一种通孔、盲孔互连结构成型工艺的制作方法

1.本发明涉及一种电路成型工艺，具体涉及一种通孔、盲孔互连结构成型技术。


背景技术：

2.现有技术中，在载板或基材上制作通孔或盲孔互连结构，一般都是先在载板或基材上加工出通孔或盲孔，接着再对通孔或盲孔进行电镀铜(或其他金属)，从而实现通孔或盲孔互连结构。当然，为进一步优化或简化制作步骤，现有技术中也出现其他通孔互连结构制作方法，例如，授权公告号为cn102130042b的发明专利“一种通孔互连结构的制作方法”，具体公开的通孔电镀填充工艺，具有更加简易、成品率高等优点。但是，现有技术中的通孔互连结构制作方法步骤仍然复杂繁琐，且通孔、盲孔的电镀填充精度不高，影响互连结构的导热性能和导电性能等。


技术实现要素：

3.本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种通孔、盲孔互连结构成型工艺，该成型工艺具有高效、精准的优点，使得填充基材与通孔、盲孔的配合度高，有利于提升互连结构的导热和导电性能。
4.本发明的目的通过以下技术方案实现：
5.一种通孔、盲孔互连结构成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：
6.(1)将预填充块压入具有孔洞的模具中，所述孔洞的深度、孔径及排列形式与载板基材上所需的通孔或盲孔互连结构对应；预填充块脱模，形成填充基材，其表面获得多个按所述排列形式布置的填充棒；
7.(2)将载板材料覆盖在填充基材的表面，使得填充基材表面上的填充棒插入至载板材料中；
8.(3)通过控制载板材料和填充基材的温度，使得载板材料固化，形成载板基材；利用载板材料与填充基材的热收缩差异，实现载板材料与填充基材界面分离，并在切应力的作用下使得填充棒的根部断裂，使得填充棒保留在载板基材中；
9.(4)对步骤(3)中形成的载板基材进行线路层的加工，最终获得具有通孔或盲孔互连结构的载板基材。
10.本发明的一个优选方案，在完成步骤(1)后，对所述填充基材进行表面预处理，使得填充基材的表面与金属不具有结合力。
11.优选地，对所述填充基材进行表面预处理的方式为以下其中一种：
12.(a)将填充基材浸泡于含有明胶的高熔点大分子有机物溶液中，使填充基材表面形成有机包覆层，实现与金属不具有结合力；
13.(b)在填充基材表面沉积一层石墨；
14.(c)在填充基材表面铺洒二氧化硅粉末层；
15.(d)在填充基材表面沉积一层金属锡。
16.通过对填充基材的表面进行预处理，使得填充基材的表面与金属不具有结合力，避免填充基材表面与载板材料之间的晶粒存在相互作用力，影响后续的分离加工。
17.本发明的一个优选方案，在完成步骤(3)后，对载板基材的表面进行处理，使得载板基材表面平整。
18.本发明的一个优选方案，在步骤(3)中，对填充基材的另一侧进行涡流加热，控制填充基材表面温度，同时调控载板材料的温度，实现填充基材与载板材料之间形成热应力差，以便在两者界面处形成切应力，最终实现填充基材和载板材料的界面分离以及填充棒的根部断裂。
19.本发明的一个优选方案，在步骤(3)中，对填充基材的另一侧施加超声波，并让超声波频率与填充基材的厚度满足以下关系：
20.(0.5 n)c/f＝d，
21.其中，f为超声波频率，d为填充基材的厚度，n为任意自然数，c为填充基材的体声波声速。
22.本发明的一个优选方案，在步骤(2)和步骤(3)中：
23.当载板材料为玻璃时，将玻璃熔融后覆盖于填充基材的上方，并浸没填充棒至所需高度，接着进行冷却，此时由于玻璃与填充基材具有热收缩差异，使得玻璃与填充基材界面分离，且在切应力作用下使得填充棒根部断裂，最终获得带有通孔或盲孔互连结构的玻璃载板基材；
24.当载板材料为塑封料结构时，将塑封料粉末铺洒于填充基材的上方，并浸没金属棒至所需高度，接着对塑封料进行加热使其熔化并固化，此时由于塑封料与填充基材具有热收缩差异，使塑封料与填充基材界面分离，且在切应力作用下使填充棒根部断裂，最终获得带有通孔或盲孔互连结构的塑封料载板；
25.当载板材料为介电层结构时，将层状介电材料加热软化，将填充基材上的填充棒插入介电层至所需深度，接着对介电层进行保温固化，此时由于介电层与填充基材具有热收缩差异，使介电层与填充基材界面分离，且在切应力作用下使填充棒根部断裂，最终获得带有通孔或盲孔互连结构的介电层载板。
26.本发明的一个优选方案，在步骤(1)中，通过热压印的方式将预填充块压入具有孔洞的模具中。
27.本发明的一个优选方案，所述填充基材为高导电低屈服强度金属。
28.本发明的一个优选方案，载板基材上所需的通孔或盲孔的孔径为3nm
‑
1mm，深度为3nm
‑
10mm。
29.本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
30.1、本发明的通孔、盲孔互连结构成型工艺，采用具有与载板基材上对应的孔洞结构的模具，并通过压印的方式制作具有填充棒的填充基材，使得填充棒能够与载板基材上的通孔或盲孔一一对应，从而有利于提高通孔或盲孔的填充精度。同时，通过对载板基材进行预处理，将载板材料铺设在填充基材中，让载板基材重新固化定型，并最终实现通孔、盲孔互连结构的形成，工艺新颖巧妙，能够高效、精准地完成通孔或盲孔的填充，简化了各种电镀工艺步骤，有利于提升互连结构的导热和导电性能。
31.2、采用模具的方式制作填充基材，有利于实现载板基材通孔、盲孔填充的高精度
批量化。
32.3、利用载板基材受热发生结构变化，对载板基材进行重新固化定型，便于通孔、盲孔互连结构的形成，尤其相较于传统的成型技术，无需在载板基材上先加工出通孔或盲孔，有效降低成型难度。
附图说明
33.图1
‑
图6为本发明的通孔、盲孔互连结构成型工艺的流程示意图，其中，图1为将预填充块(填充基材)通过热压印的方式压入模具中的示意图，图2为预填充块(填充基材)在模具中形成填充棒的示意图，图3为在填充基材上设置石墨层的示意图，图4为将载板材料(载板基材)覆盖在填充基材上的示意图，图5为与填充基材分离后的载板基材的示意图(抛光前)，图6为进行线路层加工后的载板基材示意图。
具体实施方式
34.下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。
35.实施例1
36.参见图1
‑
图6，本实施例公开一种通孔、盲孔互连结构成型工艺，包括以下步骤：
37.(1)通过热压印的方式将预填充块1压入具有孔洞8的模具2中，所述孔洞8的深度、孔径及排列形式与载板基材9上所需的通孔或盲孔互连结构对应；预填充块1脱模，形成填充基材7，其表面获得多个按所述排列形式布置的填充棒3。
38.(2)对所述填充基材7进行表面预处理，使得填充基材7的表面与金属不具有结合力；其中预处理的方式为以下其中一种：
39.(a)将填充基材7浸泡于含有明胶的高熔点(>300℃)大分子有机物溶液中，使填充基材7表面形成有机包覆层，实现与金属不具有结合力；
40.(b)在填充基材7表面沉积一层石墨4；
41.(c)在填充基材7表面铺洒少量二氧化硅粉末层；
42.(d)在填充基材7表面沉积一层金属锡。
43.通过对填充基材7的表面进行预处理，使得填充基材7的表面与金属(载板基材9)不具有结合力，避免填充基材7表面与载板材料5之间的晶粒存在相互作用力，影响后续的分离加工。
44.(3)将载板材料5覆盖在填充基材7的表面，使得填充基材7表面上的填充棒3插入至载板材料5中。
45.(4)对填充基材7的另一侧(底面)进行涡流加热，控制填充基材7表面温度，同时调控载板材料5的温度，使得载板材料5固化，形成载板基材9；利用载板材料5与填充基材7的热收缩差异，实现载板材料5与填充基材7界面分离，并在切应力的作用下使得填充棒3的根部断裂，使得填充棒3保留在载板基材9中。具体地：
46.当载板材料5为玻璃时，将玻璃熔融后覆盖于填充基材7的上方，并浸没填充棒3至所需高度，接着进行冷却，此时由于玻璃与填充基材7具有热收缩差异，使得玻璃与填充基材7界面分离，且在切应力作用下使得填充棒3根部断裂，最终获得带有通孔或盲孔互连结
构的玻璃载板基材9；
47.当载板材料5为塑封料结构时，将塑封料粉末铺洒于填充基材7的上方，并浸没金属棒至所需高度，接着对塑封料进行加热使其熔化并固化，此时由于塑封料与填充基材7具有热收缩差异，使塑封料与填充基材7界面分离，且在切应力作用下使填充棒3根部断裂，最终获得带有通孔或盲孔互连结构的塑封料载板；
48.当载板材料5为介电层结构时，将abf等层状介电材料加热软化，将填充基材7上的填充棒3插入介电层至所需深度，接着对介电层进行保温固化，此时由于介电层与填充基材7具有热收缩差异，使介电层与填充基材7界面分离，且在切应力作用下使填充棒3根部断裂，最终获得带有通孔或盲孔互连结构的介电层载板。
49.(5)对载板基材9的表面进行处理，使得载板基材9表面平整。具体地，对载板基材9的表面进行抛光加工，提高载板基材9表面的平整度和光亮度等。
50.(6)对步骤(5)中形成的载板基材9进行后续图形电镀，固化通孔、盲孔中填充棒3(金属)，并形成线路层，最终获得具有通孔或盲孔互连结构的载板基材9。
51.在本实施例的步骤(4)中，对填充基材7的另一侧(背面)施加超声波，并让超声波频率与填充基材7的厚度满足以下关系：
52.(0.5 n)c/f＝d，
53.其中，f为超声波频率，d为填充基材7的厚度，n为任意自然数，c为填充基材7的体声波声速。通过超声波的作用，使得填充基材7表面发生共振，从而使得填充基材7与载板材料5之间形成一层气体层，有效阻止二者产生结合，便于后续分离。
54.本实施例中，所述填充基材7为高导电低屈服强度金属。具体地，可以为铜、银、金、铂等。所述载板基材9上所需的通孔或盲孔的孔径为3nm
‑
1mm，深度为3nm
‑
10mm。另外，本实施例中的预填充块1和填充基材7均为金属块，不同描述只为区分金属块在不同步骤前后的状态；本实施例中的载板材料5与载板基材9均为载板，只为区分载板在不同步骤前后的状态。
55.实施例2
56.本实施例为实施例1中的一个具体实例。具体地，将一块10mm
×
10mm面积的铜块(即预填充块)通过热压印的方式压入具有阵列状孔洞的模具中，其中模具中孔洞的孔径为25μm，孔洞的深度为100μm；在铜块脱模后，铜块表面形成具有阵列状的填充棒。对铜块进行表面进行处理，在铜块表面沉积一层石墨，将铜块倒置，使填充棒阵列朝上。在填充棒位置进行通孔、盲孔互连结构成型；将玻璃加热至810℃，熔融后涂覆于铜块块上方，浸没填充棒至80μm高度处，然后进行冷却；此时由于热收缩，玻璃与铜块界面分离，填充棒根部断裂，从而获得带有通孔、盲孔互连结构的玻璃载板。最后，进行后续图形电镀，固化通孔、盲孔中填充棒金属，并形成线路层，最终获得带有所需通孔、盲孔互连结构及线路的玻璃载板。
57.实施例3
58.本实施例与实施例1中的一个具体实例。具体地，将一块10mm
×
10mm面积的铜块(即预填充块)通过热压印的方式压入具有孔洞的模具中，其中模具中孔洞的孔径为25μm，孔洞的深度为100μm；在铜块脱模后，铜块表面形成具有阵列状的铜棒(即填充棒)。对铜块进行表面进行处理，在铜块表面沉积一层锡，将铜块倒置，使填充棒阵列朝上。在填充棒位置进行通孔、盲孔互连结构成型；将塑封料粉末铺洒于铜块上方，浸没填充棒至70μm高度
处，随后加热至150℃使塑封料熔化并固化；接着继续加热至260摄氏度，使锡层熔化，塑封料与铜块界面分离，填充棒根部断裂，从而获得带有通孔、盲孔互连结构的塑封料载板。最后，进行后续图形电镀，固化通孔、盲孔中金属，并形成线路层，获得带有所需通孔、盲孔互连结构及线路的塑封料载板。
59.上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。