一種基于鋁陽極氧化技術(shù)的基板及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于鋁陽極氧化技術(shù)的基板及其制造方法。該基板包括：有多孔氧化鋁介質(zhì)的鋁合金基板；位于鋁合金基板第一表面的第一布線層；埋置于鋁合金基板中的第二布線層；位于鋁合金基板第二表面的第三布線層；以及貫穿鋁合金基板第一表面及第二表面的鋁全通柱和/或未貫穿鋁合基板的鋁半通柱。該基板制造方法包括以下步驟：對鋁合金基板進(jìn)行預(yù)處理、第一步光刻涂膠；第一步光刻；致密型陽極氧化、第一次去膠；第二步光刻涂膠、第二步光刻；穿透型陽極氧化、第二次去膠。本發(fā)明提供的基于鋁陽極氧化技術(shù)的基板及其制作方法，制作流程簡潔，基板熱導(dǎo)率高，熱膨脹系數(shù)可調(diào)，提高了三維封裝的可靠性。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微電子三維封裝基板領(lǐng)域，特別涉及一種基于鋁陽極氧化技術(shù)的基板 及其制造方法。 一種基于鋁陽極氧化技術(shù)的基板及其制造方法

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，微電子封裝基板不但直接影響著集成電路本身的電 性能、機(jī)械性能、熱性能，還在很大程度上決定著電子整機(jī)系統(tǒng)的微型化、功能化、可靠性以 及成本。目前，傳統(tǒng)的二維封裝基板越來越難以滿足新一代的封裝需求，三維封裝基板因其 近乎理想的封裝密度和優(yōu)越的電學(xué)性能(信號路徑短，寄生電感和電容小)，而被認(rèn)為是未 來最有希望的封裝基板。
[0003] 三維封裝基板的類型主要有：P型(塑封型）和C型（陶瓷型）等。P型基板多采用 FR-4、BT樹脂基板，基板材料成本相對較低，但其制作工藝采用傳統(tǒng)的層壓、鉆孔、化學(xué)鍍 銅、電鍍銅、光刻、腐蝕等工藝，工藝步驟多，流程長，其基板材料的熱膨脹系數(shù)（CTE )與芯片 的熱膨脹系數(shù)失配，并且散熱型能差，不適用于大功率封裝。C型基板多為HTCC或LTCC基 板，其制作工藝采用漿料流延、絲網(wǎng)印刷、疊層、沖孔、燒成、濺射銅、光亥IJ、腐蝕、電鍍填充銅 和減薄等多種工藝，雖然解決了與芯片CTE的匹配性，但對于大功率芯片封裝和高頻器件 封裝來說，散熱特性差和收縮率較大是其主要特征，尤其在實(shí)際封裝中，還會遇到焊點(diǎn)產(chǎn)生 應(yīng)力較大，熱疲勞壽命短等問題。
[0004] 散熱性能好的基板材料包括娃、金屬(錯(cuò)、銅)、和復(fù)合材料等。其中，錯(cuò)基襯底具有 熱導(dǎo)率高[238WAm · K)]、易加工成型、成本低的優(yōu)點(diǎn)，成為散熱基板的首選材料之一，但鋁 基板與硅芯片間存在CTE的匹配問題，鋁硅合金材料可通過調(diào)整配比，將金屬材料（鋁）的 高導(dǎo)熱性和熱匹配材料（硅）的低熱脹系數(shù)結(jié)合起來，使得基板具有熱導(dǎo)率高、CTE可調(diào)、 制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，從而滿足封裝需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出一種基于鋁陽極氧化技術(shù)的基板及 其制造方法，克服了現(xiàn)有三維封裝基板散熱性能差、熱膨脹失配、工藝流程復(fù)雜等不利因 素。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 本發(fā)明提供一種基于鋁陽極氧化技術(shù)的基板，該基板包括：鋁合金基板、第一層布線、 第二層布線、第三層布線以及鋁全通柱和/或鋁半通柱。其中：所述鋁合金基板含有多孔氧 化鋁介質(zhì)，具有兩相對的第一表面及第二表面；所述第一層布線位于所述鋁合金基板的第 一表面上；所述第二層布線埋置于所述鋁合金基板中；所述第三層布線位于所述鋁合金基 板的第二表面上；所述鋁全通柱貫穿所述鋁合金基板的第一表面及第二表面，所述鋁半通 柱未貫穿所述鋁合金基板。
[0007] 其中，所述鋁全通柱和鋁半通柱既可以連通三層布線，還可以在鋁通柱表面植球 后安放芯片；同時(shí)還起到加強(qiáng)基板機(jī)械強(qiáng)度和提供散熱通道的作用。熱量通過鋁全通柱和 /或鋁半通柱和多孔氧化鋁介質(zhì)散出，使得散熱路徑大幅縮短，散熱效果好。
[0008] 較佳地，所述鋁合金基板含有一定比例的硅、鎂、鐵元素，所述鋁合金基板的厚度 為0· 1謹(jǐn)至0· 3謹(jǐn)。
[0009] 本發(fā)明還提供一種基于鋁陽極氧化技術(shù)的基板制造方法，包括以下步驟： 對含有多空鋁介質(zhì)的鋁合金基板進(jìn)行預(yù)處理，再進(jìn)行第一步光刻涂膠； 對第一步光刻涂膠后的所述鋁合金基板進(jìn)行第一步光刻，形成第二層布線的初步掩膜 圖形； 對第一步光刻后的鋁合金基板進(jìn)行致密型陽極氧化，形成致密型氧化層，再進(jìn)行第一 次去膠，形成第二層布線的圖形掩膜； 對第一次去膠后的鋁合金基板進(jìn)行第二步光刻涂膠，并進(jìn)行第二步光刻，形成第一層 布線、第三層布線及鋁全通柱和/或鋁半通柱的圖形掩膜； 對第二步光刻后的鋁合金基板進(jìn)行穿透型陽極氧化，形成多孔型氧化鋁介質(zhì)，再進(jìn)行 第二次去膠，完成基板的制造。
[0010] 其中，基板的第一層布線、第三層布線、鋁全通柱的圖形掩膜，通過第二步光刻工 藝制作，第二層布線的圖形掩膜通過第一步光刻工藝和致密型陽極氧化實(shí)現(xiàn)，鋁半通柱的 圖形掩膜通過第一步光刻工藝、致密型陽極氧化和第二步光刻工藝實(shí)現(xiàn)。第一層布線、第三 層布線的圖形掩膜材料實(shí)際上是第二步光刻所涂的光刻膠，第二層布線的圖形掩膜材料實(shí) 際上是致密型氧化鋁層，致密型氧化鋁層掩膜隨著穿透型氧化過程而逐漸溶解，所以實(shí)際 上未被致密氧化層掩膜保護(hù)的區(qū)域比致密型氧化鋁層掩膜保護(hù)的區(qū)域先氧化，當(dāng)未被任何 掩膜保護(hù)的區(qū)域穿透時(shí)鋁合金基板停止氧化，則第二層布線不會被過度氧化，第二層布線 形成。鋁全通柱的圖形掩膜位于鋁合金基板的金屬鋁上，材料實(shí)際上是第二步光刻所涂的 光刻膠；鋁半通柱的圖形掩膜在鋁合金基板的第一表面上材料實(shí)際上是第二步光刻所涂的 光刻膠或致密型氧化鋁層，在鋁合金基板的第二表面上材料實(shí)際上是致密型氧化鋁層或第 二步光刻所涂的光刻膠，并且此時(shí)第二步光刻所涂的膠位于致密型氧化鋁層上。
[0011] 較佳地，所述鋁合金基板含有一定比例的硅、鎂、鐵元素，所述鋁合金基板的厚度 為0· 1謹(jǐn)至0· 3謹(jǐn)。
[0012] 較佳地，所述致密型氧化層的厚度為0. 5微米到5微米。
[0013] 較佳地，所述致密型陽極氧化的過程時(shí)間控制在10分鐘到30分鐘；所述穿透型陽 極氧化的過程時(shí)間控制在6小時(shí)到20小時(shí)。
[0014] 較佳地，所述致密型陽極氧化所用的電解液為檸檬酸、硼酸等弱酸性電解液；所述 穿透型陽極氧化所用的電解液為硫酸、磷酸、鉻酸或草酸等酸性電解液。
[0015] 較佳地，所述去膠采用的方法為等離子體干法去膠工藝。
[0016] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)： 本發(fā)明提供的基于鋁陽極氧化技術(shù)的基板及其制作方法，制作流程簡潔，基板熱導(dǎo)率 高，CTE可調(diào)，提高了三維封裝的可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明： 圖1為本發(fā)明的不含鋁半通柱的基于陽極氧化技術(shù)的基板的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的含鋁半通柱的基于陽極氧化技術(shù)的基板的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明的基于陽極氧化技術(shù)的基板制造方法的工藝流程圖； 圖4a為本發(fā)明的實(shí)施例一的S1步驟后的鋁合金基板示意圖； 圖4b為本發(fā)明的實(shí)施例一的S2步驟后的鋁合金基板示意圖； 圖4c為本發(fā)明的實(shí)施例一的S3步驟后的鋁合金基板示意圖； 圖4d為本發(fā)明的實(shí)施例一的S4步驟后的鋁合金基板示意圖； 圖4e為本發(fā)明的實(shí)施例一的S5步驟后的鋁合金基板示意圖； 圖4f為本發(fā)明的實(shí)施例一的S6步驟后的鋁合金基板示意圖； 圖4g為本發(fā)明的實(shí)施例一的S7步驟后的鋁合金基板示意圖； 圖5a為本發(fā)明的實(shí)施例二的S1步驟后的鋁合金基板示意圖； 圖5b為本發(fā)明的實(shí)施例二的S2步驟后的鋁合金基板示意圖； 圖5c為本發(fā)明的實(shí)施例二的S3步驟后的鋁合金基板示意圖； 圖5d為本發(fā)明的實(shí)施例二的S4步驟后的鋁合金基板示意圖； 圖5e為本發(fā)明的實(shí)施例二的S5步驟后的鋁合金基板示意圖； 圖5f為本發(fā)明的實(shí)施例二的S6步驟后的鋁合金基板示意圖； 圖5g為本發(fā)明的實(shí)施例二的S7步驟后的鋁合金基板示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。
[0019] 請參閱圖1-圖5,給出了本發(fā)明的不含鋁半通柱和含鋁半通柱的基于陽極氧化技 術(shù)的基板的結(jié)構(gòu)圖及其制造方法的工藝流程圖。
[0020] 圖1示出了不含鋁半通柱的基于鋁陽極氧化技術(shù)的基板的結(jié)構(gòu)，其包括：鋁合金 基板11、第一層布線1、第二層布線2、第三層布線3以及鋁全通柱5。其中：鋁合金基板11 含有多孔氧化鋁介質(zhì)4,具有兩相對的第一表面及第二表面；第一層布線1位于鋁合金基板 11的第一表面上；第二層布線2埋置于錯(cuò)合金基板中；第三層布線3位于錯(cuò)合金基板11的 第二表面上；鋁全通柱5貫穿鋁合金基板11的第一表面及第二表面。
[0021] 圖2示出了含鋁半通柱的基于陽極氧化技術(shù)的基板的結(jié)構(gòu)，其包括：鋁合金基板 11、第一層布線1、第二層布線2、第三層布線3、鋁全通柱5以及鋁半通柱6。其中：鋁合金 基板11含有多孔氧化鋁介質(zhì)4,具有兩相對的第一表面及第二表面；第一層布線1位于鋁 合金基板11的第一表面上；第二層布線2埋置于錯(cuò)合金基板中；第三層布線3位于錯(cuò)合金 基板11的第二表面上；鋁全通柱5貫穿鋁合金基板11的第一表面及第二表面，鋁半通柱6 未貫穿鋁合金基板11。
[0022] 實(shí)施例一： 本實(shí)施例提供的基于鋁陽極氧化技術(shù)的基板制造方法選用厚度〇. 3mm的8011牌號A1 合金基板，其成分見表1。
[0023] 表1 8011牌號A1合金成分表(質(zhì)量百分比）

【權(quán)利要求】
1. 一種基于鋁陽極氧化技術(shù)的基板，其特征在于，包括： 鋁合金基板，其含有多孔氧化鋁介質(zhì)，所述鋁合金基板具有兩相對的第一表面及第二 表面； 第一層布線，位于所述鋁合金基板的第一表面上； 第二層布線，埋置于所述鋁合金基板中； 第三層布線，位于所述鋁合金基板的第二表面上；以及 鋁全通柱和/或鋁半通柱，其中所述鋁全通柱貫穿所述鋁合金基板的第一表面及第二 表面，所述鋁半通柱未貫穿所述鋁合金基板。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鋁陽極氧化技術(shù)的基板，其特征在于，所述鋁合金基板 含有娃、鎂、鐵元素，所述錯(cuò)合金基板的厚度為〇. 1_至〇. 3_。
3. -種基于鋁陽極氧化技術(shù)的基板制造方法，其特征在于，包括以下步驟： 對含有多孔鋁介質(zhì)的鋁合金基板進(jìn)行預(yù)處理，再進(jìn)行第一步光刻涂膠； 對第一步光刻涂膠后的所述鋁合金基板進(jìn)行第一步光刻，形成第二層布線的初步掩膜 圖形； 對第一步光刻后的鋁合金基板進(jìn)行致密型陽極氧化，形成致密型氧化層，再進(jìn)行第一 次去膠，形成第二層布線的圖形掩膜； 對第一次去膠后的鋁合金基板進(jìn)行第二步光刻涂膠，并進(jìn)行第二步光刻，形成第一層 布線層、第三層布線及鋁全通柱和/或鋁半通柱的圖形掩膜； 對第二步光刻后的鋁合金基板進(jìn)行穿透型陽極氧化，形成多孔氧化鋁介質(zhì)，再進(jìn)行第 二次去膠，完成基板的制造。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于鋁陽極氧化技術(shù)的基板制造方法，其特征在于，所述鋁 合金基板含有娃、鎂、鐵元素，所述錯(cuò)合金基板的厚度為0. 1mm至0. 3_。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于鋁陽極氧化技術(shù)的基板制造方法，其特征在于，所述致 密型氧化層的厚度為〇. 5微米到5微米。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于鋁陽極氧化技術(shù)基板制造方法，其特征在于，所述致密 型陽極氧化的過程時(shí)間控制在10分鐘到30分鐘；所述穿透型陽極氧化的過程時(shí)間控制在 6小時(shí)到20小時(shí)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于鋁陽極氧化技術(shù)的基板制造方法，其特征在于，所述致 密型陽極氧化所用的電解液為檸檬酸、硼酸等弱酸性電解液；所述穿透型陽極氧化所用的 電解液為硫酸、磷酸、鉻酸或草酸等酸性電解液。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于鋁陽極氧化技術(shù)的基板制造方法，其特征在于，所述第 二次去膠采用的方法為等離子體干法去膠工藝。
【文檔編號】H05K3/46GK104125710SQ201410394186
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】劉凱, 王盈瑩, 王立春 申請人:上海航天電子通訊設(shè)備研究所