复合材料分层技术优化：提高性能

在分层之前，改变在2S/1P和0S/1P的接头，用导电胶连接2S/1P片心与铜片，同时将2S/1P也与0S/1P的另一面相连。在每次增加另外的2S/1P和0S/1P时，都要在复合分层中增加了两个信号层。这样就形成了在5层的复合结构（两层2S/1P和三层0S/1P）中包括4层信号层，如图11.13所示。

尽管这种特定的复合结构是由2S/1P和0S/1P交互组成，但是它的组成方式也可以是多种多样的。

用导电胶作连接填充的堆芯与电路复合材料粘贴构成了复合结构。高温高压的环境使复合层中的导电胶固化，并且保证Z轴方向的连接。图11.15所示为片心接头处直径为55μm已填充的孔的光学图像和SEM图像。可以看出，导电胶的高度比周围的绝缘材料的高（见图11.15d）。在制作夹层的过程中，这个高差为两个2S/1P片心之间的固定接头提供了方便。复合层结构的横截面如图11.16所示。

图11.15 不同导电胶填充的堆心SEM图像

a）大面积的光学图像 b）高放大倍数的光学图像 c）相对低放大倍数的SEM图像 d）高放大倍数的SEM图像

图11.16 复合层在Z轴方向的横截面图

为了与粘合剂形成稳固的接头，2S/1P表面的金属面和0S/1P中的导电胶需要进行一些特殊的处理。图11.17a所示为了与导电胶实现稳固连接，金属表面未经处理的复合层的横截面。图11.17b给出了经过金属表面处理，经过相似温度循环后的结果。可以看出，图b所示的连接是稳固的。

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图11.17 金属结合面经过表面处理后和未经过表面处理的连接经温度循环后的截面图

a）未经过表面处理 b）经过表面处理

图11.18上图所示为通孔填料的部分横截面SEM图像。图中，2S/1P的电镀孔的周围为绝缘材料，并且0S/1P中的粘合剂已经用二氧化碳激光移除。图11.18下图所示为从复合层材料中移除出来的75μm直径的金属焊盘。表面的连接导电胶柱面在移除过程中断裂。断裂发生在浆料（焊膏）的内部，这一现象表明金属和导电胶的连接力学整合性非常好。

在这个案例中，Z轴方向上的封装采用了高性能材料，从而使它的稳定性和导电性能都很出色^{[47，92，93]}。它还提供了优良的泄漏密度和布线能力。除了解决了布线通道的问题，Z轴方向的连接技术还减少了高速度信号的损失。为了较少或消除连接头，PTH一定程度上已经被盲孔和深孔所替代（见图11.19）。

图11.18 焊膏和焊盘连接的横截面SEM图像及断裂后的SEM图像（上图为过通填料中焊膏与焊盘连接的SEM图像。用CO₂激光去除周围的绝缘部分。下图为去除上图所示的绝缘部分 后通孔填料的连接表面和焊膏柱的结构的SEM图。可以看出，银仍然留在焊盘表面）

图11.19 可在任意层终止的通孔

（能在任意层终止的通孔（见下图），提供了额外的布线通道，淘汰了与PTH有关的支路（见上图））