[发明专利]一种采用复合键合材料的多层玻璃基板及制作工艺

说明书

本发明公开了一种采用复合键合材料的多层玻璃基板及其制作工艺，其结构包括至少两层玻璃基板和之间的键合层；玻璃基板设有上下贯穿的通孔，键合层设有开孔，通孔和开孔填充金属导电材料连同表面布线层实现上下互连；其中，键合层由非光敏复合键合材料固化形成。复合键合材料热膨胀系数及模量等性能与玻璃基板具有较高的匹配度，且具有较低的介电常数和损耗角正切，可满足高频高速信号传输的要求。

技术领域

本发明属于半导体封装的技术领域，具体涉及一种采用复合键合材料的多层玻璃基板及制作工艺。

背景技术

传统的半导体封装是使用引线框架作IC导通线路与支撑IC的载具，它连接引脚于引线框架的两旁或四周。随着半导体封装技术的发展，当引脚数增多(超过500个引脚)，传统的QFP等封装形式已对其发展有所限制。这样，在20世纪90年代中期，以BGA、CSP为代表的新型半导体封装形式问世，随之也产生了一种半导体芯片封装必要的新载体，这就是半导体封装基板(IC Package Substrate，又称为半导体封装载板)。

基板为芯片提供电连接、保护、支撑、散热与组装，是先进工艺下巨量I/O提升以及系统级封装(SiP)的核心载体。高端基板受到电、热、尺寸、功能性以及周期成本的综合驱动，向着薄厚度、高散热性、精细线路、高集成度、短制造周期方向发展。因此，先进的基板材料应具备以下特性：Ultra Low CTE、Low Dk、Low Df、High Tg、High Modulus等特点。玻璃材质的电阻率高，绝缘性能佳，对信号隔离度好，可减小了信号之间的串扰，对高频信号的传输有着得天独厚的优势，且其拥有可调的热膨胀系数(CTE)、高杨氏模量、在一定程度上可解决热失配的问题。

常规玻璃基板的封装应用是在玻璃基板上形成贯穿厚度方向的导电柱，通过导电柱形成玻璃基板相对两表面布线层的互联，如何采用玻璃基板实现三维集成，尤其是多层再布线结构的堆叠互联并使其适用于高频信号传输成为难题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种采用复合键合材料的多层玻璃基板及制作工艺。

为了实现以上目的，本发明的技术方案为：

一种采用复合键合材料的多层玻璃基板，包括至少两层玻璃基板和设于两层玻璃基板之间的键合层；所述玻璃基板的表面设有布线层，所述玻璃基板设有上下贯穿的通孔，所述键合层设有开孔，所述通孔和开孔填充金属导电材料连同表面布线层实现上下互连；其中，所述键合层由非光敏复合键合材料固化形成，所述非光敏复合键合材料由40％～50％的有机组分和50％～60％的无机填料组成，其中有机组分包括非光敏聚酰亚胺、聚酰胺纤维、环氧树脂中的至少一种；无机填料包括氰酸酯、玻璃、硅、氧化硅中的至少一种，无机填料为微粉或纤维。

可选的，所述键合层的厚度为10～100μm，所述无机填料的直径为0.1μm～0.3μm。

可选的，所述键合层的Df＜0.01，Dk＜3.3。

可选的，所述玻璃基板为石英玻璃可选石英、硅酸盐玻璃等，玻璃种类可考虑芯片与PCB基板的力学参数，选择与其具有相近CTE的玻璃晶圆。

可选的，所述键合层的热膨胀系数和模量与所述玻璃基板相匹配。非光敏复合键合材料的玻璃转换温度、热膨胀系数及模量等可选范围相对光敏键合材料更广，可根据需求选择与玻璃基板匹配的性能。

一种上述采用复合键合材料的多层玻璃基板的制作工艺，其包括以下步骤：

a)于第一玻璃基板上制作开口向上的盲孔，于盲孔内填充金属导电材料，于第一玻璃基板上表面制作第一布线层；

b)采用所述非光敏复合键合材料于第一玻璃基板上表面形成键合层，预固化后通过激光开设贯穿键合层的开孔；

c)将制作有上下贯穿的通孔的第二玻璃基板通过晶圆级键合方式键合到键合层上，然后固化所述键合层；