采用啮合微结构的金属聚合物复合材料转接板及制备方法技术

本发明专利技术提供一种采用啮合微结构的金属聚合物复合材料转接板及制备方法，所述转接板包含导电金属柱、金属增强框架以及啮合微结构；所述导电金属柱和金属增强框架分布在转接板中且金属增强框架和导电金属柱之间无接触，导电金属柱自上而下贯穿整个转接板；啮合微结构连接在金属增强框架上，啮合微结构的金属聚合物复合转接板中导电金属柱和金属增强框架间的空隙由聚合物填充。该转接板采用啮合微结构提升复合材料的界面性能，能有效提高金属聚合物复合材料的综合性能，既没有增加工艺难度和成本，又能实现性能的提高，有望实现产业化应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种金属/聚合物复合材料转接板，具体地，涉及一种采用啮合微结构的金属聚合物复合材料转接板及其制备方法，属于集成电路或分立器件封装

技术介绍
在微电子封装中，一般需要将芯片与PCB基板互联。但芯片的线宽通常为几十纳米，而PCB基板线宽则是几十或几百微米。因此可以通过转接板实现纳米到微米的过渡，将芯片和PCB板互连起来。转接板作为连接芯片和PCB板的核心器件，需要具备良好的性能，例如：高密度、高刚度、低热膨胀系数以及低介电常数。目前较主流的发展方向是带有硅通孔的硅基转接板，可以实现精细线宽以及高密度的转接能力。但这种工艺目前还存在以下技术难点：1.通孔的形成较难，通常采用深反应离子刻蚀法制备，这种方法形成效率较低，且成品率不高。2.通孔金属填充较难，通常采用预先在通孔内沉积种子层金属然后电镀的方法，这种方式很难避免通孔内有空洞缺陷，降低了成品率。为了克服上述难题，提出了以聚合物为基体的非硅材料转接板。这种非硅材料转接板具有成本低、制备工艺简单等优点。另外聚合物本身热学性能稳定，同时具有较高的介电常数。然而聚合物的缺点是热膨胀系数较大，容易与芯片产生热失配。另外聚合物的刚度性能较差，当转接板承受载荷的时候很容易产生变形。为了改善以聚合物为基体的复合材料转接板，技术专利CN102709255A一种金属结构有序增强的聚合物复合材料转接板，所述的转接板包括转接板基体，在转接板基体内设置有导电金属柱和有序增强聚合物的金属结构。这种金属有序增强结构的加入改善了聚合物的力学和热学性能，从而使得转接板的性能得到提升。然而复合材料存在的一大问题就是界面结合性能通常较差。上述专利提出的金属聚合物复合材料转接板同样也存在这个问题，当转接板承受载荷的情况下会产生形变，此时金属和聚合物间很容易产生分离现象，因此金属对聚合物的强化作用也随之消失。
技术实现思路
本专利技术针对上述金属聚合物复合材料的界面性能存在的缺陷，提出一种采用啮合微结构的金属聚合物复合材料转接板及其制备方法。本专利技术通过在金属和金属界面添加啮合微结构来实现复合材料界面性能的强化。根据本专利技术的一个目的，提供一种采用啮合微结构的金属聚合物复合材料转接板，所述转接板包括导电金属柱、金属增强框架、聚合物，以及处于聚合物和金属增强框架界面的啮合微结构。优选地，所述啮合微结构的起始位置位于聚合物和金属增强框架的界面上，且从该界面开始向聚合物内部延伸。优选地，所述啮合微结构的形状为不会造成金属增强框架和导电金属柱发生电导通的任意形状。优选地，所述啮合微结构的尺寸根据金属增强框架和聚合物尺寸变化，同时保证不会造成金属增强框架和导电金属柱发生电导通。优选地，所述啮合微结构的材料为具有大于固态聚合物结构刚度的金属材料中的任意一种或组合。本专利技术提出的啮合微结构能够改善复合材料的界面结合性能较差的问题，将这种界面强化的复合材料用于转接板基体，可以克服转接板承受载荷变形过程中金属和聚合物易分离的问题，这种基于界面性能强化机制的复合材料转接板的力学性能将会大大提升。优选地，所述导电金属柱分布在转接板基体中，且贯穿整个转接板，与金属增强框架间无接触，导电金属柱和金属增强框架间的空隙由聚合物填充。优选地，所述聚合物为通过固化工艺能从液态相转变为固态相的聚合物中的一种或组合。优选地，所述的导电金属柱的金属为能承载电互连功能的金属材料中的一种或组合。优选地，所述的金属增强框架的金属为具有大于固态聚合物结构刚度的金属材料中的一种或组合。根据本专利技术的另一个目的，提供一种上述金属聚合物复合材料转接板的制备方法，所述方法：通过电镀预先形成导电金属柱、金属增强框架以及啮合微结构，然后通过电泳或者旋涂的方式填充金属增强框架和导电金属柱的空隙作为介质层，再用打磨的方式使导电金属柱的顶端和底端从聚合物中露出，从而形成一种采用啮合微结构的金属聚合物复合材料转接板，整个转接板的工艺流程简单，成本低。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：与原有的金属有序增强聚合物复合材料转接板相比，采用啮合微结构的金属聚合物复合材料转接板在不增加工艺成本和工艺难度的基础上，强化了金属聚合物复合材料的界面性能，改善了复合材料基体应力分布不均匀现象，有效提升了转接板的强度和热学性能，从而扩大了转接板的适用范围。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术一实施例的结构俯视图。图中：啮合微结构1、聚合物2、金属增强框架3、导电金属柱4。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1所示，一种采用啮合微结构的金属聚合物复合材料转接板，包括：啮合微结构1、聚合物2、金属增强框架3、导电金属柱4。啮合微结构1位于聚合物和金属增强框架界面，啮合微结构1连接在金属增强框架3上，共同强化聚合物2。啮合微结构1连接在金属增强框架3上，啮合微结构1和导电金属柱4之间没有连接(无接触)，导电金属柱4自上而下贯穿整个转接板；导电金属柱4和金属增强框架3间的空隙由聚合物2填充。所述啮合微结构1的起始位置位于聚合物2和金属增强框架3的界面上，且从该界面开始向聚合物2内部延伸，在部分实施例中，金属增强框架3为多边形，啮合微结构位于多边形的边长的中央位置。啮合微结构1和聚合物2依靠表面的微观的粗糙结构实现嵌合和互锁作用进行连接，成为机械结合或机械互锁。在一优选实施例中，啮合微结构1均匀分布在聚合物2中，如图1所示，这提升了复合材料的综合性能，性能的提升归功于：(1)增强体(啮合微结构1)均匀分布在基体(聚合物2)中，当转接板受到载荷的时候能够使载荷有效地从基体传递到增强体上，同时使得应力分布均匀，减少应力集中现象的出现。(2)界面结合面的强大结合力和载荷从基体传递到均匀分布的网络状的增强结构中。(3)增强体(啮合微结构1)分布在多边形金属增强框架的每个边的中央位置上，这样当转接板承受不同方向载荷的时候，不同方向的增强体会分别起到抵抗转接板变形的作用，同时这分布在不同方向的增强体还会相互作用进一步起到强化的效果。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用啮合微结构的金属聚合物复合转接板，所述转接板包括导电金属柱、金属增强框架和聚合物，其特征在于：还包括处于聚合物和金属增强框架界面的啮合微结构。

【技术特征摘要】
1.一种采用啮合微结构的金属聚合物复合转接板，所述转接板包括导电金属柱、金属
增强框架和聚合物，其特征在于：还包括处于聚合物和金属增强框架界面的啮合微结构。
2.根据权利要求1所述的采用啮合微结构的金属聚合物复合转接板，其特征在于：所
述啮合微结构的起始位置位于聚合物和金属增强框架的界面上，且从该界面开始向聚合
物内部延伸。
3.根据权利要求1所述的采用啮合微结构的金属聚合物复合转接板，其特征在于：所
述啮合微结构的形状为不会造成金属增强框架和导电金属柱发生电导通的任意形状。
4.根据权利要求3所述的采用啮合微结构的金属聚合物复合转接板，其特征在于：所
述啮合微结构的形状为矩形、圆形或哑铃型。
5.根据权利要求1所述的采用啮合微结构的金属聚合物复合转接板，其特征在于：所
述啮合微结构的尺寸根据金属增强框架和聚合物尺寸变化，同时保证不会造成金属增强
框架和导电金属柱发生电导通。
6.根据权利要求1所述的采用啮合微结构的金属聚合物复合转接板，其特征在于：所
述啮合微结构的材料为具有大于固态聚合物结构刚度的金属材料中的任意一种或组合。
7.根据权利要求1-6任一项所述的采用啮合微结构的金属聚合物复合转接板，其特征
在于：所述导电金属柱贯穿整个转接板，...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁桂甫，刘艳梅，孙斌，王艳，汪红，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31