埋入無源元件型玻璃基板的熱回流制備及設(shè)計(jì)研究.pdf

1、系統(tǒng)級(jí)、微型化和低成本集成封裝是微電子機(jī)械系統(tǒng)(Micro-electro-mechanical System，簡(jiǎn)稱MEMS)封裝的一大趨勢(shì)，而封裝基板技術(shù)為系統(tǒng)提供支持、保護(hù)和電互連作用，是三維(Three-dimensional，簡(jiǎn)稱3D)系統(tǒng)級(jí)MEMS封裝的關(guān)鍵技術(shù)。將無源元件埋入封裝基板，是進(jìn)一步減小MEMS系統(tǒng)封裝體積的重要途徑。在系統(tǒng)級(jí)MEMS封裝基板材料中，玻璃具有低熱膨脹系數(shù)、大光學(xué)帶寬、高電阻率、氣密性、防潮性、化學(xué)穩(wěn)

2、定性和低成本等優(yōu)勢(shì)，極具發(fā)展?jié)摿?。但是，玻璃的加工難度大，現(xiàn)有基板工藝也難以直接應(yīng)用，因此亟需發(fā)展成套的MEMS封裝玻璃基板加工技術(shù)以及設(shè)計(jì)方法。本論文基于熱成型技術(shù)，提出一種埋入無源元件型MEMS封裝玻璃基板的新型制備技術(shù)，并研究其設(shè)計(jì)方法。
　　首先，本論文設(shè)計(jì)將導(dǎo)電通路、電阻、電容、電感、濾波器等埋置于玻璃基板內(nèi)部，設(shè)計(jì)采用玻璃回流工藝制備埋入無源元件型玻璃基板。該設(shè)計(jì)充分利用基板內(nèi)部空間，釋放更多表面空間應(yīng)用于3D集成，顯

3、著縮小封裝體積。
　　接著，本論文對(duì)埋入型基板設(shè)計(jì)思路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所制備埋入玻璃基板元件的線寬為50-200um，厚度200um，可制備深寬比2.5的微結(jié)構(gòu)。玻璃回流工藝?yán)酶邷厝廴诓Ａo孔洞包覆微結(jié)構(gòu)，可大批量、低成本地制備埋入型玻璃基板，元件厚度高至上百微米，有效拓寬信號(hào)通路，減小電阻，而傳統(tǒng)表面微加工工藝制備的元件最厚為20-30um。
　　然后，本論文對(duì)埋入型基板設(shè)計(jì)思路進(jìn)行HFSS仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果

4、表明，采用導(dǎo)電TGV實(shí)現(xiàn)共面波導(dǎo)的3D互連結(jié)構(gòu)損耗較低，可應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。電感厚度增加可降低回波損耗和插入損耗，大幅度提高品質(zhì)因數(shù)，小幅度減小有效電感，而玻璃回流工藝制備的埋入玻璃基板電感厚度可高至上百微米，驗(yàn)證了該工藝和該設(shè)計(jì)思路的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。以高摻雜硅作為電感材料損耗較大，品質(zhì)因數(shù)較低，不適合應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。以銅作為電感材料電磁性能優(yōu)良，不同結(jié)構(gòu)電感具有不同范圍的品質(zhì)因數(shù)、有效電感和頻率。隨著厚度增加，電感品質(zhì)因數(shù)增加率減小，到達(dá)