专利名称：形成玻璃线路板基板的方法
形成玻璃线路板基板的方法本申请根据35U.S.C.§ 119，要求2010年11月30日提交的美国临时申请系列第61/417，925号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。领域本发明涉及封装集成线路板基板，具体涉及适用于CPU或GPU封装的封装集成线路板基板，还涉及形成玻璃线路板基板的方法。背景和概述相比过去而言，更新一代的高性能集成电路例如中央处理单元(CPU)和图形处理单元(GPU)正变得更大并且设计成在更宽的运行温度范围内运行。更大的尺寸以及更大的运行温度范围导致需要低热膨胀系数(低CTE)的材料，使得CTE较为接近用作更新一代集成电路封装中的线路板基板的硅。在典型的CPU封装和安装中，如
图1的截面图所示，将形成在硅基板60上的集成电路安装到封装内，该封 装包含通过热界面材料64与硅基板60接触的散热器62。在其上构建有多层线路和绝缘材料的线路板10提供了位于硅基板60的接口处的紧间距(紧密隔开)焊接凸起72与松间距(较不紧密隔开)焊接凸起74之间的电连接，所述焊接凸起74提供了位于其封装中的集成电路与合作接口，例如母板80上的安装插座之间的电连接。所述封装和/或母板还可包含一个或多个电容器90。如图2的截面图所示，线路板基板10提供了核心结构层，在所述核心结构层上构建了集成电路封装线路层102以及绝缘层104，形成构建层结构100。基板10中的通孔40镀覆或者填充有导电材料以提供位于线路板基板10两侧(主表面或平面)的线路层102之间的电连接。如今的商用基板通常由纤维增强的聚合物形成，通过机械钻孔形成通孔。聚合物的CTE通常不合乎希望地高于硅，并且在较小孔尺寸和间距尺寸时钻孔变得困难。之前已经提出将玻璃用作线路板基板。某些玻璃可以提供所需的低CTE。仍然存在的一个技术难点在于提供一种成本节约的方法来钻孔数千个靠在一起的小孔，同时保留基板的结构强度。本发明包括一种用于集成电路线路板的玻璃线路板基板的形成方法或过程，所述方法或过程包括:提供位于具有突出的圆台销的第一模具上的第一模制表面，所述销在其顶端的直径小于或等于150微米并且最小间距小于或等于400微米，在其相对主表面上提供具有第一和第二表面的玻璃板，将玻璃板的第一表面压靠住模制表面，将玻璃板和第一模制表面一起加热至足以使构成所述玻璃板的玻璃软化的温度，使得在玻璃板的第一表面中复刻第一模制表面的图案，从而产生其中具有孔阵列的形成的玻璃板，所述形成的玻璃板与模制表面一起冷却至低于所述玻璃的软化点的温度，并将形成的玻璃板与模制表面分开。玻璃材料提供了与硅的CTE良好匹配的低CTE。基于使用非粘着模具，优选为石墨，所述模具具有与要形成的材料接近的CTE，该形成过程提供了尺寸再现性。形成过程包括使用一个模具表面或者同时使用两个模具表面来压制玻璃板，每个模具表面具有与玻璃中要形成的通孔对应的突出物。对于用单个模具压制形成通孔的方法的实施方式，在压制之后的孔可以是盲孔，然后可以通过背面研磨来开孔以形成通孔。或者，可以压制玻璃以形成通孔，避免了对于背面研磨的需求。其他实施方式使用具有形成突出物的两个模具，将它们压制到要形成的玻璃板的相对主表面上。本文所揭示的方法采用置换形成的材料的技术，而非去除或者增加材料的技术，实现以低成本大批量同时产生许多孔。这得到了更为高效且成本节约的方法。由于模具CTE和材料CTE在模制温度范围内的良好匹配，所以石墨(本发明优选的模具材料)的使用，实现了孔位置和间距的非常好的再现性。附图简要说明
当结合以下附图阅读下面对本发明的具体实施方式
的详细描述时，可对其形成最好的理解，附图中相同的结构用相同的附图标记表示，其中:图1是集成电路封装中的线路板基板10的截面图；图2是其上具有构建层100的线路板基板10的截面图；图3-6是玻璃板30或者根据本发明某些实施方式的各个加工步骤形成的玻璃板30’的截面图；图7-9是玻璃板30或者根据本发明某些其他实施方式的各个加工步骤形成的玻璃板30’的截面图；以及图10是根据本文所揭示的一个或多个方法生产的集成电路线路板基板的部分数字图像。详述总体参考图3-6，根据本发明方法的一个实施方式，通过如下方法生产用于集成电路封装的玻璃线路板基板10，该方法包括提供位于第一模具22上的第一模制表面20，所述第一模具22具有突出的圆台销(truncated conical pin) 24,如图3的截面图所示。优选地，销24在其顶端的直径小于或等于150微米，并且最小间距28小于或等于400微米。所述方法还包括在其相对主表面上分别提供具有第一和第二表面的32和34的玻璃板30，压制玻璃板30的第一表面32抵靠住模具22的模制表面20。可以用主动或可调节装置或者重物施加的压力来进行部分压制，在任意情况下，都优选通过与玻璃板30的材料相容的耐火物体来施压，更优选通过与第一模具22相同的材料来施压。然后将玻璃板30和第一模制表面20 —起加热至足以使构成所述玻璃板的玻璃软化的温度，使得在玻璃板30的第一表面32中复刻第一模制表面的图案,从而产生其中具有孔阵列40的形成的玻璃板30’，如图4和5的截面图所示。然后将形成的玻璃板30’与模制表面20 —起冷却至前述软化的玻璃的软化点的温度，之后将形成的玻璃板30’与模制表面20相互分开。对模具22的材料以及模制表面20进行适当选择，可以容易地将模制表面20与形成的玻璃板30’分开，无需任意很大的作用力并且几乎不会或者不会对模制表面20造成破坏，允许多次使用给定的模具22。这优选可以通过如下方式来实现:选择玻璃板30的材料以及模具22的材料，使得300° C时，优选在从室温到高于玻璃板30的玻璃的软化点温度的整个范围内，玻璃板30与第一模制表面20或者模具22之间的CTE失配(mismatch)在O至小于15x10〃的范围内。这还实现了足够精确的线路板基板设计规格的孔定位。通常，在最终产品的20mm距离内，孔定位可以较容易地实现-/+20 μ m或更小的变化。优选地，由碳形成第一模具22和第一模制表面20用金刚石覆盖的工具对碳块进行机械加工从而形成第一模制表面20。该模具材料能从形成的玻璃板30’中良好地释放出来。在如图4和5所示的特定实施方式中，由玻璃板30的压制和加热所形成的孔阵列40是盲孔阵列。在此情况下，一个额外的步骤可包括对形成的玻璃板30’的第二表面34进行研磨和/或抛光，所述研磨和/或抛光的深度足以使孔阵列40打开，在形成的玻璃板30中得到如图6所示的通孔阵列40’。根据一个可选实施方式，压制过程可持续足够长的时间，并且压力足够大，使得初始产生的孔阵列40在压制和加热过程之后就已经是如图6所示的通孔阵列40’。在两种情况下，所得到的具有通孔阵列40’的形成的玻璃板30’形成可用于集成电路封装的玻璃线路板基板10’，如上文参考图1和2所述。根据另一个可选实施方式，总体如图7-9的截面图所示，可以提供第二模制表面50,其位于第二模具52上,并且可以将玻璃板30的第二表面34压制抵靠住第二模制表面50。因而一起加热玻璃板30和第一模制表面20的步骤还可包括同时加热第二模制表面50，从而将模制表面20、50和玻璃板30提升到足以使构成所述玻璃板30的玻璃软化的温度，使得在玻璃板30的第一表面32中复刻第一模制表面20的图案，并差不多同时在玻璃板30的第二表面34中复刻第二模制表面50的图案。优选地，第二模制表面50在其上包含有第一销54a，所述第一销54a位于相对于对应第一模制表面20上的销24a的镜像位置，如图7所示。在如图8的截面图所示的另一个实施方式中，所得到的形成的玻璃板30’在第一和第二表面32、34上分别包含两组盲孔阵列40和42。由对应销54a和24a形成的孔被玻璃31的薄层或者网分隔开，所以方法还优选包括对形成的玻璃板30’进行蚀刻，所述蚀刻足以使得在形成的玻璃板30’的第二表面34中由第一销54a形成的孔·与形成的玻璃板30’的第一表面32中由对应的第二销24a形成的孔连接起来。这提供了一个或多个打开的通孔。优选地，使用第二模制表面50来产生打开的通孔的整个阵列，所述第二模制表面50包含以第二模制表面图案排列的多个销54，该第二模制表面图案是第一模制表面(20)的销24的第一模制表面图案的镜像，得到如图9所示的具有通孔阵列40’的形成的玻璃板。根据另一个其他实施方式，具有两个模制表面20,50的压制过程可持续足够长的时间，并且压力足够大，使得初始产生的孔阵列40、42在压制和加热过程之后就已经是如图9所示的通孔阵列40’。无论是哪种特定的实施方式，所得到的具有通孔阵列40’的形成的玻璃板30’再次形成可用于集成电路封装的玻璃线路板基板10’，如上文参考图1和2所述。玻璃板30的玻璃的CTE优选在30-90X10—V ° C的范围内，更优选在30-40x10^/° C的范围内，从而与硅的CTE较为接近。
实施例对于康宁公司编号0211的玻璃(购自美国纽约州康宁股份有限公司(CorningIncorporated of Corning, New York, USA)和/或其经销商)，优选的石墨材料可以是EDM4(购自美国德克萨斯州迪凯特市PoCo石墨公司(Poco Graphite, Inc., Decatur, Texas, USA)和/或其经销商)，它的CTE为78xlO_V° C。在740° C的氮气气氛中，使用包含EMD4的模具表面来压制康宁公司编号0211玻璃。优选用金刚石工具机械加工的方法来形成实际生产模具。对于本文所记录的测试，用丝线EDM机械加工EDM4石墨模具，在40x40mm的模制表面上产生10000个销，所述销的平均间距为400 μ m，平均高度为230 μ m，销底部的直径为250 μ m，销顶部的直径为150 μ m。然后在740° C的氮气气氛中，用该模具来压制康宁公司编号0211玻璃的玻璃板。对于背面抛光，用70° C熔融的胶粘蜡将经过模制的玻璃固定在抛光支撑上，然后研磨并抛光至孔的水平。对于230 μ m的销闻，目标是210 μ m的最终厚度。如图10所不是所得到的具有孔阵列的基材10的数字图像。作为第二个实施例，对于康宁公司Eagie XG 玻璃(购自美国纽约州康宁股份有限公司(Corning Incorporated of Corning, New York, USA)和 / 或其经销商)，优选的石墨材料可以是Ref.2020 (购自法国巴黎MERSEN公司[前身为Carbone Loraine公司]和/或其经销商)，它的CTE为38X10_V° C。在1040° C，同样是在氮气气氛中，成功地使用包含Ref.2020的模具表面来压制Eagle XG 玻璃的玻璃板。应当指出，本文所用的诸如“优选”、“常用”和“通常”之类的词语不是用来限制本发明要求保护的范围，也不表示某些特征对本发明要求保护的结构或者功能来说是重要的、关键的、或者甚至是必不可少的。相反地，这些词语仅仅用来表明本发明实施方式的特定方面，或者强调可以用于或者可以不用于本发明特定实施方式的可选或附加的特征。以上结合具体实施方式
详细描述了本发明的主题内容，显而易见的是，在不背离所附权利要求书限定的本发明范围的前提下可以有一些改良和变化。更具体来说，尽管本发明的一些方面在本文中被认为是优选的或者特别有益的，但应考虑到本发明不一定限于这些方面。 应注意，以下权利要求书中的一项或多项权利要求使用术语“其特征在于”作为过渡语。出于限定本发明的目的，应当指出，在权利要求中用该术语作为开放式过渡短语来引出对一系列结构特征的描述，应当对其作出与更常用的开放式引导语“包含”类似的解释。
权利要求
1.一种制造用于集成电路封装中的玻璃线路板基板(10)的方法，该方法包括 提供位于第一模具(22)上的第一模制表面(20)，所述第一模具(22)具有突出的圆台销(24)，所述销(24)在其顶端(26)的直径小于或等于150微米并且最小间距(28)小于或等于400微米， 在其相对主表面上提供具有第一和第二表面(32、34)的玻璃板(30)； 将玻璃板的第一表面(32)压靠住模制表面(20)； 将玻璃板(30)和第一模制表面(20) 一起加热至足以使构成所述玻璃板(30)的玻璃软化的温度，使得在玻璃板(30)的第一表面(32)中复刻第一模制表面(20)的图案,从而产生其中具有孔阵列(40)的形成的玻璃板(30’ )； 使形成的玻璃板(30’)与模制表面(20)—起冷却至低于所述玻璃的软化点的温度；以及 将形成的玻璃板(30)与模制表面(20)分开。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，提供位于第一模具(22)上的第一模制表面(20 )的步骤包括提供由碳形成的第一模具(22 )和第一模制表面(20 )。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,提供由碳形成的第一模具(22)和第一模制表面(20)还包括用金刚石覆盖的工具对碳块进行机械加工，从而形成第一模制表面(20)。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述玻璃板(30)的CTE在30-90x10^7° C 的范围内。
5.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述玻璃板(30)的CTE在30-40x10^7° C 的范围内。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法,其特征在于,所述玻璃板(30)与第一模制表面(20)之间的CTE失配在大于O至小于15xl0_7的范围内。
7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，该方法还包括对形成的玻璃板(30’)的第二表面(34)进行研磨和/或抛光，所述研磨和/或抛光的深度足以使孔阵列(40)打开，在形成的玻璃板中得到通孔阵列(40’)。
8.如权利要求1-6中任一项所述的方法，所述方法还包括 提供位于第二模具(52)上的第二模制表面(50)，以及 将玻璃板(30 )的第二表面(34 )压靠住第二模制表面(50 )， 其中，将玻璃板(30)和第一模制表面(20) —起加热的步骤还包括将第二模制表面(50)、玻璃板(30)和第一模制表面(20) —起加热至足以使构成所述玻璃板(20)的玻璃软化的温度，使得在玻璃板(30)的第一表面(32)中复刻第一模制表面(20)的图案，并在玻璃板(30)的第二表面(34)中复刻第二模制表面(50)的图案。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二模制表面(50)在其上包含有相对于第一模制表面(20)上的对应销(24a)呈镜像位置的第一销(54a)，其中，所述方法还包括对形成的玻璃板(30’)进行蚀刻，该蚀刻足以使得在形成的玻璃板(30’ )的第二表面(34)中由第一销(54a)形成的孔与形成的玻璃板(30’)的第一表面(32)中由对应的销(24a)形成的孔连接起来。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述第二模制表面(50)包含以第二模制表面图案排列的多个销(54)，该第二模制表面图案是第一模制表面上的销(24)的第一模制表面图案的镜像。
全文摘要
揭示了一种用于集成电路线路板的玻璃线路板基板的形成方法或过程，所述方法或过程包括提供位于具有突出的圆台销(24)的第一模具(22)上的第一模制表面(20)，所述销(24)在其顶端(26)的直径小于或等于150微米并且最小间距(28)小于或等于400微米，在其相对主表面上提供具有第一和第二表面(32、34)的玻璃板(30)，将玻璃板的第一表面(32)压靠住模制表面(20)，将玻璃板(30)和第一模制表面(20)一起加热至足以使构成所述玻璃板(30)的玻璃软化的温度，使得在玻璃板(30)的第一表面(32)中复刻第一模制表面(20)的图案，从而产生其中具有孔阵列(40)的形成的玻璃板(30')，所述形成的玻璃板(30')与模制表面(20)一起冷却至低于所述玻璃的软化点的温度，并将形成的玻璃板(30)与模制表面(20)分开。形成过程可以使用一个模具表面或者同时使用两个模具表面来压制玻璃板。对于采用单个模具的实施方式，在压制之后的孔可以是盲孔，并且可以通过背面研磨来打开所述盲孔以形成通孔。或者，可以压制玻璃以形成通孔，避免了对于背面研磨的需求。
文档编号C03B23/26GK103237768SQ201180057445
公开日2013年8月7日 申请日期2011年11月29日 优先权日2010年11月30日
发明者T·L·A·达努克斯 申请人:康宁股份有限公司