制造含有导电通孔的基板的方法及导线基材集成体的制作方法

制造含有导电通孔的基板的方法及导线基材集成体的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种经由带状基材和导线制造包含导电通孔的基板的方法，以及由此得到的导线基材集成体。该方法包括如下步骤：在带状基材上制作具有设定间距的单向导线；把多个含有单向导线的带状基材叠压在一起形成一个包含单向导线的基材柱体；固化所述基材柱体，从而制成在基材中包含单向导线的导线基材集成体；把所述导线基材集成体分割成片，从而制成多个包含导电通孔的基板。本发明的一个实施例采用在生瓷带上印刷按设定间距排列的单向导线，从而制成包含单向导线的导线陶瓷集成体；把所述导线陶瓷集成体分割成片，从而制成多个包含导电通孔的陶瓷基板。
【专利说明】制造含有导电通孔的基板的方法及导线基材集成体

【技术领域】
[0001] 本发明一般地涉及集成电路半导体封装技术，特别地涉及制造包含导电通孔的基 板的方法。通过在包含导电通孔的基板的上下表面制作电路和焊盘，可以把所述包含导电 通孔的基板进一步制作成用于集成电路半导体封装的电路基板。

【背景技术】
[0002] 有通孔的（TSV:Through Silicon Via, TSV:Through Substrate Via and TGV:Through Glass Via)硅，玻璃，陶瓷或有机材料基板在集成电路半导体封装技术中已 有广泛的应用，是3D集成电路半导体封装中的关键元件。基于含有通孔的基板制成的电路 基板通常用于3D和2. ?集成电路半导体封装技术中，是整合电子产品功能的元件。含有通 孔的基板包括含有通孔的硅基板，玻璃基板，陶瓷基板和有机材料基板。目前，使用的含有 通孔的基板的制造方法可以分为两类：一类是基于基板的方法，另一类是基于通孔的方法。
[0003] 基于基板的方法基本上包括：
[0004] 1)在基板上先开一些所需的孔；
[0005] 2)然后用导电材料填充这些孔，从而形成一个含有导电通孔的基板。
[0006] 基于通孔的方法基本上包括：
[0007] 1)先在一个载体上制作一些点状的小金属柱；
[0008] 2)然后用一个基板材料覆盖这些点状的小金属柱，再去掉所述的载体并打磨上下 表面以露出点状的小金属柱，从而形成一个含有导电通孔的基板。
[0009] 目前，含有通孔的基板的使用是通过制作于基板表面的电路和焊盘把含有通孔的 基板进一步制作成含有通孔的电路基板，从而在集成电路半导体封装中把位于基板上表面 的电子元件与基板下方的其它电子元件或印刷电路板相连接，位于基板上表面的电路也可 以使位于其上的电子元件先直接地进行通讯，然后再与基板下方的其它电子元件或电路板 相连接。
[0010] 在现有技术中的含有通孔的基板的基本特征包括：
[0011] 1)基板的上下表面是平整的以便在其上进一步制作电路和焊盘；
[0012] 2)通孔是一种导电的金属小柱，嵌入在基板中并按照所需的间距形成规则的排 列；
[0013] 3)基板的基体材料用作保持通孔和在其上进一步制作电路和焊盘的一种载体。
[0014] 需要注意的是，这些现有技术中的含有导电通孔的基板在制造和使用上具有许多 局限性。由于其制造工艺，一些局限性包括：
[0015] 1)其制造是非常费时和昂贵的；
[0016] 2)其中所述的金属小柱或通孔不包含绝缘外层；
[0017] 3)由于是通过刻蚀，机械钻头或激光开孔，通孔的侧边不是很平整；
[0018] 4)通孔的直径不能非常小，现有技术制造通孔小于10微米，并且超过一定厚度 (如100微米以上）的基板是非常困难的；
[0019] 5)通孔的间距不能非常小，（如现有技术在100微米以上厚度的基板上制造小于 50微米间距的通孔是困难和昂贵的；
[0020] 6)含有通孔的基板的厚度受到通孔尺寸和间距的限制，通孔间距越小，基板就得 越薄。


【发明内容】

[0021] 本发明是本 申请人:于2013年12月5日和2013年12月27日提交的中国发明专 利申请CN201310651705. 5和CN201310737666. 0的进一步发展。所述的已提交的专利申请 CN201310651705. 5公开了一种基于金属线图形阵列制造金属线集成体，并进一步制造含有 图形阵列通孔的基板的方法。该方法包括如下关键步骤：制作一个金属线图形阵列；在金 属线之间和周围的空间制作固态介电基体，从而形成一个包含金属线图形阵列的金属线集 成体；把所述金属线集成体分割成片，从而形成多个含有图形阵列通孔的基板。所述的已提 交的专利申请CN201310737666.0公开了一种基于导线的在厚度方向导电的单向导电板的 制造方法。该方法包括如下关键步骤：制作一个经由单向紧密排列的导线制成的导线集成 体；把所述导线集成体体分割成片，从而制成多个单向导电板或包含导电通孔的基板。
[0022] 本发明的制造含有导电通孔的基板的方法，包括如下关键步骤：制作或提供含有 单向导线的带状基材，其中所述单向导线沿着带状方向按设定间距排列；把多个含有所述 单向导线的带状基材叠压在一起，从而制成在基材中含有按设定间距排列的单向导线的一 个柱状基材，其中单向导线在柱状基材叠层方向的间距由带状基材的厚度决定；把所述含 有单向导线的柱状基材通过设定的条件固化成一个整体，从而制成一个含有单向导线的导 线基材集成体；把所述已固化成一个整体的在基材中含有按设定间距排列的单向导线的导 线基材集成体分割成片，从而制成多个含有导电通孔的基板。
[0023] 本发明的制造含有导电通孔的基板的方法，其特征在于，所述带状基材是生陶瓷 带，带状玻璃或带状聚合物材料，带状基材包含的导线是金属线或是通过导电浆料印制的 导线。所述制造方法，本发明的制造含有导电通孔的基板的方法，该方法进一步包含如下步 骤：把所述含有导电通孔的基板通过切割其边缘进一步制作成不同形状的含有导电通孔的 基板。所述制造方法，其特征在于，制作含有单向导线的带状基材的步骤是在带状基材上通 过导电浆料印制按设定间距单向排列的导线，或在带状基材上铺设按设定间距单向排列的 金属线。所述制造方法，其特征在于，制作含有单向导线的带状基材的步骤是在制作带状 基材的同时，在带状基材中埋入按设定间距单向排列的导线，其特征在于，在一个带状衬底 上先铺设按设定间距排列金属线，再在带状衬底上覆盖制作带状基材的浆料并制成带状基 材，然后再把包含金属线的带状基材从所述带状衬底上剥离，从而制成含有埋入式金属线 的带状基材。所述制造方法，其特征在于，在制作含有单向导线的带状基材时加入其它的器 件，从而制成同时含有导电通孔和埋入式器件的基板。所述制造方法，其特征在于，该方法 进一步包含如下步骤：把多个含有单向导线的柱体单元进一步固化在一起，从而制成一个 经由柱体单元含有单向导线的导线基材集成体。所述制造方法中的经由把多个含有单向导 线的柱体单元进一步固化在一起的步骤，其特征在于，其中的部分柱体与其它含有单向导 线的柱体单元是不同的，如不包含单向导线的柱体，包含其它构件的柱体，具有不同形状的 柱体，由不同材料构成的柱体。所述制造方法，其特征在于，该方法进一步包含如下步骤：其 包含在所述的含有导电通孔的基板的上下表面制作电路和焊盘的步骤，从而进一步制成含 有导电通孔的电路基板。所述制造方法制成的导线基材集成体；包括：基体材料和嵌入在 所述基体材料中的单向导线，其特征在于所述的单向导线按设定间距排列。所述导线基材 集成体，其特征在于，所述基体材料进一步包含其它的元件串。所述导线基材集成体，其特 征在于，所述基体材料进一步包含沿导线方向排列的其它柱体。
[0024] 在本发明中，关键的发明构思是经由包含单向导线的带状基材制成一个在基材中 包含按设定间距单向排列的导线的柱体，这里称作导线基材集成体。本发明的一些优点包 括：
[0025] 1)可便宜和快捷地制造含有导电通孔的基板；
[0026] 2)导电通孔的尺寸及其间距可以非常小；所述单向导电板可具有任意选择的厚 度；
[0027] 3)基板的厚度可根据需要来任意选择的，不受导电通孔的尺寸及其间距的限制；
[0028] 4)可在陶瓷或玻璃基板中使用铜导线。本发明中一些其它的优点，特征和相关的 发明性概念会参照下面的【专利附图】

【附图说明】在本发明的【具体实施方式】中加以详述。

【专利附图】

【附图说明】
[0029] 在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
[0030] 图1为本发明一个实施例中的带状基材的示意图，包括正视图和横截面图；
[0031] 图2为本发明一个实施例中含有单向导线的带状基材的示意图，包括正视图和横 截面图；
[0032] 图3为本发明一个实施例中把多个含有单向导线的带状基材叠压在一起的横截 面的不意图；
[0033] 图4为本发明一个实施例中把多个含有单向导线的带状基材叠压在一起形成的 柱体进一步固化后制成的导线基材集成体的示意图；
[0034] 图5为本发明一个实施例中把导线基材集成体分割成片，从而制成多个含有导电 通孔的基板的示意图；
[0035] 图6为本发明一个实施例中在含有导电通孔的基板的上下表面制作电路和焊盘， 从而进一步制成含有导电通孔的电路基板的示意图；
[0036] 图7为本发明一个实施例中含有多个导线排列单元的导线基材集成体的横截面 示意图；
[0037] 图8为本发明一个实施例中把多个含有导电通孔的基板单元固化在一起，从而制 成一个经由基板单元含有导电通孔的基板的示意图，其同时示意通过切割其边缘进一步制 作成不同形状的含有导电通孔的基板的步骤；
[0038] 图9为本发明一个实施例中包含单向导线的柱体单元的示意图；
[0039] 图10和图11为本发明一个实施例中把多个包含单向导线的柱体集成并固化在 一起，从而制成一个经由含有单向导线的柱体单元的集成而制成的导线基材集成体的示意 图；
[0040] 图12和13为本发明一个实施例中把其它元件和导线同时铺设在带状基材上的示 意图；
[0041]图14为本发明一个实施例中把多个含有单向导线和其它元件的带状基材叠压在 一起形成一个柱体的横截面的不意图；
[0042]图15示意包含在带状基材中的导线是金属线，其可以铺设在带状基材的表面，也 可以埋入带状基材中；
[0043] 图16为本发明一个实施例中制作包含埋入式金属线的带状基材的示意图；
[0044] 在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

【具体实施方式】
[0045] 为清楚地通过参照【专利附图】

【附图说明】本发明的【具体实施方式】，首先对一些使用的术语解释 如下：
[0046] 1)带状基材，其代表一个长方形的片状材料，其长度比宽度大很多；多个叠压在 一起的带状基材形成一个柱状基材，其可通过设定的条件，如一定的温度和压力，固化成一 个整体；
[0047] 2)单向导线，其代表沿着一个方向分布的多个导线；
[0048] 3)导线基材集成体，其代表包含单向导线的一个柱状基材，其中的单向导线按设 定间距排列；
[0049] 4)基板，其代表一个片状材料，如一片陶瓷，一片玻璃，一片晶片，或一片聚合物材 料；
[0050] 5)导电通孔，其代表嵌在基板中并贯通基板厚度方向的导电通道，如柱状金属；
[0051] 6)含有导电通孔的基板，其代表含有按设定间距排列或按设定图案分布的导电通 孔的基板；
[0052] 7)含有导电通孔的电路基板，其代表在上下表面进一步制作有电路和焊盘的含有 导电通孔的基板。
[0053] 需要注意的是，以上的术语解释仅是为了说明的目的，而不限制本发明的范围和 精神。
[0054] 图1、图2、图3、图4、图5和图6为本发明一个实施例中制造含有导电通孔的基板 的方法的示意图。图1中的1100示意从一个带状基材开始的步骤，其中数字符号101和102 分别代表带状基材的正视图和和截面图；图2中的1200示意在所述的带状基材上制作按设 定间距排列的单向导线的步骤，其中数字符号101和102与图1相同，分别代表所述带状基 材的正视图和和截面图，进一步的数字符号201和202分别代表按设定间距排列的单向导 线的正视图和和截面图；图3中的1300示意把多个所述含有单向导线的带状基材叠压在一 起，从而制成在基材中含有按设定间距排列的单向导线的一个柱状基材的步骤，单向导线 在柱状基材叠层方向的间距由带状基材的厚度决定，其中数字符号102和202与前图相同， 分别代表带状基材和按设定间距排列的单向导线，进一步的数字符号301代表叠层之间的 界面；图4中的1400示意把所述含有单向导线的柱状基材通过设定的条件（如一定的温度 和压力）固化成一个整体，从而制成一个含有单向导线的导线基材集成体的步骤，其中数 字符号401和402分别代表固化后的柱状基材和包含在所述固化后的柱状基材中的按设定 间距排列的单向导线；图5中的1500示意把所述已固化成一个整体的在基材中含有按设定 间距排列的单向导线的导线基材集成体分割成片，从而制成多个含有导电通孔的基板的的 步骤，其中数字符号501和502分别代表在所述含有导电通孔的基板中的基材和导电通孔， 数字符号503和504分别代表在所述含有导电通孔的基板中的基材和导电通孔的截面图； 图6中的1505示意在所述的含有导电通孔的基板的上下表面制作电路和焊盘，从而进一步 制成含有导电通孔的电路基板的步骤，其中进一步的符号A-A截面图位置，进一步的数字 符号511和512分别代表制作在含有导电通孔的基板503和504的上下表面的电路和焊盘 层。
[0055] 图1、图2、图3、图4、图5和图6示意了一个本发明的具体的实施方式的一个实施 例，下面公开的是按照所述实施例的一些具体的应用的例子：
[0056] 第一个例子是：带状基材是100到200微米的可低温烧结的生陶瓷带，单向导线是 通过导电浆料印制在所述生陶瓷带上印刷导线，所述单向导线的宽度和厚度分别在60微 米和2微米以下，所述单向导线的间距在200微米以下。在这个具体的实施例中，带状基材 的宽度可以在30毫米以下，从而制成一个宽度在30毫米以下的导线基材柱体或集成体；带 状基材的宽度也可以在100毫米以上，从而制成一个宽度在100毫米以上的导线基材集成 体。选择宽度小的带状基材的好处是可以更容易和高质量地固化或烧结通过含有单向导线 的带状基材叠压在一起形成的柱状基材。选择宽度大的带状基材的好处是其进一步制成的 含有导电通孔的基板可以直接利用现有的生产工艺，如晶片制造工艺或印刷电路板制造工 艺在其上大规模制作电路和焊盘。
[0057] 第二个例子是：带状基材是100到300微米的可低温烧结的生陶瓷带，单向导线是 铺设在所述生陶瓷带上金属线，如直径小于20微米的细铜线，其它的与第一个例子相同。
[0058] 第三个例子是：带状基材是100到300微米的可低温烧结的生陶瓷带，单向导线是 埋入在所述生陶瓷带中金属线，如直径小于20微米的细铜线，其它的与第一个例子相同。
[0059] 图7示意了一个本发明的具体的实施方式中的一个特征，其表示一个导线基材集 成体中包含多个单向导线单元，其进一步分割成的含有导电通孔的基板对应地包含多个导 电通孔单元，在其上制作电路和焊盘后，其可沿着单元间进一步分割成多个含有导电通孔 的电路基板单元，每一个所述含有导电通孔的电路基板单元将应用于一个集成电路半导体 封装中。
[0060] 图8示意了一个本发明的具体的实施方式中的另一个特征，其表示通过切割一个 含有导电通孔的基板的边缘进一步制作成不同形状（如圆形）的含有导电通孔的基板。这 样做的原因是为了配合目前的晶片制造工艺对基板形状的要求。如果将来的晶片制造工艺 可以在方形或长方形的基板上制作电路和焊盘，这个把方形或长方形的含有导电通孔的基 板切割成圆形的步骤就不需要了。
[0061] 图9、图10和图11不意了一个本发明的具体的实施方式中的一个重要特征，其表 示通过把多个含有单向导线的柱体单元进一步固化在一起，从而制成一个包含多个柱体单 元的导线基材集成体或柱体集成体的步骤，其中在把多个含有单向导线的柱体单元集中在 一起时，可以加入部分其它的柱体，如不同材料或形状的柱体，包含其它构件的柱体，从而 可制成即含有导电通孔又含有其它元件的基板。图9示意了一个含有单向导线的柱体单 元，其中数字符号1530代表一个在基材531中含有单向导线532的柱体单元。图10中的 数字符号1540示意把多个含有单向导线的柱体单元530排列在一起，图11中的数字符号 1550示意把图10示意的排列在一起的多个柱体单元550通过一个连接材料551固化在一 起。
[0062] 图12、图13和图14示意了一个本发明的具体的实施方式中的另一个重要特征， 其表示在带状基材上设置单向导线的同时，也可以设置一些其它的元件，从而把一些其它 的元件埋入在导线基材集成体中，通过进一步的分割，其可制成即含有导电通孔又含有其 它埋入式元件的基板。图12中的数字符号6000示意了一个元件串，其中的导线602把多 个元件601串在一起，元件601和导线602的连接点603可以是导电连接，如焊接；图12中 的数字符号6100示意了一个带状基材的正视图610和横截面图611 ;图13中的数字符号 7000示意把单向导线630,631 (正视图，截面图）和元件串600,601 (正视图，截面图）同时 设置在带状基材620,621 (正视图，截面图）上；图14中的数字符号8000示意把多个所述 的设置了单向导线和元件串的带状基材叠压在一起，从而制成在基材621中含有按设定间 距排列的单向导线632和元件串601的一个柱状基材，其可进一步通过设定的条件固化成 一个整体，从而制成一个含有单向导线和元件串的导线元件基材集成体，并通过分割进一 步制成同时含有导电通孔和埋入式元件的基板。
[0063] 图15示意了一个本发明的具体的实施方式中的另一个重要特征，其表示在带状 基材上设置的单向导线是圆形的细金属线，如细铜线，其中的金属线可以铺设在带状基材 上，也可以埋在带状基材中。图15中的数字符号9000示意金属线911，912(正视图，截面 图）铺设在带状基材901，902 (正视图，截面图）上，数字符号9300示意金属线932埋在带 状基材921，922(正视图，截面图）中。
[0064] 图16示意了一个在带状基材中埋入金属线的方法。图16中的数字符号9310示 意先在一个带状衬底941，942(正视图，截面图）上先铺设按设定间距排列金属线931， 932 (正视图，截面图），再在带状衬底942上覆盖制作带状基材的浆料并制成带状基材921， 922 (正视图，截面图），然后再把包含金属线932的带状基材921，922 (正视图，截面图）从 带状衬底942上剥离，从而制成含有埋入式金属线932的带状基材921，922。
[0065] 需要说明的是，以上参照实施例和【专利附图】

【附图说明】对本发明的描述仅为举例说明，而不 是限定本发明的精神和范围，熟悉此技术者当可据此进行修改而得到等效实施例。
【权利要求】
1. 一种制造含有导电通孔的基板的方法，该方法包括： 制作或提供含有单向导线的带状基材，其中所述单向导线沿着带状方向按设定间距排 列； 把多个含有所述单向导线的带状基材叠压在一起，从而制成在基材中含有按设定间距 排列的单向导线的一个柱状基材，其中单向导线在柱状基材包含的带状基材的叠层方向的 间距由带状基材的厚度决定； 把所述含有单向导线的柱状基材通过设定的条件进一步固化成一个整体，从而制成一 个含有单向导线的导线基材集成体； 把所述已固化成一个整体的在基材中含有按设定间距排列的单向导线的导线基材集 成体分割成片，从而制成多个含有导电通孔的基板。
2. 如权利要求1所述的制造含有导电通孔的基板的方法，其特征在于，所述带状基材 是生陶瓷带，带状玻璃，带状玻璃陶瓷或带状聚合物材料，带状基材包含的导线是金属线或 是通过导电浆料印制的导线。
3. 如权利要求1所述的制造含有导电通孔的基板的方法，其特征在于，包含把所述含 有导电通孔的基板通过切割其边缘进一步制作成不同形状的含有导电通孔的基板的步骤。
4. 如权利要求1所述的制造含有导电通孔的基板的方法，其特征在于，制作含有单向 导线的带状基材的步骤是在带状基材上通过导电浆料印制按设定间距单向排列的导线，或 在带状基材上铺设按设定间距单向排列的金属线。
5. 如权利要求1所述的制造含有导电通孔的基板的方法，其特征在于，制作含有埋入 式单向导线的带状基材的步骤是在制作带状基材的同时，在带状基材中埋入按设定间距单 向排列的导线。
6. 如权利要求5所述的制造含有导电通孔的基板的方法，其特征在于，在一个带状衬 底上先铺设按设定间距排列的金属线，再在带状衬底上覆盖制作带状基材的浆料并制成带 状基材，然后再把包含金属线的带状基材从所述带状衬底上剥离，从而制成含有埋入式金 属线的带状基材。
7. 如权利要求1所述的制造含有导电通孔的基板的方法，其特征在于，在制作含有单 向导线的带状基材时加入其它的器件，从而制成同时含有导电通孔和埋入式器件的基板。
8. 如权利要求1所述的制造含有导电通孔的基板的方法，其特征在于，包含把多个含 有单向导线的柱体单元进一步固化在一起，从而制成一个包含多个柱体单元的柱体集成体 的步骤。
9. 如权利要求8所述的制造含有导电通孔的基板的方法，其特征在于，其中的部分柱 体与其它含有单向导线的柱体单元是不同的，如不包含单向导线的柱体，包含其它构件的 柱体，具有不同形状的柱体，由不同材料构成的柱体。
10. 如权利要求1所述的制造含有导电通孔的基板的方法，其特征在于，包含把多个含 有导电通孔的基板单元进一步固化在一起的步骤，从而制成一个含有多个基板单元的基板 的步骤。
11. 如权利要求1所述的制造含有导电通孔的基板的方法，其特征在于，其包含在所述 的含有导电通孔的基板的上下表面制作电路和焊盘，从而进一步制成含有导电通孔的电路 基板的步骤。
12. -种在如权利要求1所述的方法中制成的导线基材集成体，包括：基体材料和嵌入 在所述基体材料中的单向导线，其特征在于所述的单向导线按设定间距排列。
13. 如权利要求12所述的导线基材集成体，其特征在于，所述基体材料进一步包含其 它的元件。
14. 如权利要求12所述的导线基材集成体，其特征在于，所述基体材料进一步包含沿 导线方向排列的其它柱体。
【文档编号】H01L21/48GK104124175SQ201410298168
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】申宇慈 申请人:申宇慈