[發(fā)明專利]一種基于激光鍵合的立體電路積層制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010800390.6
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN111933531B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王運(yùn)龍;魏曉旻;郭育華;劉建軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所
• 主分類號: H01L21/48
• 分類號: H01L21/48;H01L21/50;H01L25/16
• 代理公司: 合肥市浩智運(yùn)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

本發(fā)明公開了一種基于激光鍵合的立體電路積層制造方法，所述立體電路包含多個介質(zhì)層、導(dǎo)體層和層間互聯(lián)孔，在傳統(tǒng)介質(zhì)層金屬化的基礎(chǔ)上通過介質(zhì)層與導(dǎo)體層直接激光鍵合實(shí)現(xiàn)電路的積層制造，激光鍵合包括：介質(zhì)層或?qū)w層表面處理；層間對位固定；激光選擇性照射實(shí)現(xiàn)局部鍵合；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：能夠?qū)崿F(xiàn)芯片等有源芯片的氣密性集成，有利于立體電路的高效集成。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子電路技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種基于激光鍵合的立體電路積層制造方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)和微電子技術(shù)的進(jìn)步，電子裝備日益向微型化、高集成化、高速傳輸、高頻化、多功能化等領(lǐng)域發(fā)展，與此對應(yīng)的電子電路必須適應(yīng)其承載芯片微小型化和高密度互聯(lián)、大功率元器件發(fā)展的需要。一方面，電子電路可以通過不斷縮小線寬/線間距提升電路布線密度。另一方面，充分利用三維空間體積，集成腔體或散熱流道，將電子元器件內(nèi)置，可進(jìn)一步縮短電子信號互聯(lián)長度，降低信號損耗，提升互聯(lián)效率。電路積層制造技術(shù)將二維單層電路在高度方向上堆疊累加，同時實(shí)現(xiàn)層間互聯(lián)，是實(shí)現(xiàn)立體電路的重要方法。

目前常用的積層電路主要采用粘接或燒結(jié)的方式實(shí)現(xiàn)層間互聯(lián)。粘接技術(shù)多用于多層印制電路板，采用粘接片，在溫度和壓力的作用下將單層印刷或鍍涂電路連接在一起，進(jìn)一步通過鉆孔和孔金屬化實(shí)現(xiàn)的層間連接。由于積層過程中主要采用壓合的形式，多層印刷電路板容易發(fā)生翹曲和尺寸變化，層壓過程無法成型腔體或流道等空腔結(jié)構(gòu)，無法集成芯片等有源器件，不利于立體電路的高效集成。燒結(jié)的方式主要針對多層陶瓷電路。以多層共燒陶瓷電路基板為例，常規(guī)制作工藝是:首先按照設(shè)計圖形，分別在各層生瓷上制作導(dǎo)體圖形、導(dǎo)體通孔、腔體；然后將制作好導(dǎo)體圖形、導(dǎo)體通孔和腔體的生瓷按照順序疊層，通過加熱加壓的方法將其壓制成致密的生瓷塊，最后對壓制好的生瓷塊進(jìn)行燒結(jié)，使生瓷與導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)共燒，最終形成多層共燒陶瓷電路基板。在共燒過程中，雖然單層電路之間形成了可靠的連接，但由于導(dǎo)體與生瓷在燒結(jié)特性、熱膨脹等方面存在一定程度的差異，使得最終獲得的多層共燒陶瓷電路基板容易出現(xiàn)翹曲。在腔體結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多層共燒陶瓷電路基板中，該問題尤為突出，加之燒結(jié)溫度較高，只能在電路中有限集成容阻等無源元件，而無法集成有源芯片等熱敏感的器件。此外，層間互聯(lián)也可以采用層間壓焊、液態(tài)金屬熔合等方式，積層制造過程中較高的溫度或壓力限制了積層層數(shù)、元器件的集成度。

中國專利申請?zhí)朇N201910243738.3，公開了一種基板埋入型三維系統(tǒng)級封裝方法及結(jié)構(gòu)，所述方法包括：獲取待埋入器件的高度信息、或者安裝要求信息；根據(jù)高度信息、或者安裝要求信息確定將待埋入器件通過芯層工藝埋入并制作形成第一基板，或者采用基板積層工藝制作第二基板，然后在第二基板上通過表貼工藝表貼待埋入器件；通過采用基板層壓工藝將至少兩個第一基板、或至少兩個第二基板、或者第一基板與第二基板壓合形成封裝基板；在封裝基板上制作通孔、覆蓋綠油、開窗形成基板埋入型三維封裝結(jié)構(gòu)。該專利申請能夠有效的在表面節(jié)省大部分空間，提高封裝集成度，實(shí)現(xiàn)小型化；還能夠在封裝結(jié)構(gòu)中形成天然的電磁屏蔽和隔離結(jié)構(gòu)，有效的改善系統(tǒng)的電磁干擾性能。但是其采用的是基板層壓工藝實(shí)現(xiàn)封裝，仍然存在層壓過程無法成型腔體或流道等空腔結(jié)構(gòu)，無法集成芯片等有源器件，不利于立體電路的高效集成的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有積層電路技術(shù)中層壓、燒結(jié)、焊接等條件下電路變形，無法在電路中氣密性集成有源芯片、散熱流道，不利于立體電路的高效集成的問題。

本發(fā)明通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)解決上述技術(shù)問題的：一種基于激光鍵合的立體電路積層制造方法，所述立體電路包含多個具有氣密性的介質(zhì)層、導(dǎo)體層和層間互聯(lián)孔，在傳統(tǒng)介質(zhì)層金屬化的基礎(chǔ)上通過介質(zhì)層與導(dǎo)體層直接激光鍵合實(shí)現(xiàn)電路的積層制造，激光鍵合包括：

介質(zhì)層或?qū)w層表面處理；

層間對位固定；

激光選擇性照射實(shí)現(xiàn)局部鍵合。