中国粉体网讯 高性能、高封装密度、包含多种功能的集成电路（IC）有效地带动了三维集成与封装（3DPackaging）的高速发展。该封装方式具有效率高、体积小、功耗低、弱延迟、寄生小和低噪音等多种优势，成为新兴的系统级封装技术关键的分支，在未来的集成电路甚至微电子机械系统（MEMS）封装中占有日益重要的作用。
转接板简介
转接板技术作为一种新型三维封装模式下的大规模集成电路应用技术，逐渐成为备受关注的高密度模块集成封装技术。其结构是指在有机或无机等基板的适当位置利用不同加工工艺实现高深宽比垂直通孔，垂直通孔内可进行不同材质的填充，整体可看作利用通孔垂直互连的封装体，实现了芯片与芯片之间、芯片与基板之间、基板与基板之间不同间距的输入输出端口互连，完成芯片与圆片、芯片与芯片之间垂直互连，进而实现封装体在垂直方向上的扩展，促进系统模块的小型化和异质集成度。
转接板技术分类与应用
按照基板材料的不同，转接板可大致分为有机、硅基、玻璃和陶瓷四种。
（1）有机转接板。有机转接板的基板材料通常以玻璃纤维作加强剂有机树脂为基础材料，采用层压加工工艺即可进行大规模有机转接板制造。与其他材料转接板相比，有机转接板成本较低，同时其加工工艺简单且成熟，相较于硅基等其他转接板，有机转接板的粗糙度较小，因此通孔金属化难度较小。
然而，有机转接板基板的热性能较差，其热膨胀系数与硅组件相差较大，成品率较低，随着层数的增加有机转接板出现明显的翘曲，一定程度上限制高集成三维封装领域中有机转接板的应用。
（2）硅基转接板。硅基转接板是一种已在工业生产中应用广泛的转接板技术。然而，硅作为具有一定导电性的半导体材料，在电子系统中存在通孔漏电流以及信号的耦合与串扰的问题，且该情况在高频电路中尤为严峻。
（3）玻璃转接板。玻璃转接板采用玻璃通孔技术可以在一定程度上克服由于硅半导体特性带来的缺点。通常所用玻璃的主要成分为SiO2，电阻率较高(1012-1016Ω·cm)，信号隔离度较好，且高温下性能稳定。然而玻璃转接板因其基板脆度较大，在基板通孔加工过程中难度较大，成品率较低，成本较高，同时在加工过程过存在的细微缺陷会导致通孔漏电流的形成。
（4）陶瓷转接板。陶瓷转接板采用陶瓷通孔技术，基于陶瓷材料的良好绝缘性能和机械性能，因此在转接板封装技术中存在较大优势。通常陶瓷材料有AlN、Al2O3和BeO等，由于BeO具有一定毒性，因此使用较少。AlN陶瓷因其具有与硅相近的低热膨胀系数，电阻率高，同时其热导率远远高于其他陶瓷材料，因此芯片与芯片间、基板上下表面间的信号损耗较小，信号完整性良好。
AlN、SiO2和Si性能参数
综合考量电学、热学和机械等方面的性能指标，基于AlN材料的TCV转接板性能较为优良，具有良好的发展前景。
AlN陶瓷转接板
1、陶瓷转接板基板的制备
由于AlN陶瓷熔点高（2232℃）、硬度大，因此陶瓷基板的制备难度较大，通常采用低熔点玻璃或其他助熔剂掺杂的方式加工陶瓷。
此外，AlN陶瓷的烧结通常在氮气条件下有机物在烧结过程中逐渐蒸发，避免了由于烧结过程中生成的金属氮化物改变陶瓷材料的成分配比，影响基底性能。
2、陶瓷转接板通孔的形成
由于AlN陶瓷硬度大，且由浆料压制烧结而成，机器切割、钻孔或电火花加工等传统加工方式难以达到陶瓷转接板对通孔高深宽比的要求，目前主要采用激光钻孔技术实现。
3、陶瓷转接板孔隙的填充
目前在三维封装领域中对陶瓷转接板基板孔隙的研究较少。由于陶瓷基板内部孔隙尺寸较小，且孔隙分布不均匀，因此填充材料需要具备流动性好、绝缘性高、热稳定性好等特征，对比分析多种液体材料，其中以有机高分子材料聚酰亚胺的综合性能较适用于孔隙填充，其流动性较好，绝缘性能较强，耐高温达400℃以上，且高温下性能稳定，加热过程中无气泡产生，纵使固化后液体体积有所减小，孔隙不能实现完全填充，但是仍能大大降低孔隙贯通率，减少通孔信号传输的损耗与串扰。
4、陶瓷转接板再分布层的制备
通过陶瓷转接板内部的垂直通孔可以实现衬底上下表面的信号互连，有效降低互连线数量，减小互连线距离。同时，基板表面可以通过光刻、显影、电镀等工艺，并通过具有特定图形的掩模版加工形成特定的金属化图形，与基板通孔的上下表面互连，实现信号传输通道，完成信号在基板表面、基板内部以及相邻基板之间的传输，即通过基板表面多层再分布层与基板通孔，实现通孔与通孔之间、通孔与基板以及基板与基板之间的信号互连。
参考来源：
[1]孙雅婷.陶瓷转接板关键技术
[2]刘哲.用于硅转接板的氮化铝改性聚酰亚胺介质的制备和表征
（中国粉体网编辑整理/山川）
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