verfahren weiterhin das Ausrichten der zwei oder mehr Scheiben unter Verwendung der Ausrichtungselemente umfasst (345), während die zwei oder mehr Scheiben miteinander verbunden werden, um den Glaskern bereitzustellen.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die offenbarten Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen Verfahren zu Herstellung von Substraten für Bausteine mit integrierten Schaltungen und insbesondere Substraten, welche einen Glaskern aufweisen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Ein Chip mit integrierter Schaltung (integrated circuit, IC) kann in einer Baugruppe angeordnet werden, um den Chip zu unterstützen sowie dabei zu helfen, elektrische Verbindungen zwischen dem Chip und einer Komponente der nächsten Ebene, wie einer Systemplatine, Hauptplatine oder anderen Leiterplatte, zu bilden. Die Baugruppe weist in der Regel ein Substrat auf, an das der Chip sowohl mechanisch als auch elektrisch gekoppelt ist. Der IC-Chip kann beispielsweise durch ein Array von Interconnects (Zusammenschaltungen) in einer Flip-Chip-Anordnung an das Substrat gekoppelt sein, wobei eine Unterfüllungsschicht (Underfill) um die Interconnects herum und zwischen dem Chip und dem Substrat angeordnet ist. Jede der Interconnects kann einen Anschluss an dem Chip umfassen (z. B. ein Bond-Pad, Copper-Pillar oder Stud-Bump usw.), der elektrisch an einen damit zusammenpassenden Anschluss (z. B. einem Pad, Pillar, Stud-Bump usw.) auf dem Substrat gekoppelt ist (z. B. durch Reflow-Lot). Alternativ dazu kann der IC-Chip als weiteres Beispiel durch eine Schicht aus Chip-Klebstoff (die attach adhesive) an dem Substrat befestigt sein und mehrere Drahtbonds können zwischen dem Chip und dem Substrat ausgebildet sein.
  • Der IC-Chip ist auf einer Seite des Substrats angeordnet und eine Reihe von elektrisch leitfähigen Anschlüssen ist auf einer entgegengesetzten Seite des Substrats ausgebildet. Die Anschlüsse auf der entgegengesetzten Seite des Substrats werden zum Bilden von elektrischen Verbindungen mit der Komponente der nächsten Ebene (z. B. einer Leiterplatte) verwendet und diese elektrischen Verbindungen können zum Zuführen von Strom zu dem Chip und zum Übertragen von Eingangs-/Ausgangssignalen (E/A-Signalen) an den und von dem Chip verwendet werden. Die elektrisch leitfähigen Anschlüsse auf der entgegengesetzten Seite des Substrats können ein Array von Pins, Pads, Lands, Columns, Bumps usw. umfassen und diese Anschlüsse können an ein entsprechendes Array von Anschlüssen auf der Leiterplatte oder einer anderen Komponente der nächsten Ebene elektrisch gekoppelt sein. Die Anschlüsse auf der entgegengesetzten Seite des Baugruppensubstrats können an die Platte der nächsten Ebene unter Verwendung von beispielsweise einer Buchse (und einem Rückhaltemechanismus) oder durch ein Reflow-Lötverfahren gekoppelt werden. Aus JP 2001-053 191 A ist ein Verfahren zur Herstellung eines Subtrates bekannt, wobei ein Glasblock in Scheiben geschnitten wird und Elektroden aus Wolfram gebildet werden, die darin eingebettet sind. Mehrere Substratelektroden sind in einem einzigen Substrat eingebettet und ein Teil der Substratelektroden steht hervor. Die Elektrodenvorsprünge entsprechen Bumps die in einer Matrixform angeordnet sind.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1A ist ein schematisches Diagramm, das eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Glaskern-Substrats zeigt.
  • 1B ist ein schematisches Diagramm, das einen Aufriss im Schnitt des Glaskern-Substrats von 1A zeigt, wie längs der Linie B-B von 1A vorgenommen.
  • 1C ist ein schematisches Diagramm, das einen Teil des Aufrisses im Schnitt von 1B zeigt und eine andere Ausführungsform eines Glaskern-Substrats darstellt.
  • 1D ist ein schematisches Diagramm, das einen Teil des Aufrisses im Schnitt von 1B zeigt und eine weitere Ausführungsform eines Glaskern-Substrats darstellt.
  • 1E ist ein schematisches Diagramm, das einen Teil des Aufrisses im Schnitt von 1B zeigt und noch eine andere Ausführungsform eines Glaskern-Substrats darstellt.
  • 1F ist ein schematisches Diagramm, das einen Teil von 1E zeigt und noch eine andere Ausführungsform eines Glaskern-Substrats darstellt.
  • 2 ist ein schematisches Diagramm, das einen Aufriss im Schnitt einer Anordnung mit integrierter Schaltung zeigt, die eine Ausführungsform eines Glaskern-Substrats enthält.
  • 3 ist ein Blockdiagramm, das Ausführungsformen verschiedener Verfahren zur Bildung eines Glaskern-Substrats darstellt.
  • 4A–4F sind schematische Diagramme, die Ausführungsformen eines Verfahrens zur Bildung von Löchern in einem Glaskern darstellen.
  • 5A–5C sind schematische Diagramme, die Ausführungsformen eines alternativen Verfahrens zur Bildung von Löchern in einem Glaskern darstellen.
  • 6A–6B sind schematische Diagramme, die Ausführungsformen eines weiteren alternativen Verfahrens zur Bildung von Löchern in einem Glaskern darstellen.
  • 7A–7C sind schematische Diagramme, die Ausführungsformen noch eines anderen alternativen Verfahrens zur Bildung von Löchern in einem Glaskern darstellen.
  • 8A–8C sind schematische Diagramme, die Ausführungsformen noch eines weiteren alternativen Verfahrens zur Bildung von Löchern in einem Glaskern darstellen.
  • 9A ist ein schematisches Diagramm, das eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Glaskörpers zeigt, der eingebettete Metalldrähte aufweist.
  • 9B ist ein schematisches Diagramm, das einen Seitenaufriss des in 9A gezeigten Glaskörpers, der eingebettete Metalldrähte aufweist, zeigt.
  • 9C ist ein schematisches Diagramm, das eine perspektivische Ansicht des Schneidens einer Scheibe aus dem Glaskörper von 9A–9B zeigt.
  • 10A–10C sind schematische Diagramme, die Ausführungsformen des Verbindens von zwei oder mehr Scheiben aus dem Glaskörper von 9A–9B darstellen.
  • 11A ist ein schematisches Diagramm, das eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Glaskörpers zeigt, der eingebettete Metalldrähte und Ausrichtungselemente aufweist.
  • 11B ist ein schematisches Diagramm, das einen Seitenaufriss des Glaskörpers mit eingebetteten Metalldrähten und Ausrichtungselementen zeigt, wie in 11A gezeigt.
  • 11C–11D sind schematische Diagramme, die Ausführungsformen des Verbindens von zwei oder mehr Scheiben aus dem Glaskörper von 11A–11B darstellen.
  • 12 ist ein schematisches Diagramm, das eine andere Ausführungsform des Verbindens von Teilen darstellt, die aus einem Glaskörper geschnitten wurden, der eingebettete Metalldrähte und Ausrichtungselemente aufweist.
  • 13 ist ein schematisches Diagramm, das eine weitere Ausführungsform des Verbindens von Teilen darstellt, die aus einem Glaskörper geschnitten wurden, der eingebettete Metalldrähte und Ausrichtungselemente aufweist.
  • 14 ist ein schematisches Diagramm, das noch eine andere Ausführungsform des Verbindens von Teilen darstellt, die aus einem Glaskörper geschnitten wurden, der eingebettete Metalldrähte und Ausrichtungselemente aufweist.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Es sind im Folgenden nicht beanspruchte Ausführungsformen eines Substrats offenbart, das einen Glaskern aufweist. Das beschriebene Substrat ist in den beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen Endprodukt eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Eine oder mehrere Aufbauschichten können auf beiden Seiten des Glaskerns angeordnet sein und elektrische Leiter erstrecken sich durch den Glaskern. Der Glaskern kann ein einziges Glasstück umfassen oder in anderen Ausführungsformen umfasst der Glaskern zwei oder mehr Glasteile, die miteinander verbunden wurden. Ausführungsformen von Verfahren zur Bildung eines Glaskern-Substrats, das Leiter aufweist, die sich durch die Dicke des Glaskerns erstrecken, sind im Folgenden beschrieben. Es sind außerdem Ausführungsformen einer Anordnung offenbart, die einen Chip mit integrierter Schaltung enthält, der auf einem Glaskern-Substrat angeordnet ist und mit dem Substrat durch einen Satz von Interconnects gekoppelt ist.
  • Wie oben erwähnt, umspannen die offenbarten Ausführungsformen ein Substrat, das einen Kern aufweist, der sich aus Glas zusammensetzt. Gemäß einer Ausführungsform bezieht sich der Ausdruck „Glas“ auf einen amorphen Feststoff. Zu Beispielen von Glasmaterialien, die mit den beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden können, zählen reines Siliziumdioxid (z. B. ungefähr 100 % SiO2), Kalknatronglas, Borsilicatglas und Alumosilicatglas. Die offenbarten Ausführungsformen sind jedoch nicht auf Glaszusammensetzungen auf Siliziumdioxidbasis beschränkt und Glastypen, die alternative Basismaterialien aufweisen (z. B. Fluoridglas, Phosphatglas, Chalkogenglas usw.), können ebenfalls mit den offenbarten Ausführungsformen eingesetzt werden. Des Weiteren kann eine beliebige Kombination von anderen Materialien und Additiven mit Siliziumdioxid (oder einem anderen Basismaterial) kombiniert werden, um ein Glas zu bilden, das gewünschte physikalische Eigenschaften aufweist. Zu Beispielen dieser Additive zählen nicht nur das oben erwähnte Calciumcarbonat (z. B. Kalk) und das oben erwähnte Natriumcarbonat (z. B. Natron), sondern auch Magnesium, Calcium, Mangan, Aluminium, Blei, Bor, Eisen, Chrom, Kalium, Schwefel und Antimon sowie Carbonate und/oder Oxide dieser und anderer Elemente. Die oben erwähnten Glastypen und Additive sind nur einige wenige Beispiele der vielen Arten von Materialien und Materialkombinationen, die mit den offenbarten Ausführungsformen Anwendung finden können. Darüber hinaus kann ein Glaskörper Oberflächenbehandlungen und/oder Beschichtungen beinhalten, die die Festigkeit und/oder Haltbarkeit verbessern, und ein Glaskörper kann auch getempert werden, um Eigenspannungen zu verringern.
  • Im Allgemeinen, wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Glas“ nicht auf organische Polymermaterialien, die in fester Form amorph sein können. Es sollte sich jedoch verstehen, dass ein Glas gemäß einigen Ausführungsformen Kohlenstoff als einen der Bestandteile des Materials enthalten kann. Beispielsweise können Kalknatronglas sowie zahlreiche Variationen dieses Glastyps Kohlenstoff umfassen.
  • Ein Glas, sobald es zu einem festen Körper ausgebildet wurde, kann erweicht und möglicherweise wieder in eine flüssige Form geschmolzen werden. Die „Glasübergangstemperatur“ eines Glasmaterials ist ein Temperatur, unterhalb derer die physikalischen Eigenschaften des Glases denen eines Feststoffs ähnlich sind und oberhalb derer das Glasmaterial sich wie eine Flüssigkeit verhält. Wenn ein Glas ausreichend unterhalb der Glasübergangstemperatur liegt, können Moleküle des Glases eine geringe relative Beweglichkeit haben. Wenn ein Glas sich der Glasübergangstemperatur nähert, beginnt das Glas zu erweichen, und mit ansteigender Temperatur wird das Glas schließlich in den flüssigen Zustand schmelzen. Ein Glaskörper kann folglich in einem Maße erweicht werden, das ausreicht, die Bearbeitung der Form des Körpers zu ermöglichen, um die Bildung von Löchern oder anderer Merkmale in dem Glaskörper zu erlauben.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die „Erweichungstemperatur“ eines Glases die Temperatur, bei der das Glas in einem Maße erweicht ist, das ausreicht, um das Durchführen der offenbarten Ausführungsformen zu ermöglichen. Beispielsweise ist die Erweichungstemperatur in einer Ausführungsform die Temperatur, bei der das Glas ausreichend weich ist, um die Bildung von Löchern oder anderer Merkmale in dem Glas durch eine Prägetechnik (die im Folgenden ausführlicher beschrieben werden wird) zu erlauben. Die Glasübergangstemperatur und die Erweichungstemperatur sind einzigartige Eigenschaften eines Glases, auch wenn zwei oder mehr unterschiedliche Glasmaterialien ähnliche Glasübergangs- und/oder Erweichungstemperaturen haben können. Des Weiteren sollte es sich verstehen, dass die Glasübergangstemperatur und die Erweichungstemperatur eines bestimmten Glases möglicherweise nicht unbedingt denselben Wert aufweisen.
  • Nun in Bezug auf 1A und 1B sind Ausführungsformen eines Substrats 100 dargestellt, das einen Kern 150 aufweist, der sich aus einem Glas zusammensetzt. Eine Draufsicht des Glaskern-Substrats 100 ist in 1A gezeigt, wohingegen ein Aufriss im Schnitt des Substrats in 1B gezeigt ist, wie längs der Linie B-B von 1A vorgenommen. Außerdem sind verschiedene alternative Ausführungsformen des Glaskern-Substrats 100 in jeder der 1C bis 1E gezeigt und jede der 1C bis 1E zeigt einen Abschnitt des Substrats 100, der im Allgemeinen in 1B durch die Bezugsziffer 5 identifiziert ist, in einer vergrößerten Ansicht.
  • Unter Bezugnahme auf 1A und 1B enthält das Substrat 100 einen Kern 150, der sich aus einem Glas zusammensetzt. Das Substrat 100 beinhaltet eine erste Seite 102 und eine gegenüberliegende zweite Seite 104, die im Allgemeinen zu der ersten Seite 102 parallel ist. Ein Umfang 108 des Substrats 100 erstreckt sich zwischen der ersten Seite 102 und der zweiten Seite 104. Gemäß einigen Ausführungsformen ist der Umfang 108 des Substrats 100 im Allgemeinen rechteckig und alle vier Seiten des Umfangs 108 sind im Wesentlichen gleich, so dass der Umfang ein Quadrat bildet. Es sollte jedoch beachtet werden, dass ein Substrat, das einen nicht rechteckigen Umfang aufweist, innerhalb des Umfangs der offenbarten Ausführungsformen liegt. In einer Ausführungsform hat das Substrat 100 eine Dicke zwischen 0,2 mm und 1 mm.
  • Der Glaskern 150 weist eine erste Fläche 152 und eine gegenüberliegende zweite Fläche 154 auf. Die erste Fläche 152 und die zweite Fläche 154 sind im Allgemeinen zueinander parallel. Ein Umfang 158 des Glaskerns 150 erstreckt sich zwischen der ersten Fläche 152 und der zweiten Fläche 154 und in einigen Ausführungsformen entspricht der Umfang 158 des Glaskerns im Allgemeinen dem Umfang 108 des Substrats. Gemäß einer Ausführungsform kann der Glaskern eine Dicke zwischen 0,1 mm und 0,8 mm aufweisen. Der Glaskern 150 setzt sich in einer Ausführungsform vollständig aus Glas (mit Ausnahme von Leitern 160, wie im Folgenden beschrieben) zusammen. In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Glaskern 150 ein einziges, festes Glasstück (obwohl der Kern Löcher für Leiter 160 enthält). In anderen Ausführungsformen kann der Glaskern 150 mehrere Glasstücke oder -teile umfassen, die miteinander verbunden wurden.
  • Eine Reihe von Leitern 160 erstreckt sich durch den Glaskern 150. Jeder Leiter 160 ist in einem Loch oder Kontaktloch 165 angeordnet und jeder Leiter 160 kann sich von der ersten Fläche 152 zu der zweiten Fläche 154 erstrecken. In anderen Ausführungsformen erstrecken sich ein oder mehrere der Leiter jedoch nur zum Teil durch die Dicke des Kerns. Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Leiter 160 ein Loch oder Kontaktloch 165, das durch den Glaskern 150 ausgebildet und mit einem elektrisch leitfähigen Material gefüllt wurde. In einer anderen Ausführungsform umfasst ein Leiter 160 ein Loch 165, das während eines Gießverfahrens in dem Glaskern ausgefüllt wurde, und dieses Loch ist mit einem elektrisch leitfähigen Material gefüllt. In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Leiter 160 einen Metalldraht, der in den Glaskern 150 eingebettet ist.
  • Die Leiter 160 können ein beliebiges elektrisch leitfähiges Material umfassen, einschließlich Metallen, Verbundmaterialien und elektrisch leitfähigen Polymeren. Zu geeigneten Metallen zählen Kupfer, Zinn, Silber, Gold, Nickel, Aluminium und Wolfram sowie Legierungen dieser und/oder anderer Metalle. Zu Verfahren, die zum Bilden eines Lochs oder Kontaktlochs 165 genutzt werden können, zählen beispielsweise Prägen, Sandstrahlen, Gießen, Laserbohren und Ätzen. Elektrisch leitfähiges Material kann mit einem beliebigen geeigneten Verfahren, wie beispielsweise Siebdrucktechniken, Metallisierungstechniken (Galvanisierung oder stromlose Metallisierung), chemische Gasphasenabscheidung (chemical vapor deposition, CVD) oder physikalische Gasphasenabscheidung (physical vapor deposition, PVD) in den Löchern oder Kontaktlöchern 165 abgeschieden werden, um die Leiter 160 zu bilden.
  • Auf der ersten Seite 102 des Substrats 100 ist ein erster Satz von elektrisch leitfähigen Anschlüssen 120 angeordnet (siehe 1A). Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Satz von Anschlüssen 120 in einem Muster angeordnet, um mit einem entsprechenden Array von Anschlüssen zusammenpassen, das auf einem Chip mit integrierter Schaltung (integrated circuit, IC) angeordnet ist. Ein IC-Chip ist nicht in 1A–1B gezeigt; es ist jedoch eine Chipregion 110 in 1A dargestellt und die Anschlüsse 120 liegen innerhalb dieser Chipregion (die manchmal als eine Chipschattenzone bezeichnet wird). Die Anschlüsse 120 können jeweils eine beliebige geeignete Art von Struktur umfassen, die eine elektrische Verbindung mit einem Anschluss des IC-Chips bilden kann. Beispielsweise kann ein Anschluss 120 ein Pad, einen Pillar oder einen Stud-Bump umfassen, der aus einem beliebigen Metall oder einer Kombination von Metallen (z. B. Aluminium, Kupfer, Nickel usw.) gebildet ist, und ein Lot-Bump kann an jedem Anschluss 120 (und/oder an den Anschlüssen des IC-Chips) angeordnet sein. In einer Ausführungsform kann ein IC-Chip auf dem Substrat 100 auf eine Flip-Chip-Weise angeordnet sein und die Anschlüsse auf dem Chip können durch ein Reflow-Lötverfahren mit den Anschlüssen 120 auf dem Substrat 100 gekoppelt werden. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann ein IC-Chip durch eine Klebstoffschicht an das Substrat 100 gekoppelt sein und Anschlüsse auf dem Chip können durch ein Drahtbonding-Verfahren elektrisch an entsprechende Anschlüsse auf dem Substrat gekoppelt werden (in dieser Ausführungsform würden die Anschlüsse 120 außerhalb der Chipregion 110 liegen).
  • Auf der zweiten Seite 104 des Substrats 100 ist ein zweiter Satz von elektrisch leitfähigen Anschlüssen 125 angeordnet (wobei aus Gründen der Klarheit und der Veranschaulichung halber nur ein Teil in 1A gezeigt ist). Gemäß einer Ausführungsform ist der zweite Satz von Anschlüssen 125 in einem Muster angeordnet, um mit einem entsprechenden Array von Anschlüssen zusammenpassen, das auf einer Komponente der nächsten Ebene, wie einer Systemplatine, einer Hauptplatine oder einer anderen Leiterplatte (in den Figuren nicht gezeigt), angeordnet ist. Die Anschlüsse 125 können jeweils eine beliebige geeignete Art von Struktur umfassen, die eine elektrische Verbindung mit einem Anschluss der Komponente der nächsten Ebene bilden kann. Als Beispiel kann ein Anschluss 125 ein Pad, einen Land, einen Lot-Bump oder einen anderen Metall-Bump oder einen Pin umfassen. Die Komponente der nächsten Ebene kann eine Buchse (und einen Rückhaltemechanismus) enthalten, um das Substrat 100 und die Anschlüsse 125 aufzunehmen, wie eine Land-Grid-Array-Buchse (LGA-Buchse) oder eine Pin-Grid-Array-Buchse (PGA-Buchse). Alternativ dazu können die Anschlüsse 125 durch ein Reflow-Lötverfahren mit Anschlüssen auf der Komponente der nächsten Ebene gekoppelt werden.
  • Auf der ersten Fläche 152 des Glaskerns 150 ist eine erste Aufbaustruktur 130 angeordnet und auf der zweiten Fläche 154 des Kerns ist eine zweite Aufbaustruktur 140 angeordnet. Die erste Aufbaustruktur umfasst eine oder mehrere abwechselnde Schichten aus einem dielektrischen Material und einem Metall und die Anschlüsse 120 sind auf der ersten Aufbaustruktur 130 angeordnet (wobei die erste Substratseite 102 im Allgemeinen einer Außenfläche der ersten Aufbaustruktur 130 entspricht). Mindestens einer der Leiter 160 im Glaskern 150 ist elektrisch mit mindestens einer Metallschicht der ersten Aufbaustruktur 130 gekoppelt und in einer Ausführungsform ist eine Metallschicht der ersten Aufbaustruktur, die dem Glaskern 150 am nächsten ist, mit mindestens einem Leiter 160 gekoppelt. In ähnlicher Weise umfasst die zweite Aufbaustruktur 140 eine oder mehrere abwechselnde Schichten aus einem dielektrischen Material und einem Metall und die Anschlüsse 125 sind auf der zweiten Aufbaustruktur 140 angeordnet (wobei die zweite Substratseite 104 im Allgemeinen einer Außenfläche der zweiten Aufbaustruktur 140 entspricht). Mindestens einer der Leiter 160 im Glaskern 150 ist elektrisch mit mindestens einer Metallschicht der zweiten Aufbaustruktur 140 gekoppelt und in einer Ausführungsform ist eine Metallschicht der zweiten Aufbaustruktur, die dem Glaskern 150 am nächsten ist, mit mindestens einem Leiter 160 gekoppelt. Die erste Aufbaustruktur 130 und die zweite Aufbaustruktur 140 leiten Strom sowie Eingangs-/Ausgangssignale (E/A-Signale) zwischen dem ersten Satz von Anschlüssen 120 und dem zweiten Satz von Anschlüssen 125 (und erleichtern somit die Lieferung von Strom und Signalen zwischen einem IC-Chip, der auf dem Substrat 100 montiert ist, und einer Komponente der nächsten Ebene). Die Aufbaustrukturen 130, 140 sind im Folgenden ausführlicher beschrieben.
  • Unter Bezugnahme auf 1C ist eine Ausführungsform des Glaskern-Substrats 100 detaillierter dargestellt. Wie zuvor beschrieben, enthält das Substrat 100 einen Glaskern 150, der Leiter 160 aufweist, die sich zwischen einer ersten Fläche 152 bzw. einer zweiten Fläche 154 des Kerns erstrecken. Jeder der Leiter 160 kann in einem Loch oder Kontaktloch 165 angeordnet sein, das sich durch den Glaskern 150 erstreckt. Eine erste Aufbaustruktur 130 ist auf der ersten Seite 152 des Kerns 150 angeordnet und eine zweite Aufbaustruktur 140 ist auf der gegenüberliegenden zweiten Seite 154 des Kerns angeordnet.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die erste Aufbaustruktur 130 eine Reihe von Schichten aus dielektrischem Material 133a, 133b, 133c, 133d und eine Reihe von Metallschichten 136a, 136b, 136c. Die dielektrischen Schichten 133a–d können ein beliebiges geeignetes dielektrisches Material (z. B. Polymermaterialien usw.) umfassen und können durch eine beliebige geeignete Technik (z. B. durch Abscheidung, Laminierung usw.) gebildet werden. Die Metallschichten 136a–c können ein beliebiges geeignetes elektrisch leitfähiges Metall (z. B. Kupfer, Aluminium, Silber usw.) umfassen und können durch eine beliebige geeignete Technik (z. B. Metallisierungsverfahren, wie Galvanisierung oder stromlose Metallisierung) abgeschieden werden. Des Weiteren können die Metallschichten 136a–c jeweils strukturiert sein, um eine beliebige geeignete Anzahl und Konfiguration von Spuren, Leistungsebenen, Masseebenen und anderen Leitern zu bilden, um das Leiten von Strom und E/A-Signalen zu erleichtern.
  • Eine der dielektrischen Schichten 133a–d ist zwischen beliebigen zwei angrenzenden Metallschichten 136a–c angeordnet (z. B. werden die Metallschichten 136a und 136b von der dielektrischen Schicht 133b getrennt usw.), und die dielektrische Schicht 133a liegt angrenzend an den Glaskern 150 und trennt die Metallschicht 136a von dem Kern. Gemäß einer Ausführungsform liegt die dielektrische Schicht 133a direkt angrenzend an die erste Fläche 152 des Glaskerns. Kontaktlöcher 139a, 139b, 139c – die metallisiert oder mit Metall gefüllt sind – erstrecken sich durch die dielektrischen Schichten 133a, 133b bzw. 133c und verbinden angrenzende Metallschichten miteinander (z. B. verbinden Kontaktlöcher 139b die Metallschichten 136a und 136b miteinander usw.). Des Weiteren ist die Metallschicht 136a, die dem Glaskern 150 am nächsten ist, durch Kontaktlöcher 139a, die in der dielektrischen Schicht 133a angeordnet sind, mit einem oder mehreren der Leiter 160 gekoppelt. In einer Ausführungsform kann die erste Fläche 152 des Glaskerns 150 eine Oberflächenbehandlung oder Beschichtung beinhalten, um die Haftung mit dem dielektrischen Material der Aufbaustruktur 130 zu erhöhen. Außerdem kann die äußerste dielektrische Schicht 133d in einigen Ausführungsformen eine Resistschicht und/oder eine Passivierungsschicht umfassen. Außerdem werden die Anschlüsse 120 gemäß einer Ausführungsform von der äußersten Metallschicht 136c gebildet oder sind auf dieser gebildet.
  • In einer Ausführungsform umfasst die zweite Aufbaustruktur 140 eine Reihe von Schichten aus dielektrischem Material 143a, 143b, 143c, 143d und eine Reihe von Metallschichten 146a, 146b, 146c. Die dielektrischen Schichten 143a–d können ein beliebiges geeignetes dielektrisches Material (z. B. Polymermaterialien usw.) umfassen und können durch eine beliebige geeignete Technik (z. B. durch Abscheidung, Laminierung usw.) gebildet werden. Die Metallschichten 146a–c können ein beliebiges geeignetes elektrisch leitfähiges Metall (z. B. Kupfer, Aluminium, Silber usw.) umfassen und können durch eine beliebige geeignete Technik (z. B. Metallisierungsverfahren, wie Galvanisierung oder stromlose Metallisierung) abgeschieden werden. Des Weiteren können die Metallschichten 146a–c jeweils strukturiert sein, um eine beliebige geeignete Anzahl und Konfiguration von Spuren, Leistungsebenen, Masseebenen und anderen Leitern zu bilden, um das Leiten von Strom und E/A-Signalen zu erleichtern.
  • Eine der dielektrischen Schichten 143a–d ist zwischen beliebigen zwei angrenzenden Metallschichten 146a–c angeordnet (z. B. werden die Metallschichten 146a und 146b von der dielektrischen Schicht 143b getrennt usw.), und die dielektrische Schicht 143a liegt angrenzend an den Glaskern 150 und trennt die Metallschicht 146a von dem Kern. Gemäß einer Ausführungsform liegt die dielektrische Schicht 143a direkt angrenzend an die zweite Fläche 154 des Glaskerns. Kontaktlöcher 149a, 149b, 149c – die metallisiert oder mit Metall gefüllt sind – erstrecken sich durch die dielektrischen Schichten 143a, 143b bzw. 143c und verbinden angrenzende Metallschichten miteinander (z. B. verbinden Kontaktlöcher 149b die Metallschichten 146a und 146b miteinander usw.). Des Weiteren ist die Metallschicht 146a, die dem Glaskern 150 am nächsten ist, durch Kontaktlöcher 149a, die in der dielektrischen Schicht 143a angeordnet sind, mit einem oder mehreren der Leiter 160 gekoppelt. In einer Ausführungsform kann die zweite Fläche 154 des Glaskerns 150 eine Oberflächenbehandlung oder Beschichtung beinhalten, um die Haftung mit dem dielektrischen Material der Aufbaustruktur 140 zu erhöhen. Außerdem kann die äußerste dielektrische Schicht 143d in einigen Ausführungsformen eine Resistschicht und/oder eine Passivierungsschicht umfassen. Außerdem werden die Anschlüsse 125 in einer Ausführungsform von der äußersten Metallschicht 146c gebildet oder sind auf dieser gebildet.
  • In der Ausführungsform von 1C (sowie den in jeder der 1D und 1E gezeigten Ausführungsformen) weisen die erste und die zweite Aufbaustruktur die gleiche Anzahl von dielektrischen und Metallschichten auf und haben des Weiteren im Allgemeinen äquivalente Dicken. Die offenbarten Ausführungsformen sind jedoch nicht so eingeschränkt und in anderen Ausführungsformen können die erste und die zweite Aufbaustruktur unterschiedliche Dicken und/oder unterschiedliche Anzahlen von dielektrischen und Metallschichten aufweisen. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist eine Aufbaustruktur auf nur einer Seite des Glaskerns 150 angeordnet. Außerdem sind die erste und die zweite Aufbaustruktur in einigen Ausführungsformen aus demselben dielektrischen Material und Metall erstellt. In anderen Ausführungsformen können die erste und die zweite Aufbaustruktur unterschiedliche Materialien aufweisen.
  • In der Ausführungsform von 1C sind die dielektrischen Schichten 133a und 143a angrenzend an den Glaskern 150 positioniert und die Metallschichten, die dem Kern am nächsten sind (d. h. die Metallschichten 136a und 146a) sind durch diese dielektrischen Schichten von dem Kern getrennt. In einer alternativen Ausführungsform, wie in 1D dargestellt, kann eine Metallschicht angrenzend an den Glaskern 150 liegen. Die Einbindung einer Metallschicht, die an eine oder beide Seiten des Glaskerns 150 angrenzt, wird manchmal als „Kernschicht-Routing“ bezeichnet. Unter Bezugnahme auf 1D ist die Ausführungsform des Substrats 100 im Allgemeinen der in 1C gezeigten ähnlich (und gleiche Merkmale sind durch dieselben Bezugsziffern identifiziert). In der Ausführungsform von 1D enthält die erste Aufbaustruktur 130 jedoch eine Metallschicht 136x, die an den Glaskern 150 angrenzt, und gemäß einer Ausführungsform grenzt die Metallschicht 136x direkt an die erste Fläche 152 des Glaskerns an. Die dielektrische Schicht 133a liegt auf der Metallschicht 136x (und freigelegten Teilen des Glaskerns) auf, wobei diese Metallschicht 136x jetzt die Metallschicht ist, die dem Kern am nächsten ist, und mindestens einer der Leiter 160 ist mit der Metallschicht 136x gekoppelt. Des Weiteren kann die erste Fläche 152 des Glaskerns 150 in einer anderen Ausführungsform eine Oberflächenbehandlung oder Beschichtung beinhalten, um die Haftung mit der Metallschicht 136x (und eventuell mit Teilen der dielektrischen Schicht 133a) zu erhöhen.
  • Ähnlich der ersten Aufbaustruktur 130 enthält die zweite Aufbaustruktur 140 von 1D eine Metallschicht 146x, die an den Glaskern 150 angrenzt, und in einer Ausführungsform grenzt die Metallschicht 146x direkt an die zweite Fläche 154 des Glaskerns an. Die dielektrische Schicht 143a liegt auf der Metallschicht 146x (und freigelegten Teilen des Glaskerns) auf, wobei diese Metallschicht 146x jetzt die Metallschicht ist, die dem Kern am nächsten ist, und mindestens einer der Leiter 160 ist mit der Metallschicht 146x gekoppelt. Darüber hinaus kann die zweite Fläche 154 des Glaskerns 150 in einer anderen Ausführungsform eine Oberflächenbehandlung oder Beschichtung beinhalten, um die Haftung mit der Metallschicht 146x (und eventuell mit Teilen der dielektrischen Schicht 143a) zu erhöhen. In einigen Ausführungsformen weist nur eine der Flächen 152, 154 des Glaskerns eine angrenzende Metallschicht auf (z. B. kann eine der beiden Metallschichten 136x, 146x in der ersten Aufbaustruktur bzw. der zweiten Aufbaustruktur 130, 140 weggelassen werden).
  • Nun unter Bezugnahme auf 1E ist eine weitere Ausführungsform des Glaskern-Substrats 100 dargestellt. Die in 1E gezeigte Ausführungsform des Substrats 100 ist im Allgemeinen der in 1C ähnlich (und gleiche Merkmale sind durch dieselben Bezugsziffern identifiziert). In der Ausführungsform von 1E weist das Loch oder Kontaktloch 165, in dem jeder Leiter 160 angeordnet ist, jedoch eine Wand auf, die verjüngt ist. In einer Ausführungsform hat die verjüngte Wand des Lochs oder Kontaktlochs 165 einen zu einer Mittellinie des Lochs relativen Winkel 167 zwischen 0 und 30 Grad. Die verjüngte Wand eines Lochs 165 kann das Ergebnis des zum Bilden eines Lochs durch den Glaskern 150 verwendeten Verfahrens sein. Wie oben erwähnt, zählen zu Verfahren, die zum Bilden eines Lochs oder Kontaktlochs 165 eingesetzt werden können, beispielsweise Prägen, Sandstrahlen, Gießen, Laserbohren und Ätzen. Je nach den Verarbeitungsbedingungen kann eine beliebige der oben erwähnten Techniken ein Loch 165 bilden, das eine verjüngte Wand aufweist.
  • Als Nächstes in Bezug auf 1F ist eine weitere Ausführungsform des Glaskern-Substrats 100 dargestellt. Ein Abschnitt des Substrats 100, wie im Allgemeinen durch die Bezugsziffer 7 in 1E gekennzeichnet, ist in 1F in einer vergrößerten Ansicht gezeigt (wobei gleiche Merkmale durch dieselbe Bezugsziffer identifiziert sind). In der Ausführungsform von 1F wurde eine Benetzungsschicht (oder Haftschicht) 170 über der Wand 165 des Lochs 160 angeordnet. Die Funktion der Benetzungsschicht 170 besteht darin, die Haftung zwischen dem elektrisch leitfähigen Material 160 und dem Glasmaterial des Kerns 150 zu erhöhen, und die Benetzungsschicht 170 kann ein beliebiges geeignetes Material umfassen, das die Haftung zwischen diesen zwei Materialien erhöhen kann. In einer Ausführungsform umfasst die Benetzungsschicht 170 ein Metall, wie beispielsweise Titan, Chrom, Nickel und Vanadium, sowie Legierungen dieser und/oder anderer Metalle. Außerdem kann die Benetzungsschicht 170 unter Anwendung eines beliebigen geeigneten Verfahrens, wie einer Metallisierungstechnik (Galvanisierung oder stromlose Metallisierung), CVD oder PVD, abgeschieden oder gebildet werden.
  • In 2 ist eine Ausführungsform einer Anordnung 200 dargestellt, die ein Glaskern-Substrat 100 enthält. Unter Bezugnahme auf 2 enthält die Anordnung 200 das Substrat 100, das einen Glaskern 150 aufweist, sowie eine erste Seite 102 und eine gegenüberliegende zweite Seite 104. Auf der ersten Seite 102 des Substrats ist ein Chip mit integrierter Schaltung (IC) 210 angeordnet. Der IC-Chip 210 ist durch eine Reihe von Interconnects 220 elektrisch (und mechanisch) mit dem Substrat 100 gekoppelt. Anschlüsse 125 (z. B. Lands, Pins, Lot-Bumps usw.) auf der zweiten Seite 104 des Substrats (siehe 1A) können verwendet werden, um elektrische Verbindungen mit einer Komponente der nächsten Ebene, wie einer Systemplatine, Hauptplatine oder anderen Leiterplatte, zu bilden. Ein Heatspreader (Hitzeverteiler) oder Deckel 230 – der eine erste Fläche 232 und eine gegenüberliegende zweite Fläche 234, die einer Rückfläche 215 des Chips zugewandt ist, aufweist – ist über dem Chip 210 angeordnet und durch eine Schicht aus thermischem Interface-Material 240 thermisch (und eventuell mechanisch) mit der Rückfläche 215 gekoppelt. Ein Klebstoff oder Dichtstoff 290 kann verwendet werden, um den Heatspreader 230 an der ersten Fläche 102 des Glaskern-Substrats 100 zu befestigen. Obwohl in 2 nicht gezeigt, kann ein Kühlkörper (oder eine andere Kühlvorrichtung) in einer weiteren Ausführungsform thermisch mit dem Heatspreader 230 gekoppelt sein, und eine andere Schicht aus einem thermischen Interface-Material kann zwischen der ersten Fläche 232 des Heatspreaders und dem Kühlkörper (oder der anderen Vorrichtung) angeordnet sein.
  • Der IC-Chip 210 kann eine beliebige Art von Halbleiterbaustein umfassen. In einer Ausführungsform umfasst der IC-Chip 210 ein Verarbeitungssystem oder eine Verarbeitungsvorrichtung. Beispielsweise kann der IC-Chip 210 einen Mikroprozessor oder einen Grafikprozessor umfassen. Der IC-Chip 210 kann Befehle von einer beliebigen Anzahl von Prozessorarchitekturen durchführen, die eine beliebige Anzahl von Befehlsformaten haben. In einer Ausführungsform ist ein Befehl ein „x86“-Befehl, wie von der Intel Corporation verwendet. In anderen Ausführungsformen kann der Prozessor jedoch Befehle von anderen Architekturen oder von anderen Prozessordesignern durchführen. In einer anderen Ausführungsform umfasst der IC-Chip 210 eine Speichervorrichtung. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der IC-Chip 210 ein „System-on-a-Chip“ (SoC). In noch einer anderen Ausführungsform kann der IC-Chip 210 digitale Schaltkreise, analoge Schaltkreise oder eine Kombination von sowohl analogen als auch digitalen Schaltkreisen enthalten.
  • Die Interconnects 220 werden gebildet, indem die Anschlüsse 120 auf der ersten Fläche 102 des Substrats (siehe 1A) durch beispielsweise ein Reflow-Lötverfahren mit Anschlüssen auf dem IC-Chip 210 gekoppelt werden. Wie zuvor beschrieben, können die Substratanschlüsse 120 jeweils ein Pad, einen Pillar oder einen Stud-Bump umfassen, das bzw. der aus einem beliebigen geeigneten Metall oder einer Kombination von Metallen (z. B. Kupfer, Nickel, Aluminium usw.) gebildet wurde, und die Chipanschlüsse können ein Pad, einen Pillar oder einen Stud-Bump umfassen, das bzw. der aus einem beliebigen geeigneten Metall oder einer Kombination von Metallen gebildet wurde. Lot (z. B. in der Form von Kugeln oder Höckern (Bumps)) kann auf den Substrat- und/oder Chipanschlüssen angeordnet sein, und diese Anschlüsse können dann unter Anwendung eines Reflow-Lötverfahrens verbunden werden. Es sollte sich verstehen, dass die oben erwähnten Interconnects nur ein Beispiel der Art von Interconnects sind, die zwischen dem Substrat 100 und dem IC-Chip 210 gebildet werden können, und dass des Weiteren eine beliebige geeignete Art von Interconnect eingesetzt werden kann. Darüber hinaus kann eine Schicht aus Underfill-Material (in 2 nicht gezeigt) um die Interconnects 220 herum und zwischen dem IC-Chip 210 und der ersten Seite 102 des Substrats angeordnet sein.
  • Der Heatspreader 230 kann sich aus beliebigen geeigneten wärmeleitfähigen Materialien zusammensetzen und kann eine beliebige geeignete Form oder Struktur aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Heatspreader 230 einen Deckel, der eine Seitenwand (oder Seitenwände) 237 aufweist, die sich zu der ersten Seite 102 des Substrats erstreckt (bzw. erstrecken), wobei diese Wand (bzw. Wände) durch den Klebstoff 290 an der Substratfläche 102 befestigt ist (bzw. sind). Der oben beschriebene Deckel wird manchmal als ein integrierter Heatspreader oder IHS bezeichnet. Zu Materialien, die zum Erstellen des Heatspreaders 230 verwendet werden können, zählen Metalle (z. B. Kupfer und Legierungen davon), wärmeleitfähige Verbundstoffe und wärmeleitfähige Polymere.
  • In der in 2 dargestellten Ausführungsform enthält die Anordnung 200 einen einzigen IC-Chip 210. In anderen Ausführungsformen kann die Anordnung 200 jedoch eine Baugruppe mit mehreren Chips umfassen. Beispielsweise können ein oder mehrere Chips mit integrierter Schaltung (z. B. eine Speichervorrichtung), ein Spannungsregler usw.) auf dem Substrat 100 angeordnet sein. Darüber hinaus können passive Vorrichtungen, wie Kondensatoren und Induktoren, auf dem Glaskern-Substrat 100 angeordnet oder alternativ dazu in die Aufbaustrukturen 130, 140 des Substrats integriert sein. Als Beispiel kann ein Array-Kondensator oder Dünnschicht-Kondensator in die Aufbaustrukturen 130, 140 des Substrats 100 integriert sein. In einer anderen Ausführungsform kann eine Funkkomponente, wie eine Antenne oder eine HF-Abschirmung, auf dem Glaskern-Substrat 100 angeordnet oder in die Aufbaustrukturen 130, 140 dieses Substrats integriert sein. Diese Zusatzvorrichtungen, ob nun IC-Chip, passive Vorrichtungen oder andere Komponenten, können auf einer von beiden Seiten 102, 104 des Glaskern-Substrats 100 angeordnet sein.
  • Die Anordnung 200 kann einen Teil einer beliebigen Art von Computervorrichtung bilden. Gemäß einer Ausführungsform kann die Anordnung 200 einen Teil eines Servers oder Desktop-Computers bilden. In einer anderen Ausführungsform bildet die Anordnung 200 einen Teil eines Laptop-Computers oder einer ähnlichen tragbaren Computervorrichtung (z. B. ein Nettop-Computer). In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Anordnung 200 einen Teil einer Handcomputervorrichtung, wie einem Mobiltelefon, einem Smart-Phone oder einem mobilen Internetgerät (mobile internet device, MID). In noch einer anderen Ausführungsform bildet die Anordnung 200 einen Teil einer eingebetteten Computervorrichtung.
  • In 3 sind Ausführungsformen verschiedener Verfahren zur Herstellung eines Glaskern-Substrats dargestellt. Diese verschiedenen Verfahren und Ausführungsformen davon sind in 4A–4F, 5A–5C, 6A–6C, 7A–7C, 8A–8C, 9A–9C, 10A–10C, 11A–11D, 12, 13 und 14 weiter dargestellt und es sollte auf diese Figuren Bezug genommen werden, wie im folgenden Text angegeben.
  • Unter Bezugnahme auf Block 305 in 3 wird in einer Ausführungsform eine Glasplatte bereitgestellt. Dies ist in 4A dargestellt, in der eine Glasplatte 410 gezeigt ist. Die Glasplatte beinhaltet eine erste Fläche 412 und eine gegenüberliegende zweite Fläche 414, die im Allgemeinen zu der ersten Fläche 412 parallel ist. Die Glasplatte 410 kann eine beliebige geeignete Glasart umfassen und eine beliebige geeignete Dicke haben (siehe obige Diskussion), je nach der Anwendung und/oder der gewünschten Charakteristika. Gemäß einer Ausführungsform weist die Glasplatte 410 eine Größe und Konfiguration auf, um die Bildung eines einzigen Substrats zu ermöglichen. In einer weiteren Ausführungsform weist die Glasplatte 410 eine Größe und Konfiguration auf, um die Bildung von zwei oder mehr Substraten zu ermöglichen (z. B. umfasst die Glasplatte 410 eine Scheibe, aus der zwei oder mehr Substrate geschnitten werden). Die Platte 410 wird eine Erweichungstemperatur haben, die mit dem Glasmaterial in Verbindung steht, das diese Platte bildet.
  • Wie in Block 310 von 3 dargelegt, können Löcher oder Kontaktlöcher in der Glasplatte gebildet werden. Dies ist in 4B weiter dargestellt, in der Löcher 420 in der Glasplatte 410 gebildet wurden, wobei jedes Loch sich von der ersten Fläche 412 zu der zweiten Fläche 414 der Platte erstreckt. In anderen Ausführungsformen können sich ein oder mehrere der Löcher oder Kontaktlöcher 420 nicht vollständig durch die Dicke der Glasplatte 410 erstrecken. Verschiedene Verfahren können umgesetzt werden, um die Löcher 420 zu bilden. In einer Ausführungsform werden die Löcher durch eine flache Prägetechnik gebildet (siehe 5A–5C). In einer anderen Ausführungsform können die Löcher durch eine Walzenprägetechnik gebildet werden(siehe 6A–6B). In einer weiteren Ausführungsform können die Löcher durch eine Sandstrahltechnik (oder Pulverstrahl- oder Perlstrahltechnik) gebildet werden (siehe 7A–7C). Jede dieser Ausführungsformen zum Bilden von Löchern 420 wird nun ausführlicher beschrieben.
  • Es sollte sich jedoch verstehen, dass die offenbarten Ausführungsformen nur beispielhaften illustrativen Charakter haben, nicht Gegenstand des erfindungsgemäßen Verfahrens sind und nicht auf die Lochbildungstechniken beschränkt sind, die in 5A bis 7C beschrieben sind, und weiterhin dass andere Verfahren zum Bilden von Löchern in eine Glasplatte (z. B. Laserbohren, Ätzen usw.) eingesetzt werden können.
  • Im Folgenden sind zur Illustration Verfahren erläutert, mit Hilfe derer Kontaktlöcher in die Glasplatte eingebracht werden können. Zudem sind zur Veranschaulichung Verfahren beschrieben, mit Hilfe derer leitende Verbindungen in die Kontaktlöcher eingebracht werden können. In Bezug auf 5A ist ein Prägewerkzeug 510 in Verbindung mit der Glasplatte 410 gezeigt. Eine Reihe von Vorsprüngen 520 erstreckt sich von dem Prägewerkzeug 510 und jeder dieser Vorsprünge ist so bemessen, ausgerichtet und angeordnet, dass er eines der Löcher oder Kontaktlöcher 420 in der Glasplatte 410 erzeugt. Das Prägewerkzeug 510 kann ein beliebiges geeignetes Material umfassen, das die Löcher in dem Glasmaterial der Platte 410 bilden und den damit verbundenen Verarbeitungstemperaturen standhalten kann. In einer Ausführungsform können Flächen des Prägewerkzeugs 510 und der Vorsprünge 520 eine Beschichtung oder Oberflächenbehandlung beinhalten, um die Haftung mit dem Glasmaterial zu minimieren (z. B. um ein Kleben zwischen dem Werkzeug und dem Glas zu verhindern).
  • Unter Bezugnahme auf 5B wird die Glasplatte 410 auf die Erweichungstemperatur gebracht und die Vorsprünge 520 des Prägewerkzeugs 510 werden in die Glasplatte 410 getaucht. Die Vorsprünge 520 werden Löcher 420 in der erweichten Glasplatte 410 bilden. Die zur Erhitzung der Glasplatte 410 auf die Erweichungstemperatur erforderliche Zeit sowie der Zeitraum, während dessen die Platte bei dieser Temperatur gehalten wird, während sie mit dem Prägewerkzeug 510 in Eingriff steht, hängen beispielsweise von dem Glasmaterial, das die Platte 410 bildet, den gewünschten Charakteristika des fertigen Glaskerns und den eingesetzten Verarbeitungsgeräten ab.
  • Als Nächstes unter Bezugnahme auf 5C wurde das Prägewerkzeug 510 entfernt und die Platte 410 wurde abgekühlt, um das Glasmaterial wieder in einen festen Zustand zu bringen. Die Löcher 420 bleiben in der Glasplatte 410 an Stellen, die den Vorsprüngen 520 auf dem Prägewerkzeug 510 entsprechen. In einer Ausführungsform kann nach dem Prägen ein Temperverfahren durchgeführt werden, um Eigenspannungen in der Glasplatte 410 abzubauen.
  • Nun unter Bezug auf 6A und 6B ist ein Walzenprägewerkzeug 610 in Verbindung mit der Glasplatte 410 gezeigt. Eine Reihe von Vorsprüngen 620 erstreckt sich von dem Walzenprägewerkzeug 610 und jeder dieser Vorsprünge ist so bemessen, ausgerichtet und angeordnet, dass er eines der Löcher oder Kontaktlöcher 420 in der Glasplatte 410 erzeugt. Man beachte, dass aus Gründen der Klarheit und der Veranschaulichung halber nur ein Teil der Vorsprünge 620 auf dem Werkzeug 610 in 6A–6B gezeigt ist (z. B. können die Vorsprünge 620 sich um den gesamten Umfang des Werkzeugs 610 erstrecken). Das Walzenprägewerkzeug 610 kann sich um eine Achse 605 drehen und die Glasplatte 410 kann auf einer Stützplatte oder einem Träger 630 aufliegen, der sich relativ zu dem Werkzeug 610 bewegen kann (oder alternativ dazu kann das Werkzeug 610 sich relativ zu der Stützplatte 630 bewegen). Das Prägewerkzeug 610 kann beliebige geeignete Materialien umfassen, die die Löcher in dem Glasmaterial der Platte 410 bilden und den damit verbundenen Verarbeitungstemperaturen standhalten können. In einer Ausführungsform können Flächen des Prägewerkzeugs 610 und der Vorsprünge 620 eine Beschichtung oder Oberflächenbehandlung beinhalten, um die Haftung mit dem Glasmaterial zu minimieren.
  • Die Glasplatte 410 wird auf die Erweichungstemperatur gebracht und die Vorsprünge 620 des Prägewerkzeugs 610 werden mit der Glasplatte 410 in Eingriff gebracht. Das Walzenprägewerkzeug 610 wird mit der Glasplatte 410 in Eingriff gebracht, indem die Glasplatte relativ zu dem Werkzeug 610 bewegt wird (siehe Pfeil 8), während das Werkzeug 610 um die Achse 605 gedreht wird (siehe Pfeil 9). Die Vorsprünge 620 werden Löcher 420 in der erweichten Glasplatte 410 bilden. Die zur Erhitzung der Glasplatte 410 auf die Erweichungstemperatur erforderliche Zeit sowie der Zeitraum, während dessen die Platte bei dieser Temperatur gehalten wird, während sie mit dem Prägewerkzeug 610 in Eingriff steht, hängen beispielsweise von dem Glasmaterial, das die Platte 410 bildet, den gewünschten Charakteristika des fertigen Glaskerns und den eingesetzten Verarbeitungsgeräten ab. Nachdem die Glasplatte 410 mit dem Walzenprägewerkzeug 610 in Eingriff gebracht wurde, wird die Platte 410 abgekühlt, um das Glasmaterial wieder in einen festen Zustand zu bringen. Die Löcher 420 bleiben in der Glasplatte 410 an Stellen, die den Vorsprüngen 620 auf dem Prägewerkzeug 610 entsprechen. In einer Ausführungsform kann nach dem Prägen ein Temperverfahren durchgeführt werden, um Eigenspannungen in der Glasplatte 410 abzubauen.
  • Unter Bezugnahme auf 7A wurde eine Schicht aus Resistmaterial 710 auf der ersten Fläche 412 der Glasplatte 410 angeordnet und diese Resistschicht 710 wurde strukturiert, um Öffnungen 720 zu bilden. Ein Sandstrahlverfahren wird an der Glasplatte 410 durchgeführt und die Resistschicht 710 kann ein beliebiges Material umfassen, das dem Sandstrahlverfahren standhalten kann (z. B. ist die Resistschicht in Bezug auf das Sandstrahlverfahren vollständig undurchdringbar oder alternativ dazu wird die Resistschicht durch das Sandstrahlverfahren mit einer geringeren Rate entfernt als das Glasmaterial entfernt wird). Das Resistschichtmaterial sollte auch durch eine Strukturierungstechnik (z. B. Photolithographie) anpassbar sein, um die Bildung der Öffnungen 720 zu ermöglichen.
  • Unter Bezugnahme auf 7B wird ein Sandstrahlverfahren (das auch als Pulverstrahlen oder Perlstrahlen bezeichnet werden kann) an der Glasplatte 410 durchgeführt, die die strukturierte Resistschicht 710 aufweist. Eine beliebige geeignete Sandstrahltechnik und beliebige geeignete Sandstrahlwerkzeuge können unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Sands oder teilchenförmigen Materials 730 eingesetzt werden. Das verwendete teilchenförmige Material wird von den eingesetzten Werkzeugen, den Verfahrenscharakteristika und dem Glasmaterial, das die Platte 410 bildet, abhängen. Die sich bewegenden Teilchen 730 werden jene Teile der Glasplatte entfernen, die durch die Öffnungen 720 in der Resistschicht 710 freigelegt sind. Die sich bewegenden Teilchen 730 werden auch das Resistmaterial 720 angreifen, jedoch mit einer geringeren Rate als das Glassubstrat 410, was die Bildung von Löchern 420 an nur den Stellen der Öffnungen 720 ermöglicht. Das Sandstrahlen kann fortgesetzt werden, bis die Löcher 420 sich durch die Glasplatte 410 von der ersten Fläche 412 zu der zweiten Fläche 414 erstrecken (obwohl es innerhalb des Umfangs der offenbarten Ausführungsformen liegt, dass ein oder mehrere Löcher 420 sich nicht vollständig durch die Glasplatte 410 erstrecken). Nachdem das Sandstrahlen abgeschlossen ist, wie in 7C gezeigt, wird das Resistmaterial 720 entfernt, und die Löcher 420 wurden in der Glasplatte 410 gebildet.
  • Nun wieder in Bezug auf 3 und insbesondere Block 315 kann in einer Ausführungsform eine Benetzungs- oder Haftschicht über Wänden der Kontaktlöcher ausgebildet werden. Dies ist in 4C dargestellt, in der eine Schicht aus Benetzungsmaterial 430 über den Wänden 425 der Löcher 420 sowie über der ersten Fläche 412 der Glasplatte 410 angeordnet wurde. Ein beliebiges geeignetes Deckschichtabscheidungsverfahren kann zum Bilden der Benetzungsschicht 430 eingesetzt werden, wie eine Metallisierungstechnik (Galvanisierung oder stromlose Metallisierung), CVD oder PVD. Das Benetzungsmaterial 430 wird dann von der ersten Fläche 412 der Glasplatte entfernt, so dass das Benetzungsmaterial 430 nur auf den Wänden 425 der Kontaktlöcher 420 zurückbleibt, wie in 4D gezeigt. Das überschüssige Benetzungsmaterial 430 kann durch beispielsweise ein Schleifverfahren oder eine chemisch-mechanische Poliertechnik von der Fläche 412 entfernt werden. Wie oben dargelegt, besteht die Funktion der Benetzungsschicht 430 darin, die Haftung zwischen dem Glasmaterial der Platte 410 und einem elektrisch leitfähigen Material, das in den Löchern 420 abgeschieden werden soll, zu erhöhen, und die Benetzungsschicht 430 kann ein beliebiges geeignetes Material umfassen, das die Haftung zwischen diesen Materialien erhöhen kann. In einer Ausführungsform umfasst die Benetzungsschicht 430 ein Metall, wie beispielsweise Titan, Chrom, Nickel oder Vanadium, sowie Legierungen dieser und/oder anderer Metalle. In anderen Ausführungsformen wird jedoch keine Benetzungsschicht auf den Flächen der Kontaktlöcher 420 in der Glasplatte 410 abgeschieden (d. h. der Schritt, der Block 315 entspricht, kann weggelassen werden).
  • Wie in Block 320 dargelegt, werden die Löcher in der Glasplatte mit einem elektrisch leitfähigen Material gefüllt, um Leiter zu bilden, die sich durch die Glasplatte erstrecken. Dies ist in 4E dargestellt, in der ein elektrisch leitfähiges Material 440 in den Löchern 420 angeordnet wurde. In der Ausführungsform von 4A–4F ist das leitfähige Material 440 auf der Benetzungsschicht 430 angeordnet; wie oben erwähnt, kann jedoch eine derartige Benetzungsschicht in anderen Ausführungsformen nicht vorhanden sein. Das elektrisch leitfähige Material 440 kann durch ein beliebiges geeignetes Verfahren, wie beispielsweise Siebdrucktechniken, Metallisierungstechniken (Galvanisierung oder stromlose Metallisierung), CVD oder PVD, in den Kontaktlöchern 420 abgeschieden werden. Das Material 440, das Leiter in der Glasplatte 410 bildet, kann ein beliebiges geeignetes elektrisch leitfähiges Material umfassen, einschließlich Metallen, Verbundmaterialien und elektrisch leitfähigen Polymeren. Zu geeigneten Metallen zählen Kupfer, Zinn, Silber, Gold, Nickel, Aluminium und Wolfram sowie Legierungen dieser und/oder anderer Metalle. In einer Ausführungsform können beliebige dieser Metalle in Pasten- oder Teilchenform (z. B. wenn eine Siebdrucktechnik verwendet wird) abgeschieden werden, und ein Sinterverfahren kann nach der Pastenabscheidung durchgeführt werden.
  • Unter Bezugnahme auf Block 390 werden eine oder mehrere Aufbauschichten auf jeder Seite der Glasplatte (oder eventuell nur auf einer Seite) angeordnet, um Aufbaustrukturen zu erzeugen, wie zuvor beschrieben. Dies ist in 4F gezeigt, in der eine erste Aufbaustruktur 450 auf der ersten Fläche 412 der Glasplatte 410 gebildet wurde, und eine zweite Aufbaustruktur 460 wurde auf der zweiten Fläche 414 der Glasplatte gebildet. Jede Aufbaustruktur 450, 460 kann eine beliebige geeignete Anzahl von abwechselnden Schichten aus dielektrischem Material und Metall (z. B. eine oder mehrere) umfassen und sie können durch beliebige geeignete Techniken gebildet werden. Die Struktur und die Bildung derartiger Aufbaustrukturen sind unter Bezugnahme auf 1B bis 1F und den obigen begleitenden Text ausführlicher beschrieben. In einer Ausführungsform ist mindestens einer der Leiter 440 elektrisch mit einer Metallschicht der ersten Aufbaustruktur gekoppelt, die der Glasplatte 410 am nächsten ist, und in einer weiteren Ausführungsform ist mindestens einer der Leiter 440 elektrisch mit einer Metallschicht der zweiten Aufbaustruktur gekoppelt, die der Glasplatte am nächsten ist.
  • Unter Bezugnahme auf Block 395 können elektrisch leitfähige Anschlüsse auf der Glasplatte gebildet werden (die Anschlüsse sind nicht in 4A–4F gezeigt). Ein erster Satz von Anschlüssen kann auf der ersten Aufbaustruktur 450 gebildet werden und ein zweiter Satz von Anschlüssen kann auf der zweiten Aufbaustruktur 460 gebildet werden. Die Struktur und die Bildung derartiger Anschlüsse sind unter Bezugnahme auf 1A bis 1F und den obigen begleitenden Text ausführlicher beschrieben.
  • Wie oben erwähnt, enthält die Glasplatte 410 in einer Ausführungsform Strukturen und Merkmale, die zwei oder mehr Substraten entsprechen. In dieser Ausführungsform kann die Glasplatte 410 mit den Aufbaustrukturen 450, 460 in diese separaten Substrate vereinzelt werden (entweder vor oder nach der Bildung der Anschlüsse).
  • Nun in Bezug auf Block 325 in 3 wird in einer anderen Ausführungsform ein Glaskern mit Löchern durch ein Gießverfahren gebildet. Eine Ausführungsform eines Gießverfahrens ist in 8A–8C gezeigt. Unter Bezugnahme auf 8A enthält eine Gießform 810 eine Reihe von Vorsprüngen 820, wobei jeder Vorsprung 820 so bemessen, ausgerichtet und angeordnet ist, dass er eines der Löcher oder Kontaktlöcher in einer geschmolzenen Glasplatte erzeugt. Die Gießform 810 kann ein beliebiges geeignetes Material umfassen, das den Verarbeitungstemperaturen standhalten kann, die mit geschmolzenem Glas in Verbindung stehen. In einer Ausführungsform können Flächen der Gießform 810 und der Vorsprünge 820 eine Beschichtung oder Oberflächenbehandlung beinhalten, um die Haftung mit dem Glasmaterial zu minimieren (z. B. um ein Kleben zwischen der Form und dem Glas zu verhindern).
  • Unter Bezugnahme auf 8B wird ein Glasmaterial 405, das auf die Schmelztemperatur für einen Zeitraum erhitzt wurde, der ausreicht, um das Glas in einen geschmolzenen flüssigen Zustand umzuwandeln, in der Form 810 angeordnet. Das geschmolzene Glas fließt in die Form 810 und um die Vorsprünge 820 herum, so dass Löcher an Stellen gebildet werden, die den Vorsprüngen 820 entsprechen. Das Glas wird dann in einen festen Zustand abgekühlt und dann aus der Form 820 herausgenommen, wodurch eine gegossene Glasplatte 410, die Löcher 420 aufweist, bereitgestellt wird, wie in 8C gezeigt. Die Zeit und das Temperaturprofil, die auf sowohl das Erhitzen als auch das Abkühlen des Glases angewendet werden, werden von dem verwendeten Glasmaterial sowie den gewünschten Eigenschaften der fertigen Glasplatte abhängen. In einer Ausführungsform kann nach dem Gießen ein Temperverfahren durchgeführt werden, um Eigenspannungen in der Glasplatte 410 abzubauen.
  • Nach dem Gießen der Glasplatte 410, die Löcher 420 aufweist, wird ein Glaskern-Substrat hergestellt, wie oben in Bezug auf die Blöcke 315, 320, 390 und 395 beschrieben. Wiederum kann eine Benetzungsschicht, wie in Block 315 gezeigt, in einigen Ausführungsformen weggelassen werden.
  • Unter Bezugnahme auf Block 330 in 3 wird ein Glaskern gebildet, indem ein Glaskörper bereitgestellt wird, der eingebettete leitfähige Drähte aufweist. Dies ist in 9A und 9B weiter dargestellt, die einen Glaskörper 910 zeigen, der eingebettete Drähte 920 aufweist. Die Drähte 920 sind in Löchern 930 angeordnet, wobei die Löcher 930 während des Verfahrens zur Einbettung der Drähte 920 in dem Glaskörper 910 gebildet werden können. Die Drähte 920 können ein beliebiges geeignetes elektrisch leitfähiges Material (z. B. Kupfer, Aluminium, Nickel sowie Legierungen dieser und/oder anderer Metalle) umfassen. Der Glaskörper 910 kann ein beliebiges geeignetes Glasmaterial umfassen und kann unter Anwendung eines beliebigen geeigneten Verfahrens oder einer beliebigen geeigneten Kombination von Verfahren gebildet werden. Gemäß einer Ausführung werden die Drähte 920 während desselben Verfahrens eingebettet, bei dem der Glaskörper 910 gebildet wird. Beispielsweise kann der Glaskörper 910, der eingebettete Drähte 920 (in Löchern 930) aufweist, unter Anwendung eines Extrusionsverfahrens gebildet werden. In einer Ausführungsform, in der der Glaskörper 910, der eingebettete Drähte 920 aufweist, zur Glaskernherstellung eingesetzt wird, können Kontaktlochbildungs- und -metallfüllverfahren weggelassen werden. Der Glaskörper 910 hat eine im Allgemeinen rechteckige Parallelepipedform. Der Glaskörper weist eine Fläche 912a und eine gegenüberliegende Fläche 912b, die im Allgemeinen parallel zu der Fläche 912a ist, eine Fläche 914a und eine gegenüberliegende Fläche 914b, die im Allgemeinen parallel zu der Fläche 914a ist, und eine Fläche 916a und eine gegenüberliegende Fläche 916b, die im Allgemeinen parallel zu der Fläche 916a ist, auf. Die Drähte 920 (und die Löcher 930) erstrecken sich von der Fläche 912a durch den Glaskörper 910 zu der gegenüberliegenden Fläche 912b, und die Drähte können im Allgemeinen parallel zu den Fläche 914a–b und 916a–b sein. Obwohl als ein im Allgemeinen kreisförmiger Querschnitt gezeigt, können die Drähte 920 eine beliebige andere Form (z. B. oval, quadratisch, hexagonal usw.) haben. Zudem hat der Glaskörper 910 bei Betrachtung von der Seite (siehe 9B) einen rechteckigen Querschnitt; es sollte sich jedoch verstehen, dass die offenbarten Ausführungsformen nicht auf einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt beschränkt sind (z. B. kann der Glaskörper 910 einen kreisförmigen oder ovalen Querschnitt haben, usw.).
  • Unter Bezugnahme auf Block 35 werden eine oder mehrere Scheiben aus dem Glaskörper geschnitten. Dies ist in 9C dargestellt, in der ein Schneidwerkzeug und/oder -verfahren 950 auf den Glaskörper 910 angewendet wird, um eine Scheibe 940 zu schneiden. Die Scheibe 940 weist eine erste Seite 942 und eine gegenüberliegende zweite Seite 944 auf, die im Allgemeinen parallel zu der ersten Seite 942 ist. Außerdem bleiben Teile der eingebetteten Drähte 920 in der Scheibe 940 und erstrecken sich von der ersten Seite 942 zu der zweiten Seite 944 (aus Gründen der Klarheit sind die verborgenen Linien, die mit der Erstreckung der Drähte 920 durch die Dicke der Scheibe 940 in Verbindung stehen, für nur einen Teil der Drähte in 9C gezeigt). Ein beliebiges geeignetes Schneidwerkzeug oder -verfahren kann eingesetzt werden, um eine Scheibe 940 aus dem Glaskörper 910 zu schneiden, wie Laserschneiden oder mechanisches Sägen. In einer Ausführungsform kann nach dem Schneiden ein Temperverfahren durchgeführt werden, um Eigenspannungen in der Glasplatte 410 abzubauen.
  • Die Scheibe 940, die eingebettete Drahtteile 920 aufweist, wird dazu verwendet, einen Glaskern für ein Substrat zu erstellen, wobei die Drahtteile 920 Leiter durch die Dicke des Glaskerns vorsehen. Die Nutzung einer Struktur, die eingebettete Drähte als Leiter aufweist, eliminiert die Verfahren zur Kontaktlochbildung (z. B. siehe Block 310) und Kontaktlochmetallfüllung (z. B. siehe Block 320 und 315). In einer Ausführungsform, wie in Block 340 von 3 dargelegt, kann eine einzige Scheibe 940 als der Glaskern für ein Substrat verwendet werden. Eine oder mehrere Aufbauschichten können auf der ersten Seite 942 und der zweiten Seite 944 des Kerns 940 (oder eventuell auf nur einer Seite des Kerns) gebildet werden, und Anschlüsse können ebenfalls auf den Aufbaustrukturen gebildet werden (siehe Blöcke 390 und 395 sowie den obigen begleitenden Text).
  • In einer anderen Ausführungsform, wie in Block 345 dargelegt, können zwei oder mehr Scheiben, die aus dem Glaskörper geschnitten wurden, miteinander verbunden werden, um einen Glaskern zu bilden. Dies ist in 10A und 10B weiter dargestellt, die zwei Scheiben 940A und 940b zeigen, die aus dem Glaskörper 910 geschnitten wurden, wobei jede eingebettete Drähte 920 aufweist, die sich durch ihre jeweiligen Dicken erstrecken (wie zuvor sind die verborgenen Linien, die mit den Drähten 920 in Verbindung stehen, aus Gründen der Klarheit für nur einen Teil der Drähte gezeigt). Die zwei Glasscheiben 940a, 940b werden längs der zwei zugewandten Kanten 914a, 914b der Scheibe 940a bzw. 940b miteinander verbunden, um einen Glaskern 1002 zu bilden, der Leiter 920 aufweist. Ein beliebiges geeignetes Verfahren kann eingesetzt werden, um die zwei Scheiben 940a, 940b miteinander zu verbinden oder zu verschmelzen. Beispielsweise können die Scheiben 940a–b unter erhöhter Temperatur (z. B. bei oder oberhalb der Erweichungstemperatur) und/oder erhöhtem Druck zusammengebracht werden, um die zwei Glasstücke miteinander zu verschmelzen. Alternativ dazu können die Scheiben 940a–b unter Verwendung eines Klebstoffs verbunden werden.
  • In 10A und 10B wurden zwei Scheiben 940a–b, die aus dem Glaskörper 910 geschnitten wurden, miteinander verbunden, um einen Glaskern zu erzeugen. Es sollte sich jedoch verstehen, dass eine beliebige geeignete Anzahl von Scheiben miteinander verbunden werden kann, um einen Glaskern zu erzeugen, der eine beliebige gewünschte Größe hat. Als Beispiel, wie in 10C gezeigt, können drei Scheiben 940c, 940d, 940e miteinander verbunden werden, um einen Glaskern 1003 zu bilden. Die eingebetteten Drähte 920 erstrecken sich durch die Dicke des Glaskerns 1003.
  • Ungeachtet der Anzahl der Glasscheiben, die verbunden werden, wird das Substratherstellungsverfahren, nachdem die Scheiben zu einem Glaskern 1002 oder 1003 miteinander verschmolzen wurden, fortgesetzt, wie zuvor beschrieben. Eine oder mehrere Aufbauschichten werden auf den gegenüberliegenden Seiten des Kerns 1002 oder 1003 (oder eventuell auf nur einer Seite davon) gebildet, und Anschlüsse werden ebenfalls auf den Aufbaustrukturen gebildet (siehe Blöcke 390 und 395 sowie den obigen begleitenden Text).
  • Unter Bezugnahme auf Block 350 werden in einer anderen Ausführungsform Ausrichtungselemente vorgesehen. Dies ist in 11A und 11B dargestellt, in denen zusammenpassende Ausrichtungselemente 1150, 1160 auf dem Glaskörper 910 angeordnet wurden (wobei gleiche Merkmale zwischen 9A–9C und 11A–11D in 11A–11D dieselbe numerische Bezeichnung behalten). Wenn zwei oder mehr Glasscheiben verbunden werden, um einen Kern zu bilden, können die Ausrichtungselemente 1150, 1160 dazu verwendet werden, die Scheiben während des Verbindungsverfahrens zueinander auszurichten und zu orientieren. Die zusammenpassenden Ausrichtungsmerkmale sind auf dem Glaskörper 910 (und somit jeder Scheibe, die aus dem Glaskörper geschnitten wird) angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform gibt es zwei Ausrichtungselemente 1150, die jeweils einen Draht umfassen, der zum Teil in die Fläche 914b des Glaskörpers 910 eingebettet ist (oder anderweitig an dieser haftet). Des Weiteren gibt es zwei Ausrichtungselemente 1160 und jedes umfasst eine Kerbe, die in der gegenüberliegenden Fläche 914a des Glaskörpers ausgebildet ist. Wiederum kann es jedoch eine beliebige geeignete Anzahl von zusammenpassenden Ausrichtungselementen geben (z. B. drei oder mehr zusammenpassende Paare usw.).
  • Die Ausrichtungselemente 1150, 1160 können unter Anwendung einer beliebigen geeigneten Technik auf dem Glaskörper 910 gebildet oder angeordnet werden. Gemäß einer Ausführungsform werden die Ausrichtungselemente 1150 auf dem Glaskörper 910 während desselben Verfahrens angeordnet, bei dem die Drähte 920 eingebettet werden, und in einer weiteren Ausführungsform werden die Ausrichtungselemente 1160 ebenfalls während desselben Verfahrens gebildet, das den Glaskörper 910 erzeugt (z. B. können die Drähte 920 und 1150 auf dem Glaskörper 910 während eines Extrusionsverfahrens angeordnet, das auch zur Bildung der Kerben 1160 führt). In anderen Ausführungsformen können jedoch die Ausrichtungselemente 1150 oder die Ausrichtungselemente 1160 auf dem Glaskörper 910 durch separate Verfahren angeordnet werden (z. B. können die Kerben 1160 nach der Extrusion durch ein Schleif- oder Schneidverfahren gebildet werden, die Drähte 1150 können unter Verwendung von Klebstoff auf dem Glaskörper 910 angeordnet werden usw.). Außerdem können die Ausrichtungselemente beliebige geeignete Materialien umfassen, die beliebigen anschließenden Verarbeitungstemperaturen standhalten können. In der dargestellten Ausführungsform können die Drähte 1150 ein Metall, wie Wolfram, Molybdän oder Nickel, sowie Legierungen dieser und/oder anderer Metalle umfassen. Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Drähte 1150 das gleiche Metall wie die eingebetteten Drähte 920. Gemäß einer anderen Ausführungsform umfassen die Drähte 1150 ein Metall, das einen WAK hat, der mit dem des Glasmaterials des Körpers 910 ungefähr identisch ist.
  • Der Glaskörper 910, der die Ausrichtungselemente 1150, 1160 aufweist, wird dann in Scheiben geschnitten (siehe Block 335), wie zuvor beschrieben. Zwei oder mehr dieser Scheiben können dann verbunden werden, um einen Glaskern für ein Substrat zu bilden (siehe Block 345). Beispielsweise, wie in 11C gezeigt, wurden zwei Scheiben 940a und 940b verbunden, um einen Glaskern 1102 zu bilden. Während des Verbindens der Glasscheiben 940a, 940b kommen die Ausrichtungselemente 1150, 1160 miteinander in Eingriff, um diese zwei Stücke zueinander auszurichten. Als weiteres Beispiel, wie in 11D gezeigt, wurden drei Abschnitte 940c, 940d und 940e verbunden, um einen Glaskern 1103 zu bilden. Wiederum kommen die zusammenpassenden Ausrichtungselemente 1150, 1160 der drei Abschnitte 940c–e miteinander in Eingriff und richten diese drei Stücke zueinander aus.
  • Ungeachtet der Anzahl der Glasscheiben, die verbunden werden, kann das Substratherstellungsverfahren, nachdem die Scheiben zu einem Glaskern 1102 oder 1103 miteinander verschmolzen wurden, fortgesetzt werden, wie zuvor beschrieben. Eine oder mehrere Aufbauschichten können auf den gegenüberliegenden Seiten des Kerns 1102 oder 1103 (oder eventuell auf nur einer Seite davon) gebildet werden, und Anschlüsse können ebenfalls auf den Aufbaustrukturen gebildet werden (siehe Blöcke 390 und 395 sowie den obigen begleitenden Text). In den Ausführungsformen von 11A bis 11D wurden die Ausrichtungsdrähte 1150 in dem Array von Leitern 920 angeordnet. Gemäß einer Ausführungsform können die Ausrichtungsdrähte 1150 als Leiter durch den Glaskern genutzt werden (z. B. können die Ausrichtungsdrähte 1150 Funktionen dienen, die denen der Leiter 920 ähnlich sind). In anderen Ausführungsformen können die Ausrichtungselemente sich jedoch außerhalb des Arrays von Leitern befinden, und in noch einer anderen Ausführungsform können die Ausrichtungselemente entfernt werden, nachdem das Verbinden abgeschlossen wurde. Die oben erwähnten Ausführungsformen sind in 12 dargestellt, die fünf Glasscheiben oder -abschnitte 1201, 1202, 1203, 1204 und 1205 zeigt, die miteinander verbunden wurden, um einen Glaskern 1200 zu bilden. Eine Reihe von Leitern 1220 erstreckt sich durch jeden der Glasabschnitte 1201–1205.
  • Jede Glasscheibe 1201–1205 enthält außerdem zusammenpassende Ausrichtungselemente 1250, 1260, die genutzt wurden, um die Glasabschnitte 1201–1205 während des Verbindungsverfahrens auszurichten. Die Ausrichtungselemente 1250, 1260 sind außerhalb des Arrays von Leitern 1220 positioniert. In einer Ausführungsform können, nachdem das Glasverbinden durchgeführt wurde, um den Kern 1200 zu erzeugen, Teile des Glaskerns, der die Ausrichtungselemente 1250, 1260 enthält, entfernt werden. Beispielsweise kann der Glaskern 1200 längs den Linien X-X und Y-Y geschnitten werden, um die Ausrichtungsmerkmale 1250, 1260 zu entfernen, und ein beliebiges geeignetes Schneidverfahren kann eingesetzt werden, um diese Teile des Kerns zu entfernen (z. B. Laserschneiden, Sägen usw.).
  • In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen umfassen die Ausrichtungselemente einen Runddraht und eine zusammenpassende dreieckige Kerbe. Es sollte sich jedoch verstehen, dass die oben erwähnten Ausrichtungselemente eine beliebige geeignete Form und Konfiguration haben können. Beispielsweise, wie in 13 gezeigt, sollen zwei Glasscheiben 1301 und 1302 miteinander verbunden werden, und jede Scheibe enthält Ausrichtungsmerkmale 1350 und 1360. Die Ausrichtungsmerkmale 1350 umfassen einen Draht und die Ausrichtungsmerkmale 1360 umfassen eine halbkreisförmige Kerbe, die so bemessen ist, dass sie einen der Drähte 1350 aufnimmt. Als weiteres Beispiel, wie in 14 gezeigt, sollen zwei Glasabschnitte 1401 und 1402 miteinander verbunden werden, wobei jede Scheibe Ausrichtungselemente 1450 und 1460 aufweist. Die Ausrichtungselemente 1460 umfassen Kerben (in diesem Fall halbkreisförmige), die Ausrichtungselemente 1450 umfassen jedoch Vorsprünge, die direkt auf den Glasabschnitten 1401, 1402 ausgebildet sind (wobei der Vorsprung in diesem Beispiel ebenfalls halbkreisförmig ist). In der Ausführungsform von 14 ist es nicht erforderlich, separate Ausrichtungsmerkmale (z. B. Ausrichtungsdrähte) anzubringen, und beide zusammenpassenden Ausrichtungsmerkmale 1450, 1460 können während eines Extrusionsverfahrens gebildet werden, das dazu eingesetzt wird, den Glaskörper (der eingebettete Drähte aufweist) zu erzeugen, aus dem die Scheiben 1401, 1402 geschnitten werden.
  • Hierbei sollte beachtet werden, dass die Figuren schematische Diagramme sind, die als ein Hilfsmittel für das Verständnis der offenbarten Ausführungsformen bereitgestellt sind, und keine unnötigen Einschränkungen sollten aus den Figuren impliziert werden. In einigen Fällen kann eine verhältnismäßig kleine Anzahl von Merkmalen aus Gründen der Klarheit und der Veranschaulichung halber dargestellt worden sein. Beispielsweise kann die Anzahl der Leiter 60 (oder 440, 920, 1220), die sich durch den Glaskern 150 (oder 410, 1002, 1003, 1102, 1103, 1200) erstrecken, der in den Figuren gezeigt ist, im Wesentlichen kleiner als eine Anzahl von Leitern sein, die möglicherweise in der Praxis in einem derartigen Glaskern angeordnet werden. Zudem sind die Figuren möglicherweise nicht maßstabgetreu und in einigen Fällen wurden Linien (z. B. verborgene Linien) dem Verständnis halber weggelassen.
  • Glasmaterialien können einen WAK von ungefähr 3,2 ppm haben, obwohl der WAK-Wert temperaturabhängig ist und auch je nach der Zusammensetzung eines bestimmten Glasmaterials variieren wird. Silizium kann einen WAK von ungefähr 2,6 ppm haben, der wiederum temperaturabhängig ist. Auf organischen Polymeren basierende Materialien, die in der Regel bei der Konstruktion von Baugruppensubstraten und Leiterplatten verwendet werden, können einen WAK von ungefähr 12 oder höher haben (wiederum ein Wert, der temperatur- und zusammensetzungsabhängig ist). Obwohl, wie oben erwähnt, der WAK einer Substanz temperatur- und zusammensetzungsabhängig ist, wird eine WAK-Diskrepanz zwischen einem Siliziumchip und dem zugrunde liegenden Substrat unter Verwendung eines Glaskern-Substrats im Vergleich zu einem Substratmaterial auf Polymerbasis beträchtlich verringert. Darüber hinaus kann Glas ein Modul E von ungefähr 75 GPA haben, wohingegen allgemein verwendete, auf organischen Polymeren basierende Materialien ein Modul von ungefähr 25 GPA haben können (wobei der E-Wert ebenfalls von der Zusammensetzung einer Substanz abhängig ist). Folglich kann ein Glaskern-Substrat einen dreifachen Anstieg des Moduls bereitstellen, der in einigen Ausführungsformen das Potential für eine entsprechende dreifache Verringerung des Substratverzugs bereitstellen kann. Ein weiterer Vorteil von Glas besteht darin, dass es mit einer beständigeren Flachheit als herkömmliche Polymermaterialien hergestellt werden kann.
  • Die oben beschriebenen Verringerungen der WAK-Diskrepanz und des Verzugs können die Verwendung eines kleineren Abstands von Chip-Baugruppe-Interconnects sowie einer höheren Anzahl dieser Interconnects ermöglichen, was eine Steigerung der E/A-Funktionsfähigkeit bereitstellen kann. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform ein Abstand von 50 Mikrometer oder weniger für Chip-Baugruppe-Interconnects erzielt werden, wenn ein Glaskern-Substrat verwendet wird. Ein großer Substratverzug kann während des Chipanbringungsverfahrens zu "Non-Contact-Open"-Fehlfunktionen in den Chip-Baugruppe-Interconnects sowie zu hohen Spannungen in dem Chip (z.B. Zwischenschichtdielektrika-Schichten (inter-layer dielectric layers, ILD-Schichten) des Chips) selbst führen, die beide zu einer geringeren Zuverlässigkeit führen können. Somit kann das offenbarte Glaskern-Substrat die Umsetzung von Baugruppen mit stärkerem E/A ermöglichen, während gleichzeitig die Zuverlässigkeit aufrechterhalten oder verbessert wird.

Claims (15)

  1. Verfahren (300), das Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Glaskörpers, der eine Reihe von eingebetteten leitfähigen Drähten aufweist (330); und Schneiden von Scheiben aus dem Glaskörper (335), wobei jede Scheibe eine erste Fläche (412) und eine gegenüberliegende zweite Fläche (414) aufweist, die im Wesentlichen parallel zu der ersten Fläche ist, wobei ein Teil jedes eingebetteten Drahts in jeder der Scheiben bleibt und sich von der ersten Fläche (412) zu der zweiten Fläche (414) der Scheibe erstreckt, wobei jeder eingebettete Drahtteil einen einer entsprechenden Reihe von Leitern bereitstellt; wobei zwei oder mehrere Scheiben einen Glaskern für ein Substrat bereitstellen (345); wobei der Glaskörper Ausrichtungselemente enthält (355), und wobei das Verfahren weiterhin das Ausrichten der zwei oder mehr Scheiben unter Verwendung der Ausrichtungselemente umfasst (345), während die zwei oder mehr Scheiben miteinander verbunden werden, um den Glaskern bereitzustellen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zwei oder mehr Scheiben durch ein Verschmelzungsverfahren verbunden werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin Folgendes umfasst: Anordnen mindestens einer dielektrischen Schicht und mindestens einer Metallschicht (390) an der ersten Fläche des Glaskerns und elektrisches Koppeln der mindestens einen Metallschicht an der ersten Fläche mit mindestens einem der Leiter; und Anordnen mindestens einer dielektrischen Schicht und mindestens einer Metallschicht an der zweiten Fläche des Glaskerns und elektrisches Koppeln der mindestens einen Metallschicht an der zweiten Fläche mit mindestens einem der Leiter.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin Folgendes umfasst: Anordnen eines ersten Satzes von Anschlüssen an der ersten Seite des Glaskerns, wobei der erste Satz von Anschlüssen mit einem entsprechenden Array von Anschlüssen auf einem Chip mit integrierter Schaltung (IC) zusammenpassen soll; Anordnen eines zweiten Satzes von Anschlüssen an der zweiten Seite des Glaskerns, wobei der zweite Satz von Anschlüssen mit einem entsprechenden Array von Anschlüssen auf einer Komponente der nächsten Ebene zusammenpassen soll.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede Scheibe durch ein Verfahren, das aus einer Gruppe umfassend Laserschneiden und mechanisches Sägen ausgewählt ist, aus dem Glaskörper geschnitten wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Glaskörper, der eingebettete Drähte aufweist, durch ein Extrusionsverfahren gebildet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei Ausrichtungselemente während des Extrusionsverfahrens auf dem Glaskörper bereitgestellt werden.
  8. Verfahren (300), das Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Glaskörpers, der eine Reihe von eingebetteten leitfähigen Drähten aufweist (330), wobei der Glaskörper durch ein Extrusionsverfahren gebildet wird, und wobei Ausrichtungselemente (1150) während des Extrusionsverfahrens auf dem Glaskörper bereitgestellt werden; und Schneiden von Scheiben (950) aus dem Glaskörper, wobei jede Scheibe eine erste Fläche (942) und eine gegenüberliegende zweite Fläche (944) aufweist, die im Wesentlichen parallel zu der ersten Fläche ist, wobei ein Teil jedes eingebetteten Drahts in jeder der Scheiben bleibt und sich von der ersten Fläche zu der zweiten Fläche der Scheibe erstreckt, wobei jeder eingebettete Drahtteil einen einer entsprechenden Reihe von Leitern bereitstellt; wobei ein oder mehrere Scheiben einen Glaskern für ein Substrat bereitstellen.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei eine einzige der Scheiben den Glaskern bereitstellt.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, das weiterhin das Verbinden von zwei oder mehr der Scheiben miteinander umfasst, um den Glaskern bereitzustellen.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, das weiterhin das Ausrichten der zwei oder mehr Scheiben unter Verwendung der Ausrichtungselemente umfasst, während die zwei oder mehr Scheiben miteinander verbunden werden (1102).
  12. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die zwei oder mehr Scheiben durch ein Verschmelzungsverfahren verbunden werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 8, das weiterhin Folgendes umfasst: Anordnen mindestens einer dielektrischen Schicht und mindestens einer Metallschicht an der ersten Fläche des Glaskerns und elektrisches Koppeln der mindestens einen Metallschicht an der ersten Fläche mit mindestens einem der Leiter; und Anordnen mindestens einer dielektrischen Schicht und mindestens einer Metallschicht an der zweiten Fläche des Glaskerns und elektrisches Koppeln der mindestens einen Metallschicht an der zweiten Fläche mit mindestens einem der Leiter.
  14. Verfahren nach Anspruch 8, das weiterhin Folgendes umfasst: Anordnen eines ersten Satzes von Anschlüssen an der ersten Seite des Glaskerns (395), wobei der erste Satz von Anschlüssen mit einem entsprechenden Array von Anschlüssen auf einem Chip mit integrierter Schaltung (IC) zusammenpassen soll; Anordnen eines zweiten Satzes von Anschlüssen an der zweiten Seite des Glaskerns (395), wobei der zweite Satz von Anschlüssen mit einem entsprechenden Array von Anschlüssen auf einer Komponente der nächsten Ebene zusammenpassen soll.
  15. Verfahren nach Anspruch 8, wobei jede Scheibe durch ein Verfahren, das aus einer Gruppe umfassend Laserschneiden und mechanisches Sägen ausgewählt ist, aus dem Glaskörper geschnitten wird.
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