埋入無源元件型玻璃基板的熱回流制備及設計研究.pdf

1、系統(tǒng)級、微型化和低成本集成封裝是微電子機械系統(tǒng)(Micro-electro-mechanical System，簡稱MEMS)封裝的一大趨勢，而封裝基板技術為系統(tǒng)提供支持、保護和電互連作用，是三維(Three-dimensional，簡稱3D)系統(tǒng)級MEMS封裝的關鍵技術。將無源元件埋入封裝基板，是進一步減小MEMS系統(tǒng)封裝體積的重要途徑。在系統(tǒng)級MEMS封裝基板材料中，玻璃具有低熱膨脹系數(shù)、大光學帶寬、高電阻率、氣密性、防潮性、化學穩(wěn)

2、定性和低成本等優(yōu)勢，極具發(fā)展?jié)摿Α５?，玻璃的加工難度大，現(xiàn)有基板工藝也難以直接應用，因此亟需發(fā)展成套的MEMS封裝玻璃基板加工技術以及設計方法。本論文基于熱成型技術，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，并研究其設計方法。
　　首先，本論文設計將導電通路、電阻、電容、電感、濾波器等埋置于玻璃基板內部，設計采用玻璃回流工藝制備埋入無源元件型玻璃基板。該設計充分利用基板內部空間，釋放更多表面空間應用于3D集成，顯

3、著縮小封裝體積。
　　接著，本論文對埋入型基板設計思路進行實驗驗證。實驗結果表明，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的微結構。玻璃回流工藝利用高溫熔融玻璃無孔洞包覆微結構，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，本論文對埋入型基板設計思路進行HFSS仿真驗證。仿真結果

4、表明，采用導電TGV實現(xiàn)共面波導的3D互連結構損耗較低，可應用于實際生產(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，驗證了該工藝和該設計思路的實際應用價值。以高摻雜硅作為電感材料損耗較大，品質因數(shù)較低，不適合應用于實際生產(chǎn)。以銅作為電感材料電磁性能優(yōu)良，不同結構電感具有不同范圍的品質因數(shù)、有效電感和頻率。隨著厚度增加，電感品質因數(shù)增加率減小，到達