一種用于三維mcm的隔板及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及微電子組裝，特別是一種用于三維MCM的隔板及其制作方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]復(fù)雜的電子設(shè)備常常包含多個(gè)MCM(多芯片組件或模塊)結(jié)構(gòu)，要組裝許多元器件。如果僅在二維(2D)表面組裝元器件則要占據(jù)較大的組裝面積，系統(tǒng)的體積難以縮小。若將系統(tǒng)分成多個(gè)模塊，用LTCC(低溫共燒陶瓷)制作基板，則系統(tǒng)可分成多個(gè)LTCC 2D-MCM模式。通過多塊2D-MCM疊層連接，所組裝的芯片、電阻、電容等元器件不僅在二維平面上展開，還在其垂直方向上排列，實(shí)現(xiàn)垂直互連的MCM多層結(jié)構(gòu)，形成三維MCM(3D-MCM)。采用垂直互連3D-MCM這種組裝形式制作的電路不僅體積和表面積明顯縮小，而且由于互連線縮短，使互連電阻和寄生效應(yīng)減小，因此信號(hào)延遲縮短，噪聲和損耗亦均下降，可進(jìn)一步提高信號(hào)傳輸速度。
[0004]當(dāng)2D-MCM疊層連接時(shí)，由于2D-MCM表面組裝有元器件，因此疊層的2D-MCM之間必須有隔板將其隔開，以免元器件受壓或受損。隔板中必須有上下電連通作用的金屬化通孔及起焊接作用的焊盤。對(duì)于LTCC 3D-MCM，隔板通常采用與基板相同的生瓷帶材料制作?，F(xiàn)有技術(shù)的制作過程是:首先在隔板用生瓷帶的相應(yīng)部位沖孔并用金屬漿料填孔；然后，將生瓷帶的中間部位挖去；其次將挖空后的隔板生瓷帶與基板生瓷帶疊壓在一起；最后，基板與隔板整體燒結(jié)形成大空腔結(jié)構(gòu)基板。常用LTCC生瓷帶主要為進(jìn)口材料，價(jià)格昂貴。隔板的厚度與待疊層的MCM上元器件的高度有關(guān)，元器件越高，所需隔板越厚。這些用作隔板的生瓷帶，除四邊隔板部分保留外，大部分區(qū)域被挖掉，因此，隔板生瓷帶利用率很低。如果疊壓的隔板不與基板疊壓在一起燒結(jié)，由于LTCC生瓷帶燒結(jié)時(shí)存在較大收縮，回形結(jié)構(gòu)的隔板單獨(dú)燒結(jié)時(shí)四邊中部容易外凸，每邊隔板很難保持平直。這些不平直的隔板上的通孔位置與均勻收縮時(shí)的設(shè)計(jì)位置將很容易發(fā)生偏差，應(yīng)用時(shí)與上下MCM形成錯(cuò)位，從而影響垂直互連的連通性。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種節(jié)省材料、有利于散熱、制作操作方便、工藝靈活的用于3D-MCM的隔板及其制作方法。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種用于三維MCM的隔板，所述隔板是由多個(gè)單邊隔板拼接而成的一環(huán)形結(jié)構(gòu)的整體隔板。
[0008]本發(fā)明所述的一種用于三維MCM的隔板，所述隔板上設(shè)有多個(gè)電互連金屬化通孔和焊盤，所述焊盤位于隔板表面或通孔表面。
[0009]本發(fā)明所述的一種用于三維MCM的隔板，所述隔板由兩對(duì)規(guī)格一樣的4個(gè)矩形單邊隔板組成，包括兩個(gè)長(zhǎng)邊隔板和兩個(gè)短邊隔板，
所述長(zhǎng)邊隔板的長(zhǎng)度為三維MCM長(zhǎng)度與短邊隔板寬度之差，長(zhǎng)邊隔板的寬度為三維MCM寬度與長(zhǎng)邊隔板寬度之差；
或者所述長(zhǎng)邊隔板的長(zhǎng)度為三維MCM的長(zhǎng)度，長(zhǎng)邊隔板的寬度為三維MCM寬度與短邊隔板長(zhǎng)度之差的一半；
或者所述短邊隔板的長(zhǎng)度為三維MCM的寬度，短邊隔板的寬度為三維MCM長(zhǎng)度與長(zhǎng)邊隔板長(zhǎng)度之差的一半。
[0010]一種用于三維MCM的隔板的制作方法，包括以下步驟:
(1)采用多層LTCC生瓷帶，根據(jù)MCM的尺寸制作單邊隔板；
(2)將制作的多個(gè)單邊隔板拼接成用于連接上下MCM的一環(huán)形結(jié)構(gòu)的整體隔板。
[0011]本發(fā)明所述的一種用于三維MCM的隔板的制作方法，步驟(1)所述的單邊隔板通過包括整版隔板打孔、金屬填孔、印制焊盤、疊層、熱壓、生切、燒結(jié)的工序制作而成；
或者通過包括整版隔板打孔、金屬填孔、印制焊盤、疊層、熱壓、燒結(jié)、熟切的工序制作
ΟΤΙ D
[0012]本發(fā)明所述的一種用于三維MCM的隔板的制作方法，步驟(2)所述拼接過程為將粘結(jié)漿料涂覆在單邊隔板拼接處，通過烘干或烘干后燒結(jié)的方式使拼接材料固化。
[0013]本發(fā)明所述的一種用于三維MCM的隔板的制作方法，所述粘結(jié)漿料為
玻璃材料或介質(zhì)材料研磨成粉狀，加入15-35 wt%的有機(jī)粘合劑，混勻研磨調(diào)制而成； 或者為有粘結(jié)作用的有機(jī)材料調(diào)制而成；
或者為商品化FHG系列玻璃漿料或DB系列玻璃漿料。
[0014]本發(fā)明所述的一種用于三維MCM的隔板的制作方法，
所述介質(zhì)材料為玻璃材料與無機(jī)添加劑的混合粉料或者為L(zhǎng)TCC生瓷帶材料；
所述有機(jī)粘合劑為稀釋劑或者為稀釋劑與改善劑的混合物。
[0015]本發(fā)明所述的一種用于三維MCM的隔板的制作方法，所述玻璃材料為磷酸鹽玻璃粉料或硼磷酸鹽玻璃粉料。
[0016]本發(fā)明所述的一種用于三維MCM的隔板的制作方法，所述玻璃材料為磷酸鋅玻璃粉料或硼磷酸鋅玻璃粉料。
[0017]本發(fā)明所述的一種用于三維MCM的隔板的制作方法，
所述無機(jī)添加劑為A1203、Si02、Mn02中的任意一種或兩種以上的組合；
所述稀釋劑為松節(jié)油、松油醇、丙醇、丁基卡必醇醋酸酯中的任意一種或兩種以上的組合；
所述改善劑為聚乙烯醇、乙基纖維素、乙酸丁酸纖維素、硝酸纖維素中的任意一種或兩種以上的組合。
[0018]本發(fā)明所述的一種用于三維MCM的隔板的制作方法，
所述漿料涂覆厚度為0.1-0.3 mm ;
所述烘干溫度為130~150°C，時(shí)間為8~10 min ；
所述燒結(jié)溫度在使用介質(zhì)漿料時(shí)為700~850°C ;在使用玻璃漿料時(shí)為高于玻璃軟化點(diǎn)100?200。。。
[0019]本發(fā)明的有益效果在于:
1、獨(dú)立操作工藝。對(duì)于LTCC 3D-MCM的隔板，目前制作方式是將大塊LTCC生瓷帶中間部位挖去，然后與上層或下層基板疊壓在一起燒結(jié)而成。本發(fā)明為獨(dú)立制作單塊隔板，不需與基板疊壓在一起燒結(jié)。單塊隔板燒結(jié)后收縮均勻，不存在變形問題。另外，基板與隔板分開制作，工序中減小了相互影響，操作靈活，有利于提高產(chǎn)品成品率。
[0020]2、降低成本。用現(xiàn)有整片挖空腔的方式制作整體隔板，材料利用率低，如果3D-MCM中存在較高的元器件，隔板厚度往往比基板還厚，因此制作完整隔板需要消耗大量生瓷帶材料。采用本發(fā)明單塊隔板拼接的整體隔板，生瓷帶材料得到了充分利用。在批量生產(chǎn)3D-MCM時(shí)，節(jié)約生瓷帶材料效果非常明顯。
[0021]3、有利散熱?，F(xiàn)有3D-MCM隔板與基板燒結(jié)在一起。本發(fā)明隔板與基板分開制作，隔板與基板之間通過焊料凸點(diǎn)進(jìn)行連接。這樣，在3D-MCM內(nèi)部與外部之間多了許多對(duì)流通道，這有利于3D-MCM內(nèi)部熱量的散失。
[0022]
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明一種用于三維MCM隔板的截面示意圖；
圖2為本發(fā)明一種用于三維MCM隔板的均衡型拼接方式的俯視圖；
圖3為本發(fā)明一種用于三維MCM隔板的全長(zhǎng)型拼接方式的俯視圖；
圖4為本發(fā)明一種用于三維MCM隔板的全寬型拼接方式的俯視圖。
[0024]附圖標(biāo)記:1，隔板；2，焊盤；3，金屬化通孔；4，拼接處。
[0025]
【具體實(shí)施方式】
[0026]為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，以下實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明而非對(duì)其加以限定。
[0027]在進(jìn)行3D-MCM組裝時(shí)，為使多塊基板和隔板垂直互連準(zhǔn)確、操作方便，2D-MCM上四周起隔離作用的隔板通常需要連成一體，成為一環(huán)形結(jié)構(gòu)的整體隔板。本發(fā)明首先制作單邊隔板，然后將單邊隔板采用粘結(jié)材料拼接起來。因隔板用于3D-MCM時(shí)，需要經(jīng)歷200°C甚至300°C以上的工作溫度，因此，粘結(jié)材料需耐一定高溫和有一定的機(jī)械強(qiáng)度。拼接隔板前首先選擇隔板拼接方式，以此確定單邊隔板尺寸。原則上，圖2—圖4可用于任意矩形平面形狀的3D-MCM中垂直互連的隔板。但制作某個(gè)3D