利用微尺度金属线磁性组装技术制造的用于玻璃中介层和 MEMS 封装应用的玻璃通孔
引用
M. J. Laakso、S. J. Bleiker、J. Liljeholm、G. E. Mårtensson、M. Asiatici、A. C. Fischer、G. Stemme、T. Ebefors 和 F. Niklaus，“利用微尺度金属线磁性组装制造的玻璃中介层和 MEMS 封装应用的玻璃通孔”，IEEE Access，vol. 6，第 49938-49950 页，2018 年。
关键词
- 玻璃通孔 (TGV)
- 磁性组装
- 玻璃中介层
- MEMS 封装
- 晶圆级封装
- 热膨胀失配
- 热膨胀系数 (CTE)
- 焊料凸点
- 镍线
- 旋涂玻璃 (SOG)
简介
本文介绍了一种利用金属线磁性组装制造玻璃通孔 (TGV) 的新型方法，该方法可在玻璃基板上实现低电阻垂直电连接，适用于玻璃中介层和 MEMS 封装等先进封装应用。文中描述了制造工艺，表征了 TGV 的电阻，并分析了不同金属-玻璃组合的热膨胀特性，以实现最佳热兼容性。
摘要
本文发表于2018年8月1日，介绍了一种通过玻璃基板创建垂直电连接的方法，即玻璃通孔（TGV）。作者利用磁性组装技术将金属线填充到玻璃基板的通孔中，为超共形电镀等传统方法提供了一种替代方案。由于玻璃通孔侧壁粗糙，超共形电镀在玻璃基板上实施起来颇具挑战性。
以下是本文的概要：
- 背景：TGV对于电子领域的先进封装技术至关重要，与硅基硅通孔（TSV）相比，它具有电损耗低、耦合少、成本效益高等优势。然而，由于难以制造出适合传统金属填充技术的光滑通孔，因此在玻璃基板上制造高质量的TGV并不容易。
- 磁性组装方法：本文展示了如何使用磁性组装技术来克服现有TGV制造方法的局限性。该工艺包括将铁磁金属棒磁力拉入玻璃基板上预制的通孔中。然后使用旋涂玻璃 (SOG) 将金属棒固定到位。该方法即使在盲孔中也能创建完全填充的 TGV，这对于实现薄基板非常有利。
- 挑战应对与功能演示：本文通过在组装过程中使用多个磁铁解决了金属棒从玻璃通孔中拆卸的难题（由于金属棒呈圆锥形且纵横比较低）。这确保了磁场的连续性，防止金属棒在用 SOG 固定之前拆卸。研究人员成功演示了典型电阻为 64mΩ 的 TGV，与其他已报道的金属 TGV 相当。他们还展示了使用喷射技术将焊膏直接沉积到 TGV 上的可行性，展现了高密度集成的潜力。
- 并行化和热膨胀考虑：为了提高制造吞吐量，本文探讨了同时使用多个磁体进行磁性组装工艺的并行化。结果表明，这种方法可以显著缩短晶圆级组装时间。此外，本文分析了不同金属（适用于磁性组装）与各种玻璃基板的热膨胀兼容性。这对于最大限度地降低应力并确保TGV（尤其是非空心TGV）的可靠性至关重要。分析表明，可伐合金和因瓦合金是极具潜力的材料，它们与硼硅酸盐和熔融石英等玻璃基板具有良好的热膨胀匹配性。
总而言之，本文强调了磁性组装作为一种制造高质量TGV的有前景的技术。作者探讨了关键挑战，演示了其功能，并探索了提高效率和可靠性的途径。
来源：https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=8424149