一种先进塑料的柔性电子元件3D印刷集成电路工艺的制作方法

一种先进塑料的柔性电子元件3d印刷集成电路工艺
技术领域
1.本发明属于集成电路设计领域，具体涉及一种先进塑料的柔性电子元件3d印刷集成电路工艺。


背景技术：

2.在集成电路设计中，随着芯片技术的发展，电子芯片的封装技术成了芯片模块设计的最后步骤，也是决定芯片是否能够正常使用的关键，因此关于芯片的集成封装技术就成了芯片通向成功使用的最后一步。封装技术研究在全球范围的发展非常迅猛，它所面临的挑战和机遇也是自电子产品问世以来所从未遇到过的；封装所涉及的问题之多之广，也是其它许多领域中少见的。而基底的材料也限制了芯片封装技术的发展，目前广泛使用的基底材料对于高温的耐受力均较小，因此寻找更好的基板材料成为了芯片封装技术的重点攻破对象。
3.本公司申请的申请号为2022100759666的中国专利率先将金属基板替换为玻璃基板，由于玻璃的高膨胀系数，它具有承受高温而不产生翘曲的效应，特别适用于高温烧结或装配过程中的热处理，同时玻璃也是一种电损耗低的绝缘体，更适用于作为基板材料。因此本公司使用激光掩模投影技术在芯片凹槽内壁和底部形成更为细小的凹槽，这些更为细小的凹槽设计，能够将银锁定在选定区域内，增强银与玻璃表面的附着力，实现回填金属与基板的紧密结合。
4.中国专利cn105609492b公开了一种积层型半导体封装体的制造方法，在第一半导体封装体与第二半导体封装体之间的封装体连接端，焊接第一半导体封装体与第二半导体封装体，同时利用第一半导体封装体与第二半导体封装体之间的接着剂将第一半导体封装体与第二半导体封装体接合。但是通过单纯使用焊接技术将两个半导体进行结合，会导致封装体存在结合处稳定性不达标的问题。
5.此外，本公司申请的专利2022102144651公开了一种叠加先进塑料的柔性无芯3d印刷集成电路模压工艺，其包括如下步骤：s1、使用先进塑料作为第一层基板，使用激光掩模投影技术形成所需的图案凹槽；s2、在上述凹槽处回填金属料并在回填后烧结金属料；s3、使用粘合剂在第一层基板上覆盖第二层基板；s4、再次使用激光掩模投影技术在第二层基板上形成所需的图案凹槽和瓶颈结构，并重复s2步骤；s5、第三次使用激光掩模投影技术，在第二层基板上形成一定深度的基板芯片放置区；s6、放置芯片并进行半导体封装；s7、底部蚀刻；s8、对第一层基板底部进行浸渍或锡膏技术处理。其率先使用了先进塑料作为基底，并设计双层结构进行芯片放置，极大层度上解决了基底边缘翘曲效应，并在基板芯片放置区域形成一定的深度，用于放置不同的芯片，最后通过瓶颈结构进行连接，使本技术设计的封装体更接近常规封装体。
6.但是上述采用双层先进塑料的方式同样存在着一些弊端，如基底过厚不易弯折，透明度不高，内部环境不易看清以及内部凹槽过大导致电路过厚等问题，这都是使用先进塑料作为基底所必须要解决的难题。


技术实现要素：

7.为解决上述问题，以求实现基底减薄和可实现性弯曲，同时深入并减薄内部凹槽，进而实现基底的透明可弯曲性和内部稳定的连接性的技术效果。
8.为达到上述效果，本发明设计一种先进塑料的柔性电子元件3d印刷集成电路工艺。
9.一种先进塑料的柔性电子元件3d印刷集成电路工艺，其包括以下步骤：
10.步骤s1、选用先进塑料作为基底；
11.步骤s2、激光掩模投影处理基底，形成深入凹槽；
12.步骤s3、回填金属膏体；
13.步骤s4、烧结金属膏体成型。
14.优选地，所述步骤s2中，深入凹槽的宽度为5～20微米；深入凹槽的深度为75～85微米。
15.优选地，所述步骤s2中，深入凹槽的宽度为12.5微米；深入凹槽的深度为80微米。
16.优选地，其特征在于，所述步骤s2中，所述深入凹槽的内表面为凹凸不平的平面结构。
17.优选地，所述先进塑料材料包括聚酰亚胺或聚醚砜树脂中的一种或两种组合物。
18.优选地，所述步骤s1中，基底的厚度为90～110微米。
19.优选地，所述步骤s3中，回填的方法为：
20.步骤s31、安装3d打印机的前后刮胶条，确保刮板平整，然后再装入刮板支架；
21.步骤s32、调整3d打印机的速度和压力；
22.步骤s33、使用3d打印机将金属膏体打印到图案基板上，进行回填。
23.优选地，所述3d打印机的前后刮胶条采用100～150硬度的刮胶条。
24.优选地，在步骤s31之前，还需旋转均匀金属膏体。
25.优选地，所述金属膏体包括为金属银、金属锡、金属镍单一胶层或混合胶层。
26.本技术的优点和效果如下：
27.1、本技术通过使用先进塑料聚亚酰胺和聚醚砜中的一种或两种混合物作为基材，使电路肉眼可以看到顶部的外观是透明的。
28.2、本技术使用的先进塑料也是一种电损耗低的绝缘体，在芯片基底的使用中，能够大大减少能耗，同时提升芯片反应速度。
29.3、本技术通过在凹槽内表面增加表面积，金属膏体颗粒可以更稳定的锁定在高级塑料层的表面上。
30.4、本技术通过深入并减薄内部凹槽，进而实现外加电路轻薄化的同时，降低电路的电阻，减少电路的发热。
31.5、本技术通过基底减薄以及使用先进塑料作为基底的方式，进而实现了基底的可弯曲性和内部的稳定性。
32.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
33.根据下文结合附图对本技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明
了本技术的上述及其他目的、优点和特征。
附图说明
34.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
35.图1为本发明提供的一种先进塑料的柔性电子元件3d印刷集成电路工艺的流程图；
36.图2为本发明提供的一种先进塑料的柔性电子元件3d印刷集成电路工艺的金属料刮平图；
37.图3为本发明提供的一种先进塑料的柔性电子元件3d印刷集成电路工艺的的弯曲效果图。
具体实施方式
38.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本技术的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本技术的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，实施例中省略了对已知功能和构造的描述。
39.应该理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“本实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本技术的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“一个实施例”或“本实施例”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
40.此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身并不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。
41.本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a，单独存在a和b两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
42.本文中术语“至少一种”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和b的至少一种，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。
43.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵
盖非排他性的包含。
44.实施例1
45.本实施例主要介绍一种先进塑料的柔性电子元件3d印刷集成电路工艺的方法；工艺流程请参考图1，图1为本发明提供的一种先进塑料的柔性电子元件3d印刷集成电路工艺的流程图。
46.一种先进塑料的柔性电子元件3d印刷集成电路工艺，其包括以下步骤：
47.步骤s1、选用先进塑料作为基底；
48.步骤s2、激光掩模投影处理基底，形成深入凹槽；
49.步骤s3、回填金属膏体；
50.步骤s4、烧结金属膏体成型。
51.进一步的，所述步骤s2中，深入凹槽的宽度为5～20微米；深入凹槽的深度为75～85微米。
52.进一步的，所述步骤s2中，所述深入凹槽的内表面为凹凸不平的平面结构。
53.进一步的，所述先进塑料材料包括聚酰亚胺或聚醚砜树脂中的一种或两种组合物。
54.进一步的，所述步骤s1中，基底的厚度为90～110微米。
55.进一步的，所述金属膏体包括为金属银、金属锡、金属镍单一胶层或混合胶层。
56.本实施例通过使用先进塑料聚亚酰胺和聚醚砜中的一种或两种混合物作为基材，使电路肉眼可以看到顶部的外观是透明的。
57.本实施例使用的先进塑料也是一种电损耗低的绝缘体，在芯片基底的使用中，能够大大减少能耗，同时提升芯片反应速度。
58.本实施例通过在凹槽内表面增加表面积，金属膏体颗粒可以更稳定的锁定在高级塑料层的表面上。
59.本实施例通过深入并减薄内部凹槽，进而实现外加电路轻薄化的同时，降低电路的电阻，减少电路的发热。
60.本实施例通过基底减薄以及使用先进塑料作为基底的方式，进而实现了基底的可弯曲性和内部的稳定性。
61.实施例2
62.本实施例主要介绍一种先进塑料的柔性电子元件3d印刷集成电路工艺的最优法。
63.一种先进塑料的柔性电子元件3d印刷集成电路工艺，其包括以下步骤：
64.步骤s1、选用先进塑料作为基底；
65.步骤s2、激光掩模投影处理基底，形成深入凹槽；
66.步骤s3、回填金属膏体；
67.步骤s4、烧结金属膏体成型。
68.进一步的，所述步骤s2中，深入凹槽的宽度为12.5微米；深入凹槽的深度为80微米。
69.进一步的，所述步骤s2中，所述深入凹槽的内表面为凹凸不平的平面结构。
70.进一步的，所述先进塑料材料包括聚酰亚胺或聚醚砜树脂中的一种或两种组合物。
71.进一步的，所述步骤s1中，基底的厚度为100微米。
72.进一步的，所述金属膏体包括为金属银、金属锡、金属镍单一胶层或混合胶层。
73.本实施例采用的深入凹槽的宽度为12.5微米，深入凹槽的深度为80微米，基底的厚度为100微米。预留20微米的基底底部高度，形成的较薄的基底底层，通过同时将深入凹槽的深度设置为80微米，进一步的稳定了外接芯片或者外接电路。
74.实施例3
75.基于上述实施例1，本实施例主要介绍一种先进塑料的柔性电子元件3d印刷集成电路工艺的金属膏体回填的方法，具体方法请参考图2，其包括以下步骤：
76.步骤s31、安装3d打印机的前后刮胶条，确保刮板平整，然后再装入刮板支架；
77.步骤s32、调整3d打印机的速度和压力；
78.步骤s33、使用3d打印机将金属膏体打印到图案基板上，进行回填。
79.进一步的，所述3d打印机的前后刮胶条采用100～150硬度的刮胶条。
80.进一步的，在步骤s31之前，还需旋转均匀金属膏体。
81.进一步的，所述刮胶条的斜口为500微米；
82.进一步的，金属膏体回填的高度与先进塑料的高度相同。
83.通过这样的回填方式，能够均匀的实现金属膏体的回填，进而实现膏体的均匀分布。
84.实施例4
85.基于上述实施例1-3，本实施例主要介绍一种先进塑料的柔性电子元件3d印刷集成电路工艺与本公司设计的一种叠加先进塑料的柔性无芯3d印刷集成电路模压工艺的效果对比。
86.本技术设计的一种叠加先进塑料的柔性无芯3d印刷集成电路模压工艺，采用的技术方法是s1、使用先进塑料作为第一层基板，使用激光掩模投影技术形成所需的图案凹槽；s2、在上述凹槽处回填金属料并在回填后烧结金属料；s3、使用粘合剂在第一层基板上覆盖第二层基板；s4、再次使用激光掩模投影技术在第二层基板上形成所需的图案凹槽和瓶颈结构，并重复s2步骤；s5、第三次使用激光掩模投影技术，在第二层基板上形成一定深度的基板芯片放置区；s6、放置芯片并进行半导体封装；s7、底部蚀刻；s8、对第一层基板底部进行浸渍或锡膏技术处理。
87.其中，瓶颈结构由第二层基板经过激光掩模投影技术形成的孔洞与第一层基板的图案凹槽联通形成；所述s7步骤中的底部蚀刻的深度为银层底面距离基板的高度。
88.而本技术克服了其设计的先进基底存在的技术问题，本技术限定了基底的厚度为100微米和深入凹槽的宽度为5～20微米以及深入凹槽的深度为60～100微米。同时本技术设计深入凹槽的内表面为凹凸不平的表面结构的方式，实现了基底减薄和可实现性弯曲，以及深入并减薄内部凹槽，进而实现基底的透明可弯曲性和内部稳定的连接性的技术效果。从效果上可见，请参考图3，一种叠加先进塑料的柔性无芯3d印刷集成电路模压工艺无法实现本技术设计的弯曲性，因此本技术可以在实现透明的同时，实现基底的弯曲，进而实现其外接电路的弯曲。
89.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，其并非因此限制本发明的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，
通过常规的替代或者能够实现相同的功能在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和参数变更均落入本发明的保护范围内。