用于生产高频兼容电子模块的方法与流程

1.本发明属于生产与超过1ghz操作的部件兼容的3d电子模块领域。本发明涉及一种3d电子模块。本发明还涉及一种用于生产3d电子模块的方法。


背景技术：

2.在3d电子模块中，存在堆叠在彼此顶部上的多级组件。3d模块或印刷电路板(pcb)包括多个水平层级，多个水平层级包括电导体和部件。
3.可以根据三个组来分类3d互连：
4.a.通过金属总线进行的裸芯片或具有互连的封装的堆叠；
5.b.通过穿过硅的孔(也称为硅导通孔tsv)互连的裸芯片的堆叠；
6.c.通过连接导线(逐层级)互连的裸芯片的堆叠。
7.对于第一组，为了互连堆叠在彼此顶部上的芯片，堆叠的金属化的竖直面用于形成芯片之间的电连接。结果，当前技术基于“t”形互连。每个堆叠的层级包含蚀刻到pcb中的导体，导体通过金属总线竖直连接。换言之，使2d(层级的平面)和3d(各层级的堆叠)层级之间的互连垂直，即成90
°
。
8.对于第二组，通常，这些电子模块设有竖直(即在模块的厚度方向上)穿透的孔。通常称为导通孔的金属化孔穿过这些层级，并且因此允许这些导体通过金属化孔和与孔平齐的这些导体的区段之间的接触而彼此竖直连接。在下文中，“孔”是指盲孔(并非完全穿透的孔)或通孔。当然，电子模块可以包括盲孔和通孔。在这种情况下，位于各个堆叠平面上的导体也正交地拦截孔。
9.对于第三组，重叠的连接导线层导致阻抗和感应干扰的显著变化。他们不能超过1ghz使用。
10.对于第一组和第二组，如上所述，虽然tsv在尺寸上比使用金属总线的互连小得多，但3d互连是正交的。
11.对于超过1ghz操作的部件，正交互连或“t”形互连导致对信号完整性产生负面影响的反射。对于射频域中的3d电子模块，由于连接在堆叠的面上是竖直的，所以电导体(例如来自芯片的导体和竖直导体)之间的“t”形互连以直角布置。电子在连接位置处被反射，这干扰电连接并削弱电连接。
12.因此，仍然需要一种用于互连堆叠的芯片的方法，其允许在射频下确保信号的完整性。


技术实现要素：

13.本发明的目的是通过提供一种互连来克服上述问题中的全部或一些问题，借助于该互连，通过pcb的导体、沉积的再分布层(称为rdl)或导通孔到达的信号遵循弯曲轨迹到达金属总线。
14.为此，本发明的一个主题是一种3d电子模块，其在被称为竖直方向的方向上包括
至少两个电子封装的堆叠，模块能够接合到互连电路，至少两个电子封装中的每一个包括：
15.a.设有互连焊盘的部件，互连焊盘朝向部件的上表面定向，所述部件至少部分地被环氧树脂包围，每个部件的互连焊盘通过再分布层连接到竖直导体，竖直导体进而用于电连接到模块的互连电路，以及
16.b.水平导体，水平导体和与其连接的竖直导体在部件的互连焊盘和互连电路之间形成电导体，
17.3d电子模块的特征在于，水平导体和与其连接的竖直导体之间的互连部在竖直平面中呈现非零曲率。
18.在根据本发明的3d电子模块的一个实施例中，竖直导体是总线。
19.在根据本发明的3d电子模块的另一实施例中，竖直导体是导通孔。
20.有利地，水平导体和与其连接的竖直导体之间的互连的曲率形成竖直导体的切线。
21.本发明还涉及一种用于生产能够接合到互连电路的3d电子模块的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
22.a.将设有互连焊盘的部件添加到粘合表层的第一表面，部件的下表面与粘合表层接触，并且互连焊盘朝向部件的上表面定向；
23.b.在部件之间的空间中沉积第一环氧树脂，并且使树脂聚合以获得面板；
24.c.在填充有第一环氧树脂的空间中制作具有第一深度的凹槽，所述凹槽朝向面板的上表面变宽并且横向呈现曲率；
25.d.使带槽面板金属化；
26.e.对金属化带槽面板进行激光蚀刻，以便隔离水平导体；
27.f.在由凹槽形成的空间中沉积第二环氧树脂；
28.g.在面板的上表面上产生一个或多个光刻再分布层；
29.h.去除粘合表层以获得板；
30.i.在板的上表面上沉积第三环氧树脂；
31.j.在覆盖有第三环氧树脂的板上堆叠第二板；
32.k.在填充有第二环氧树脂的空间中制作通槽；
33.l.使通槽金属化以获得竖直导体。
34.基于根据本发明的方法的一个实施例，第一深度小于填充有第一环氧树脂的空间的厚度。
附图说明
35.通过阅读以示例的方式提供的一个实施例的详细描述，本发明将被更好地理解并且进一步的优点将变得清楚，该描述通过附图来说明，在附图中：
36.图1示意性地示出了根据本发明的用于生产3d电子模块的方法的步骤；
37.图2至图7示意性地示出了根据本发明的用于生产3d电子模块的方法的连续步骤；
38.图7示意性地示出了根据本发明的3d电子模块的截面图；
39.图8示出了将本发明的原理应用于导通孔的一个实施例；
40.图9示意性地示出了根据本发明的用于生产3d电子模块的方法的一个变型。
具体实施方式
41.所有附图中，相同的元件具有相同的附图标记。
42.在描述的其余部分中，表述“高”和“低”是参照所描述的附图的定向来使用的。在可以根据其他定向来定位3d电子模块的情况下，方向性的术语是以说明的方式来指示的，其不是限制性的。
43.图1示意性地示出了根据本发明的用于生产3d电子模块的方法的步骤。根据本发明的用于生产3d电子模块的方法包括如以下详细说明的连续进行的步骤100至112。
44.图2至图7示意性地示出了根据本发明的用于生产3d电子模块的方法的连续步骤。
45.如图2所示，用于生产3d电子模块的方法包括将设有互连焊盘19，20的部件15，16添加到粘合表层51的第一表面50的步骤100。在该添加步骤期间，部件15，16的下表面52与粘合表层51接触，并且互连焊盘19，20朝向部件15，16的上表面23，24定向。
46.根据本发明的生产方法接下来包括在部件15，16之间的空间53中沉积第一环氧树脂25的步骤101以及使树脂25聚合以获得面板200的步骤102。
47.根据本发明的生产方法包括在填充有第一环氧树脂25的空间53中制作具有第一深度55的凹槽54的步骤103。更具体地，凹槽54朝向面板200的上表面变宽并且横向呈现曲率。凹槽54可以通过锯制成，锯的形状与图3所示的凹槽54互补。凹槽54还可以通过允许树脂25的一部分被移除、以使得所得到的凹槽具有呈现曲率的侧壁的任何其他工具制成。有利地，曲率位于靠近上表面23，24的区域中。一旦执行了生产方法，该区域将是水平导体和与其连接的竖直导体之间的互连区域。结果，水平导体和竖直导体之间的互连部在竖直平面中呈现非零曲率。因此，在射频域中在堆叠的面上具有竖直连接的3d电子模块的该非正交互连的优点在于：防止了在连接位置处的电子的反射，反射干扰电连接并削弱电连接。借助于本发明，到达水平导体上的信号将如下所述地遵循弯曲轨迹到达竖直导体。根据本发明的非零曲率是圆弧的一部分，该圆弧呈现规则曲率并且不是由表面重叠产生的。
48.图4示出了使在步骤103中获得的带槽面板200金属化的步骤104。该方法接下来包括对金属化带槽面板200进行激光蚀刻以便隔离水平导体33，34的步骤105。这也适用于水平导体31，32(图4中未示出，但在图7中可看到)。该步骤105在图5中通过在蚀刻步骤105之后彼此隔离的水平导体的俯视图示出。
49.图4还示出了在由凹槽54形成的空间中沉积第二环氧树脂45的步骤106。
50.图6示出了在面板的上表面上产生一个或多个光刻再分布层28，29的步骤107。该步骤允许产生一个或多个水平互连层级。
51.图7示出了作为本发明主题的生产方法的最后步骤。该方法包括去除粘合表层51以获得板210的步骤108，以及然后在板210的上表面上沉积第三环氧树脂35的步骤109。接下来，包括将第二板211堆叠在板210上的步骤110，板210覆盖有第三环氧树脂35以允许板211粘合到板210。
52.最后，用于生产3d电子模块10的方法包括在填充有第二环氧树脂45的空间中制作通槽56的步骤111以及使通槽56金属化以获得竖直导体30的步骤112。
53.在根据本发明的生产方法的一些变型中，在制作凹槽54的步骤中，第一深度55可以小于填充有第一环氧树脂25的空间53的厚度。在这种情况下，获得“盲”孔。可替代地，第一深度55可以等于填充有第一环氧树脂25的空间53的厚度。那么它是通孔。制作这样的孔，
不论是盲孔还是通孔，都使得可以在堆叠部件的情况下获得层级间互连。通过应用本发明的原理，在这种情况下互连部再次弯曲。在堆叠之前，在每个层级中，使用成形工具制作合适的孔或穿孔，并且允许获得期望的弯曲形状。
54.因此，图7示出了根据本发明的3d电子模块10的截面图。3d电子模块10在被称为竖直方向z的方向上包括至少两个电子封装11，12的堆叠。该模块能够接合到互连电路(未显示)。至少两个电子封装11，12中的每一个包括：
55.a.设有互连焊盘17，18，19，20的部件13，14，15，16，互连焊盘17，18，19，20朝向部件13，14，15，16的上表面21，22，23，24定向，所述部件13，14，15，16至少部分地被环氧树脂25，35，45包围，每个部件13，14，15，16的互连焊盘17，18，19，20通过再分配层26，27，28，29连接到竖直导体30，竖直导体30进而用于电连接到模块的互连电路，以及
56.b.水平导体31，32，33，34，水平导体31，32，33，34和与其连接的竖直导体30在部件13，14，15，16的互连焊盘17，18，19，20和互连电路之间形成电导体，
57.根据本发明，位于水平导体31，32，33，34和与其连接的竖直导体30之间的互连部在竖直平面中呈现非零曲率。水平导体和金属总线30之间的弯曲互连部允许通过水平导体到达的信号遵循弯曲轨迹到达竖直导体。如图7所示，水平导体31，32，33，34和与其连接的竖直导体30之间的互连部的曲率形成竖直导体30的切线。结果，本发明确保了堆叠的芯片的互连，同时确保了在射频下信号的完整性。
58.通常呈现为竖直导体的竖直导体30可以是总线或导通孔。因此，本发明对应于具有曲率的竖直导体和水平导体之间的互连。
59.图8示出了本发明的原理应用于导通孔36，46的一个实施例。导通孔是通孔，本发明类似地应用于竖直导体或导通孔。
60.在图8的顶部，导通孔36具有小于200微米的直径。导通孔36的附图标记31对应于铜，既作为水平导体又填充小直径导通孔。光刻层29以常规方式与导通孔接触。
61.在图8的底部，导通孔46具有大于200微米的直径。导通孔36的附图标记31对应于铜，形成水平导体和竖直导电部分两者。孔本身填充有树脂45。光刻层29以常规方式与导通孔接触。
62.印刷电路板由堆叠在彼此顶部上的层构成。为了获得根据本发明的导通孔，如上所述，必须使用成形钻头从一侧刺穿电路，然后使用成形钻头从另一侧刺穿电路，以形成通孔36，46。在图8中，导通孔36，46已经经受金属化的步骤，并且如果适用，已经经受沉积环氧树脂45的步骤。因此，导通孔在其与水平导体的互连部中呈现曲率。
63.图9示意性地示出了用于生产具有印刷电路板151，161(pcb)的根据本发明的3d电子模块的方法的一个变型。在该变型中，每个pcb 151，161被认为是部件，并且适用于与上述相同的方法。
64.最后，可以注意到，本发明的原理也适用于tsv(硅导通孔)，根据本发明的原理，水平导体和竖直导体之间的互连部呈现某一曲率。用于获得这种具有非正交互连的tsv的方法以类似于上述用于获得具有导通孔36，46的导通孔的方法的方式实施。