WO2023124883A1 - 一种基板、封装结构、板级架构以及基板的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种基板、封装结构、板级架构以及基板的制作方法,其中,该基板包括:扇出结构和至少一组扇入结构,每组所述扇入结构内具有扇入过孔,所述扇出结构内具有与所述扇入过孔对应的扇出过孔,所述扇入过孔与所述扇出过孔导通;且每组所述扇入结构与所述扇出结构之间通过烧结工艺层叠相连。本申请实施例中的基板能够提高基板的强度,降低基板的翘曲,进而提高基板和电路板以及电子元器件之间的连接可靠性,从而能够提高基板的整体可靠性。
Description
本申请要求于2021年12月29日提交中国专利局、申请号为202111644558.X、申请名称为“一种基板、封装结构、板级架构以及基板的制作方法”的中国专利申请的优先权,其全部内容通过引用结合在本申请中。
本申请实施例涉及集成电路封装技术领域,特别涉及一种基板、封装结构、板级架构以及基板的制作方法。
随着科学技术的不断发展,高速系统架构对信号传输的高速性能提出了越来越高的要求。
目前,板级架构中的基板与电路板(Printed circuit board,PCB)或电子元器件之间是通过锡球焊接来实现电连接。在焊接过程中,由于需要对锡球进行加热处理,而在加热过程中会使基板和电路板或电子元器件均受热,但是由于基板和电路板或电子元器件的上下部分的温度不平衡,所以基板和电路板或电子元器件会产生翘曲。另外,对于较大的基板和电路板或电子元器件,在自身重力作用下也会产生翘曲。
然而,在焊接完成后,随着温度的降低,基板和电路板或电子元器件会恢复到原来的形状,从而导致焊点上存在焊接应力,这样就会提高基板和电路板或电子元器件之间锡球焊接开裂的风险。
发明内容
本申请实施例提供一种基板、封装结构、板级架构以及基板的制作方法,能够提高基板的强度,降低基板的翘曲,进而提高基板和电路板以及电子元器件之间的连接可靠性,从而能够提高基板的整体可靠性。
第一方面,本申请实施例提供一种基板,该基板至少包括:扇出结构和至少一组扇入结构,每组所述扇入结构内具有扇入过孔,所述扇出结构内具有与所述扇入过孔对应的扇出过孔,所述扇入过孔与所述扇出过孔导通;且每组所述扇入结构与所述扇出结构之间通过烧结工艺层叠相连。
本申请实施例提供的基板,该基板通过设置扇入过孔和扇出过孔,并且将扇入过孔与扇出过孔导通可以实现基板的电导通,以便与电子元器件和电路板电连接;通过将至少一组扇入结构和扇出结构之间通过烧结的工艺层叠相连,这样扇入结构和扇出结构之间通过烧结形成一层致密结构,这样使基板的内部结构更加致密,增加了基板的强度,另外烧结工艺可以使扇入结构和扇出结构在高温压合下固定连接,而烧结温度往往高于焊接温度,所以这样使得基板与电路板或电子元器件在焊接时不易发生翘曲,从而避免了基板和电路板之间焊点开裂的风险。从而增加基板和电路板之间的连接可靠性,降低基板和电路板之间焊球焊接开裂的可靠性风险。因此,本申请实施例能够提高基板的强 度,从而降低基板的翘曲,从而提高基板的整体可靠性。另外,扇入结构和扇出结构之间通过烧结工艺相连时,由于扇入结构和扇出结构之间形成的致密结构确保了基板的强度,所以基板的整体厚度可以大大降低,这样,降低了扇入结构和扇出结构上开孔的难度,从而可以实现扇入结构上高密度的扇入以及提高扇出结构的扇出密度。
在一种可能的实现方式中,每组所述扇入结构与所述扇出结构之间均设有半固定化层,所述半固定化层中设有与所述扇入过孔和所述扇出过孔均对应的烧结层;所述烧结层分别与所述扇入过孔和所述扇出过孔通过烧结工艺相连,且所述扇入过孔通过所述烧结层与所述扇出过孔导通。
本申请实施例通过的基板,通过设置半固定化层,可以方便的在半固定化层中设置烧结层,并且半固定化层可以在烧结过程中对扇入结构和扇出结构起到隔离、保护以及预固定的作用。另外,通过设置半固定化层,由于半固定化层材质较软,方便打孔,这样可以方便的将烧结层设置在半固定化层内,一方面降低基板的加工难度,另一方面,可以方便将扇入结构和扇出结构之间导通。另外,烧结层可以实现扇入过孔和扇出过孔的导通,这样,相当于在扇入结构和扇出结构之间增加导电材料层,而导电材料往往为无机材料,这样,烧结完成后,实现了在基板内的扇入结构和扇出结构之间增加致密的无机结构,从而提高了基板的强度,降低了基板在焊接过程中发生的翘曲现象。
在一种可能的实现方式中,所述扇入结构面向所述半固定化层的一面上设有呈图形化设计的第一扇入导电层,所述第一扇入导电层与所述扇入过孔电连接;所述扇出结构面向所述半固定化层的一面上设有呈图形化设计的第一扇出导电层,所述第一扇出导电层与所述扇出过孔电连接;所述烧结层位于所述第一扇入导电层和所述第一扇出导电层之间,且所述烧结层分别与所述第一扇入导电层和所述第一扇出导电层通过烧结相连,以导通所述扇入过孔和所述扇出过孔。
本申请实施例中的基板,通过设置第一扇入导电层和第一扇出导电层,并且烧结层分别与第一扇入导电层和第一扇出导电层烧结连接,可以使第一扇入导电层和第一扇出导电层稳定的固定连接,从而提高第一扇入导电层和第一扇出导电层的强度,并且可以方便导通扇入过孔和扇出过孔。
在一种可能的实现方式中,每组所述扇入结构包括:扇入布线层,所述扇入布线层内设有所述扇入过孔,以及与所述扇入过孔电连接的第二扇入导电层。
本申请实施例中,通过设置扇入布线层可以给过孔提供设置空间,进而有利于提高基板中过孔的密度,进而提高基板的传输速度。
在一种可能的实现方式中,所述扇入布线层包括至少一层扇入介电层,每层所述扇入介电层包括扇入介质层、设在所述扇入介质层内的所述扇入过孔,以及设在所述介质层上的所述第二扇入导电层。
这样通过设置至少一层扇出介电层,可以使扇出结构和扇出结构导通,通过设置第二扇入导电层,可以使基板和电子元器件电连接。
在一种可能的实现方式中,所述扇入介电层为多层,且所述多层扇入介电层中最顶端的所述扇入介电层中的相邻两个所述第二扇入导电层之间的间距小于等于130um。
这样通过设置多层扇入介电层,可以提高基板中的扇入密度,另外,通过将扇入结构分设在多个扇入介电层中,可以减少单个扇入介电层中的过孔数量,一方面可以减低过孔的设置难度,另一方面可以实现基板的高密度集成,因为两个第二扇入导电层之间 的距离越小说明基板的扇入越多,那么该基板就可以连接更多的上级模块(例如芯片等),从而实现高密度的集成,以适应高速传输系统的要求。
在一种可能的实现方式中,所述扇入介质层为氧化硅、聚酰亚胺或聚丙烯制成的绝缘层。
本申请实施例中的基板,通过将扇入介质层设置为氧化硅、聚酰亚胺或聚丙烯制成的绝缘层,相对于现有技术中的基板采用ABF树脂作为主导材料,本实施例中的绝缘层信号差损较小,有利于提高基板的信号完整性(也叫SI性能),有利于实现基板的高密度集成。另外,氧化硅、聚酰亚胺或聚丙烯的绝缘层具有更好的强度,有利于提高基板的强度,从而降低基板的翘曲。
在一种可能的实现方式中,每组所述扇入结构还包括:扇入载板,所述扇入载板与所述扇入布线层层叠设置,所述扇入载板上开设有所述扇入过孔,所述扇入载板内的所述扇入过孔与所述扇入布线层内的所述扇入过孔导通。
通过设置扇入载板可以为扇入布线层提供支撑,从而增加扇入结构的强度,这样在将扇入结构和扇出结构连接在一起的时候,方便固定。并且设置扇入载板可以降低扇入结构断裂的风险。通过设置扇入载板可以增强整个基板的强度,从而可以降低翘曲。另外,通过在扇入载板上设置扇入过孔可以保证扇出过孔和扇入过孔导通,进而提高基板的SI性能。
在一种可能的实现方式中,所述扇入载板位于所述扇入布线层与所述扇出结构之间,且所述扇入载板与所述扇出结构通过烧结工艺相连。
这样通过将扇入结构和扇出结构烧结连接,可以将扇入结构和扇出结构稳定连接,从而提高基板的稳定性。
在一种可能的实现方式中,所述扇入载板内的相邻两个所述扇入过孔之间的间距大于等于300um且小于等于500um。
因为扇入载板上过孔太密集会是扇入载板的强度降低,并且会提高打孔难度,所以本申请实施例中通过将扇入载板上过孔之间的间距设置为大于等于300um且小于等于500um,可以保证扇入载板的自身强度,并降低对扇入载板的加工难度。
在一种可能的实现方式中,所述扇入布线层位于所述扇入载板和所述扇出结构之间,所述扇入布线层与所述扇出结构烧结相连;且所述扇入载板背向所述扇入布线层的一面上设有所述第二扇入导电层。
通过将扇入布线层设置在扇入载板和扇出结构之间,并且在扇入载板背向扇入布线层的一面上设有第二扇入导电层,可以方便将扇入载板和扇出结构之间实现电连接,以使扇出结构和扇入结构导通。
在一种可能的实现方式中,所述扇入载板上的相邻两个所述第二扇入导电层的间距小于等于130um。
通过将相邻两个第二扇入导电层的间距设计的小于等于130um,这样可以提高扇入导电层的密度,从而有利于提高基板上的扇入密度,有利于基板的高度传输。
在一种可能的实现方式中,所述扇入载板的热膨胀系数小于5ppm,所述扇入载板的弹性模量大于或等于100Gpa。
本申请实施例中的基板,通过将扇入载板的热膨胀系数小于5ppm,弹性模量大于或等于100Gpa,满足上述指标的扇入载板的强度较大,由于扇入载板的强度较大,所以整 个基板的强度也会相应提高,这样就可以减小整个基板的翘曲,以保证在使用时该基板与电路板或者电子元器件之间的连接稳定性。
在一种可能的实现方式中,所述扇入载板为无机材料制成的无机板。
这样将扇入载板设计为无机板,无机板的热膨胀系数小且弹性模量大,因此可以满足扇入载板的强度要求,从而可以降低基板的翘曲问题。另外,相对于现有技术中的有机载板,无机板可以做的更薄,这样在增加基板强度的同时还可以减小基板的厚度。无机载板相对于有机载板的内部结构致密,具有更大的强度,不易变形,因此可以改善翘曲问题,这样有利于解决大尺寸载板的供应问题。
在一种可能的实现方式中,所述无机板为玻璃板或陶瓷板。
通过将无机板设置为玻璃板或陶瓷板,由于玻璃板和陶瓷板比较常见,且价格便宜,因此可以将第基板的生产成本,另外,玻璃板和陶瓷板表面光滑容易清理,这样可以减少扇入载板表面的杂质,所以在生产基板是可以降低对扇入载板的清洗成本,进而节约基板的生产成本,并且可以提高生产效率。
在一种可能的实现方式中,所述扇入结构为多组,且多组所述扇入结构间隔且并列设置在所述扇出结构上。
这样通过设置多组扇入结构,这样可以增加基板上扇入密度,以适应高速传输系统的要求。另外,通过设置多组扇入结构,还可以在扇入端连接多个电子元器件(可以为芯片),相对于现有技术中的FC-BGA基板用于单颗芯片封装,本申请实施例中的基板具有多场景应用的优点。
在一种可能的实现方式中,所述扇出结构至少包括:至少一个扇出布线层,每个所述扇出布线层内设有扇出过孔,以及与扇出过孔电连接的第二扇出导电层;所述扇出布线层与所述扇入结构烧结相连。
本申请实施例中,通过在扇出结构上设置扇出布线层,从而为扇出过孔提供设置空间;通过在扇出过孔内设置第二扇出导电层可以实现与扇入结构之间电连接;扇出布线层和扇入结构烧结连接可以使扇入结构和扇出结构固定连接,进而提高基片的刚性,进而可以减少基片的翘曲。
在一种可能的实现方式中,所述扇出结构还包括:扇出载板,所述扇出载板与所述扇出布线层层叠设置;且所述扇出布线层为两个,所述扇出载板位于两个扇出布线层之间;所述扇出载板内设有所述扇出过孔,且所述扇出载板内的所述扇出过孔与所述扇出布线层内的所述扇出过孔导通。
在本申请实施例中,通过设置扇出载板可以为扇出布线层提供支撑,从而增加扇出结构的强度,这样在将扇出结构和扇入结构连接在一起的时候,方便固定。并且设置扇出载板可以降低扇出结构断裂的风险。通过设置扇出载板可以增强整个基板的强度,从而可以降低翘曲。通过在扇出载板上设置扇出过孔可以保证扇出过孔和扇入过孔导通,进而提高基板的SI性能。另外,通过设置扇出载板再加上扇入结构的扇入载板,可以使基板具有两个载板结构,这样可以进一步提高基板的强度,进而降低翘曲。
在一种可能的实现方式中,每个所述扇出布线层均包括至少一层扇出介电层,每层所述扇出介电层包括扇出介质层、设在所述扇出介质层内的所述扇出过孔,以及设在所述扇出介质层上且与所述扇出过孔电连接的所述第二扇出导电层。
这样通过设置至少一层扇出介电层,可以使扇出结构和扇出结构导通。通过设置第 二扇出导电层可以方便和电路板电连接。
在一种可能的实现方式中,每个所述扇出布线层包括多层所述扇出介电层,多层所述扇出介电层层叠设置。
通过设置多层扇出介电层,可以提高基板中的扇出密度,另外,通过将扇出结构分设在多个扇出介电层中,可以减少单个扇出介电层中的过孔数量,一方面可以减低过孔的设置难度,另一方面可以实现基板的高密度集成。
在一种可能的实现方式中,所述扇出结构内设有多个分立式器件,所述多个分立式器件在所述扇出结构内水平间隔设置。
通过在扇出结构内设置多个分立式器件,可以提高基板的电源完整性能(PI性能)。
在一种可能的实现方式中,所述分立式器件为电容或电感。第二方面,本申请实施例提供一种基板,该基板可以包括:扇出结构和至少一组扇入结构;每组所述扇入结构包括扇入载板和扇入布线层,所述扇入布线层、所述扇入载板均与所述扇出结构层叠设置,且所述扇入载板位于所述扇入布线层和所述扇出结构之间,或者,所述扇入布线层位于所述扇入载板和所述扇出结构之间;且所述扇入载板的热膨胀系数小于5ppm,所述扇入载板的弹性模量大于或等于100Gpa。
本申请实施例中的基板通过设置扇入载板可以为扇入布线层提供支撑,从而增加扇入结构的强度,这样在将扇入结构和扇出结构连接在一起的时候,方便固定。并且设置扇入载板可以降低扇入结构断裂的风险。通过设置扇入载板可以增强整个基板的强度,从而可以降低翘曲。另外,通过在扇入载板上设置扇入过孔可以保证扇出过孔和扇入过孔导通,进而提高基板的SI性能。
在一种可能的实现方式中,所述扇入载板为无机材料制成的无机板。
这样将扇入载板设计为无机板,无机板的热膨胀系数小且弹性模量大,因此可以满足扇入载板的强度要求,从而可以降低基板的翘曲问题。另外,相对于现有技术中的有机载板,无机板可以做的更薄,这样在增加基板强度的同时还可以减小基板的厚度。无机载板相对于有机载板的内部结构致密,具有更大的强度,不易变形,因此可以改善翘曲问题,这样有利于解决大尺寸载板的供应问题。
在一种可能的实现方式中,所述无机板为玻璃板或陶瓷板。
通过将无机板设置为玻璃板或陶瓷板,由于玻璃板和陶瓷板比较常见,且价格便宜,因此可以将第基板的生产成本,另外,玻璃板和陶瓷板表面光滑容易清理,这样可以减少扇入载板表面的杂质,所以在生产基板是可以降低对扇入载板的清洗成本,进而节约基板的生产成本,并且可以提高生产效率。
在一种可能的实现方式中,所述扇出结构包括:至少一个扇出布线层,所述扇出布线层与所述扇入载板相连,或者,所述扇出布线层与所述扇入布线层相连。
通过设置扇出布线层,可以方便将将扇出结构和扇入结构导通。
在一种可能的实现方式中,所述扇出布线层与所述扇入载板或与所述扇入布线层通过烧结工艺相连;或者,所述扇出布线层与所述扇入载板或与所述扇入布线层通过焊接工艺相连;或者,所述扇入载板的一面通过半导体沉积方式形成所述扇出布线层。
本申请实施例中通过将扇出布线层和扇入载板或扇入布线层通过烧结、焊接或者半导体沉积的方式实现固定连接,可以提高扇入结构和扇出结构的连接稳定性,进而提高基板的强度。另外,烧结工艺还可以降低基板的翘曲。
在一种可能的实现方式中,所述扇入载板位于所述扇入布线层和所述扇出结构之间;且所述扇入载板与所述扇出布线层之间设有半固定化层,所述半固定化层中设有分别与所述扇入载板内的过孔以及所述扇出布线层内的过孔对应的烧结层;所述烧结层分别与所述扇入载板内的过孔以及所述扇出布线层内的过孔通过烧结工艺相连,且所述扇入载板内的过孔通过所述烧结层与所述扇出布线层内的过孔导通。
本申请实施例通过的基板,通过设置半固定化层,可以方便的在半固定化层中设置烧结层,并且半固定化层可以在烧结过程中对扇入结构和扇出结构起到隔离和保护作用。另外,通过设置半固定化层,由于半固定化层材质较软,方便打孔,这样可以方便的将烧结层设置在半固定化层内,一方面降低基板的加工难度,另一方面,可以方便将扇入结构和扇出结构之间导通。在一种可能的实现方式中,所述扇入载板位于所述扇入布线层和所述扇出结构之间;且所述扇入载板与所述扇出布线层之间均设有焊球,所述扇入载板内的过孔以及所述扇出布线层内的过孔通过对应的所述焊球导通。
在一种可能的实现方式中,所述扇出结构还包括:扇出载板,且所述扇出布线层为两个,两个所述扇出布线层分别层叠设置在所述扇出载板的两侧;其中一个所述扇出布线层与所述扇入载板或与所述扇入布线层相连,两个所述扇出布线层通过所述扇出载板上设置的过孔导通。
在本申请实施例中,通过设置扇出载板可以为扇出布线层提供支撑,从而增加扇出结构的强度,这样在将扇出结构和扇入结构连接在一起的时候,方便固定。并且设置扇出载板可以降低扇出结构断裂的风险。通过设置扇出载板可以增强整个基板的强度,从而可以降低翘曲。通过在扇出载板上设置扇出过孔可以保证扇出过孔和扇入过孔导通,进而提高基板的SI性能。另外,通过设置扇出载板再加上扇入结构的扇入载板,可以使基板具有两个载板结构,这样可以进一步提高基板的强度,进而降低翘曲。在一种可能的实现方式中,所述扇入载板的一面上设有图形化的上导电层;所述扇入载板的另一面上设有图形化的下导电层;所述扇入载板内设有过孔,所述过孔用于将所述上导电层与所述下导电层导通;且所述扇入布线层内具有扇入过孔,所述扇出结构内具有扇出过孔,所述扇入过孔通过所述扇入载板内的所述过孔、所述上导电层以及所述下导电层与所述扇出过孔导通。在一种可能的实现方式中,所述扇入布线层包括至少一层扇入介电层,每层所述扇入介电层包括扇入介质层、设在所述扇入介质层内的所述扇入过孔,以及设在所述介质层上且与所述扇入过孔电连接的扇入导电层。
这样通过设置至少一层扇出介电层,可以使扇出结构和扇出结构导通,通过设置第二扇入导电层,可以使基板和电子元器件电连接。在一种可能的实现方式中,所述扇出结构中的每个扇出布线层包括至少一层扇出介电层,每层所述扇出介电层包括扇出介质层、设在所述扇出介质层内的所述扇出过孔,以及设在所述扇出介质层上且与所述扇出过孔电连接的扇出导电层。
在一种可能的实现方式中,当所述扇入载板位于所述扇入布线层和所述扇出结构之间时,所述扇入布线层中位于最顶端的所述扇入介质层内的相邻两个所述扇入导电层之间的间距小于等于130um。
这样通过将扇入布线层中位于最顶端的扇入介质层内的相邻两个扇入导电层之间的间距设置的小于等于130um,可以提高基板中的扇入密度,有利于基板的高密度集成,以适应高速传输系统的要求。
在一种可能的实现方式中,所述扇入布线层内的扇入介质层和所述扇出布线层内的扇出介质层均为氧化硅、聚酰亚胺或聚丙烯制成的绝缘层。
本申请实施例中的基板,通过将扇入介质层设置为氧化硅、聚酰亚胺或聚丙烯制成的绝缘层,相对于现有技术中的基板采用ABF树脂作为主导材料,本实施例中的绝缘层信号差损较小,有利于提高基板的信号完整性(也叫SI性能),有利于实现基板的高密度集成。另外,氧化硅、聚酰亚胺或聚丙烯的绝缘层具有更好的强度,有利于提高基板的强度,从而降低基板的翘曲。在一种可能的实现方式中,所述扇入结构为多组,多组所述扇入结构间隔设置在所述扇出结构上。
这样通过设置多组扇入结构,这样可以增加基板上扇入密度,以适应高速传输系统的要求。另外,通过设置多组扇入结构,还可以在扇入端连接多个电子元器件(可以为芯片),相对于现有技术中的FC-BGA基板用于单颗芯片封装,本申请实施例中的基板具有多场景应用的优点。
在一种可能的实现方式中,所述扇出结构内设有多个分立式器件,所述多个分立式器件在所述扇出布线层内水平间隔设置。
通过在扇出结构内设置多个分立式器件,可以提高基板的电源完整性能(PI性能)。
在一种可能的实现方式中,所述分立式器件为电容或电感。
在一种可能的实现方式中,所述扇出载板为无机板,或者,所述扇出载板为有机板。
这样将扇入载板设计为无机板,无机板的热膨胀系数小且弹性模量大,因此可以满足扇入载板的强度要求,从而可以降低基板的翘曲问题。另外,相对于现有技术中的有机载板,无机板可以做的更薄,这样在增加基板强度的同时还可以减小基板的厚度。无机载板相对于有机载板的内部结构致密,具有更大的强度,不易变形,因此可以改善翘曲问题,这样有利于解决大尺寸载板的供应问题。
第三方面,本申请实施例提供一种封装结构,该封装结构包括至少一个电子元器件,以及上述的基板,所述电子元器件设在所述基板的扇入结构上,且所述电子元器件与所述扇入结构内的扇入过孔电连接。
本申请实施例中的封装结构,通过设置上述基板可以提高整个封装结构的强度,从而可以降低基板的翘曲。并且通过设置至少一个电子元器件(可以为芯片),相对于现有技术中的FC-BGA基板用于单颗芯片封装,本申请实施例中的基板具有多场景应用的优点。
第四方面,本申请实施例提供一种板级架构,该板级架构包括电路板、至少一个电子元器件以及上述基板,所述基板位于所述电路板与所述电子元器件之间,且所述电子元器件与所述基板中的扇入结构相连,所述电路板与所述基板中的扇出结构相连。
本申请实施例中的板级架构,通过设置上述的基板可以提高整个板级架构的强度,由于上述基板的翘曲小,所以基板和电路板之间的连接稳定性更高。并且本申请中的板级架构的尺寸可以做大,也可以连接多个电子元器件,从而提高了板级架构的多应用场景能力。
在一种可能的实现方式中,所述电子元器件为多个,所述基板中的扇入结构为一组,多个所述电子元器件间隔设置在所述扇入结构上。
通过设置一组扇入结构,并在一组扇入结构上设置多个电子元器件可以提高该板级架构的多场景适用能力。
在一种可能的实现方式中,所述电子元器件为多个,所述基板中的扇入结构为多组,每组所述扇入结构上设有一个或多个所述电子元器件。
通过设置多组扇入结构,可以实现大尺寸板级架构的制作。另外,设置多组扇入结构可以提高板级架构的扇入密度,从而有利于板级架构的高速传输,以适应高密度电路的应用。
在一种可能的实现方式中,所述扇出结构与所述电路板之间通过烧结工艺相连;或者,所述扇出结构与所述电路板之间通过焊接相连。
通过将扇出结构和电路板通过烧结或焊接,可以将基板和电路板稳定连接,进而提高板级架构的连接稳定性。
第五方面,本申请实施例提供一种基板的制作方法,所述方法包括:提供扇出结构和至少一组扇入结构,每组所述扇入结构包括载板以及在所述载板上形成的扇入布线层;将所述扇出结构与所述扇入结构层叠相连,所述扇入布线层位于所述载板和所述扇出结构之间;去除所述载板,形成所述基板。
本申请实施例通过先设置载板,可以方便将扇入布线层设置在载板上,载板会对扇入布线层提供支撑,从而方便加工,有利于实现扇入结构的高密度集成。另外,这样对于一些尺寸较小的基板,对基板的翘曲较小,所以对基板的强度要求较低,所以在扇入布线层设置完毕后将载板去掉,可以保证基板高密度集成的前提下降低基板的重量,进而使基板更加轻便,并且可以降低基板的生产成本。另外,将载板去掉就不需要在载板上设置过孔,这样也可以降低基板的加工难度。
第六方面,本申请实施例提供一种基板的制作方法,所述方法包括:提供扇出结构和至少一组扇入结构,每组所述扇入结构包括扇入载板以及设在所述扇入载板上的扇入布线层;在所述扇出结构的一面设有呈图形化的半固化层,并在所述半固化层中设置烧结层;将至少一组所述扇入结构与形成有所述半固化层和所述烧结层的所述扇出结构压合烧结,所述半固化层和所述烧结层位于所述扇入载板和所述扇出结构之间,以使所述扇入载板与所述扇出结构烧结相连,且所述扇入结构内的扇入过孔通过所述烧结层与所述扇出结构内的扇出过孔导通。
这样通过将扇出结构和至少一组扇入结构烧结连接,可以实现大尺寸基板的集成。通过烧结的方式将扇入结构和扇出结构连接,可以使扇出结构和扇入结构稳定结构,以提高基板的强度,进而降低基板的翘曲。通过将半固化成设置在扇入载板和扇出结构之间,这样可以降低对烧结设备的要求,只需要普通的高温压合机(最高温度约220℃)就可以实现将扇入结构和扇出结构烧结在一起。
第七方面,本申请实施例提供一种基板的制作方法,所述方法包括:提供扇出结构和至少一组扇入结构,每组所述扇入结构包括扇入载板以及设在所述扇入载板上的扇入布线层;在所述扇出结构的一面设有呈图形化的半固化层,并在所述半固化层中设置烧结层;将至少一组所述扇入结构与形成有所述半固化层和所述烧结层的所述扇出结构压合烧结,且所述半固化层和所述烧结层位于所述扇入布线层和所述扇出结构之间,以使所述扇入布线层与所述扇出结构烧结相连,且所述扇入结构内的扇入过孔通过所述烧结层与所述扇出结构内的扇出过孔导通。
这样通过将扇出结构和至少一组扇入结构烧结连接,可以实现大尺寸基板的集成。通过烧结的方式将扇入结构和扇出结构连接,可以使扇出结构和扇入结构稳定结构,以 提高基板的强度,进而降低基板的翘曲。通过将半固化成设置在扇入布线层和扇出结构之间,这样在使用时可以使扇入载板与电子元器件连接,连接方便。
图1为本申请一实施例提供的基板的结构示意图;
图2为本申请一实施例提供的基板的结构示意图;
图3为本申请一实施例提供的基板的结构示意图;
图4为本申请一实施例提供的基板的扇入载板的结构示意图;
图5为本申请一实施例提供的基板的结构示意图;
图6为本申请一实施例提供的基板的结构示意图;
图7为本申请一实施例提供的基板的结构示意图;
图8为本申请一实施例提供的基板的结构示意图;
图9为本申请一实施例提供的基板的结构示意图;
图10为本申请一实施例提供的基板的结构示意图;
图11为本申请一实施例提供的基板的结构示意图;
图12为本申请一实施例提供的基板的结构示意图;
图13为本申请一实施例提供的基板的结构示意图;
图14为本申请一实施例提供的基板的结构示意图;
图15为本申请一实施例提供的基板的结构示意图;
图16为本申请一实施例提供的基板的结构示意图;
图17为本申请一实施例提供的基板的结构示意图;
图18为本申请一实施例提供的基板的结构示意图;
图19为本申请一实施例提供的封装结构的结构示意图;
图20为本申请一实施例提供的封装结构的结构示意图;
图21为本申请一实施例提供的板级架构的结构示意图;
图22为本申请一实施例提供的板级架构的结构示意图;
图23为本申请一实施例提供的板级架构的结构示意图;
图24为本申请一实施例提供的板级架构的结构示意图;
图25A为本申请一实施例提供的板级架构的爆炸结构示意图;
图25B为图25A的板级架构的结构示意图;
图26A为本申请一实施例提供的板级架构的爆炸结构示意图;
图26B为图26A的板级架构的结构示意图;
图27A为本申请一实施例提供的板级架构的爆炸结构示意图;
图27B为图27A的板级架构的结构示意图;
图28A为本申请一实施例提供的板级架构的爆炸结构示意图;
图28B为图28A的板级架构的结构示意图;
图29为本申请一实施例提供的基板的制作方法的流程示意图;
图30为本申请一实施例提供的基板的制作方法中的扇入结构的制作方法的流程示意图;
图31为本申请一实施例提供的基板的制作方法中扇入载板的结构示意图;
图32为本申请一实施例提供的基板的制作方法中在扇入载板上设置绝缘介质层的结构示意图;
图33为本申请一实施例提供的基板的制作方法中在绝缘介质层上设置金属层的结构示意图;
图34为本申请一实施例提供的基板的制作方法中在金属层上形成扇入导电层的结构示意图;
图35为本申请一实施例提供的基板的制作方法中扇入结构的结构示意图;
图36为本申请一实施例提供的基板的制作方法中的扇出结构的制作方法的流程示意图;
图37为本申请一实施例提供的基板的制作方法中扇出载板的结构示意图;
图38为本申请一实施例提供的基板的制作方法中在扇入载板两面均设置一层增层的结构示意图;
图39为本申请一实施例提供的基板的制作方法中扇出结构的结构示意图;
图40为本申请一实施例提供的基板的制作方法中在扇出结构上设置半固定化层的结构示意图;
图41为本申请一实施例提供的基板的制作方法中在扇出结构上设置半固定化层和烧结层的结构示意图;
图42为本申请一实施例提供的基板的制作方法中将扇入结构和扇出结构烧结固定的结构示意图;
图43为本申请一实施例提供的基板的制作方法的流程示意图;
图44为本申请一实施例提供的基板的制作方法中的扇入结构的制作方法的流程示意图;
图45为本申请一实施例提供的基板的制作方法中扇入载板的结构示意图;
图46为本申请一实施例提供的基板的制作方法中在扇入载板上设置绝缘介质层的结构示意图;
图47为本申请一实施例提供的基板的制作方法中在绝缘介质层上设置金属层的结构示意图;
图48为本申请一实施例提供的基板的制作方法中在金属层上形成扇入导电层的结构示意图;
图49为本申请一实施例提供的基板的制作方法中扇入结构的结构示意图;
图50为本申请一实施例提供的基板的制作方法的流程示意图。
附图标记说明:
100、200-基板;110-扇入结构;120、220-扇出结构;130、260-半固定化层;
140、240-分立式器件;150、270-保护膜;160-通孔;
111、210-扇入布线层;111a、211-扇入介电层;1111、1121、2111-扇入过孔;
1112-第二扇入导电层;
1113、2113-扇入介质层;112、230-扇入载板;231-过孔;232-上导电层;233-下导电层;
1115、2112-扇入导电层;
121、221-扇出布线层;121a、221a-扇出介电层;1211、1221、2211、2221-扇出过 孔;
1222-第二扇出导电层;1213、2213-扇出介质层;1116、2212-扇出导电层;
122、222-扇出载板;
131、261-烧结层;132-第一扇入导电层;133-第一扇出导电层;
250、1011、1021、2021-焊球;300-封装结构;101、201-电子元器件;102、202-电路板;
1000-板级架构;1114、2114-金属层。
本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释,而非旨在限定本申请,下面将结合附图对本申请实施例的实施方式进行详细描述。
电路板是电子元器件电气连接的提供者。芯片对于电子设备而言是最为核心的部分,具有逻辑处理与控制整机正常运行的作用。在电子设备中,芯片和基板形成封装结构,该封装结构固定在印制电路板上形成板级架构,该板级架构可以控制封装结构内的芯片和外部电路板导通。
倒装芯片球栅格阵列的封装格式(Flip Chip-Ball Grid Array,FC-BGA)是一种能够实现大规模集成电路(Large-scale integrated circuit,LSI)芯片高速化与多功能化的高密度半导体封装基板,现已成为高端器件及高密度封装领域中经常采用的封装形式。
FC-BGA基板包括设置在基板中间的芯板以及设置在芯板两面对称堆叠的高密度走线层,其中高密度走线层设置在ABF材料内。封装时,将FC-BGA基板和PCB板以及芯片通过高温焊接的方式固定连接,而在焊接过程中,由于FC-BGA基板自身结构以及焊接条件的影响,容易产生翘曲,且基板的尺寸越大产生的翘曲越大,而翘曲导致的焊点开裂可靠性风险极高。
需要说明的是,ABF(Ajinomoto Buildup Film)材料,即ABF树脂是由英特尔公司所主导的材料,用于导入覆晶构装制程等高阶载板的生产,由于可制成较细线路、适合高脚数、高传输的IC封装。ABF材料由日本味之素公司唯一生产(Ajinomoto),该厂商最先开始以味精,食品调味为产业,后续与Intel机缘一起开启FC-BGA基板的研发,导致ABF基本称为CPU FC-BGA产品的标配材料。
现有技术中,为了改善翘曲的问题通常会将芯板加厚,但是芯板加厚会导致整个基板的厚度增加从而不利于基板的轻量化发展;并且,芯板加厚还会导致打孔困难,受通孔加工能力的影响,会导致通孔的布局密度降低,不利于高密度集成;另外,FC-BGA基板受中间芯板通孔的影响,为使信号不通过中间的芯板的通孔,高密走线层均在芯板上部靠近芯片的一侧,但FC-BGA基板制造时采用的是芯板两侧对称增层的工艺,因此在一定程度上造成芯板靠近PCB一侧走线层的浪费。
或者,采用台积的集成扇出系统技术(TSMC InFo SOW)工艺实现免芯板、免PCB结构。但是,这种方式无法依托现有封装结构的主形态,生产条件苛刻,生产成本较高。
基于此,本申请实施例提供一种基板通过在扇入结构上设置扇入载板,以提高基板的强度,进而降低基板的翘曲。相比于现有技术,增加了扇入载板,且扇入载板的强度较大、厚度较小,在增加基板强度的同时还可以减小基板的厚度,减小翘曲,从而可以降低焊点开裂可靠性风险。
另外,本申请实施例还提供一种基板,通过将扇入结构和扇出结构采用烧结的方式固定连。这样,相比于现有技术,取消了高温焊接的工艺,从而可以降低焊接过程中产生的翘曲,进而降低焊点开裂可靠性风险。
作为解释说明,烧结的微观定义:固态中分子(或原子)间存在互相吸引,通过加热使质点获得足够的能量进行迁移,使粉末体产生颗粒黏结,产生强度并导致致密化和再结晶的过程称为烧结。
烧结的宏观定义:在高温下(不高于熔点),陶瓷生坯固体颗粒的相互键联,晶粒长大,空隙(气孔)和晶界渐趋减少,通过物质的传递,其总体积收缩,密度增加,最后成为具有某种显微结构的致密多晶烧结体,这种现象称为烧结。
扇入:指的是指直接调用该模块的上级模块的个数。扇入大表示模块的复用程序高。
扇出:是指该模块直接调用的下级模块的个数。扇出大表示模块的复杂度高,需要控制和协调过多的下级模块。
下面结合附图,对该基板的具体结构、使用该基板制成的封装结构、使用该封装结构的板级架构以及该基板的制作方法进行详细介绍。
场景一
参照图1和图2所示,本申请实施例提供一种基板100,该基板100至少可以包括:扇出结构120、一组扇入结构110和半固定化层130,其中,半固定化层130设置在扇入结构110和扇出结构120之间。扇入结构110内具有扇入过孔1111,扇出结构120内具有与扇入过孔1111对应的扇出过孔1211,半固定化层130中设有与扇入过孔1111和扇出过孔1211均对应的烧结层131;扇入过孔1111通过烧结层131与扇出过孔1211导通。扇入结构110与扇出结构120之间通过烧结工艺层叠相连,烧结层131分别与扇入过孔1111和扇出过孔1211通过烧结工艺相连。
需要说明的是,在本申请实施例中,扇入结构110的数量可以为一组、两组、三组或者更多,例如,在图2中,扇入结构110的数量为两组,两组扇入结构110间隔设置,并且两组扇入结构110均与扇出结构120烧结连接。
这样通过设置多组扇入结构110,这样可以增加基板100上扇入密度,以适应高速传输系统的要求。另外,通过设置多组扇入结构110,还可以在扇入端连接多个电子元器件(可以为芯片),相对于现有技术中的FC-BGA基板100用于单颗芯片封装,本申请实施例中的基板100具有多场景应用的优点。
通过将至少一组扇入结构110和扇出结构120之间通过烧结的工艺层叠相连,可以使扇入结构110和扇出结构120固定连接。这样,相比于现有技术,取消了高温焊接的工艺,从而能够消除焊接时基板100产生的翘曲问题,从而避免了现有技术中基板100和电路板之间采用焊球(可以为锡球)焊接时基板100产生翘曲而导致的焊点存在应力问题,降低了基板100和电路板之间焊点开裂的风险。
另外,烧结工艺可以使基板100的扇入结构110和扇出结构120之间形成一层致密结构,这样使基板的内部结构更加致密,从而可以提高基板100的强度,另外,烧结工艺可以使扇入结构110和扇出结构120在高温压合下固定连接,而烧结温度往往高于焊接温度,所以这样使得基板100与电路板或电子元器件在焊接时不易发生翘曲,从而避免了基板100和电路板之间焊点开裂的风险,增加基板100和电路板之间的连接可靠性,降低基板100和电路板之间焊球焊接开裂的可靠性风险。
因此,本申请实施例能够提高基板100的强度,从而降低基板100的翘曲,从而提高基板100的整体可靠性。另外,扇入结构110和扇出结构120之间通过烧结工艺相连时,由于扇入结构110和扇出结构120之间形成的致密结构确保了基板100的强度,所以基板100的整体厚度可以大大降低,这样,降低了扇入结构110和扇出结构120上开孔的难度,从而可以实现扇入结构110上高密度的扇入以及提高扇出结构120的扇出密度。
本申请实施例提供的基板100还可以包括:呈图形化设计的第一扇入导电层132和第一扇出导电层133。其中,第一扇入导电层132设置在扇入结构110面向半固定化层130的一面上,第一扇入导电层132与扇入过孔1111电连接;第一扇出导电层133设置在扇出结构120面向半固定化层130的一面上,第一扇出导电层133与扇出过孔1211电连接;烧结层131位于第一扇入导电层132和第一扇出导电层133之间,且烧结层131分别与第一扇入导电层132和第一扇出导电层133通过烧结相连,以导通扇入过孔1111和扇出过孔1211。
通过设置第一扇入导电层132和第一扇出导电层133,并且将烧结层131分别与第一扇入导电层132和第一扇出导电层133烧结连接,以使扇入过孔1111和扇出过孔1211导通。
如图1和图2所示,本申请实施例中的扇入结构110可以至少包括:扇入布线层111,其中,扇入过孔1111设置在扇入布线层111内,第一扇入导电层132设置在扇入布线层111靠近半固定化层130的一面,第一扇入导电层132与扇入过孔1111电连接;在扇入布线层111远离半固定化层130的一面设置有第二扇入导电层1112,第二扇入导电层1112与扇入过孔1111电连接。
如图1和图2所示,扇入布线层111可以包括三层扇入介电层111a,当然扇入介电层111a的数量也可以为一层、两层、四层等,数量是不限制的。每层扇入介电层111a均可以包括:扇入介质层1113、设在扇入介质层1113内的扇入过孔1111,以及设在介质层上的第二扇入导电层1112。其中,扇入介质层1113为氧化硅、聚酰亚胺或聚丙烯制成的绝缘层。
本申请实施例中的基板100,通过将扇入介质层1113设置为氧化硅、聚酰亚胺或聚丙烯制成的绝缘层,相对于现有技术中的基板100采用ABF树脂作为主导材料,本实施例中的绝缘层信号差损较小,有利于提高基板100的信号完整性(也叫SI性能),有利于实现基板100的高密度集成。另外,氧化硅、聚酰亚胺或聚丙烯的绝缘层具有更好的强度,有利于提高基板100的强度,从而降低基板100的翘曲。
其中,多层扇入介电层111a中最顶端的扇入介电层111a中的相邻两个第二扇入导电层1112之间的间距L1可以小于等于130um。示例性地,最顶端的扇入介电层111a中的相邻两个第二扇入导电层1112之间的间距为120um、110um、100um或者90um等合适的数值。另外,在一些实施例中,最顶端的扇入介电层111a中的相邻两个第二扇入导电层1112之间的间距也可以大于130um,示例性地,对于一些不需要高密度集成的基板100的情况,可以将最顶端的扇入介电层111a中的相邻两个第二扇入导电层1112之间的间距大于130um,比如可以为:150um、200um等合适的数值。
需要说明的是,本申请实施例涉及的数值和数值范围为近似值,受制造工艺的影响,可能会存在一定范围的误差,这部分误差本领域技术人员可以认为忽略不计。
应当理解的是,当扇入介电层111a为一层时,扇入介电层111a即为扇入布线层111也为扇入结构110。
这样通过设置多层扇入介电层111a,可以提高基板100中的扇入密度,另外,通过将扇入过孔1111分设在多个扇入介电层111a中,可以减少单个扇入介电层111a中的扇入过孔1111数量,一方面可以降低过孔的设置难度,另一方面可以实现基板100的高密度集成,因为两个第二扇入导电层1112之间的距离越小,那么该基板100就可以连接更多的上级模块(例如芯片等),从而实现高密度的集成,以适应高速传输系统的要求。本申请实施例中的扇出结构120可以至少包括:扇出布线层121,扇出过孔1211设置在扇出布线层121内,第一扇出导电层133设置在扇出布线层121靠近半固定化层130的一面,第一扇出导电层133与扇出过孔1211电连接;在扇出布线层121远离半固定化层130的一面设置有第二扇出导电层1222,第二扇出导电层1222与扇出过孔1211电连接。其中,扇出布线层121与扇入结构110烧结相连。
扇出布线层121可以包括三层扇出介电层121a,当然扇出介电层121a的数量也可以为一层、两层、四层等,数量是不限制的。每层扇出介电层121a均包括:扇出介质层1213、设在扇出介质层1213内的扇出过孔1211,以及设在介质层上的第二扇出导电层1222。
应当理解的是,当扇出介电层121a为一层时,扇出介电层121a即为扇出布线层121也为扇出结构120。
通过设置多层扇出介电层121a,可以提高基板100中扇出的密度,另外,通过将扇出过孔1211分设在多个扇出介电层121a中,可以减少单个扇出介电层121a中的扇出过孔1211的数量,一方面可以降低打孔难度,另一方面可以实现基板100的高密度集成;还可以增加扇出结构120的强度,进而增加基板100的强度,以减小基板100的翘曲;另外,还可以方便基板100与电路板电连接。
需要说明的是,第一扇入导电层132和第一扇出导电层133用于导通扇入过孔1111和扇出过孔1211,第二扇入导电层1112用于导通不同扇入介电层111a之间的扇入过孔1111,或者用于导通电子元器件和扇入结构110的扇入过孔1111。第二扇出导电层1222用于导通不同扇出介电层121a之间的扇出过孔1211,或者用于导通电路板和扇出结构120的扇出过孔1211。
如图3所示,在本申请实施例中,每组扇入结构110还可以包括:扇入载板112,扇入载板112与扇入布线层111层叠设置,扇入载板112上开设有扇入过孔1111,扇入载板112内的扇入过孔1111与扇入布线层111内的扇入过孔1111导通;扇入载板112位于扇入布线层111与扇出结构120之间,且扇入载板112和扇出结构120之间设置有半固定化层130,其中半固定化层130中设置有烧结成,烧结层131将扇入过孔1111和扇出过孔1211导通。扇入载板112面向半固定化层130的一面设置有第一扇入导电层132,扇入布线层111背向半固定化层130的一面设置有第一扇入导电层132。
如图4所示,本申请实施例中,扇入载板112内的相邻两个扇入过孔1121之间的间距L2大于等于300um且小于等于500um。因为扇入载板112上过孔太密集会是扇入载板112的强度降低,并且会提高打孔难度,所以本申请实施例中通过将扇入载板112上过孔之间的间距设置为大于等于300um且小于等于500um,可以保证扇入载板112的自身强度,并降低对扇入载板112的加工难度。
需要说明的是,扇入载板112可以设置在扇入结构110面向半固定化层130的一面 (图3中所示),在一些实施例中,也可以设置在扇入结构110背向半固定化层130的一面,如图5所示,扇入布线层111位于扇入载板112和扇出结构120之间,扇入布线层111与扇出结构120烧结相连;扇入布线层111面向半固定化层130的一面设置有第一扇入导电层132,且扇入载板112背向扇入布线层111的一面上设有第二扇入导电层1112。扇入载板112上的相邻两个第二扇入导电层1112的间距L1小于等于130um。通过将扇入载板112设在背离半固定化层130的一面,也就是和电子元器件(例如:芯片)连接的一面,由于扇入载板112表面比较平整,并且扇入载板112质地较硬,所以这样可以方便也电子元器件(例如芯片)连接。
另外,在本申请实施例中,扇入载板112的热膨胀系数小于5ppm,扇入载板112的弹性模量大于或等于100Gpa。
需要说明的是,材料的热膨胀系数和弹性模量可以决定材料的强度,一般热膨胀系数低且弹性模量大的材料强度较高。本申请实施例中,通过将扇入载板112的热膨胀系数小于5ppm,弹性模量大于或等于100Gpa,可以保证扇入载板112的强度较大,由于扇入载板112的强度较大,所以整个基板100的强度也会相应提高,这样就可以减小整个基板100的翘曲,以保证在使用时该基板100与电路板或者电子元器件之间的连接稳定性。
在本申请实施例中,扇入载板112可以为无机材料制成的无机板。无机板的热膨胀系数小且弹性模量大,因此可以满足扇入载板112的强度要求,从而可以降低基板100的翘曲问题。另外,现有技术中FC-BGA基板100的芯板通常为有机载板,相对于有机板,无机板可以做的更薄,这样在增加基板100强度的同时还可以减小基板100的厚度。并且,无机载板相对于有机载板的内部结构致密,具有更大的强度,不易变形,因此可以改善翘曲问题,这样有利于解决大尺寸载板的供应问题。当然,在一些实施例中,扇入载板112也可以为有机板,只要是热膨胀系数小于5ppm,弹性模量大于或等于100Gpa即可,本申请实施例对此不加以限定。
在一种可能的实现方式中,无机板可以为玻璃板或陶瓷板。通过将无机板设置为玻璃板或陶瓷板,由于玻璃板和陶瓷板比较常见,且价格便宜,因此可以将第基板100的生产成本,另外,玻璃板和陶瓷板表面光滑容易清理,这样可以减少扇入载板112表面的杂质,所以在生产基板100是可以降低对扇入载板112的清洗成本,进而节约基板100的生产成本,并且可以提高生产效率。但是无机板的材质不局限于玻璃板和陶瓷板,也可以为其它材质的无机板。当然,无机板也可以为其它材质的板,本申请实施例对此不加以限定。
如图6所示,在本申请实施例中,扇出结构120还可以包括:扇出载板122,扇出载板122与扇出布线层121层叠设置;且扇出布线层121为两个,扇出载板122位于两个扇出布线层121之间;扇出载板122内设有扇出过孔1221,且扇出载板122内的扇出过孔1221与扇出布线层121内的扇出过孔1211导通。
并且,扇入结构110和扇出结构120层叠设置,其中,在图6中扇入结构110即为扇入布线层111,在扇入布线层111和一个扇出布线层121之间设置有半固定化层130,半固定化层130中设置烧结层131,烧结层131将扇入过孔1111和扇出过孔1211导通,扇入布线层111和扇出布线层121之间通过烧结的方式固定连接。
需要说明的是,在本申请实施例中,通过设置扇出载板122可以为扇出布线层121 提供支撑,从而增加扇出结构120的强度,这样在将扇出结构120和扇入结构110连接在一起的时候,方便固定。并且设置扇出载板122可以降低扇出结构120断裂的风险。通过设置扇出载板122可以增强整个基板100的强度,从而可以降低翘曲。另外,通过在扇出载板122上设置扇出过孔1221可以保证扇出过孔1211和扇入过孔1111导通,进而提高基板100的信号完整性(也叫SI性能)。
需要说明的是,图6中的具有扇出载板122的扇出结构120可以和不同形式的扇入结构110连接,进而形成不同结构的基板100。其中,图6中具有扇出载板122的扇出结构120和一个只有扇入布线层111的扇入结构110连接形成基板100,这样基板100具有一个载板,结构强度较大,可以降低基板100的翘曲;如图7所示,采用图6中具有扇出载板122的扇出结构120和一个带有扇入载板112和扇入布线层111的扇入结构110连接形成基板100,并且,扇入载板112靠近半固定化层130,这样基板100具有两个载板,结构强度进一步加大,可以进一步降低基板100的翘曲;如图8所示,还可以将图7中的扇入结构110的扇入载板112设置在背向半固定化层130的一面,这样扇入载板112位于基板100的顶层,可以使扇入载板112直接和电子元器件(例如:芯片)连接,方便快捷。
需要说明的是,在扇入结构110只包括扇入布线层111的实施例中,制作扇入结构110时可以先将扇入布线层111沉积到一个扇入载板112上,然后在扇入布线层111设置完毕后,将扇入布线层111背向扇入载板112的一面和扇出结构120固定连接(烧结或者焊接),然后再将扇入载板112去掉即可。由于在将扇入结构110和扇出结构120连接时有扇入载板112的支撑,所以扇入结构110的强度较大,因此无论是通过焊接还是烧结实现固定连接均不会产生很大的翘曲。后续将扇入载板112去掉还可减小基板100的厚度。
如图9所示,在本申请实施例中,扇出结构120还可以包括多个分立式器件140,多个分立式器件140在扇出结构120内水平间隔设置。通过在扇出结构120内设置多个分立式器件140,可以提高基板100的电源完整性能(PI性能)。本申请实施例中的基板100可以实现大于等于30um的面铜厚度(即相当于30um厚的铜的导电率),以提供大电流供电通道。
需要说明的是,分立式器件140的数量以及种类不构成对本申请技术方案保护范围的限制,另外,本实施例中,分立式器件140设置在扇出结构120内,在一些实施例中也可以将分立式器件140设置在扇入结构110内,因此只要是设置有分立式器件140的技术方案均属于本申请技术方案的保护范围,而分立式器件140具体的设置位置可以根据具体要求具体设定,在此不再赘述。
在一种可能的实现方式中,分立式器件140可以为电容或电感中的一种或多种。
场景二
如图10所示,本申请实施例提供一种基板200,该基板200可以包括:扇出结构220和一组扇入结构;每组扇入结构包括扇入载板230和扇入布线层210,扇入布线层210、扇入载板230均与扇出结构220层叠设置,且扇入载板230位于扇入布线层210和扇出结构220之间。其中,且扇入载板230的热膨胀系数小于5ppm,扇入载板230的弹性模量大于或等于100Gpa。本申请实施例中,通过在扇入结构上设置扇入载板230可以为扇 入布线层210提供支撑,从而增加扇入结构的强度,进而可以降低扇入结构断裂的风险;通过设置扇入载板230可以增强整个基板200的强度,从而可以降低翘曲。需要说明的是,材料的热膨胀系数和弹性模量可以决定材料的强度,一般热膨胀系数低且弹性模量大的材料强度较大。
本申请实施例中,通过将扇入载板230的热膨胀系数小于5ppm,弹性模量大于或等于100Gpa,可以保证扇入载板230的强度较大,由于扇入载板230的强度较大,所以整个基板200的强度也会相应提高,这样就可以减小整个基板200的翘曲,以保证在使用时该基板200与电路板或者电子元器件之间的连接稳定性。
需要说明的是,在本实施例中,扇入结构的数量可以为一组、两组、三组或者更多,并且相邻两组扇入结构之间可以间隔设置。例如,在图11中,扇入结构的数量为两组,两组扇入结构间隔设置。这样通过设置多组扇入结构,这样可以增加基板200上扇入密度,以适应高速传输系统的要求。另外,通过设置多组扇入结构,还可以在扇入端连接多个电子元器件(可以为芯片),相对于现有技术中的FC-BGA基板200用于单颗芯片封装,本申请实施例中的基板200具有多场景应用的优点。
如图10和图11所示,扇入载板230的一面上设有图形化的上导电层232;扇入载板230的另一面上设有图形化的下导电层233;扇入载板230内设有过孔231,过孔231用于将上导电层232与下导电层233导通;且扇入布线层210内具有扇入过孔2111,扇出结构220内具有扇出过孔2211,扇入过孔2111通过扇入载板230内的过孔231、上导电层232以及下导电层233与扇出过孔2211导通。通过将扇入过孔2111和扇出过孔2211导通可以提高基板200的SI性能。
在本申请实施例中,扇入布线层210可以包括三层扇入介电层211,当然扇入介电层211的数量也可以为一层、两层、四层等,数量是不限制的。每层扇入介电层211均包括:扇入介质层2113、设在扇入介质层2113内的扇入过孔2111,以及设在介质层上且与扇入过孔2111电连接的扇入导电层2112。其中,扇入介质层2113可以为氧化硅、聚酰亚胺或聚丙烯制成的绝缘层。
本申请实施例中的基板200,通过将扇入介质层2113设置为氧化硅、聚酰亚胺或聚丙烯制成的绝缘层,相对于现有技术中的基板200采用ABF树脂作为主导材料,本实施例中的绝缘层信号差损较小,有利于提高基板200的信号完整性(也叫SI性能),有利于实现基板200的高密度集成。另外,氧化硅、聚酰亚胺或聚丙烯的绝缘层具有更好的强度,有利于提高基板200的强度,从而降低基板200的翘曲。
如图10和图11所示,扇出结构220可以包括:至少一个扇出布线层221,其中,扇出布线层221可以与扇入载板230相连,即扇入载板230位于靠近扇出结构220的一面(如图10所示),或者,扇出布线层221与扇入布线层210相连,即扇入载板230设置在背离扇出结构220的一面,也就是扇入载板230位于基板200的顶端(如图12所示)。
并且,扇出布线层221可以包括三层扇出介电层211a,当然扇出介电层211a的数量也可以为一层、两层、四层等,数量是不限制的。每层扇出介电层211a均包括:扇出介质层2213、设在扇出介质层2213内的扇出过孔2211,以及设在扇出介质层2213上且与扇出过孔2211电连接的扇出导电层2212。其中,扇出介质层2213也可以为氧化硅、聚酰亚胺或聚丙烯制成的绝缘层,这样可以提高基板200的信号完整性,而在一些实施例中,扇出介质层2213也可以采用其它材质的绝缘层,对应扇出介质层2213的材质在此 不做具体限定。
当扇入载板230位于扇入布线层210和扇出结构220之间时,扇入布线层210中位于最顶端的扇入介质层2113内的相邻两个扇入导电层2112之间的间距L3小于等于130um。这样通过将扇入布线层210中位于最顶端的扇入介质层2113内的相邻两个扇入导电层2112之间的间距设置的小于等于130um,可以提高基板200中的扇入密度,有利于基板200的高密度集成,以适应高速传输系统的要求。
需要说明的是,在图10和图11以及图12中的基板200结构,扇出结构220即为扇出布线层221。
如图13所示,扇出结构220还可以包括:扇出载板222,扇出载板222与扇出布线层221层叠设置;且扇出布线层221为两个,扇出载板222位于两个扇出布线层221之间;扇出载板222内设有扇出过孔2221,且扇出载板222内的扇出过孔2221与扇出布线层221内的扇出过孔2211导通。
其中,在本实施例中,扇出结构220和扇入结构层叠设置,且扇入载板230和其中一个扇出布线层221固定连接。然而,在另外一些实施例中,也可以将扇入布线层210和其中一个扇出布线层221固定连接。
在一种可能的实现方式中,扇入载板230可以为无机材料制成的无机板。无机板的热膨胀系数小且弹性模量大,因此可以满足扇入载板230的强度要求,从而可以降低基板200的翘曲问题。另外,现有技术中FC-BGA的芯板通常为有机载板,相对于有机板,无机板可以做的更薄,这样在增加基板200强度的同时还可以减小基板200的厚度。并且,无机载板相对于有机载板的内部结构致密,具有更大的强度,不易变形,因此可以改善翘曲问题,这样有利于解决大尺寸载板的供应问题。
在一种可能的实现方式中,无机板可以为玻璃板或陶瓷板。通过将无机板设置为玻璃板或陶瓷板,由于玻璃板和陶瓷板比较常见,且价格便宜,因此可以将第基板200的生产成本,另外,玻璃板和陶瓷板表面光滑容易清理,这样可以减少扇入载板230表面的杂质,所以在生产基板200是可以降低对扇入载板230的清洗成本,进而节约基板200的生产成本,并且可以提高生产效率。但是无机板的材质不局限于玻璃板和陶瓷板,也可以为其它材质的无机板。当然,无机板也可以为其它材质的板,本申请实施例对此不加以限定。
在本申请实施例中,扇入结构和扇出结构220之间可以通过烧结的方式固定连接,其中,对于扇入载板230设置在靠近扇出结构220的一面的基板200,如图14所示,可以在扇入载板230和一个扇出布线层221之间设置半固定化层260,半固定化层260中设置烧结层261,烧结层261将扇入过孔2111和扇出过孔2211导通,扇入载板230和扇出布线层221之间通过烧结的方式固定连接,扇入载板230内的过孔231和扇出布线层221中的扇出过孔2211通过烧结层261导通。
对于扇入载板230设置在背离扇出结构220的一面的基板200,如图15所示,在扇入布线层210和扇出布线层221之间设置半固定化层260,半固定化层260中设置烧结层261,烧结层261将扇入过孔2111和扇出过孔2211导通,扇入布线层210和扇出布线层221之间通过烧结的方式固定连接,扇入布线层210内的扇入过孔2111和扇出布线层221中的扇出过孔2211通过烧结层261导通。
需要说明的是,图14和图15中仅介绍了通过烧结方式将扇入结构和扇出结构220 固定连接的两种不同的基板200结构,对于其它通过烧结方式将扇入结构和扇出结构220固定连接的基板200结构可以参照图14和图15中的基片结构的介绍,在此不再一一说明。
在本申请实施例中,扇入结构和扇出结构220之间可以通过焊接的方式固定连接,其中,对于扇入载板230设置在靠近扇出结构220的一面的基板200,即扇入载板230位于扇入布线层210和扇出结构220之间;如图16所示,扇入载板230和扇出布线层221之间设置有焊球250,扇入载板230内的过孔以及扇出布线层221内的过孔通过对应的焊球250导通。对于扇入载板230设置在背离扇出结构220的一面的基板200,如图17和图18所示,在扇入布线层210和扇出布线层221之间设置有焊球250,扇入布线层210内的扇入过孔2111和扇出布线层221内的扇出过孔2211通过焊球250导通。
需要说明的是,图16、图17和图18中仅介绍了通过焊接方式将扇入结构和扇出结构220固定连接的两种不同的基板200结构,对于其它通过焊接方式将扇入结构和扇出结构220固定连接的基板200结构可以参照图16、图17和图18中的基片结构的介绍,在此不再一一说明。
需要说明的是,在本申请实施例中焊球250可以为锡球,也可以为其它材质的焊球250,在本实施例中不做具体限定。
另外,在本申请实施例中,还可以通过在扇入载板230的一面通过半导体沉积方式形成扇出布线层221(参见图10和图11)。这样直接在扇入载板230的一面通过半导体沉积的方式形成扇出布线层221,可以节约扇出载板222,并且减少了将扇入结构和扇出结构220固定连接的工艺步骤,进而缩短工艺流程,节约生产成本。
继续参见图16所示,扇出结构220还可以包括多个分立式器件240,多个分立式器件240在扇出结构220内水平间隔设置。通过在扇出结构220内设置多个分立式器件240,可以提高基板200的电源完整性能(PI性能)。本申请实施例中的基板200可以实现大于等于30um的面铜厚度(即相当于30um厚的铜的导电率),以提供大电流供电通道。
需要说明的是,分立式器件240的数量以及种类不构成对本申请技术方案保护范围的限制,另外,本实施例中,分立式器件240设置在扇出结构220内,在一些实施例中也可以将分立式器件240设置在扇入结构内,因此只要是设置有分立式器件240的技术方案均属于本申请技术方案的保护范围,而分立式器件240具体的设置位置可以根据具体要求具体设定,在此不再赘述。
在一种可能的实现方式中,分立式器件240可以为电容或电感中的一种或多种。
在一种可能的实现方式中,扇出载板222为无机板,或者,扇出载板222为有机板。当扇出载板222为无机板时,基板200的强度更大一些,因此翘曲会更小一些,当扇出载板222为有机板时,相对于现有技术中只的只有一个芯板的FC-BGA基板200,具有两个载板的基板200的强度更大,翘曲更小。
本申请实施例中的基板200,通过设置扇入载板230可以加强基板200的强度,从而降低基板200的翘曲;扇入载板230采用热膨胀系数小于5ppm且弹性模量大于或等于100Gpa的材料,可以保证扇入载板230的强度,并且可以减小基板200的厚度;另外,本申请实施例中通过设置扇入载板230,在制作扇入结构的增层过程中,方便增加扇入过孔2111的密度,从而使基板200实现高密度集成,以实现基板200直接可以和电子元器件(例如:芯片)连接,无需转接板,从而提高了基板200的适用范围;并且,本申 请实施例中的基板200中的扇入结构和扇出结构220可以作为一体化结构使用,也可以单独作为个体应用于某个场景;本申请实施例中的基板200可以实现大于等于30um的面铜厚度(即相当于30um厚的铜的导电率),以提供大电流供电通道;本申请实施例中的基板200可以直接和电子元器件连接,示例性地:芯片和电阻、电容等的焊接。
场景三
本申请实施例提供一种封装结构300,如图19所示,本申请实施例中,该封装结构300包括一个电子元器件101和场景一中的一个实施例中的基板100,其中,电子元器件101可以通过焊球1011焊接的方式与基板100的扇入结构110固定连接。
参见图19和图20所示,该封装结构300至少可以包括电子元器件101以及如上述任意之一实施例中的基板100,电子元器件101设置在基板100的扇入结构110上,并与扇入结构110电连接,其中,电子元器件101的数量至少为一个,具体可以为一个、两个或者多个,数量是不限制的。
如图20所示,本申请实施例中,该封装结构300包括一个电子元器件201和场景二中的一个实施例中基板200,其中,电子元器件201可以通过焊球1011焊接的方式与基板200的扇入结构固定连接。
图20所示,该封装结构300至少可以包括电子元器件201以及如上述任意之一实施例中的基板200,电子元器件201设置在基板200的扇入结构上,并与扇入结构电连接,其中,电子元器件201的数量至少为一个,具体可以为一个、两个或者多个,数量是不限制的。
可以理解的是,本申请实施例中的封装结构300实际上就是在上述实施例中的基板100或基板200上设置至少一个电子元器件101或电子元器件201,由于上述实施例中的基板的结构较多,因此,在本实施例中,不在对封装结构300的具体结构进行一一列举。
需要说明的是,电子元器件101和电子元器件201可以为芯片、电阻、电容或者电感中的一种或多种,本申请实施例对此并不加以限定。另外,电子元器件的数量可以为一个、两个、三个或者更多,本申请实施例对此并不加以限定。
本申请实施例中的封装结构300,通过设置上述实施例中的基板,从而可以提高整个封装结构300的强度,可以降低基板的翘曲。并且通过设置至少一个电子元器件(可以为芯片),相对于现有技术中的FC-BGA基板用于单颗芯片封装,本申请实施例中的封装结构300具有多场景应用的优点。另外,由于基板的扇入密度较高,因此可以直接和电子元器件连接,无需转接板,因此该封装结构300装配起来会更加方便。
场景四
本申请实施例提供一种板级架构1000,参见图21所示,该板级架构1000至少可以包括电路板、电子元器件以及如上述任意之一实施例中的基板,其中,基板位于电路板与电子元器件之间,且电子元器件与基板中的扇入结构相连,电路板与基板中的扇出结构相连。
如图21所示,基板100中的扇入结构110和扇出结构120通过烧结的方式固定连接,基板100中的扇入结构110为一组,一个电子元器件101设置在基板100的扇入结构110上;并且电子元器件101和基板100之间设置有焊球1011,以使电子元器件101和基板 100通过焊球1011焊接相连;基板100和电路板102之间也设置有焊球1021,以使基板100和电路板102之间通过焊球1021焊接相连。
如图22所示,基板200中的扇入结构和扇出结构220通过焊球250焊接的方式固定连接,扇出结构220中设置有多个分立式器件240,并且基板200中的扇入结构为一组,一个电子元器件201设置在基板200的扇入结构上;并且电子元器件201和基板200之间设置有焊球1011,以使电子元器件201和基板200之间通过焊球1011焊接相连;基板200和电路板202之间设置有焊球2011,以使基板200和电路板202之间通过焊球2011焊接相连。
需要说明的是,在本实施例中,电子元器件101的数量为一个。当然,在另外一些实施例中,如图23所示,基板100中的扇入结构110为一组,两个电子元器件101间隔设置在扇入结构110上,并且在基板100上还设置有电源103,其中该电源103设置在扇入结构110上,并且该电源103与扇入结构110电连接,其中,该电源103可以用于给基板100供电。另外,本实施例中的电子元器件101和基板100直接通过焊球1011焊接相连,基板100与电路板102之间通过焊球1021连接。
需要说明的是,基板100上的电子元器件101包括但不限于两个,当然也可以为三个、四个或者更多个电子元器件101间隔设置在扇入结构110上,本申请实施例对电子元器件101的数量并不加以限定。另外,电源103可以设置在扇入结构110上,也可以设置在扇出结构120上,本申请实施例对电源103的位置并不加以限定。并且,这样通过设置多个电子元器件101,可以提高板级架构1000的多场景适应能力。
如图24所示,在本申请实施例中,基板100中的扇入结构110为两组,电子元器件101为两个,扇出结构120中设置有多个分立式器件140,并且每组扇入结构110上设置一个电子元器件101。
需要说明的是,在本实施例中,扇入结构110为两组,在一些实施例中,扇入结构110的数量也可以为三组、四组或者更多组,本申请实施例对扇入结构110的组数并不加以限定。在本实施例中,电子元器件101为两个,在一些实施例中,电子元器件101的数量也可以为三个、四个或者更多个,本申请实施例对电子元器件101的个数并不加以限定。每组扇入结构110上可以设置一个电子元器件101也可以设置两个、三个或者更多电子元器件101本申请实施例对此不做限定。另外,不同的扇入结构110上可以设置相同个数的电子元器件101也可以设置不同个数的电子元器件101,本申请实施例对此不做限定。
通过设置多组扇入结构110,可以实现大尺寸板级架构1000的制作。另外,设置多组扇入结构110可以提高板级架构1000的扇入密度,从而有利于板级架构1000的高速传输,以适应高密度电路的应用。
在本申请实施例中的板级架构1000中,基板100的扇入结构110与电子元器件101之间可以通过焊接的方式固定连接;基板100的扇出结构120和电路板102之间可以通过焊接的方式相连,或者通过烧结工艺相连。
在该板级架构1000的制作过程中,如图21、图22和图23所示,可以先将基板100制作完毕,然后将电子元器件101和电路板102分别焊球1021焊接在扇入结构110和扇出结构120上。
或者,如图25A和图25B所示,可以先将电子元器件101与扇入结构110连接,以 使扇入结构110和电子元器件101形成一个整体;将扇出结构120与电路板102通过烧结工艺连接,以使扇出结构120和电路板102形成一个整体。然后将带有电子元器件101的扇入结构110和带有电路板102的扇出结构120通过烧结工艺连接。其中,在本实施例中,扇入结构110为两组,每组扇入结构110上设置一个电子元器件101,且扇出结构120中设置有多个分立式器件140。
需要说明的是,在一些实施例中,还可以将带有电子元器件101的不同扇入结构110和带有电路板102的不同的扇入结构110连接,进而得到不同的板级架构1000,以适应不同的应用场景。
或者,如图26A和图26B所示,还可以先将基板100的扇出结构120和电路板102通过烧结的工艺相连,然后将电子元器件101与基板100的扇入结构110相连。在本申请实施例中,基板100的扇出结构120中设置有多个分立式器件140。
或者,如图27A和图27B所示,该板级架构1000中包括两组扇入结构110和一个扇出结构120,每个扇入结构110上设置有一个电子元器件101,在装配该板级架构1000时,可以先将基板100和电子元器件101连接成一个整体,然后再与电路板102通过焊球1021焊接的方式固定连接。
或者,如图28A和图28B所示,该板级架构1000中包括两组扇入结构(扇入结构包括扇入布线层210和扇入载板230)和一个扇出结构220,每个扇入结构上设置有一个电子元器件201,在装配该板级架构1000时,可以先将电路板202和扇出结构220通过焊球2021焊接的方式固定连接,以及将扇入结构和电子元器件201连接,然后将带有电子元器件201的部分扇入结构和带有电路板202的扇出结构220通过焊球250焊接连接,将带有电子元器件201的部分扇入结构和带有电路板202的扇出结构220通烧结的方式固定连接。
需要说明的是,该板级架构中的不同的扇入结构和扇出结构之间的连接方式可以相同也可以不同,在本申请实施例中对此不做具体限定。
另外,对于本申请实施例中的板级架构还有很多种组合类型,在此不再一一介绍。
本申请实施例中的板级架构,通过设置上述实施例中的基板可以提高整个板级架构的强度,由于上述基板的翘曲小,所以基板和电路板之间的连接稳定性更高。
场景五
在上述实施例的基础上,参照图29所示,本申请实施例还提供一种基板的制作方法,该基板的制作方法至少可以包括:
S101:提供扇出结构和至少一组扇入结构,每组扇入结构包括载板以及在载板上形成的扇入布线层;
S102:将扇出结构与扇入结构层叠相连,扇入布线层位于载板和扇出结构之间;
S103:去除载板,形成基板。
本申请实施例通过先设置载板,可以方便将扇入布线层设置在载板上,载板会对扇入布线层提供支撑,从而方便加工,有利于实现扇入结构的高密度集成。另外,这样对于一些尺寸较小的基板,对基板的翘曲较小,所以对基板的强度要求较低,所以在扇入布线层设置完毕后将载板去掉,可以保证基板高密度集成的前提下降低基板的重量,进而使基板更加轻便,并且可以降低基板的生产成本。另外,将载板去掉就不需要在载板 上设置过孔,这样也可以降低基板的加工难度。
下面以场景一中的一个基板的制作方法为例进行说明。
具体地,如图30所示,在本申请实施例中,步骤S101中的扇入结构的制作工艺流程至少包括:步骤S1011:提供一个扇入载板112,并在扇入载板112的一面设置保护膜150,扇入载板112的另一面上设置有图形化的扇入导电层1115(如图31所示);
S1012:在扇入载板112的另一面进行增层;
S1013:重复步骤S1012直至增加至所需的层数(图35为增层三次得到的扇入结构)。
其中,S1012:在扇入载板112的另一面进行增层的工艺流程至少包括:
S1012a:在扇入载板112的另一面上涂覆液体感光增层材料或者压合感光增层材料,再烘烤,然后曝光,最后显影,将需要扇入过孔1111的地方漏出来,这样就形成了扇入结构的一层绝缘介质层(即扇入介质层1113),得到如图32所示的结构;
S1012b:采用溅射Ti/Cu等金属或化学沉铜的方法在扇入过孔1111内和绝缘介质层上制作一层种子层,该种子层的厚度约5-10um;然后通过填孔电镀的方法将扇入过孔1111填满,并在绝缘介质层的表面形成一层电镀金属层1114,得到如图33所示的结构;
S1012c:在金属层上涂覆液态感光抗蚀层,或者贴合感光抗蚀层,然后再依次经过曝光、显影、蚀刻、去除感光抗蚀层,最后形成图形化的扇入导电层1115(如图34所示)。需要说明的是,经过S1012b步骤后,可以将不同的增层之间导通;每增加一层指的是增加一层扇入介电层;覆盖感光抗蚀层的地方不被腐蚀,也就是说,覆盖感光抗蚀层的区域为最终形成扇入过孔的区域。
另外,需要说明的是,扇入导电层1115可以为场景一中的第一扇入导电层、第二扇入导电层,或者为场景二中的上导电层、下导电层、扇入导电层。步骤S1012b中金属层1114的材质包括但不限于铜,也可以为其它的金属材料。
如图36所示,在本申请实施例中,步骤S101中的扇出结构的制作工艺流程至少包括:
S1014:提供一个扇出载板122(可以是有机板或无机板),通过激光钻孔在扇出载板122上形成X型扇出过孔1221,然后通过化学沉铜的方法在X型(也可以为其它形状)扇出过孔1221内和扇出载板122的两面上均制作一层种子层,然后通过填孔电镀的方法将X型扇出过孔1221填满,并在扇出载板122的两面上分别形成一层电镀金属层,最后通过贴膜、曝光、显影、蚀刻等工艺形成如图37所示的结构;
S1015:对扇出载板122进行增层;
S1016:重复步骤S1015,每重复一次步骤S1015可以增加两层,直至增加至所需要的层数(如图39为两面增层三次的结构)。
具体的,步骤S1015中的对扇出载板122进行增层时,可以上下同步增层。首先,分别在扇出载板122的两面均设置绝缘介质层(即扇出介质层1213),然后通过激光钻孔在绝缘介质层(即扇出介质层1213)上形成扇出过孔1211;其次,通过化学沉铜和电镀填孔的方法使扇出过孔1211内填满金属,并在绝缘介质层(即扇出介质层1213)的表面形成一层金属层;最后在金属层表面设置感光抗蚀层,然后经过曝光、显影、蚀刻、去除感光抗蚀层,最后在绝缘介质层(即扇出介质层1213)上形成图形化的扇出导电层1116,这样就完成了一次增层(含扇出介质层的增层和图形化扇出导电层的增层,如图38所示)。本申请实施例中,步骤S102中的将扇出结构与扇入结构层叠相连可以包括 以下步骤:
S1021,提供扇入结构和扇出结构,然后在扇出结构的一面上设置半固定化层和保护膜150,然后在半固定化层和保护膜上设置与扇出过孔导通的通孔160,得到如图40所示的结构;
S1022,采用丝网印刷或者钢网印刷等方式将导电介质印刷在通孔内,然后进行预烘烤,蒸发溶剂,以使在通孔能形成烧结层131,然后去掉保护膜150,形成如图41所示的结构;
S1023,将扇入结构与扇入载板相背的一面与半固定化层层叠设置,通过烧结的方式将扇入结构和扇出结构固定连接,得到如图42所示的结构;其中,半固定化层上的通孔可以将扇入过孔和扇出过孔导通。
本申请实施例中,通过上述基片的制作方法可以使扇入结构最顶端的扇入导电层的间距L1(参见图35所示)小于等于130um,当然在一些实施例中也可以大于等于130um;扇出结构最底端的两个扇出导电层的间距L3(参见图39所示)在650-1000um之间,当然在一些实施例中也可以在650-1000um之外的范围内;扇出载板上扇出过孔之间的间距(如图37所示)L4可以在300-500mm之间,当然在一些实施例中也可以在300-500mm之外的范围内。
需要说明的是,在本申请实施例中,对各步骤中对制备扇入结构和扇出结构的具体操作方法不做具体限定,在一些实施例中,也可以通过其他方法得到本申请实施例中的扇入结构和扇出结构,在此不再一一说明。
需要说明的是,本申请实施例中的基板的制作方法适用于场景一和场景二中的基板。
场景六
在上述实施例的基础上,参照图43所示,本申请实施例还提供一种基板的制作方法,该基板的制作方法至少可以包括:
S201:提供扇出结构和至少一组扇入结构,每组扇入结构包括扇入载板以及设在扇入载板上的扇入布线层;
S202:在扇出结构的一面设有呈图形化的半固化层,并在半固化层中设置烧结层;
S203:将至少一组扇入结构与形成有半固化层和烧结层的扇出结构压合烧结,半固化层和烧结层位于扇入载板和扇出结构之间,以使扇入载板与扇出结构烧结相连,且扇入结构内的扇入过孔通过烧结层与扇出结构内的扇出过孔导通。
这样通过将扇出结构和至少一组扇入结构烧结连接,可以实现大尺寸基板的集成。通过烧结的方式将扇入结构和扇出结构连接,可以使扇出结构和扇入结构稳定结构,以提高基板的强度,进而降低基板的翘曲。通过将半固化成设置在扇入载板和扇出结构之间,这样可以降低对烧结设备的要求,只需要普通的高温压合机(最高温度约220℃)就可以实现将扇入结构和扇出结构烧结在一起。
下面以场景二中的一个基板的制作方法为例进行说明。
具体地,在本申请实施例中,如图44所示,步骤S201中的扇入结构的制作工艺流程至少包括:
步骤S2011:提供一个扇入载板230,并在扇入载板230的一面设置保护膜270,扇入载板230的内间隔设置有过孔231,过孔231能设有导电材料,扇入载板230的另一 面上设置有图形化的扇入导电层2115,(如图45所示);
S2012:在扇入载板230的另一面进行增层;
S2013:重复步骤S2012直至增加至所需的层数(图49为增层三次得到的扇入结构)。
其中,S2012:在扇入载板230的另一面进行增层的工艺流程至少包括:
S2012a:在扇入载板230的另一面上涂覆液体感光增层材料或者压合感光增层材料,再烘烤,然后曝光,最后显影,将需要扇入过孔2111的地方漏出来,这样就形成了扇入结构的一层绝缘介质层(即扇入介质层2113),得到如图46所示的结构;
S2012b:采用溅射Ti/Cu等金属或化学沉铜的方法在扇入过孔2111内和绝缘介质层上制作一层种子层,该种子层的厚度约5-10um;然后通过填孔电镀的方法将扇入过孔2111填满,并在绝缘介质层的表面形成一层电镀金属层2114,得到如图47所示的结构。
另外,需要说明的是,扇入导电层2115可以为场景一中的第一扇入导电层、第二扇入导电层,或者为场景二中的上导电层、下导电层、扇入导电层。步骤S2012b中金属层2114的材质包括但不限于铜,也可以为其它的金属材料。
S2012c:在金属层上涂覆液态感光抗蚀层,或者贴合感光抗蚀层,然后再依次经过曝光、显影、蚀刻、去除感光抗蚀层,最后形成图形化的扇入导电层2115(如图48所示)。需要说明的是,经过S2012b步骤后,可以将不同的增层之间导通;每增加一层指的是增加一层扇入介电层;覆盖感光抗蚀层的地方不被腐蚀,也就是说,覆盖感光抗蚀层的区域为最终形成扇入过孔的区域。
在本申请实施例中,步骤S201中的扇出结构的制作工艺流程可以与场景五中相同,具体可以参见场景五中的步骤S1014、S1015和S1016中的描述,在此不再赘述。
需要说明的是,在一些实施例中,也可以通过对扇入结构反向增层来得到扇出结构,具体可以为在步骤S2013之后,将得到的扇入结构的保护膜去掉,然后在去掉保护膜的一面重复步骤S2012,增层数次后可以得到扇出结构。
步骤S202的具体操作步骤可以参见场景五中的S1021和S1022,在此不再赘述。
步骤S203中将至少一组扇入结构与形成有半固化层和烧结层的扇出结构压合烧结之前,可以先将扇入结构上的保护膜去掉。
本申请实施例中,通过上述基片的制作方法,可以使扇入载板上的相邻扇入过孔之间的间距(如图45所示)L2可以在300-500mm之间,当然在一些实施例中也可以在300-500mm之外的范围内;扇入结构最顶端的扇入导电层的间距L1(参见图49所示)小于等于130um,当然在一些实施例中也可以大于等于130um;扇出结构最底端的两个扇出导电层的间距L3(参见图39所示)在650-1000um之间,当然在一些实施例中也可以在650-1000um之外的范围内;扇出载板上扇出过孔之间的间距L4(如图37所示)可以在300-500mm之间,当然在一些实施例中也可以在300-500mm之外的范围内。并且可以得到更大尺寸的基板。
需要说明的是,本申请实施例中的基板的制作方法适用于场景一和场景二中的基板。
场景七
在上述实施例的基础上,参照图50所示,本申请实施例还提供一种基板的制作方法,该基板的制作方法至少可以包括:
S301:提供扇出结构和至少一组扇入结构,每组扇入结构包括扇入载板以及设在扇 入载板上的扇入布线层;
S302:在扇出结构的一面设有呈图形化的半固化层,并在半固化层中设置烧结层;
S303:将至少一组扇入结构与形成有半固化层和烧结层的扇出结构压合烧结,且半固化层和烧结层位于扇入布线层和扇出结构之间,以使扇入布线层与扇出结构烧结相连,且扇入结构内的扇入过孔通过烧结层与扇出结构内的扇出过孔导通。
这样通过将扇出结构和至少一组扇入结构烧结连接,可以实现大尺寸基板的集成。通过烧结的方式将扇入结构和扇出结构连接,可以使扇出结构和扇入结构稳定结构,以提高基板的强度,进而降低基板的翘曲。通过将半固化成设置在扇入布线层和扇出结构之间,这样在使用时可以使扇入载板与电子元器件连接,连接方便。
在本申请实施例中,扇入结构以及扇出结构的制作工艺流程与场景六中相同,因此扇入结构以及扇出结构的制作工艺流程可以参照场景六中的描述,在此不再赘述。
需要说明的是,本申请实施例中的基板的制作方法适用于场景一和场景二中的基板。
在本申请实施例的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
在本申请实施例或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请实施例的限制。在本申请实施例的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非是另有精确具体地规定。
本申请实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请实施例的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“可以包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可可以包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本申请实施例的技术方案,而非对其限制。尽管参照前述各实施例对本申请实施例进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例各实施例技术方案的范围。
Claims (47)
- 一种基板,其特征在于,包括:扇出结构和至少一组扇入结构,每组所述扇入结构内具有扇入过孔,所述扇出结构内具有与所述扇入过孔对应的扇出过孔,所述扇入过孔与所述扇出过孔导通;且每组所述扇入结构与所述扇出结构之间通过烧结工艺层叠相连。
- 根据权利要求1所述的基板,其特征在于,每组所述扇入结构与所述扇出结构之间均设有半固定化层,所述半固定化层中设有与所述扇入过孔和所述扇出过孔均对应的烧结层;所述烧结层分别与所述扇入过孔和所述扇出过孔通过烧结工艺相连,且所述扇入过孔通过所述烧结层与所述扇出过孔导通。
- 根据权利要求2所述的基板,其特征在于,所述扇入结构面向所述半固定化层的一面上设有呈图形化设计的第一扇入导电层,所述第一扇入导电层与所述扇入过孔电连接;所述扇出结构面向所述半固定化层的一面上设有呈图形化设计的第一扇出导电层,所述第一扇出导电层与所述扇出过孔电连接;所述烧结层位于所述第一扇入导电层和所述第一扇出导电层之间,且所述烧结层分别与所述第一扇入导电层和所述第一扇出导电层通过烧结相连,以导通所述扇入过孔和所述扇出过孔。
- 根据权利要求1-3任一所述的基板,其特征在于,每组所述扇入结构包括:扇入布线层,所述扇入布线层内设有所述扇入过孔,以及与所述扇入过孔电连接的第二扇入导电层。
- 根据权利要求4所述的基板,其特征在于,所述扇入布线层包括至少一层扇入介电层,每层所述扇入介电层包括扇入介质层、设在所述扇入介质层内的所述扇入过孔,以及设在所述介质层上的所述第二扇入导电层。
- 根据权利要求5所述的基板,其特征在于,所述扇入介电层为多层,且所述多层扇入介电层中最顶端的所述扇入介电层中的相邻两个所述第二扇入导电层之间的间距小于等于130um。
- 根据权利要求5或6所述的基板,其特征在于,所述扇入介质层为氧化硅、聚酰亚胺或聚丙烯制成的绝缘层。
- 根据权利要求4-6任一所述的基板,其特征在于,每组所述扇入结构还包括:扇入载板,所述扇入载板与所述扇入布线层层叠设置,所述扇入载板上开设有所述扇入过孔,所述扇入载板内的所述扇入过孔与所述扇入布线层内的所述扇入过孔导通。
- 根据权利要求8所述的基板,其特征在于,所述扇入载板位于所述扇入布线层与所述扇出结构之间,且所述扇入载板与所述扇出结构通过烧结工艺相连。
- 根据权利要求9所述的基板,其特征在于,所述扇入载板内的相邻两个所述扇入过孔之间的间距大于等于300um且小于等于500um。
- 根据权利要求8所述的基板,其特征在于,所述扇入布线层位于所述扇入载板和所述扇出结构之间,所述扇入布线层与所述扇出结构烧结相连;且所述扇入载板背向所述扇入布线层的一面上设有所述第二扇入导电层。
- 根据权利要求11所述的基板,其特征在于,所述扇入载板上的相邻两个所述第二扇入导电层的间距小于等于130um。
- 根据权利要求8-12任一所述的基板,其特征在于,所述扇入载板的热膨胀系数小于5ppm,所述扇入载板的弹性模量大于或等于100Gpa。
- 根据权利要求13所述的基板,其特征在于,所述扇入载板为无机材料制成的无机板。
- 根据权利要求14所述的基板,其特征在于,所述无机板为玻璃板或陶瓷板。
- 根据权利要求1-15任一所述的基板,其特征在于,所述扇入结构为多组,且多组所述扇入结构间隔且并列设置在所述扇出结构上。
- 根据权利要求1-16任一所述的基板,其特征在于,所述扇出结构至少包括:至少一个扇出布线层,每个所述扇出布线层内设有扇出过孔,以及与扇出过孔电连接的第二扇出导电层;所述扇出布线层与所述扇入结构烧结相连。
- 根据权利要求17所述的基板,其特征在于,所述扇出结构还包括:扇出载板,所述扇出载板与所述扇出布线层层叠设置;且所述扇出布线层为两个,所述扇出载板位于两个扇出布线层之间;所述扇出载板内设有所述扇出过孔,且所述扇出载板内的所述扇出过孔与所述扇出布线层内的所述扇出过孔导通。
- 根据权利要求18所述的基板,其特征在于,每个所述扇出布线层均包括至少一层扇出介电层,每层所述扇出介电层包括扇出介质层、设在所述扇出介质层内的所述扇出过孔,以及设在所述扇出介质层上且与所述扇出过孔电连接的所述第二扇出导电层。
- 根据权利要求19所述的基板,其特征在于,每个所述扇出布线层包括多层所述扇出介电层,多层所述扇出介电层层叠设置。
- 根据权利要求1-20任一所述的基板,其特征在于,所述扇出结构内设有多个分立式器件,所述多个分立式器件在所述扇出结构内水平间隔设置。
- 根据权利要求21所述的基板,其特征在于,所述分立式器件为电容或电感。
- 一种基板,其特征在于,包括:扇出结构和至少一组扇入结构;每组所述扇入结构包括扇入载板和扇入布线层,所述扇入布线层、所述扇入载板均与所述扇出结构层叠设置,且所述扇入载板位于所述扇入布线层和所述扇出结构之间,或者,所述扇入布线层位于所述扇入载板和所述扇出结构之间;且所述扇入载板的热膨胀系数小于5ppm,所述扇入载板的弹性模量大于或等于100Gpa。
- 根据权利要求23所述的基板,其特征在于,所述扇入载板为无机材料制成的无机板。
- 根据权利要求24所述的基板,其特征在于,所述无机板为玻璃板或陶瓷板。
- 根据权利要求23-25任一所述的基板,其特征在于,所述扇出结构包括:至少一个扇出布线层,所述扇出布线层与所述扇入载板相连,或者,所述扇出布线层与所 述扇入布线层相连。
- 根据权利要求26所述的基板,其特征在于,所述扇出布线层与所述扇入载板或与所述扇入布线层通过烧结工艺相连;或者,所述扇出布线层与所述扇入载板或与所述扇入布线层通过焊接工艺相连;或者,所述扇入载板的一面通过半导体沉积方式形成所述扇出布线层。
- 根据权利要求27所述的基板,其特征在于,所述扇入载板位于所述扇入布线层和所述扇出结构之间;且所述扇入载板与所述扇出布线层之间设有半固定化层,所述半固定化层中设有分别与所述扇入载板内的过孔以及所述扇出布线层内的过孔对应的烧结层;所述烧结层分别与所述扇入载板内的过孔以及所述扇出布线层内的过孔通过烧结工艺相连,且所述扇入载板内的过孔通过所述烧结层与所述扇出布线层内的过孔导通。
- 根据权利要求27所述的基板,其特征在于,所述扇入载板位于所述扇入布线层和所述扇出结构之间;且所述扇入载板与所述扇出布线层之间均设有焊球,所述扇入载板内的过孔以及所述扇出布线层内的过孔通过对应的所述焊球导通。
- 根据权利要求26-29任一所述的基板,其特征在于,所述扇出结构还包括:扇出载板,且所述扇出布线层为两个,两个所述扇出布线层分别层叠设置在所述扇出载板的两侧;其中一个所述扇出布线层与所述扇入载板或与所述扇入布线层相连,两个所述扇出布线层通过所述扇出载板上设置的过孔导通。
- 根据权利要求23-30任一所述的基板,其特征在于,所述扇入载板的一面上设有图形化的上导电层;所述扇入载板的另一面上设有图形化的下导电层;所述扇入载板内设有过孔,所述过孔用于将所述上导电层与所述下导电层导通;且所述扇入布线层内具有扇入过孔,所述扇出结构内具有扇出过孔,所述扇入过孔通过所述扇入载板内的所述过孔、所述上导电层以及所述下导电层与所述扇出过孔导通。
- 根据权利要求31所述的基板,其特征在于,所述扇入布线层包括至少一层扇入介电层,每层所述扇入介电层包括扇入介质层、设在所述扇入介质层内的所述扇入过孔,以及设在所述介质层上且与所述扇入过孔电连接的扇入导电层。
- 根据权利要求32所述的基板,其特征在于,所述扇出结构中的每个扇出布线层包括至少一层扇出介电层,每层所述扇出介电层包括扇出介质层、设在所述扇出介质层内的所述扇出过孔,以及设在所述扇出介质层上且与所述扇出过孔电连接的扇出导电层。
- 根据权利要求32或33所述的基板,其特征在于,当所述扇入载板位于所述扇入布线层和所述扇出结构之间时,所述扇入布线层中位于最顶端的所述扇入介质层内的相邻两个所述扇入导电层之间的间距小于等于130um。
- 根据权利要求32或33所述的基板,其特征在于,所述扇入布线层内的扇入介质层和所述扇出布线层内的扇出介质层均为氧化硅、聚酰亚胺或聚丙烯制成的绝缘层。
- 根据权利要求23-35任一所述的基板,其特征在于,所述扇入结构为多组,多组所述扇入结构间隔设置在所述扇出结构上。
- 根据权利要求23-36任一所述的基板,其特征在于,所述扇出结构内设有多个分立式器件,所述多个分立式器件在所述扇出布线层内水平间隔设置。
- 根据权利要求37所述的基板,其特征在于,所述分立式器件为电容或电感。
- 根据权利要求18或30所述的基板,其特征在于,所述扇出载板为无机板,或者,所述扇出载板为有机板。
- 一种封装结构,其特征在于,包括至少一个电子元器件,以及上述权利要求1-39任一所述的基板,所述电子元器件设在所述基板的扇入结构上,且所述电子元器件与所述扇入结构内的扇入过孔电连接。
- 一种板级架构,其特征在于,包括电路板、至少一个电子元器件以及上述权利要求1-39任一所述的基板,所述基板位于所述电路板与所述电子元器件之间,且所述电子元器件与所述基板中的扇入结构相连,所述电路板与所述基板中的扇出结构相连。
- 根据权利要求41所述的板级架构,其特征在于,所述电子元器件为多个,所述基板中的扇入结构为一组,多个所述电子元器件间隔设置在所述扇入结构上。
- 根据权利要求41所述的板级架构,其特征在于,所述电子元器件为多个,所述基板中的扇入结构为多组,每组所述扇入结构上设有一个或多个所述电子元器件。
- 根据权利要求41-43任一项所述的板级架构,其特征在于,所述扇出结构与所述电路板之间通过烧结工艺相连;或者,所述扇出结构与所述电路板之间通过焊接相连。
- 一种基板的制作方法,其特征在于,所述方法包括:提供扇出结构和至少一组扇入结构,每组所述扇入结构包括载板以及在所述载板上形成的扇入布线层;将所述扇出结构与所述扇入结构层叠相连,所述扇入布线层位于所述载板和所述扇出结构之间;去除所述载板,形成所述基板。
- 一种基板的制作方法,其特征在于,所述方法包括:提供扇出结构和至少一组扇入结构,每组所述扇入结构包括扇入载板以及设在所述扇入载板上的扇入布线层;在所述扇出结构的一面设有呈图形化的半固化层,并在所述半固化层中设置烧结层;将至少一组所述扇入结构与形成有所述半固化层和所述烧结层的所述扇出结构压合烧结,所述半固化层和所述烧结层位于所述扇入载板和所述扇出结构之间,以使所述扇入载板与所述扇出结构烧结相连,且所述扇入结构内的扇入过孔通过所述烧结层与所述扇出结构内的扇出过孔导通。
- 一种基板的制作方法,其特征在于,所述方法包括:提供扇出结构和至少一组扇入结构,每组所述扇入结构包括扇入载板以及设在所述扇入载板上的扇入布线层;在所述扇出结构的一面设有呈图形化的半固化层,并在所述半固化层中设置烧结层;将至少一组所述扇入结构与形成有所述半固化层和所述烧结层的所述扇出结构压合烧结,且所述半固化层和所述烧结层位于所述扇入布线层和所述扇出结构之间,以使所述扇入布线层与所述扇出结构烧结相连,且所述扇入结构内的扇入过孔通过所述烧结层与所述扇出结构内的扇出过孔导通。
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