玻璃基板的热路径的制作方法

玻璃基板的热路径
1.相关申请的交叉引用
2.本专利申请要求于2020年3月30日提交的题为“thermal paths for glass substrates”的美国非临时申请第16/835,227号，该申请已经转让给本技术的受让人，并且在此通过引用明确并入本文。
技术领域
3.本公开总体上涉及玻璃基板，并且更具体地但不排他地涉及与玻璃基板一起使用的导热路径。


背景技术：

4.集成电路(ic)是具有很多电路的电子设备，这些电路包括有源和无源组件。在典型的ic中，组件是在基板材料中和在基板材料上制造的。在操作过程中，电子设备会生成热量。在操作过程中生成的热量需要被耗散以防止损坏电子设备。用于在电子设备中耗散热量的机构不应当干扰电子设备的操作。
5.此外，移动射频(rf)芯片(例如，移动rf收发器)通过添加用于支持诸如第五代(5g)技术等通信增强的电路功能已经增加了设计复杂性。设计这些移动rf收发器包括使用无源器件，例如，用于抑制谐振和/或用于执行滤波、旁路和耦合。增加的电路复杂性也增加了噪声量等。因此，rf芯片设计已经转向使用玻璃上无源(pog)技术，因为pog使用玻璃晶片以获取良好的rf性能。
6.然而，pog基板也是热绝缘体。对于高功率应用，例如5g模块中的传输路径，pog基板会遭受高温，这会导致常规方法的长期可靠性问题。此外，制造高导热玻璃(与硅一样高)的常规尝试并未成功。
7.因此，需要能够克服常规方法的缺陷的系统、装置和方法，包括由此提供的方法、系统和装置。


技术实现要素：

8.以下呈现与与本文中公开的装置和方法相关的一个或多个方面和/或示例有关的简化概要。因此，以下概述不应当被视为与所有预期方面和/或示例有关的广泛概述，以下概述也不应当被视为确定与所有预期方面和/或示例有关的关键或重要要素或界定与任何特定方面和/或示例相关联的范围。因此，以下概述的唯一目的是在下文呈现的详细描述之前以简化形式呈现与与本文中公开的装置和方法相关的一个或多个方面和/或示例相关的某些概念。
9.在一个方面，一种集成无源器件包括：玻璃基板；在玻璃基板的第一面上的第一器件；在玻璃基板的第一面上并且耦合到第一器件的金属化结构；以及在玻璃基板的第一面上的钝化层，其中钝化层包括大于3瓦每米开尔文(w/mk)的导热材料。
10.在另一方面，一种集成无源器件包括：玻璃基板；在玻璃基板的第一面上的第一器
件；用于在玻璃基板的第一面上路由信号并且耦合到第一器件的部件；以及用于在玻璃基板的第一面上进行钝化的部件，其中用于钝化的部件包括大于3瓦每米开尔文(w/mk)的导热材料。
11.在又一方面，一种用于制造集成无源器件的方法可以包括：提供玻璃基板；在玻璃基板的第一面上安装第一器件；在玻璃基板的第一面形成金属化结构；将金属化结构耦合到第一器件；以及在玻璃基板的第一面上形成钝化层，其中钝化层包括大于3瓦每米开尔文(w/mk)的导热材料。
12.基于附图和详细描述，与本文中公开的装置和方法相关联的其他特征和优点对于本领域技术人员将是很清楚的。
附图说明
13.当结合仅用于说明而非限制本公开的附图进行考虑时，将很容易获取通过参考以下详细描述可以更好理解的对本公开的各方面及其很多附带优点的更完整理解，在附图中：
14.图1a-图1c示出了根据本公开的一些示例的示例性集成无源器件；
15.图2a-图2g示出了根据本公开的一些示例的用于制造集成无源器件的示例性部分方法；
16.图3示出了根据本公开的一些示例的另一示例性部分方法；
17.图4示出了根据本公开的一些示例的示例性移动设备；以及
18.图5示出了根据本公开的一些示例的可以与任何上述方法、器件、半导体器件、集成电路、管芯、中介层、封装或层叠封装(pop)集成的各种电子设备。
19.按照惯例，附图所描绘的特征可能不是按比例绘制的。因此，为了清楚起见，可以任意扩大或缩小所描绘的特征的尺寸。按照惯例，为了清楚起见，对一些附图进行了简化。因此，附图可能未描绘特定装置或方法的所有组件。此外，在整个说明书和附图中，相同的附图标记表示相同的特征。
具体实施方式
20.本文中公开的示例性方法、装置和系统减轻了常规方法、装置和系统的缺点、以及其他先前未确定的需求。在一些示例中，用于玻璃基板的导热路径(诸如由无源玻璃上器件使用的导热路径)可以用于增强集成pog器件的导热性。通过在制造期间使用导热材料来钝化器件通路，器件通路可以能够将热量从器件传导出去。例如，通过在铜图案钝化过程中使用所选择的基于聚(对苯并二恶唑)(pbo)的材料(例如，聚对亚苯基2,6苯并二恶唑)代替常规的聚酰亚胺(pi)材料，器件的整体热性能可以得到增强。
21.图1a-图1c示出了根据本公开的一些示例的示例性集成无源器件。如图1a所示，集成无源器件100可以包括玻璃基板110、在玻璃基板110的第一面上的第一器件102、在玻璃基板110的第一面上并且耦合到第一器件102的金属化结构130、以及在玻璃基板110的第一面上的钝化层120。在一些示例中，钝化层120包括大于3瓦每米开尔文(w/mk)的导热材料。
22.在常规的pog器件中，诸如聚酰亚胺(pi)等光可定义聚合物的钝化层结合用于金属化结构作为电介质。然而，常规pi为0.12w/mk，这会导致玻璃上的温度过高，从而导致可
靠性问题。pi热导率很小(0.12w/mk)，并且由于pog器件使用玻璃基板来实现射频(rf)性能，这些基板是具有小热导率(1.31w/mk)的热绝缘体，因此存在热相关可靠性问题。通过使用大于3w/mk的导热材料，可以降低玻璃上的温度，以避免热损坏和热相关可靠性和性能问题。
23.在本文中的一些示例中，可以使用光可定义的聚苯并恶唑(pbo)代替pi作为钝化层120的聚合物。例如，导热材料可以是非聚酰胺，包括但不限于基于对苯并二恶唑的材料、大于9瓦每米开尔文(w/mk)的导热材料。提高金属迹线的钝化层的热导率可以显著降低峰值温度(例如，如果使用3.0w/mk而钝化材料为0.12w/mk，则降低18％)，并且使用pbo材料可以进一步降低峰值温度，诸如具有超高热扩散率(例如，900-1000mm2 s-1)和高导热率(例如，50w m-1k-1)的基于聚对亚苯基2,6苯并二恶唑的薄膜或纳米复合薄膜。
24.如图1b所示，集成无源器件100还可以包括位于玻璃基板110下方的封装基板150和可以耦合到金属化结构130的钝化层120。如图1c所示，集成无源器件100还可以包括pog器件160，该pog器件160包括玻璃基板110和钝化层120，钝化层120可以通过多个连接件140耦合到封装基板150并且进一步耦合到多个封装连接170。此外，金属化结构连接130和多个连接件140可以被配置为将热量从第一器件102传导出去。虽然示出了第一器件102，但是应当理解，第一器件可以不止一个并且每个第一器件可以是无源器件，诸如电感器、电容器等。此外，应当理解，集成无源器件100可以被并入选自以下各项的设备中：音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航设备、通信设备、移动设备、移动电话、智能手机、个人数字助理、固定位置终端、平板电脑、计算机、可穿戴设备、笔记本电脑、服务器、和机动车辆中的设备。
25.图2a-图2g示出了根据本公开的一些示例的用于制造集成无源器件(例如，集成无源器件100)的示例性部分方法。如图2a所示，部分方法200可以开始于提供或形成玻璃基板210，形成或镀覆第一金属层212，诸如铜或类似的导电金属。如图2b所示，部分方法200可以继续形成或沉积氮化硅(sin)层214，诸如通过化学气相沉积。如图2c所示，部分方法200可以继续形成或镀覆第二金属层216，诸如铜或类似的导电金属，并且形成或涂覆第一钝化层220。如图2d所示，部分方法200可以继续形成或镀覆第三金属层218，诸如铜或类似的导电金属，并且形成或涂覆第二钝化层222。
26.如图2e所示，部分方法200可以继续形成或镀覆第四金属层219，诸如铜或类似的导电金属，并且形成或涂覆第三钝化层224。如图2f所示，部分方法200可以继续形成或镀覆凸块下金属232以及形成或沉积焊球234。如图2g所示，部分方法200可以继续减薄或成形玻璃基板210。应当理解，第一钝化层220、第二钝化层222和第三钝化层224可以包括单个结构或层，诸如图1所示的钝化层120。还应当理解，第一金属层212、第二金属层216此外，第三金属层218和第四金属层219可以包括金属化结构，诸如金属化结构130。
27.图3示出了根据本公开的一些示例的用于制造集成无源器件的示例性部分方法。如图3所示，部分方法300可以在框302中开始于提供玻璃基板。部分方法300可以在框304中继续在玻璃基板的第一面上安装第一器件。部分方法300可以在框306中继续在玻璃基板的第一面上形成金属化结构。部分方法300可以在框308中继续将金属化结构耦合到第一器件。部分方法300可以在框310结束于在玻璃基板的第一面上形成钝化层，其中钝化层包括大于3瓦每米开尔文(w/mk)的导热材料。
28.备选地，部分方法300可以包括：其中导热材料是非聚酰亚胺、基于对苯并二恶唑
的材料或基于对苯并二恶唑的材料；其中第一器件是无源器件；与玻璃基板相对地将多个连接件耦合到金属化结构；与玻璃基板相对地将封装基板耦合到金属化结构；与玻璃基板相对地将多个连接件耦合到金属化结构，并且与金属化结构相对地将封装基板耦合到多个连接件，其中金属化结构和多个连接件被配置为将热量从第一器件传导出去；和/或将集成无源器件并入选自以下各项的设备中：音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航设备、通信设备、移动设备、移动电话、智能手机、个人数字助理、固定位置终端、平板电脑、计算机、可穿戴设备、笔记本电脑、服务器、和机动车辆中的设备。
29.图4示出了根据本公开的一些示例的示例性移动设备。现在参考图4，描绘了根据示例性方面而配置的移动设备的框图，该移动设备总体上指定为400。在一些方面，移动设备400可以被配置为无线通信设备。如图所示，移动设备400包括处理器401，处理器401可以被配置为在一些方面实现本文中描述的方法。处理器401被示出为包括指令流水线412、缓冲器处理单元(bpu)408、分支指令队列(biq)411和节流器410，如本领域公知的。为了清楚起见，从处理器401的这个视图中省略了这些块的其他众所周知的细节(例如，计数器、条目、置信域、加权和、比较器等)。
30.处理器401可以通过链路通信耦合到存储器432，链路可以是管芯到管芯或芯片到芯片链路。移动设备400还包括显示器428和显示控制器426，其中显示控制器426耦合到处理器401和显示器428。
31.在一些方面，图4可以包括耦合到处理器401的编码器/解码器(codec)434(例如，音频和/或语音codec)；耦合到codec 434的扬声器436和麦克风438；以及耦合到无线天线442和处理器401的无线控制器440(其可以包括调制解调器)。
32.在存在上述块中的一个或多个的特定方面中，处理器401、显示控制器426、存储器432、codec 434和无线控制器440可以被包括在系统级封装或片上系统设备422中。输入设备430(例如，物理或虚拟键盘)、电源444(例如，电池)、显示器428、输入设备430、扬声器436、麦克风438、无线天线442和电源444可以在片上系统设备422外部并且可以耦合到片上系统设备422的组件，诸如接口或控制器。
33.应当注意，虽然图4描绘了移动设备，但处理器401和存储器432也可以集成到机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航设备、个人数字助理(pda)、固定位置数据单元、计算机、膝上型电脑、平板电脑、通信设备、移动电话或其他类似设备。
34.图5示出了根据本公开的一些示例的可以与任何上述集成无源器件、半导体器件、集成电路、管芯、中介层、封装或层叠封装(pop)集成的各种电子设备。例如，移动电话设备502、膝上型电脑设备504和固定位置终端设备506可以包括如本文中描述的集成无源器件500。集成无源器件500可以是例如本文中描述的任何集成电路、管芯、集成无源器件、集成无源器件封装、集成电路器件、器件封装、集成电路(ic)封装、叠层封装器件。图5所示的设备502、504、506仅仅是示例性的。其他电子设备也可以以集成无源器件500为特征，包括但不限于一组设备(例如，电子设备)，包括移动设备、手持个人通信系统(pcs)单元、便携式数据单元(诸如个人数字助理)、支持全球定位系统(gps)的设备、导航设备、机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、固定位置数据单元(诸如抄表设备)、通信设备、智能手机、平板电脑、计算机、可穿戴设备、服务器、路由器、在机动车辆(例如，自动驾驶汽车)中实现的电子设备、或存储或检索数据或计算机指令的任何其他设备、或其任何组合。
35.应当理解，本文中公开的各个方面可以被描述为与本领域技术人员所描述和/或认识的结构、材料和/或设备的功能等效物。还应当注意，在说明书或权利要求中公开的方法、系统和装置可以由包括用于执行该方法的相应动作的部件的设备来实现。例如，在一个方面，集成无源器件(例如，集成无源器件100)可以包括：玻璃基板；在玻璃基板的第一面上的第一器件；用于在玻璃基板的第一面上路由信号并且耦合到第一器件的部件(例如，金属化结构)；用于在玻璃基板的第一面上进行钝化的部件(例如，钝化层)，其中用于钝化的部件包括大于3瓦每米开尔文(w/mk)的导热材料。应当理解，上述方面仅作为示例提供，并且要求保护的各个方面不限于作为示例引用的具体参考和/或说明。
36.图1-图5所示的组件、过程、特征和/或功能中的一个或多个可以重新布置和/或组合成单个组件、过程、特征或功能，或者并入若干组件、过程或功能中。在不背离本公开的情况下，还可以添加附加的元件、组件、过程和/或功能。还应当注意，本公开中的图1-图5及其对应描述不限于管芯和/或ic。在一些实现中，图1-图5及其对应描述可以用于制造、创建、提供和/或生产集成器件。在一些实现中，器件可以包括管芯、集成无源器件、管芯封装、集成电路(ic)、器件封装、集成电路(ic)封装、晶片、半导体器件、叠层封装(pop)器件和/或中介层。器件的有源面(诸如管芯)是器件的一部分，其中包含器件的有源组件(例如，晶体管、电阻器、电容器、电感器等)，它们执行器件的操作或功能。器件的背面是器件的与有源面相对的一面。如本文中使用的，金属化结构可以包括在其间具有电介质的金属层、通孔、焊盘或迹线，诸如再分布层或rdl。
37.如本文中使用的，术语“用户设备”(或“ue”)、“用户设备(user device)”、“用户终端”、“客户端设备”、“通信设备”、“无线设备”、“无线通信设备”、“手持设备”、“移动设备”、“移动终端”、“移动台”、“手机”、“接入终端”、“订户设备”、“订户终端”、“订户台”、“终端”、以及其变体可以互换地指代可以接收无线通信和/或导航信号的任何合适的移动或固定设备。这些术语包括但不限于音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航设备、通信设备、智能手机、个人数字助理、固定位置终端、平板电脑、计算机、可穿戴设备、膝上型电脑、服务器、机动车辆中的汽车设备、和/或通常由人携带和/或具有通信能力(例如，无线、蜂窝、红外、短距离无线电等)的其他类型的便携式电子设备。这些术语还旨在包括与可以接收无线通信和/或导航信号的另一设备进行通信的设备，诸如通过短距离无线、红外线、有线连接或其他连接，无论卫星信号接收、辅助数据接收、和/或位置相关处理发生在该设备还是其他设备处。此外，这些术语旨在包括能够经由无线电接入网(ran)与核心网通信的所有设备，包括无线和有线通信设备，并且ue可以通过核心网与诸如互联网等外部网络和与其他ue连接。当然，ue也可以使用其他机制连接到核心网和/或互联网，诸如通过有线接入网、无线局域网(wlan)(例如，基于ieee 802.11等)等。ue可以由多种类型的设备中的任何一种来体现，包括但不限于印刷电路(pc)卡、紧凑型闪存设备、外部或内部调制解调器、无线或有线电话、智能手机、平板电脑、跟踪设备、资产标签等。ue可以通过其向ran发送信号的通信链路称为上行链路信道(例如，反向业务信道、反向控制信道、接入信道等)。ran可以通过其向ue发送信号的通信链路称为下行链路或前向链路信道(例如，寻呼信道、控制信道、广播信道、前向业务信道等)。如本文中使用的，术语业务信道(tch)可以是指上行链路/反向或下行链路/前向业务信道。
38.电子设备之间的无线通信可以基于不同技术，诸如码分多址(cdma)、w-cdma、时分
多址(tdma)、频分多址(fdma)、正交频分复用(ofdm)、全球移动通信系统(gsm)、3gpp长期演进(lte)、bluetooth(bt)、bluetooth低功耗(ble)、ieee 802.11(wifi)和ieee 802.15.4(zigbee/thread)、或可以在无线通信网络或数据通信网络中使用的其他协议。bluetooth低功耗(也称为bluetooth le、ble和bluetooth智能)是一种由bluetooth特别兴趣小组设计和销售的无线个域网技术，其旨在显著降低功耗和成本，同时维持类似的通信范围。ble在2010年被合并到主要的bluetooth标准中，采用了bluetooth核心规范版本4.0，并且在bluetooth 5中进行了更新(两者的全部内容都明确并入本文中)。
39.本文中使用“示例性”一词来表示“用作示例、实例或说明”。本文中描述为“示例性”的任何细节不应当被解释为优于其他示例。同样，术语“示例”并不表示所有示例都包括所讨论的特征、优势或操作模式。此外，特定特征和/或结构可以与一个或多个其他特征和/或结构组合。此外，本文中描述的设备的至少一部分可以被配置为执行本文中描述的方法的至少一部分。
40.本文中使用的术语是为了描述特定示例的目的，并且不旨在限制本公开的示例。如本文中使用的，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。将进一步理解，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(includes)”和/或“包括(including)”在本文中使用时指定所述特征、整体、动作、操作、元素和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、动作、操作、元素、组件和/或其组的存在或添加。
41.应当注意，术语“连接”、“耦合”或其任何变体表示元件之间的任何直接或间接的连接或耦合，并且可以涵盖在两个元件之间存在中间元件，这两个元件经由中间元件“连接”或“耦合”在一起。
42.本文中对使用诸如“第一”、“第二”等名称的元素的任何引用不限制这些元素的数量和/或顺序。相反，这些名称被用作区分两个或更多个元素和/或一个元素的两个或更多个实例的方便方法。此外，除非另有说明，一组元素可以包括一个或多个元素。
43.本技术中陈述或描绘的任何内容均不旨在将任何组件、动作、特征、利益、优势或等同物奉献给公众，无论该组件、动作、特征、利益、优势或等同物是否在权利要求书中叙述。
44.此外，本领域技术人员将理解，结合本文中公开的示例而描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法动作可以实现为电子硬件、计算机软件或这两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，各种说明性组件、块、模块、电路和动作已经在上面大体上根据它们的功能进行了描述。这种功能实现为硬件还是软件取决于特定应用和施加在整个系统上的设计约束。熟练的技术人员可以针对每个特定应用以不同方式实现所描述的功能，但是这样的实现决策不应当被解释为导致背离本公开的范围。
45.虽然已经结合设备描述了一些方面，但不言而喻，这些方面也构成了对对应方法的描述，因此设备的块或组件也应当理解为对应方法动作或方法动作的特征。与此类似，结合或作为方法动作而描述的方面也构成对对应设备的对应块或细节或特征的描述。一些或全部方法动作可以由硬件装置(或使用硬件装置)执行，例如微处理器、可编程计算机或电子电路。在一些示例中，最重要的方法动作中的一些或多个可以由这样的装置执行。
46.在上面的详细描述中可以看出，不同特征在示例中分组在一起。这种公开方式不
应当被理解为所要求保护的示例具有比相应权利要求中明确提及的更多特征的意图。相反，本公开可以包括少于所公开的单个示例的所有特征。因此，以下权利要求应当被视为被并入说明书中，其中每个权利要求本身可以作为单独的示例。尽管每个权利要求本身可以作为单独的示例，但应当注意，尽管从属权利要求可以在权利要求中提及与一个或多个权利要求的特定组合，但其他示例也可以涵盖或包括所述从属权利要求与任何其他从属权利要求的主题的组合或任何特征与其他从属和独立权利要求的组合。本文中提出了这样的组合，除非明确表示不打算使用特定组合。此外，还旨在使权利要求的特征可以被包括在任何其他独立权利要求中，即使所述权利要求不直接依赖于该独立权利要求。
47.此外，在一些示例中，个体动作可以被细分为多个子动作或包含多个子动作。这样的子动作可以被包含在个体动作的公开中并且是个体动作的公开的一部分。
48.虽然前述公开示出了本公开的说明性示例，但是应当注意，在不脱离如所附权利要求限定的本公开的范围的情况下，可以在本文中进行各种改变和修改。根据本文中描述的公开的示例的方法权利要求的功能和/或动作不需要以任何特定顺序执行。另外，众所周知的元素将不详细描述或可以省略以免模糊本文中公开的方面和示例的相关细节。此外，尽管本公开的元素可以以单数形式描述或要求保护，但可以设想复数形式，除非明确说明限于单数形式。