專利名稱：混合模塊和其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有硅襯底和形成在其中的布線層的混合模塊和制造該混合模塊的方法，在硅襯底上安裝有諸如光學(xué)元件、電子部件或包括多個集成電路(IC)、LSI(大規(guī)模集成)元件和存儲器件的半導(dǎo)體電路器件這樣的部件。
背景技術(shù)：
例如，諸如個人計算機(jī)、蜂窩式電話、錄像機(jī)和音頻設(shè)備這樣的各種電子設(shè)備具有電子部件或半導(dǎo)體電路器件，例如IC元件、LSI元件和存儲器件。電子設(shè)備具有包括基襯底和基襯底上的布線層的混合模塊，基襯底中形成有半導(dǎo)體電路器件或具有相同功能的電子部件。
在混合模塊中，為了實(shí)現(xiàn)具有小尺寸的多功能和高性能電子設(shè)備，多個安裝部件被提供在硅襯底中，這使混合模塊能夠具有高集成度、小尺寸和輕質(zhì)量。例如，JP-A-7-7134和JP-A-2000-106417公開了這樣的混合模塊，其中多個安裝部件被密封在樹脂襯底中，使得輸入/輸出部分形成表面相互齊平并且布線層被形成在樹脂襯底的主表面上?；旌夏K被配置使得其他部件可以利用插在其間的布線層而被安裝在安裝部件上，這使得可以實(shí)現(xiàn)具有小厚度和高集成度的混合模塊。
同時，在電子設(shè)備中，板內(nèi)安裝的部件之間的信號傳輸通常是通過布線層上形成的布線圖案來執(zhí)行的。在電子設(shè)備中，已需要高速信號處理。然而，由于例如精密形成布線圖案的限制、由布線圖案中生成的CR(電容-電阻)時間常數(shù)、EMI(電磁干擾)、EMC(電磁兼容性)導(dǎo)致的信號傳輸延遲和布線圖案之間的串?dāng)_，難于使用布線圖案以電信號傳輸方法實(shí)現(xiàn)高速信號處理。
在電子設(shè)備中，為了解決由電信號傳輸結(jié)構(gòu)引起的問題和實(shí)現(xiàn)高速、多功能和高性能的混合模塊，已經(jīng)研究了包括諸如光互連組件或光信號傳輸通道(光總線)這樣的光組件的光信號傳輸結(jié)構(gòu)。光信號傳輸結(jié)構(gòu)適合于裝置之間、裝置中提供的板之間或板內(nèi)安裝的部件之間的相對短距離的信號傳輸。在光信號傳輸結(jié)構(gòu)中，光信號傳輸通道被形成在其中安裝有部件的布線襯底中，并且光信號傳輸通道被用作傳輸通道，這使得可以高速地傳輸大量光信號。例如，JP-A-2004-193221公開了具有光學(xué)元件的混合模塊。

發(fā)明內(nèi)容
在JP-A-7-7134和JP-A-2000-106417中公開的混合模塊中，諸如半導(dǎo)體芯片或功能器件這樣的多個安裝部件被安裝在被基底支撐的基片上的線路中，并且樹脂被施加在基片上以密封安裝部件，從而形成襯底。在混合模塊中，安裝部件被安裝使得其接觸焊盤相互齊平，這使得可以將安裝部件共同地連接到電路板，并且根據(jù)具有最大尺寸的安裝部件對襯底進(jìn)行拋光，從而減少混合模塊的總厚度。
然而，在混合模塊中，因?yàn)槎鄠€安裝部件被密封在由樹脂形成的襯底中，所以襯底主要由于在樹脂被硬化時發(fā)生的硬化收縮而變形。在混合模塊中，襯底主要由于硬化收縮而彎曲，這導(dǎo)致了安裝部件的連接焊盤與電路板的安裝岸臺之間的位置偏移或連接部分中的布線線路的中斷，從而引起了安裝精度的惡化。另外，在混合模塊中，由于熱變形所引起的壓力，在安裝部件的外圍部分中發(fā)生裂縫，這導(dǎo)致了安裝強(qiáng)度的降低、由水滲透引起的內(nèi)部短路或生銹的發(fā)生，從而導(dǎo)致了低可靠性。
同時，如JP-A-2000-106417所公開的，因?yàn)榛旌夏K包括了光信號傳輸結(jié)構(gòu)，所以可以實(shí)現(xiàn)高速、多功能和高性能的混合模塊。在混合模塊中，向例如能夠高速處理大量信號的LSI元件輸入的/從這樣的LSI元件輸出的電信號被光學(xué)元件轉(zhuǎn)換為光信號，所述光學(xué)元件例如是半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管或光檢測器。因此，JP-A-2000-106417提供了兼具電信號傳輸結(jié)構(gòu)和光信號傳輸結(jié)構(gòu)的混合型的混合模塊。
在混合型的混合模塊中，在通過光信號傳輸結(jié)構(gòu)高速傳輸信號的同時，通過減少由于CR時間常數(shù)、EMI噪聲和EMC引起的信號傳輸延遲來減少電信號傳輸結(jié)構(gòu)中的寄生電容是很重要的。在混合型的混合模塊中，在光學(xué)元件將電信號變換為光信號時生成熱，這可能對電子部件的特性有影響。
因此，在混合型的混合模塊中，通常光學(xué)元件或光信號傳輸通道通過獨(dú)立的過程而被安裝在布線層或電路板的主表面上。在混合型的混合模塊中，安裝過程是復(fù)雜的，并且降低了制造效率，這導(dǎo)致了較低的制造產(chǎn)出。在混合型的混合模塊中，因?yàn)殡娮硬考c光學(xué)元件是獨(dú)立安裝的，所以需要用于連接這些部件的電布線圖案，并且連接電容使得難于減少寄生電容。
因此，期望提供下述混合模塊和制造該混合模塊的方法，所述混合模塊能夠以較小的厚度安裝多個部件，并且改善了安裝精度和安裝效率，從而提高了可靠性。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，混合模塊包括具有形成在其中的多個部件安裝開口的硅襯底，多個部件安裝開口由通孔組成；被安裝在部件安裝開口中，使得輸入/輸出部分形成表面基本上與硅襯底的第一主表面齊平的多個安裝部件；由被填入其中安裝有安裝部件的部件安裝開口中的密封材料形成并且覆蓋了安裝部件的密封層，同時輸入/輸出部分形成表面從硅襯底的第一主表面暴露，以將安裝部件固定在部件安裝開口中；以及被形成在硅襯底的第一主表面上的布線層，并且其具有被連接到輸入/輸出部分的布線圖案，輸入/輸出部分被提供在從第一主表面暴露的安裝部件的輸入/輸出部分形成表面上。
在根據(jù)上述實(shí)施例的混合模塊中，因?yàn)楣枰r底被用作基襯底，所以相對容易地形成了具有高精度的部件安裝開口和布線層，并且?guī)缀醪挥捎诶鐭岫冃?。因此，安裝部件被精確地安裝在硅襯底中，并且被可靠地連接到例如布線層，這帶來了高可靠性。另外，在混合模塊中，硅襯底充當(dāng)安裝部件或布線層的地，并且還具有散熱的功能，這使得混合模塊可以穩(wěn)定地工作。在混合模塊中，具有不同尺寸的安裝部件被安裝在硅襯底中，同時其輸入/輸出部分形成表面相互齊平。因此，可以減少混合模塊的尺寸和厚度，并通過過孔而非凸點(diǎn)以最短距離將安裝部件連接到布線層，從而減少了寄生電容。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例，一種制造混合模塊的方法包括在硅襯底中形成多個部件安裝開口的部件安裝開口形成步驟，部件安裝開口由穿過硅襯底的第一和第二主表面的通孔組成；通過將安裝部件安裝在部件安裝開口中來將安裝部件與硅襯底集成，使得輸入/輸出部分形成表面與硅襯底的第一主表面基本上齊平的安裝部件集成步驟；以及在硅襯底的第一主表面上形成布線層以覆蓋安裝部件的布線層形成步驟。該方法制造了這樣一種混合模塊，其中安裝部件被安裝在部件安裝開口中，使得輸出/輸入部分形成表面在某一狀態(tài)下從硅襯底的第一主表面暴露，在該狀態(tài)下，它們基本上與硅襯底的第一主表面齊平。
在根據(jù)上述實(shí)施例的制造混合模塊的方法中，安裝部件集成步驟包括硅襯底安裝步驟；部件安裝步驟；密封層形成步驟，以及剝離步驟。在制造混合模塊的方法中，在硅襯底安裝步驟中，硅襯底利用其第一主表面作為鍵合表面鍵合到偽襯底，使得從第一主表面暴露的部件安裝開口的部分被堵塞。在制造混合模塊的方法中，在部件安裝步驟中，使用輸入/輸出部分形成表面作為安裝表面，將安裝部件安裝在來自第二主表面的硅襯底的部件安裝開口中，使得輸入/輸出部分形成表面在偽襯底上基本上相互齊平。在制造混合模塊的方法中，在密封層形成步驟中，在諸如粘合樹脂這樣的密封材料被填入部件安裝開口之后，密封材料被通過硬化處理硬化以形成密封層，使得安裝部件被密封層固定在部件安裝開口中。在制造混合模塊的方法中，在剝離步驟中，硅襯底被從偽襯底剝離。這樣，該制造方法制造了這樣一種半成品，其中安裝部件被安裝在部件安裝開口中，使得其輸入/輸出部分形成表面與硅襯底的第一主表面齊平。
在制造混合模塊的方法中，幾乎不由于熱而變形的硅襯底被用作基襯底，并且多個部件安裝開口通過例如蝕刻而被精確和有效地形成在硅襯底中。然后，安裝部件被精確地安裝在部件安裝開口中。這樣，安裝部件與硅襯底集成。根據(jù)制造混合模塊的方法，安裝部件可靠地連接到布線層，從而防止了布線線路的中斷，這使得可以制造具有高可靠性的混合模塊。根據(jù)制造混合模塊的方法，硅襯底充當(dāng)安裝部件或布線層的地，并且還具有散熱的功能，這使得可以制造能夠穩(wěn)定工作的混合模塊。根據(jù)制造混合模塊的方法，因?yàn)榫哂邪惭b部件的硅襯底被附接到另一個構(gòu)件，所以可以減少硅襯底的尺寸和厚度并以最短距離將安裝部件連接到布線層，從而引起了寄生電容的減少。結(jié)果，可以有效地制造具有高集成度的多功能和高性能的混合模塊。
根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例，安裝部件被安裝在硅襯底中形成的部件安裝開口中，使得輸入/輸出部分形成表面基本上與硅襯底的主表面齊平，安裝部件被密封層以與硅襯底集成，并且被電連接到安裝部件的布線層被形成在硅襯底的主表面上，從而形成了混合模塊。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以減少混合模塊的厚度和尺寸，并且可以通過以最短距離將安裝部件連接到布線層來減少寄生電容。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以得到高精度的混合模塊，其中幾乎不由于熱而變形的硅襯底被用作基襯底，安裝部件被精確地安裝在硅襯底的部件安裝開口中以與硅襯底集成，并且防止了布線層與安裝部件之間的布線線路的中斷。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，因?yàn)楣枰r底充當(dāng)安裝部件或布線層的電源部分或地部分并且還具有散熱功能，所以可以得到穩(wěn)定工作從而具有高可靠性的混合模塊。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的混合模塊的橫截面圖；圖2是具有混合模塊的混合電路裝置的橫截面圖；圖3是圖示了制造混合模塊的過程的示圖，更具體的說，是經(jīng)拋光的硅襯底的橫截面圖；圖4是具有形成在其上的硅蝕刻膜的硅襯底的橫截面圖；圖5是具有形成在其中的部件安裝開口和形成在其上的傳導(dǎo)層的硅襯底的橫截面圖；圖6是其中開口被形成在傳導(dǎo)層中的硅襯底的橫截面圖；圖7是鍵合到偽襯底的第一半成品的橫截面圖；圖8是其中安裝部件被安裝在部件安裝開口中的第二半成品的橫截面圖；圖9是具有形成在其中的密封樹脂層的第三半成品的橫截面圖；圖10是其中密封樹脂層被拋光的第四半成品的橫截面圖；圖11是鍵合到散熱板的第五半成品的橫截面圖；圖12是圖示了從硅襯底剝離偽襯底的過程的示圖；圖13是已經(jīng)剝離偽襯底的半成品的橫截面圖；圖14是通過在半成品上形成布線圖案而得到的半成品模塊的橫截面圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的混合模塊的橫截面圖；圖16是具有混合模塊的混合電路裝置的橫截面圖；圖17是其中外部連接柱被形成在布線層上的半成品的橫截面圖；圖18是其中第二安裝部件被安裝在布線層上的第六半成品的橫截面圖；圖19是具有形成在其中的第二密封層的第七半成品的橫截面圖；以及圖20是其中第二密封層被拋光的第八半成品的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參照附圖來詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的混合模塊1和具有混合模塊1的混合電路裝置2。如圖1所示，混合模塊1是由層狀結(jié)構(gòu)形成的，該層狀結(jié)構(gòu)包括其中提供有多個安裝部件4A和4D(在下文中，除了當(dāng)安裝部件4A和4B被單獨(dú)描述時，安裝部件4A和4D通常被稱為安裝部件4)的硅襯底3、鍵合到硅襯底3的第一主表面3A的布線層5，以及鍵合到硅襯底3的第二主表面3B的散熱板6?；旌夏K1使用了這樣的硅襯底3，該硅襯底3被拋光使得其厚度略大于稍后要描述的安裝部件4的厚度，從而導(dǎo)致混合模塊1的厚度的減少。
如圖2所示，利用布線層5作為安裝表面，混合模塊1被安裝到稍后將詳細(xì)描述的基襯底部分7，從而形成了混合電路裝置2。在混合電路裝置2中，基襯底部分7被安裝到例如主板或者內(nèi)插器?；旌想娐费b置2被提供在諸如個人計算機(jī)和蜂窩電話這樣的各種電子設(shè)備中。具有混合模塊1的混合電路裝置2包括用于發(fā)送/接收電控制信號或數(shù)據(jù)信號或者提供功率的電線路結(jié)構(gòu)和用于發(fā)送/接收光控制信號或數(shù)據(jù)信號的光線路結(jié)構(gòu)，并且高速地處理大量控制信號或數(shù)據(jù)信號。
例如，在混合模塊1中，包括諸如操作相互關(guān)聯(lián)的第一和第二LSI 4A和4B、半導(dǎo)體器件4C和光學(xué)元件4D這樣的電子部件的安裝部件4被安裝在硅襯底3上。第一和第二LSI 4A和4B(其詳細(xì)描述將被省略)是能夠高速處理大量信號的多管腳LSI。半導(dǎo)體器件4C是諸如半導(dǎo)體存儲器、各種類型的半導(dǎo)體器件和解耦電容器這樣的電子部件。光學(xué)元件4D是諸如半導(dǎo)體激光器或發(fā)光二極管這樣的受第一和第二LSI 4A和4B或半導(dǎo)體器件4C控制以發(fā)出光信號的光發(fā)射元件，或是諸如光檢測器這樣的光接收元件。光學(xué)元件4D可能是兼具光發(fā)射功能和光接收功能的光學(xué)元件。
如稍后將描述的，在混合模塊1中，安裝部件4被提供在硅襯底3中形成的第一到第四部件安裝開口8A到8D中(在下文中，除了當(dāng)?shù)谝坏降谒牟考惭b開口8A到8D被單獨(dú)描述時，第一到第四部件安裝開口8A到8D通常被稱為部件安裝開口8)，并且被第一到第四密封樹脂層9A到9D(在下文中，除了當(dāng)?shù)谝坏降谒拿芊鈽渲瑢?A到9D被單獨(dú)描述時，第一到第四密封樹脂層9A到9D通常被稱為密封樹脂層9)密封。這樣，安裝部件4與硅襯底3集成。雖然在圖1和圖2中的混合模塊1中依次提供了數(shù)種安裝部件4，但是其中可以為每種部件提供預(yù)定數(shù)目的安裝部件。
用于輸入/輸出電信號的預(yù)定數(shù)目的輸入/輸出焊盤11A到11D(其詳細(xì)描述將被省略)(在下文中，除了當(dāng)輸入/輸出焊盤11A到11D被單獨(dú)描述時，輸入/輸出焊盤11A到11D通常被稱為輸入/輸出焊盤11)被形成在安裝部件4的第一主表面10A到10D上(在下文中，除了當(dāng)?shù)谝恢鞅砻?0A到10D被單獨(dú)描述時，第一主表面10A到10D通常被稱為輸入/輸出部分形成表面10)，從而形成輸入/輸出部分形成表面10。如上所述，因?yàn)樘峁┝瞬煌N類(不同特性)的安裝部件4，所以安裝部件4的尺寸和規(guī)格各不相同。
如稍后將描述的，安裝部分4利用被用作安裝表面的輸入/輸出部分形成表面10而被提供在相應(yīng)的部件安裝開口8中。散熱板6被層疊(laminate)在與輸入/輸出部分形成表面10相對的安裝部件4的第二主表面12A到12D上(在下文中，除了當(dāng)?shù)诙鞅砻?2A到12D被單獨(dú)描述時，第二主表面12A到12D通常被稱為底面12)。輸入/輸出焊盤11D和由用于發(fā)出光信號的光發(fā)射部件或用于接收光信號的光接收部件組成的光信號輸入/輸出部分13被提供在每個光學(xué)元件4D的輸入/輸出部分形成表面10D上。
在混合模塊1中，諸如第一和第二LSI 4A和4B以及光學(xué)元件4D這樣的生熱的安裝部件4被提供在硅襯底3中，然后被密封樹脂層9密封。另外，在混合模塊1中，必要時向安裝部件4提供單獨(dú)的散熱板14A、14B和14D(在下文中，除了當(dāng)散熱板14A、14B和14D被單獨(dú)描述時，散熱板14A、14B和14D通常被稱為單獨(dú)散熱板14)，以將從安裝部件4生成的熱有效地傳送到散熱板6并散熱。
例如，諸如銅板或鋁板這樣的金屬板，或者具有輕質(zhì)量和高熱傳導(dǎo)性的硅板被用于單獨(dú)散熱板14。金屬板或硅板所具有的尺寸略大于安裝部件4(4A、4B或4D)的尺寸。單獨(dú)散熱板14通過絕緣粘合劑15A、15B和15D鍵合到相應(yīng)安裝部件4的底面12。單獨(dú)散熱板14當(dāng)鍵合到安裝部件4時可從部件安裝開口8突出，或者可通過稍后將描述的拋光過程拋光，以與硅襯底3的第二主表面3B齊平。雖然在本實(shí)施例中，單獨(dú)散熱板14通過絕緣粘合劑15A、15B和15D鍵合到安裝部件4，但是它們可以通過例如陽極鍵合方法鍵合到安裝部件4。
在硅襯底3的第一主表面3A和第二主表面3B上的厚度方向上執(zhí)行稍后將描述的蝕刻處理，以在硅襯底3中形成部件安裝開口8，該開口所具有的尺寸適合于相應(yīng)安裝部件4的插入。如上所述，因?yàn)楣枰r底3預(yù)先通過拋光被減薄到預(yù)定厚度，所以可以以高效率和高精確性形成部件安裝開口8?？梢酝ㄟ^在硅襯底3的第二主表面3B中形成具有預(yù)定深度的對應(yīng)于部件安裝開口8的凹入部分并通過對凹入部分的底面進(jìn)行拋光來形成部件安裝開口8。這樣，也形成了第一主表面3A。
部件安裝開口8被形成作為硅襯底3中截面為梯形形狀的開口，其中位于作為蝕刻表面的第二主表面3B上的上表面具有較大的直徑，并且該直徑朝第一主表面3A逐漸減少。部件安裝開口8的截面為梯形形狀允許形成密封樹脂層9的密封樹脂容易地從第二主表面3B流入其中提供的安裝部件4的周圍部分。
密封樹脂層9是通過將諸如環(huán)氧基樹脂這樣的熱固粘合樹脂材料注入部件安裝開口8并通過固化過程使粘合樹脂材料變硬來形成的，這樣使得安裝部件4與硅襯底3在部件安裝開口8中集成。如稍后所述，密封樹脂層9被形成具有適于覆蓋鍵合到單獨(dú)散熱板14或硅襯底3的所有安裝部件4的厚度，并且然后與單獨(dú)散熱板14一起被拋光直到第二主表面3B被暴露為止。
如圖1所示，在混合模塊1中，安裝部件4的輸入/輸出部分形成表面10相互齊平，并且還通過稍后將描述的安裝部件集成過程與硅襯底3的第一主表面3A齊平。另外，安裝部件4被提供在部件安裝開口8中并且隨后被密封樹脂層8密封，從而被與硅襯底3集成。在混合模塊1中，安裝部件4的輸入/輸出部分形成表面10在第一主表面3A側(cè)從密封樹脂層9暴露并且從部件安裝開口8面向外部，使得安裝部件4被直接連接到稍后將描述的在硅襯底3的第一主表面3A上形成的布線層5。
所具有的厚度基本上等于安裝部件4的輸入/輸出焊盤11的高度的傳導(dǎo)層16被形成在硅襯底3的第一主表面3A上。傳導(dǎo)層16是由例如銅形成的，并且可靠地將硅襯底3電連接到布線層5，從而使硅襯底3起到電源部分或地部分的作用。更具體的說，在混合模塊1中，在輸入/輸出部分形成表面10上提供的輸入/輸出焊盤被形成以與在第一主表面3A上形成的傳導(dǎo)層16基本上齊平，使得安裝部件4被埋在硅襯底3的部件安裝開口8中。傳導(dǎo)層16可不在混合模塊1中形成。
在混合模塊1中，布線層5被形成在硅襯底3的第一主表面3A上以覆蓋安裝部件4。布線層5是通過一般多層布線技術(shù)形成的，并且包括第一絕緣樹脂層17A和第二絕緣樹脂層17B(在下文中，除了當(dāng)?shù)谝缓偷诙^緣樹脂層17A和17B被單獨(dú)描述時，第一和第二絕緣樹脂層17A和17B通常被稱為絕緣樹脂層17)、第一布線圖案18A和第二布線圖案18B(在下文中，除了當(dāng)?shù)谝徊季€圖案18A和第二布線圖案18B被單獨(dú)描述時，第一布線圖案18A和第二布線圖案18B通常為稱為布線圖案18)，以及多個第一過孔(via)19A和多個第二過孔19B(在下文中，除了當(dāng)?shù)谝缓偷诙^孔19A和19B被單獨(dú)描述時，第一和第二過孔19A和19B通常被稱為過孔19)。布線層5是由布線圖案18和通過對過孔19執(zhí)行鍍銅處理得到的銅圖案形成的。在作為基襯底部分7的安裝表面的布線層5的表面5A上的預(yù)定位置處提供了多個凸點(diǎn)(bump)20。在本實(shí)施例中，在布線層5中，兩個布線圖案層18被形成在絕緣樹脂層17上。然而，一個布線圖案層18或三個或更多的布線圖案層18可被形成在絕緣樹脂層17上。
在布線層5中，絕緣層17是由諸如環(huán)氧基樹脂、聚亞胺樹脂、丙烯酸基樹脂、聚烯烴基樹脂或橡膠基樹脂這樣具有光敏性質(zhì)的光傳輸絕緣樹脂材料形成的。絕緣層17可以是由諸如苯并環(huán)丁烯樹脂這樣具有良好高頻特性的光傳輸絕緣樹脂形成的。
在布線層5中，第一過孔19A和第一布線圖案18A被形成在第一絕緣樹脂層17A中，并且第二過孔19B和第二布線圖案18B被形成在第二絕緣樹脂層17B中。如稍后所述，在布線層5中，對多個第一通孔(viahole)21A進(jìn)行傳導(dǎo)處理來形成第一絕緣樹脂層17A中的第一過孔19A，其中所述通孔21A是通過使傳導(dǎo)層16和安裝部件4的輸入/輸出焊盤11面向外側(cè)而形成的，并且輸入/輸出焊盤11和傳導(dǎo)層16通過第一過孔19A直接連接到第一布線圖案18A。
在布線層5中，第一布線圖案18A被形成在第一絕緣樹脂層17A上以形成第二絕緣樹脂層17B。在布線層5中，對多個第二通孔21B進(jìn)行傳導(dǎo)處理以形成第二絕緣樹脂層17B中的第二過孔19B，其中所述通孔21B是通過使第一布線圖案18A的焊接區(qū)域面向外側(cè)而形成的。在布線層5中，第一布線圖案18A通過第二過孔19B直接連接到第二布線圖案18B。
如上所述，在混合模塊1中，埋在硅襯底3中的安裝部件4通過過孔19(而沒有通過例如凸點(diǎn))直接鍵合到布線層5的布線圖案18。因此，在混合模塊1中，可以減少布線線路的長度、連接部分中的寄生電容、由于CR時間常數(shù)、EMI噪聲和EMC引起的信號傳輸延遲，從而改善了特性。
如稍后描述的，在混合模塊1中，布線層5被形成在平面硅襯底3的第一主表面3A上。因此，在混合模塊1中，可以通過所謂的半導(dǎo)體處理形成微小和高精度的布線層5，從而在層中提供諸如電容性元件、電阻性元件和電感性元件這樣的薄膜無源元件。在混合模塊1中，因?yàn)榕c相關(guān)技術(shù)的片式元件相對應(yīng)的無源元件被提供在布線層5中，所以可以減少布線線路的長度、寬度和尺寸并實(shí)現(xiàn)高度的集成。
如上所述，在布線層5中，絕緣層17是由光傳輸絕緣樹脂形成的，從而絕緣層17被形成為相對于光學(xué)元件4D的光信號傳輸通道。就是說，布線層5的與光學(xué)元件4D的光信號輸入/輸出部分13相對的部分對應(yīng)于下述部分，所述部分中的布線圖案18在厚度方向上未形成在絕緣層17的整個區(qū)域上，從而形成了光信號傳輸通道5B。
在布線層5中，如圖1中的箭頭所表示，從光學(xué)元件4D的光信號輸入/輸出部分13發(fā)出的光信號沿著光信號傳輸通道5B傳播并且從表面5A發(fā)出。在布線層5中，入射在表面5A上的光信號通過光信號傳輸通道5B傳播，并且隨后入射在光學(xué)元件4D的光信號輸入/輸出部分13上。在混合模塊1中，布線層5的一部分被形成作為光信號傳輸通道5B。然而，為了更有效地傳輸光信號，可以相對于光學(xué)元件4D的光信號輸入/輸出部分13提供通過利用覆層材料涂覆作為核心的由透明樹脂材料形成的傳導(dǎo)構(gòu)件而形成的光波導(dǎo)構(gòu)件。
通過例如金屬鍍蓋方法在第二布線圖案18B的岸臺(land)上形成具有預(yù)定高度的凸點(diǎn)20。以倒裝(flip chip)方式將混合模塊1安裝在基襯底部分7上，從而形成圖2所示的混合電路裝置2。根據(jù)將混合模塊1安裝到基襯底部分7的方法，凸點(diǎn)20可具有適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，并且凸點(diǎn)20可以例如是在第二布線圖案18B的岸臺上提供的焊球或金屬球。
散熱板6是由硅板或者諸如銅板或鋁板這樣具有輕質(zhì)量和高熱傳導(dǎo)性的金屬板形成的，并且通過粘合層22鍵合到硅襯底3的整個第二主表面3B。如上所述，因?yàn)楣枰r底3的第二主表面3B或鍵合到安裝部件4的單獨(dú)散熱板14被通過拋光處理而平面化，所以整個散熱板6緊密地附著于第二主表面3B或單獨(dú)散熱板14，這使得可以高效地散熱。
如上所述，部件安裝開口8是梯形形狀的截面形成的，其中其與第二主表面3B鄰接的一個表面具有更大的直徑，并且硅襯底3具有較小的厚度。因此，當(dāng)密封樹脂硬化不足時，密封樹脂層9與硅襯底3之間的附著力可能變?nèi)?，從而密封樹脂?和安裝部件4可能與硅襯底3分開，或者它們可能在拋光處理期間脫離硅襯底3。散熱板6鍵合到硅襯底3以堵塞第二主表面3B中的部件安裝開口8，這使得安裝部件4或密封樹脂9被可靠地固定在部件安裝開口8中。散熱板6被附接到具有較小厚度的硅襯底3，以提高硅襯底3的機(jī)械硬度。
在混合模塊1中，通過將單獨(dú)散熱板14鍵合到安裝部件4，并將散熱板6鍵合到硅襯底3，形成了用于對從安裝部件4生成的熱進(jìn)行散熱的熱輻射結(jié)構(gòu)。然而，當(dāng)從安裝部件4生成的熱不是很多時，可以不提供散熱板6和單獨(dú)散熱板14。如圖2所示，為了更有效地散熱，可以將傳熱器(heat spreader)23鍵合到混合電路裝置2的散熱板6，在混合電路裝置2中混合模塊1和基襯底部分7相互鍵合。
如上所述，在混合模塊1中，埋在硅襯底3中的安裝部件4通過布線層5的布線圖案18而相互電連接。在混合模塊1中，通過布線層5向光發(fā)射元件4D提供功率。然后，光發(fā)射元件4D將從第一LSI 4A或第二LSI4B輸出的電信號變換為光信號，或者將光信號變換為電信號并且將經(jīng)轉(zhuǎn)換的信號提供給第一LSI 4A或第二LSI 4B。在混合模塊1中，諸如第一LSI4A或第二LSI 4B這樣的電子組件被布置為與光學(xué)元件4D鄰接，并且電子組件和光學(xué)元件4D被形成在同一層中，從而減少了其間的距離。然后，電子組件和光學(xué)元件4D被電連接到布線圖案18。因此，在混合模塊1中，電連接部分具有較低的寄生電容，這使得可以高速地處理大量數(shù)據(jù)信號或控制信號。
如上所述，在混合模塊1中，安裝部件4被形成在具有較小厚度的硅襯底3的部件安裝開口8中，使得輸入/輸出部分形成表面10彼此齊平并且輸入/輸出部分形成表面10與第一主表面3A基本齊平。這樣，安裝部件4被嵌入以與硅襯底3集成。在混合模塊1中，提供了具有不同尺寸的安裝部件4，這使得可以由于高度集成而減少混合模塊的厚度和尺寸并實(shí)現(xiàn)多功能和高性能的混合模塊。
在混合模塊1中，幾乎不由于例如熱而變形的硅襯底3被用作基襯底，并且安裝部件4與硅襯底3集成，這使得可以精確地安裝安裝部件4并防止布線線路在布線層5與硅襯底3之間中斷。在混合模塊1中，硅襯底3充當(dāng)安裝部件4或布線層5的地，并且也具有良好的散熱功能。因此，混合模塊可以穩(wěn)定地工作，這使得可以提高混合模塊的可靠性。
如圖2所示，在具有上述結(jié)構(gòu)的混合模塊1中，利用布線層5的表面5A作為安裝表面，凸點(diǎn)20鍵合到基布線襯底(base wiring substrate)20的相應(yīng)岸臺，使得它們與其他電子部件24一起被安裝在基襯底部分7上，從而形成混合電路裝置2。如圖2所示，在混合電路裝置2中，兩個混合模塊1A和1B被安裝在基襯底部分7上，并且傳熱器23鍵合到混合模塊1A。然而，一個混合模塊或者三個或更多混合模塊可被安裝在基襯底部分7中，并且多個電子部件24可被安裝在基襯底部分7上。
在混合電路裝置2中，基襯底部分7是通過將光波導(dǎo)構(gòu)件26安裝到基布線襯底25形成的，所述基布線襯底25是通過已知的多層布線襯底技術(shù)形成的。基布線襯底25按如下方式形成通過層疊基底(base)、絕緣層和基布線層來形成多層布線圖案，所述基底由例如由玻璃纖維環(huán)氧樹脂形成的有機(jī)襯底或例如由陶瓷形成的無機(jī)襯底組成；并且通過過孔相互鍵合各層的布線圖案。通過例如用于利用預(yù)浸處理(prepreg)鍵合兩個襯底的多層布線襯底技術(shù)形成基布線襯底25。
在基布線襯底25中，雖然未被詳細(xì)描述，但是用于安裝混合模塊1A和1B或電子部件24的岸臺被形成在最高的布線圖案上，并且這些安裝部件通過布線圖案層彼此電連接。具有相對大面積并向混合模塊1提供功率的電源圖案(power supply pattern)或地圖案(ground pattern)被形成在基布線襯底25中，從而向混合模塊1提供高穩(wěn)定(high-regulation)的功率。
在混合電路裝置2中，充當(dāng)光發(fā)射元件的光學(xué)元件4D被提供在第一混合模塊1A中，并且充當(dāng)光接收元件的光學(xué)元件4D被提供在第二混合模塊1B中。在混合電路裝置2中，電信號通過基布線襯底25的布線圖案在第一混合模塊1A與第二混合模塊1B之間傳輸，并且從第二混合模塊1B的光學(xué)元件4D發(fā)出的光信號被輸入到第一混合模塊1A的光學(xué)元件4D。在混合電路裝置2中，多個電極焊盤被形成在基布線襯底25的底面上，并且凸點(diǎn)被提供在這些電極焊盤上。然后，基布線襯底25被安裝到例如主板(未示出)。
絕緣保護(hù)層27被形成在其上安裝有混合模塊的基布線襯底25的主表面上。在基布線襯底25中，多個岸臺被形成在布線圖案中，以面對與混合模塊1的凸點(diǎn)20相對應(yīng)的形成在絕緣保護(hù)層27中的開口?；旌夏K1被附接到基布線襯底25，使得凸點(diǎn)20通過開口鍵合到相應(yīng)的岸臺。如稍后所述，因?yàn)榻^緣保護(hù)層27將混合模塊1的光學(xué)元件4D光連接到光波導(dǎo)構(gòu)件26，所以它是由光傳輸絕緣樹脂材料形成的。
在基襯底部分7中，光波導(dǎo)構(gòu)件26被提供在基布線襯底25的絕緣層中，以穿過彼此相鄰安裝的混合模塊1A和1B。正如眾所周知的，光波導(dǎo)構(gòu)件26是通過利用具有不同折射率的地層密封光導(dǎo)構(gòu)件形成的，所述光導(dǎo)構(gòu)件由諸如環(huán)氧基樹脂、聚亞胺樹脂、丙烯酸基樹脂、聚烯烴基樹脂或橡膠基樹脂這樣的光傳輸樹脂形成。光波導(dǎo)構(gòu)件26形成了以二維或三維限制狀態(tài)傳輸光信號的光限制型波導(dǎo)。
雖然未詳細(xì)描述，但是形成入射部分和發(fā)射部分的光波導(dǎo)構(gòu)件26的兩端被以45。角切割，并且光波導(dǎo)構(gòu)件26的被切割部分是由鏡面形成的。這樣，光波導(dǎo)構(gòu)件26將在其中傳播的光信號的光通道改變了90。角。光波導(dǎo)構(gòu)件26的兩端與混合模塊1A和1B的布線層5的光信號傳輸通道5B(即光學(xué)元件4D的光信號輸入/輸出部分13)相對，同時混合模塊1A和1B被安裝到基襯底部分7。因此，從混合模塊1A的光學(xué)元件(光發(fā)射元件)4D發(fā)出的光信號入射在光波導(dǎo)構(gòu)件26的一端上并且通過光波導(dǎo)構(gòu)件26傳播。然后，光信號從光波導(dǎo)構(gòu)件26的另一端發(fā)出并且入射在混合模塊1B的光學(xué)元件(光接收元件)4D上。
如上所述，具有上述結(jié)構(gòu)的混合電路裝置2是通過將混合模塊1安裝到基襯底部分7形成的，所述混合模塊1是具有較小的尺寸和厚度的多功能和高性能的模塊并且高精度穩(wěn)定地工作。因?yàn)楣枰r底3被用作混合模塊1中的基襯底，所以防止了混合電路裝置2由于例如熱而變形。因此，在基襯底部分7與混合模塊1之間的連接部分中防止了布線線路的中斷或裂縫的發(fā)生，這導(dǎo)致了可靠性的提高。
在包括被安裝到基襯底部分7的混合模塊1A和1B的混合電路裝置2中，諸如第一LSI 4A、第二LSI 4B或半導(dǎo)體器件4C這樣的電子部件通過布線層5以高精確度和最短距離電連接到光學(xué)元件4D，這使得可以減少寄生電容。另外，光信號通過混合模塊1A和1B之間的光波導(dǎo)構(gòu)件26和光學(xué)元件4D大量高速地傳輸。
下面將描述制造具有上述結(jié)構(gòu)的混合模塊1的過程?；旌夏K1是通過硅襯底制造過程、安裝部件集成過程和布線層形成過程制造的。在硅襯底制造過程中，對與通用半導(dǎo)體制造過程中使用的硅晶片等同的硅襯底28執(zhí)行預(yù)定處理，以制造硅襯底3。硅襯底制造過程包括將硅襯底3拋光為預(yù)定厚度的拋光過程、形成部件安裝開口8的部件安裝開口形成過程，以及形成傳導(dǎo)層16的傳導(dǎo)層形成過程。
安裝部件集成過程是將安裝部件4提供在硅襯底3中使得安裝部件4與硅襯底3集成的過程。在安裝部件集成過程中，半成品(intermediate)31是通過以下過程制造的將偽(dummy)襯底30和硅襯底3利用插入其間的剝離膜(peeling film)29相鍵合的偽襯底鍵合過程；將安裝部件4安裝在部件安裝開口8中的部件安裝過程；形成密封樹脂層9的密封樹脂層形成過程；將密封樹脂層9拋光為預(yù)定厚度的密封樹脂層拋光過程；鍵合散熱板6的散熱板鍵合過程；以及將偽襯底剝離硅襯底3的偽襯底剝離過程。在制造混合模塊1的過程中，混合模塊1是通過在半成品31上形成布線層5的布線層形成過程而完成的。
在硅襯底制造過程中，因?yàn)槿缟纤鍪褂昧送ㄓ霉枰r底28，所以通過拋光過程將具有相對較大厚度的硅襯底28拋光為略大于安裝部件4的高度的厚度，從而制造了硅襯底3，如圖3所示。當(dāng)使用了具有預(yù)定厚度的硅襯底3時，可以不進(jìn)行拋光過程。
在硅襯底制造過程中，在部件安裝開口形成過程中對硅襯底3進(jìn)行蝕刻處理以共同地形成多個部件安裝開口8。部件安裝開口形成過程包括對硅襯底3的第二主表面3B上的硅蝕刻膜32圖案化的硅蝕刻膜形成過程和蝕刻第二主表面3B的蝕刻過程。在制造混合模塊1的過程中，在蝕刻過程之前進(jìn)行傳導(dǎo)層形成過程，以在硅襯底3的第一主表面3A上形成傳導(dǎo)層16。
在硅蝕刻膜形成過程中，在硅襯底3的第二主表面3B對應(yīng)于部件安裝開8的部分上放置掩模(mask)，并且在其上形成諸如二氧化硅(SiO2)膜或氮化硅(SixNy)膜這樣的硅蝕刻膜。在硅蝕刻膜形成過程中，對硅襯底3進(jìn)行硅熱氧化處理以形成二氧化硅膜，或者通過化學(xué)氣相淀積方法或?yàn)R射方法形成氮化硅膜。
在硅蝕刻膜形成過程中，通過上述過程在硅襯底3的第二主表面3B上形成硅蝕刻膜32，該硅蝕刻膜32具有形成在其中的孔(aperture)33A到33D，以對應(yīng)于部件安裝開口8的形成位置，如圖4所示。在硅蝕刻膜形成過程中，硅蝕刻膜32可被形成在硅襯底3的整個第二主表面3B上，并且可以去除硅蝕刻膜32中對應(yīng)于部件安裝開口8的形成位置的部分，從而形成孔33。在硅蝕刻膜形成過程中，硅蝕刻膜32可通過所謂的圖案化(patterning)技術(shù)來形成。
在硅蝕刻膜形成過程之后或之前進(jìn)行傳導(dǎo)層形成過程，以在硅襯底3的整個主表面3A上形成傳導(dǎo)膜16。在傳導(dǎo)層形成過程中，通過諸如濺射方法或無電鍍蓋方法這樣的適當(dāng)方法在整個主表面3A上形成具有預(yù)定厚度的銅薄膜。傳導(dǎo)層形成過程形成了具有抗蝕刻特性的傳導(dǎo)層16，其不被稍后要描述的要在硅襯底3上進(jìn)行的蝕刻過程去除。當(dāng)根據(jù)蝕刻的含量傳導(dǎo)層16不具有足夠的抗蝕刻特性時，傳導(dǎo)層形成過程可在蝕刻過程之后進(jìn)行。如上所述，很顯然，當(dāng)不需要傳導(dǎo)層16時，不進(jìn)行傳導(dǎo)層形成過程。
在蝕刻過程中，蝕刻硅襯底3中從硅蝕刻膜32的孔33A到33D暴露的部分直到其到達(dá)傳導(dǎo)膜16，從而共同地形成多個部件安裝開口8，如圖5所示。在蝕刻過程中，如上所述，當(dāng)具有100的表面方向(surfaceorientation)的襯底被用作硅襯底28時，進(jìn)行使用諸如KOH或TMAH這樣的堿性蝕刻溶液的各向異性蝕刻過程，以形成具有梯形形狀截面的部件安裝開口。在蝕刻過程中，當(dāng)使用具有不同方向的硅襯底28時，可進(jìn)行各向同性蝕刻，或者可進(jìn)行干法蝕刻，以形成部件安裝開口8。
在硅襯底制造過程中，雖然硅蝕刻膜32保持在硅襯底3的第二主表面3B上，但是硅蝕刻膜32被拋光過程去除，這將稍后描述。在硅襯底制造過程中，雖然硅蝕刻膜32可能取決于拋光條件而未被拋光，但是可預(yù)先進(jìn)行硅蝕刻膜去除過程以去除硅蝕刻膜32。
在硅襯底制造過程中，如圖5所示，因?yàn)椴考惭b開口8被硅襯底3的第一主表面3A上形成的傳導(dǎo)層16堵塞，所以進(jìn)行用于去除傳導(dǎo)層16堵塞部件安裝開口8的部分的傳導(dǎo)層制造過程。在傳導(dǎo)層制造過程中，通過諸如濕法蝕刻或干法蝕刻這樣的適當(dāng)方法去除傳導(dǎo)層16的一部分，使得在硅襯底3的第一主表面3A中形成部件安裝開口8。這樣，形成了穿過硅襯底3的部件安裝開口8，如圖6所示。
在安裝部件集成過程中，安裝部件4與通過硅襯底制造過程制造的硅襯底3集成。在安裝部件集成過程的偽襯底鍵合過程中，如圖7所示，偽襯底30鍵合到硅襯底3以制造第一半成品40，所述硅襯底3具有附接到其的剝離膜29。在偽襯底鍵合過程中，使用了由厚玻璃襯底或具有相對較高機(jī)械硬度的硅襯底組成、具有平面主表面并且所具有的尺寸略大于硅襯底3的偽襯底30。在偽襯底鍵合過程中，使用了可以在隨后過程中從硅襯底3剝離的剝離膜29。例如，下列剝離膜中的任何一個可被用作剝離膜29熱剝離膜，其粘合度通過加熱降低使得其可以被剝離；以及一剝離膜，其粘合度在其被浸在預(yù)定溶液中時降低使得其可以被剝離。
在第一半成品40中，偽襯底30鍵合到硅襯底3的第一主表面3A，具體而言，鍵合在具有插在其間的剝離膜29的傳導(dǎo)層16，從而偽襯底30充當(dāng)在部件安裝開口8中提供的安裝部件4的參考表面。因?yàn)閭我r底30鍵合到具有較小厚度的硅襯底3，所以提高了第一半成品40的總的機(jī)械硬度。此外，可以容易地處理第一半成品40，并且防止在隨后過程中變形。在第一半成品40中，剝離膜29將硅襯底3鍵合到偽襯底30，并且堵塞了部件安裝開口8，使得其鍵合到部件安裝開口8中提供的安裝部件4的輸入/輸出部分形成表面10。因此，剝離膜29具有臨時支撐安裝部件4的功能。
在安裝部件集成過程中，利用安裝部件4的輸入/輸出部分形成表面10作為安裝表面，通過部件安裝過程將安裝部件4安裝在來自第二主表面3B的部件安裝開口8中。在部件安裝過程中，通過適當(dāng)?shù)牟考惭b設(shè)備進(jìn)行安裝部件4相對于硅襯底3的定位，并且在部件安裝開口8中安裝安裝部件4。在部件安裝過程中，安裝部件4的輸入/輸出部分形成表面10接觸到偽襯底30的主表面(剝離膜29)。這樣，制造了第二半成品41，其中輸入/輸出部分形成表面10被定位在部件安裝開口8中以彼此齊平，如圖8所示。
在部件安裝過程中，如上所述，安裝部件4A、4B和4D被安裝，同時單獨(dú)的散熱板14通過絕緣粘合劑15A、15B和15D鍵合到安裝部件4A、4B和4D的表面。安裝部件4A、4B和4D中的每一個的高度基本上大于硅襯底3的厚度，并且安裝部件4被安裝在部件安裝開口8中，同時鍵合到安裝部件4的單獨(dú)散熱板14從第二主表面3B突出，如圖8所示。在部件安裝過程中，不需要散熱的安裝部件4C被直接安裝在部件安裝開口8中。
在安裝部件集成過程的密封樹脂層形成過程中，形成具有足夠厚度的密封樹脂層9，以掩埋從硅襯底3的第二主表面3B突出的單獨(dú)散熱板14。在密封樹脂層形成過程中，密封樹脂層9是由諸如熱固液態(tài)環(huán)氧基樹脂或液態(tài)聚亞胺樹脂這樣的通常例如在半導(dǎo)體制造過程中使用的絕緣密封樹脂形成的。例如，在密封樹脂層形成過程中，將硅襯底3放入諸如模子這樣的腔(cavity)中，并且在腔中填入密封樹脂以流入部件安裝開口8中提供的安裝部件4的周圍部分。
在密封樹脂層形成過程中，進(jìn)行諸如加熱模子的處理這樣的硬化處理以使絕緣密封樹脂硬化，從而制造了第三半成品42，其中硅襯底3和安裝部件4被埋在偽襯底30上的密封樹脂層9中，如圖9所示。在第三半成品42中，形成密封樹脂層9的密封樹脂材料被填入部件安裝開口8中以掩埋安裝部件4，并且隨后被硬化。這樣，安裝部件4與硅襯底3集成。在第三半成品42中，特別地，因?yàn)檩斎?輸出焊盤11向偽襯底30突出并且接觸到偽襯底30，所以絕緣密封樹脂流入偽襯底30的主表面與安裝部件4的輸入/輸出部分形成表面10之間的間隙，以在該間隙中形成密封樹脂層9。因此，也在輸入/輸出部分形成表面10上形成涂層膜(coating film)。在第三半成品42中，安裝部件4的輸入/輸出部分形成表面10被涂層膜保護(hù)。
因?yàn)榫哂凶銐蚝穸鹊拿芊鈽渲瑢?被形成在第三半成品42中，所以可以防止安裝部件4在隨后的密封樹脂層拋光過程中被破壞，或者可以防止安裝部件4由于被直接施加過大負(fù)載而從密封樹脂層9剝離。優(yōu)選地，密封樹脂層9被形成具有足夠覆蓋部件安裝開口8中形成的安裝部件4的厚度。在密封樹脂層形成過程中，可以通過在各種芯片制造過程中使用的適當(dāng)?shù)臉渲庋b形成方法來形成密封樹脂層9。
在安裝部件集成過程的密封樹脂層拋光過程中，對密封樹脂層9進(jìn)行拋光直到硅襯底3的第二主表面3B被暴露，從而形成了具有較小厚度的第四半成品43，如圖10所示。就是說，在密封樹脂層拋光過程中，通過例如機(jī)械/化學(xué)拋光方法來把密封樹脂層9從第三半成品42的主表面拋光到硅襯底3。在密封樹脂層拋光過程中，如上所述，因?yàn)閷τ捎阪I合到偽襯底30而具有相對較高機(jī)械硬度的密封樹脂層9進(jìn)行拋光，所以可以精確和有效地進(jìn)行拋光。
在密封樹脂層拋光過程中，如上所述，鍵合到安裝部件4的底面12的單獨(dú)散熱板14從硅襯底3的第二主表面3B突出，并且單獨(dú)散熱板14與密封樹脂層9同時拋光直到它們與第二主表面3B齊平，如圖10所示，從而減少了單獨(dú)散熱板14的厚度。在密封樹脂層拋光過程中，保持在硅襯底3的第二主表面3B上的硅蝕刻膜32也被同時拋光去除。另外，因?yàn)檫M(jìn)行密封樹脂層拋光過程以減薄混合模塊1和提高混合模塊1的散熱特性，所以可對密封樹脂層9進(jìn)行拋光直到至少暴露了鍵合到安裝部件4的單獨(dú)散熱板14。
在安裝部件集成過程中，通過散熱板鍵合過程利用粘合層22將例如由銅板形成的散熱板6鍵合到硅襯底3的整個第二主表面3B，從而制造了第五半成品44，如圖11所示。在第五半成品44中，散熱板6鍵合到通過密封樹脂層拋光過程而平面化的第二主表面3B，使得它緊密地附著于鍵合到安裝部件4的單獨(dú)散熱板14的整個表面，這帶來了高熱傳導(dǎo)性。
第五半成品44可以在后續(xù)過程中被容易地處理，因?yàn)槠錂C(jī)械強(qiáng)度通過將散熱板6鍵合到具有較小厚度的第四半成品43而得到了提高。在第五半成品44中，散熱板6防止了通過密封樹脂層9被固定在部件安裝開口8中的安裝部件4的位置偏移，所述部件安裝開口8具有截面為梯形的形狀，其中面向第二主表面3B的表面具有更大的直徑。在第五半成品44中，安裝部件4和密封樹脂層9被散熱板6穩(wěn)定地保持在部件安裝開口8中。
在安裝部件集成過程中，如圖12所示，鍵合到薄硅襯底3以加強(qiáng)其機(jī)械硬度并且從而改善其處理的偽襯底30通過偽襯底剝離過程從第四半成品43剝離。在偽襯底剝離過程中，如上所述，當(dāng)熱被施加到第四半成品43時，通過熱剝離型剝離膜29鍵合到硅襯底3的第一主表面3A的偽襯底30與剝離膜29一起被從硅襯底3剝離，從而制造了如圖13所示的半成品31。
半成品31在偽襯底30被剝離之后具有較高的機(jī)械硬度，因?yàn)樯岚?通過先前的散熱板鍵合過程已經(jīng)鍵合到硅襯底3的第二主表面3B。如圖13所示，在半成品31中，安裝部件4被密封樹脂層9埋在部件安裝開口8中，使得安裝部件4的輸入/輸出部分形成表面10與硅襯底3的第一主表面3A齊平。這樣，安裝部件4與硅襯底3集成。在半成品31中，偽襯底30的剝離使得在安裝部件4的輸入/輸出部分形成表面10上提供的輸入/輸出焊盤11和光學(xué)元件4D的光信號輸入/輸出部分13被暴露，并且傳導(dǎo)層16被形成在具有部件安裝開口8的硅襯底3的第一主表面3A上。
對半成品31進(jìn)行使用通用多層布線技術(shù)的布線層形成過程，以在硅襯底3的第一主表面3A上形成布線層5，如圖14所示。更具體的說，布線層形成過程包括在第一主表面3A上形成第一絕緣樹脂層17A的第一絕緣樹脂層形成過程、在第一絕緣樹脂層17A中形成多個第一通孔21A的第一通孔形成過程、在第一絕緣樹脂層17A上形成第一布線圖案18A的第一布線圖案形成過程，以及對第一通孔21A進(jìn)行傳導(dǎo)處理以形成第一過孔19A的第一過孔形成過程。
布線層形成過程還包括在第一絕緣樹脂層17A上涂覆第一布線圖案18A以形成第二絕緣層17B的第二絕緣形成過程、在第二絕緣層17B中形成多個第二通孔21B的第二通孔形成過程、在第二絕緣層17B上形成第二布線圖案18B的第二布線圖案形成過程，以及對第二通孔21B進(jìn)行傳導(dǎo)處理以形成第二過孔19B的第二過孔形成過程。圖14所示的半成品混合模塊45是通過上述過程制造的。在布線層形成過程中，可通過重復(fù)進(jìn)行上述過程來形成多個布線層5。
在布線圖案形成過程中，第一絕緣樹脂層17A和第二絕緣層17B是由諸如環(huán)氧基樹脂這樣具有光敏性的光傳輸絕緣樹脂形成的。在第一絕緣樹脂層形成過程中，通過旋涂(spin coating)法或浸染法在硅襯底3的第一主表面3A上施加具有均勻厚度的絕緣樹脂，并且對其進(jìn)行加熱處理以硬化絕緣樹脂，從而形成第一絕緣樹脂層17A。在第一通孔形成過程中，對第一絕緣樹脂層17A順序地進(jìn)行預(yù)定掩模處理、曝光處理和顯影處理，并通過蝕刻去除絕緣樹脂，從而形成第一通孔21A，通過該通孔21A傳導(dǎo)層16和安裝部件4的輸入/輸出焊盤11被暴露于外部。在第一通孔形成過程中，當(dāng)?shù)谝唤^緣樹脂層17A是由非光敏性絕緣樹脂形成的時，通過諸如激光輻射這樣的干法蝕刻形成第一通孔21A。
在布線層形成過程中，對通過第一通孔形成過程形成的第一通孔21A進(jìn)行第一過孔形成過程，以形成第一過孔19A。在第一過孔形成過程中，對第一通孔21A進(jìn)行去污處理(desmear process)和無電鍍銅處理，以使第一通孔21A的內(nèi)壁變得傳導(dǎo)。在第一過孔形成過程中，將傳導(dǎo)漿料填入第一通孔21A中，并且進(jìn)行蓋層形成處理，從而形成第一過孔19A。
在第一布線圖案形成過程中，雖然未詳細(xì)描述，但是第一絕緣樹脂層17A是通過使用電鍍保護(hù)層來圖案化的，例如，對其進(jìn)行無電鍍銅處理以形成具有預(yù)定厚度的鍍銅層。然后，去除不必要的電鍍保護(hù)層以形成由預(yù)定銅布線圖案組成的第一布線圖案18A。在第一布線圖案形成過程中，如上所述，對第一絕緣樹脂層17A進(jìn)行適當(dāng)?shù)膱D案設(shè)計，使得第一布線圖案18A和第一過孔19不被形成在光信號傳輸通道5B上，來自光學(xué)元件4D的光信號輸入/輸出部分13的光信號通過該通道傳播。
第二絕緣樹脂層形成過程與第一絕緣樹脂層形成過程相同。在第二樹脂層形成過程中，在具有第一布線圖案18A的第一絕緣樹脂層17A的整個表面上形成具有均勻厚度的第二絕緣樹脂層17B。而且，第二絕緣樹脂層形成過程所使用的絕緣樹脂材料與形成第一絕緣樹脂層17A的相同。通過例如旋涂法將均勻厚度的絕緣樹脂施加在第一絕緣樹脂層17A上，然后通過加熱使其硬化，從而形成第二絕緣樹脂層17B。
在布線層形成過程中，通過與第一通孔形成過程相同的第二通孔形成過程在第二絕緣樹脂層17B中形成第二通孔21B，在第一布線圖案18A上形成的岸臺通過第二通孔21B而暴露于外部。在布線圖案形成過程中，通過與第一布線圖案形成過程相同的第二布線圖案形成過程在第二絕緣樹脂層17B上形成第二布線圖案18B。第二布線圖案18B通過第二通孔21B連接到第一布線圖案18A，并且在第二布線圖案18B中形成用于連接到未被詳細(xì)描述的基襯底部分的岸臺。
在布線層形成過程中，進(jìn)行在第二布線圖案18B的岸臺上形成凸點(diǎn)20的凸點(diǎn)形成過程，以在布線層5的表面5A上形成多個凸點(diǎn)20，從而完成圖1所示的混合模塊1。在凸點(diǎn)形成過程中，通過例如鍍金過程在岸臺上形成具有預(yù)定高度的凸點(diǎn)20。如上所述，凸點(diǎn)形成過程可以是通過將混合模塊1安裝到基襯底部分7的方法來在岸臺上提供例如焊球或金屬球的過程。
在混合模塊制造過程中，如上所述，雖然提供了具有不同外形的多個安裝部件4，但是利用埋在硅襯底3中的安裝部件4將混合模塊安裝到基襯底部分。因此，可以制造具有較小尺寸和厚度并且由于安裝部件4和布線層5以最短距離相互連接從而能夠減少寄生電容進(jìn)而改善其特性的混合模塊1。在混合模塊制造過程中，具有多層結(jié)構(gòu)的布線層5被形成在平面硅襯底3的第一主表面3A上，并且線路層5是通過半導(dǎo)體制造過程中進(jìn)行的所謂的晶片處理(wafer process)形成的，這使得可以精確和精密地在絕緣層17上形成布線圖案18。從而，可以制造具有較小尺寸和厚度和多個功能的混合模塊1。
在混合模塊制造過程中，幾乎不由于熱而變形的硅襯底3被用作基襯底，并且利用密封樹脂層9覆蓋在硅襯底3中形成的部件安裝開口8中提供的安裝部件4，從而制造混合模塊1。在混合模塊制造過程中，在蝕刻過程或?qū)⒒旌夏K1安裝到基襯底部分7的回流焊接過程中防止了硅襯底3由于熱而變形，從而安裝部件4被精確地放置在硅襯底3中。因此，安裝部件4被可靠地連接到線路層5，從而防止了布線線路的中斷，這使得可以制造具有高可靠性的混合模塊1。
在混合模塊制造過程中，硅襯底3充當(dāng)安裝部件4或布線層5的地并且具有有效散熱的功能，這使得可以制造能夠穩(wěn)定工作的混合模塊1。另外，在混合模塊制造方法中，單獨(dú)散熱板14鍵合到必要的安裝部件4，并且還提供了具有較大尺寸的散熱板6，這使得可以制造具有良好散熱特性的混合模塊1。
在混合模塊安裝過程中，通過諸如倒裝安裝方法這樣的安裝方法利用凸點(diǎn)20將通過上述過程制造的混合模塊1與其他電子部件24一起安裝在基襯底部分7上，從而完成了圖2所示的混合電路裝置2。在混合模塊安裝過程中，如上所述，兩個混合模塊1A和1B被安裝在基襯底部分7上，從而完成了混合電路裝置2。然而，一個混合模塊或者三個或更多的混合模塊以及多個電子部件24可以被安裝在基襯底部分7上。
在混合模塊安裝過程中，使用布線層5的表面5A作為安裝表面，將混合模塊1與電子部件24一起安裝到基襯底部分7。在混合模塊安裝過程中，在混合模塊1的凸點(diǎn)20與基襯底部分7的對應(yīng)岸臺對齊的情況下對混合模塊1進(jìn)行超聲波焊接處理，從而將混合模塊1安裝到基襯底部分7。
在基襯底部分7中，光波導(dǎo)構(gòu)件26被安裝在通過已知多層布線襯底技術(shù)制造的基布線襯底25上，并且用于對混合模塊1和電子部件24進(jìn)行電連接和固定的岸臺被形成在最高布線圖案上。絕緣保護(hù)層27和光波導(dǎo)構(gòu)件26被提供在基襯底部分7中，并且混合模塊1被安裝到基襯底部分7，同時光學(xué)元件4D與光波導(dǎo)構(gòu)件26的入射/發(fā)射端對齊。在混合電路裝置2中，傳熱器23鍵合到混合模塊1的散熱板6。
利用基布線襯底25的底面上形成的電極焊盤，將利用上述過程通過將混合模塊1安裝到基襯底部分7而形成的混合電路裝置2安裝到例如主板上。在混合電路裝置2中，雖然凸點(diǎn)20被形成在混合模塊1中，但是它們也可以被形成在基襯底部分7中。凸點(diǎn)20是通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄐ纬傻?。例如，銅凸點(diǎn)是通過鍍銅方法形成的，并且對銅凸點(diǎn)進(jìn)行鍍鎳金或鍍焊料，從而形成凸點(diǎn)20。所謂的剛性多層布線襯底被用作基襯底部分7。然而，例如，使用聚酰亞胺薄膜的柔性布線襯底也可以被用作基襯底部分7。
在上述實(shí)施例中，混合模塊1和混合電路裝置2具有被安裝在硅襯底3中作為安裝部件4的光學(xué)元件4D，并且具有發(fā)送/接收電控制信號或數(shù)據(jù)信號或提供功率的電信號處理功能和發(fā)送/接收光控制信號或數(shù)據(jù)信號的光信號處理功能。然而，本發(fā)明不限于此。例如，混合模塊和混合電路裝置可以僅具有電信號處理功能。在混合模塊和混合電路裝置中，絕緣層不一定是由光傳輸絕緣樹脂材料形成的。
在上述實(shí)施例中，在混合模塊1中，布線層5被形成在具有安裝部件4的硅襯底3的第一主表面3A上，但是本發(fā)明不限于此。例如，根據(jù)第二實(shí)施例，如在圖15所示的混合模塊50中，具有諸如第三LSI 52A和第四LSI 52B這樣的安裝部件52的第二部件安裝層51可以層疊在布線層5上。
除了第二部件安裝層51的結(jié)構(gòu)外，混合模塊50基本上與混合模塊1相似。因此，在混合模塊50中，與混合模塊1中相同的組件具有相同的標(biāo)號，并且因此將省略其描述。在混合模塊50中，第三LSI 52A和第四LSI 52B被安裝在布線層5上作為第二安裝部件52。然而，可以安裝多個LSI，或者除LSI之外，可以安裝半導(dǎo)體器件或不同于半導(dǎo)體器件的電子部件。
在混合模塊50中，如上所述，多個連接焊盤62被形成在在布線層5的表面(最高層)5A上形成的第二布線圖案18B的一部分中。第二安裝部件52通過例如倒裝安裝方法而被安裝在連接焊盤62上，并且多個外部連接柱53被形成在第二布線圖案18B上。另外，在混合模塊50中，光波導(dǎo)構(gòu)件26被安裝到布線層5的表面5A，使得形成鏡面的一端與光信號傳輸通道5B相對。
在混合模塊50中，第二密封層54被形成在布線層5的表面5A上。與密封樹脂層9相似，第二密封層54是由諸如熱固液態(tài)環(huán)氧基樹脂或液態(tài)聚亞胺樹脂這樣的絕緣密封樹脂形成的，其以足夠的厚度形成在布線層5上以掩埋第二安裝部件52、外部連接柱53和光波導(dǎo)構(gòu)件26。第二密封層54通過使絕緣樹脂硬化而將安裝部件固定到布線層5。
在混合模塊50中，在第二密封層54在布線層5上被硬化之后，其被拋光為預(yù)定厚度。在混合模塊50中，當(dāng)?shù)诙芊鈱?4被拋光時，第三LSI 52A或第四LSI 52B通過拋光所謂的背面而減薄，在減薄的范圍內(nèi)其功能未被破壞。另外，在混合模塊50中，對第二密封層54的拋光使得外部連接柱53的上端表面與第二密封層54的表面和第二安裝部件52的拋光表面齊平并使之被暴露于外部。另外，通過鍍金、鍍錫或鍍焊料在外部連接柱53的暴露的上端表面上形成凸點(diǎn)55。
在混合模塊50中，如上所述，具有不同特性的多個安裝部件4被安裝在硅襯底3中，并且第二安裝部件52也被安裝在在硅襯底3的第一主表面3A上形成的布線層5的表面5A上。雖然混合模塊50的厚度略大于混合模塊1的厚度某一對應(yīng)于第二安裝部件52的厚度的值，但是得到了多功能和高性能的混合模塊。因?yàn)椴考桓呙芏鹊匕惭b在混合模塊50中，所以減少了混合模塊50的厚度和尺寸。
在混合模塊50中，幾乎不由于例如熱而變形的硅襯底3被用作基襯底，并且安裝部件4與硅襯底3集成。然后，布線層5被精確地形成在硅襯底3上，并且第二安裝部件52被安裝在布線層5上。在混合模塊50中，硅襯底3充當(dāng)安裝部件4、布線層5或第二安裝部件52的地并且具有良好的散熱特性。因此，混合模塊50可以穩(wěn)定地工作，這使得可以提高其可靠性。在混合模塊50中，因?yàn)榘惭b部件4或第二安裝部件52通過過孔19而直接連接到布線層5，所以縮短了布線線路的長度，并且減少了其間的連接部分的電容。另外，減少了由于CR時間常數(shù)、EMI噪聲或EMC引起的信號傳輸延遲。結(jié)果，改善了混合模塊的特性。
如圖16所示，雖然未被詳細(xì)描述，但是通過倒裝安裝方法將具有上述結(jié)構(gòu)的混合模塊50與外部電子部件57一起安裝到諸如主板或內(nèi)插器這樣的布線襯底56，從而形成混合電路裝置58。為了簡化說明，只有第三LSI 52A被安裝在混合模塊50中。混合電路裝置58具有被安裝在其中的混合模塊50，并且包括與混合電路裝置2相似的用于發(fā)送/接收電控制信號或數(shù)據(jù)信號或提供功率的電布線結(jié)構(gòu)和用于發(fā)送/接收光控制信號或數(shù)據(jù)信號的光布線結(jié)構(gòu)。因此，混合電路裝置58可以高速地處理大量控制信號或數(shù)據(jù)信號。
以倒裝方式通過布線襯底56的底面上提供的連接凸點(diǎn)59將混合電路裝置58安裝到例如設(shè)備(未示出)的控制襯底，從而形成了例如高頻光學(xué)前端模塊。如上所述，在混合電路裝置58中，光學(xué)連接器構(gòu)件60連接到在混合模塊50的第二部件安裝層51中安裝的光波導(dǎo)構(gòu)件26的一端。
在混合電路裝置58中，從混合模塊50的光學(xué)元件4D發(fā)出并且隨后沿布線層5的光信號傳輸通道5B傳播的光信號入射在光波導(dǎo)構(gòu)件26的一端上。在混合電路裝置58中，光信號通過光波導(dǎo)構(gòu)件26的鏡面?zhèn)鬏數(shù)焦鈱W(xué)連接器構(gòu)件60，并且隨后通過被連接到光學(xué)連接器構(gòu)件60的光纖61而被發(fā)射到例如控制單元(未示出)。在混合電路裝置58中，當(dāng)混合模塊50的光學(xué)元件4D是光接收元件時，從控制單元發(fā)出并且隨后通過光纖61傳輸?shù)焦鈱W(xué)連接器構(gòu)件60的光信號通過光波導(dǎo)構(gòu)件26的鏡面入射到布線層5的光信號傳輸通道5B中。在混合電路裝置58中，光信號沿著光信號傳輸通道5B傳播并且隨后入射在光學(xué)元件4D上。
上面已經(jīng)描述了制造混合模塊50的過程。然而，制造混合模塊50的過程中直到布線層形成過程的過程與制造混合模塊1的過程中的那些相同，因此將省略其描述。制造混合模塊50的過程包括在布線層5的表面5A上形成多個連接焊盤62的連接焊盤形成過程、通過連接焊盤62形成多個外部連接柱53的外部連接柱形成過程、形成具有多個第二安裝部件52的第二部件形成層51的第二部件安裝過程，以及安裝光波導(dǎo)構(gòu)件26的光波導(dǎo)構(gòu)件安裝過程。制造混合模塊50的過程還包括在布線層5的表面5A上形成第二密封層54的第二密封層形成過程、將第二密封層54拋光為預(yù)定厚度的第二密封層拋光過程，以及形成多個連接凸點(diǎn)59的連接凸點(diǎn)形成過程。
在制造混合模塊50的過程中，如在制造混合模塊1的過程中所述，通過布線層形成過程形成第二布線圖案18B，并且在第二布線圖案18B的適當(dāng)位置處整體形成多個連接焊盤62。在連接焊盤形成過程中，在對在第二絕緣樹脂層17B上形成的鍍銅層進(jìn)行圖案化以形成第二布線圖案18B的同時，形成連接焊盤62。
外部連接柱形成過程是在在布線圖案5的表面5A上形成的預(yù)定連接焊盤62A上形成外部連接柱53的過程，其方法是通過使用多層布線襯底技術(shù)通過電鍍形成通柱(via column)的已知的pactel方法或plated riser方法。在外部連接柱形成過程中，打開預(yù)定的連接焊盤62，利用干膜形成電鍍保護(hù)層圖案，并且通過電解鍍銅方法形成具有預(yù)定高度的立柱狀外部連接柱，如圖7所示。在外部連接柱形成過程中，外部連接柱53可以由例如焊球形成。
在第二部件安裝過程中，充當(dāng)?shù)诙惭b部件52的第三LSI 52A和第四LSI 52B通過倒裝方法被形成在在布線層5的表面5A上形成的預(yù)定連接焊盤62B上。在第二部件安裝過程中，利用輸入/輸出部分形成部分作為安裝表面，將第二安裝部件52安裝在布線層5的表面5A上，其中輸入/輸出部分形成部分具有形成在其上的用于接收/輸出電信號的輸入/輸出焊盤63。在第二部件安裝過程中，如圖18中所示，通過將輸入/輸出焊盤63鍵合到對應(yīng)的連接焊盤62B來安裝第二安裝部件52。如圖18中所示，第二安裝部件52的厚度小于外部連接柱53的高度。
在光波導(dǎo)構(gòu)件安裝過程中，如圖18所示，光波導(dǎo)構(gòu)件26被安裝在布線層5的表面5A上。在光波導(dǎo)構(gòu)件安裝過程中，雖然未被詳細(xì)描述，但是將適當(dāng)?shù)恼澈蟿┦┘釉诠獠▽?dǎo)構(gòu)件26的外圍部分上，并且將光波導(dǎo)構(gòu)件26鍵合到布線層5的表面5A，使得形成鏡面的一端與布線層5的光信號傳輸通道5B相對。如圖18所示，光波導(dǎo)構(gòu)件26的另一端向側(cè)面延伸。在制造混合模塊50的過程中，通過上述過程將第二安裝部件52、外部連接柱53和光波導(dǎo)構(gòu)件26安裝到布線層5的表面5A，從而形成第六半成品64。
在第二密封層形成過程中，在第六半成品64的表面上形成足夠厚度的第二密封層54，以掩埋這些安裝部件。在第二密封層形成過程中，將第六半成品64放入諸如模子這樣的腔中，并且在腔中填入與形成密封樹脂層9的相同的絕緣密封樹脂，例如熱固液態(tài)環(huán)氧基樹脂或聚亞胺樹脂。然后，在第二密封層形成過程中，對模子進(jìn)行諸如加熱處理這樣的硬化處理，以使絕緣密封樹脂硬化，這使第二安裝部件52、外部連接柱53和光波導(dǎo)構(gòu)件26被埋在第二密封層54中，如圖19所示。這樣，形成了第七半成品65。在第七半成品65中，通過第二密封層54將第二安裝部件52、外部連接柱53和光波導(dǎo)構(gòu)件26剛性地固定到布線層5的表面5A。在第二密封層形成過程中，可以通過各種芯片制造過程中使用的適當(dāng)?shù)臉渲庋b方法形成第二密封層54。
在第二密封層拋光過程中，第七半成品65的第二密封層54的表面被拋光為預(yù)定厚度，使得外部連接柱53的上端部分被暴露于外部，從而形成了圖20中所示的第八半成品66。在第二密封層拋光過程中，通過例如機(jī)械/化學(xué)拋光方法將第二密封層54從表面拋光到布線層5，并且第八半成品66由于被安裝在其中的硅襯底3或散熱板6而具有相對較高的機(jī)械硬度，這使得可以有效和高精確度地拋光。
在第二密封層拋光過程中，即使在外部連接柱53的上端表面被暴露之后第二密封層54仍然被持續(xù)地拋光。在第二密封層拋光過程中，對在第二密封層54中安裝的第三LSI 52A和第四LSI 52B進(jìn)行背面拋光，從而減少了第八半成品66的總厚度，拋光時底面面向第二密封層54的表面，在拋光的厚度范圍內(nèi)第一和第二LSI 52A和52B的功能未被破壞。在第二密封層拋光過程中，如圖20所示，第二密封層54被拋光以與外部連接柱53的上端表面及第三LSI 52A和第四LSI 52B的底面齊平，從而形成了第八半成品66。
在連接凸點(diǎn)形成過程中，連接凸點(diǎn)55被形成在從第二密封層54的經(jīng)拋光表面暴露的外部連接柱53的上端表面上。在連接凸點(diǎn)形成過程中，通過例如金圖案電鍍方法而在外部連接柱53上形成具有預(yù)定高度的連接凸點(diǎn)55。在連接凸點(diǎn)形成過程中，例如根據(jù)與布線襯底56有關(guān)的安裝方法，可以在連接凸點(diǎn)55的上端表面上提供焊球或金屬球。
在混合模塊制造方法中，通過上述過程形成的混合模塊50被安裝到布線襯底56，從而制造了圖16所示的混合電路裝置58。在混合模塊制造過程中，通過例如超聲波焊接方法將混合模塊50安裝到布線襯底56，同時使連接凸點(diǎn)59與對應(yīng)的岸臺對齊，從而制造了混合電路裝置58。在混合電路裝置58中，傳熱器23鍵合到混合模塊58的散熱板6，并且光學(xué)連接器60耦合到光波導(dǎo)構(gòu)件26的末端。
在混合模塊制造過程中，多個安裝部件4被安裝到布線層5的一個表面，并且多個第二安裝部件52被安裝到布線層5的另一個表面，從而制造了混合模塊50。在混合模塊制造過程中，安裝部件4和第二安裝部件52通過布線層5以最短距離相互連接，從而減少了由布線圖案引起的寄生電容。因此，可以制造具有改善特性的混合模塊50。
混合模塊制造過程制造了這樣的混合模塊50，其中安裝部件4被安裝在硅襯底3中，第二安裝部件52被安裝在第二密封層54中，并且第二密封層54通過背拋光而被拋光為最小厚度。因此，在混合模塊制造過程中，因?yàn)樵诨旌夏K50中提供了多個安裝部件4和52，所以可以制造具有較小厚度和尺寸的多功能和高性能的混合模塊50。
在通過混合模塊制造過程制造的混合模塊50中，安裝部件4被安裝在幾乎不由于熱而變形的硅襯底3中，布線層5被形成在硅襯底3的第一主表面3A上，并且第二部件安裝層51被形成在布線層5上，第二安裝部件52通過第二密封層54而被密封在第二部件安裝層51中。在混合模塊制造過程中，在蝕刻過程或?qū)⒒旌夏K安裝到布線襯底56的回流焊接過程中防止了硅襯底3由于熱而變形，并且安裝部件4和第二安裝部件52被精確地分別安裝在硅襯底3和第二部件安裝層51中。因此，安裝部件4和第二安裝部件52可靠地連接到布線層5，從而防止了布線線路的中斷，這使得可以制造具有高可靠性的混合模塊50。
在混合模塊制造過程中，硅襯底3充當(dāng)安裝部件4、第二安裝部件52或布線層5的地，并且具有有效散熱的功能，這使得可以制造能夠穩(wěn)定工作的混合模塊50。另外，在混合模塊制造過程中，單獨(dú)的散熱板14鍵合到需要散熱的安裝部件4，并且還提供了具有較大尺寸的散熱板6，這使得可以制造具有良好散熱特性的混合模塊50，其中從第二安裝部件52生成的熱以最短距離通過布線層5消散。
混合模塊50具有安裝在硅襯底3中作為安裝部件4的光學(xué)元件4D，并且具有發(fā)送/接收電控制信號或數(shù)據(jù)信號或提供功率的電信號處理功能和發(fā)送/接收光控制信號或數(shù)據(jù)信號的光信號處理功能。然而，本發(fā)明不限于此。例如，混合模塊50可以僅具有電信號處理功能。在這種情況下，絕緣層不一定由光傳輸絕緣樹脂材料形成。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，只要當(dāng)處于所附權(quán)利要求書或其等同物的范圍之內(nèi)時，各種修改、組合、子組合和變化可取決于設(shè)計要求和其他因素而發(fā)生。
相關(guān)申請的交叉引用本發(fā)明包含與2005年10月11日向日本專利局遞交的日本專利申請JP2005-296734有關(guān)的主題，它們的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種混合模塊，包括硅襯底，其具有形成在其中的多個部件安裝開口，所述多個部件安裝開口由通孔組成；多個安裝部件，其被安裝在所述部件安裝開口中，使得輸入/輸出部分形成表面基本上與所述硅襯底的第一主表面齊平；密封層，其由被填入安裝有所述安裝部件的部件安裝開口中的密封材料形成，并且覆蓋了所述安裝部件，同時所述輸入/輸出部分形成表面從所述硅襯底的第一主表面暴露，以將所述安裝部件固定在所述部件安裝開口中；布線層，其被形成在所述硅襯底的第一主表面上，并且具有被連接到輸入/輸出部分的布線圖案，所述輸入/輸出部分被提供在從所述第一主表面暴露的安裝部件的輸入/輸出部分形成表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合模塊，其中，加強(qiáng)板構(gòu)件鍵合到所述硅襯底的第二主表面，以堵塞所述部件安裝開口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合模塊，其中，所述加強(qiáng)板構(gòu)件由具有高熱傳導(dǎo)性的金屬板組成，并且還充當(dāng)用于對從所述安裝部件生成的熱散熱的散熱構(gòu)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合模塊，其中，多個單獨(dú)散熱構(gòu)件鍵合到與所述輸入/輸出部分形成表面相對的生成熱的安裝部件的底面，并且從所述單獨(dú)散熱構(gòu)件到所述加強(qiáng)板構(gòu)件的熱傳輸使從所述安裝部件生成的熱被消散。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合模塊，其中，所述安裝部件具有各不相同的特性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合模塊，還包括傳導(dǎo)層，其被形成在所述硅襯底的第一主表面上并且將所述硅襯底電連接到所述布線層的布線圖案，其中所述傳導(dǎo)層使所述硅襯底充當(dāng)電源部分或者地部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合模塊，其中，所述布線層包括至少一個絕緣層，其被形成在所述硅襯底的第一主表面上；以及銅布線圖案，其是通過對在所述絕緣層上形成的鍍銅層圖案化而形成的，并且在所述布線層的最高層上形成有用于將所述布線圖案連接到所述安裝部件的輸入/輸出部分的多個外部連接焊盤和/或過孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合模塊，其中所述布線層包括至少一個絕緣層，其被形成在所述硅襯底的第一主表面上；以及銅布線圖案，其是通過對在所述絕緣層上形成的鍍銅層圖案化而形成的，通過過孔連接到所述安裝部件的輸入/輸出部分的多個外部連接焊盤被形成在所述布線層的最高層上，多個第二安裝部件通過所述連接焊盤而被安裝在所述布線層上，并且多個外部連接柱被形成在所述布線層上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的混合模塊，還包括第二密封層，其被形成在所述布線層上以覆蓋所述第二安裝部件和所述外部連接柱，其中，所述第二密封層被拋光使得至少所述外部連接柱的上端表面被暴露。
10.一種制造混合模塊的方法，包括部件安裝開口形成步驟，在硅襯底中形成多個部件安裝開口，所述部件安裝開口由穿過硅襯底的第一和第二主表面的通孔組成；安裝部件集成步驟，通過將所述安裝部件安裝在所述部件安裝開口中來將所述安裝部件與所述硅襯底集成，使得輸入/輸出部分形成表面基本上與所述硅襯底的第一主表面齊平；以及布線層形成步驟，在所述硅襯底的第一主表面上形成布線層以覆蓋所述安裝部件，其中所述安裝部件集成步驟包括硅襯底安裝步驟，使用所述第一主表面作為鍵合表面，將所述硅襯底鍵合到偽襯底，使得部件安裝開口中從所述第一主表面暴露的部分被堵塞；部件安裝步驟，使用所述輸入/輸出部分形成表面作為安裝表面，將所述安裝部件安裝在來自第二主表面的硅襯底的部件安裝開口中，使得所述輸入/輸出部分形成表面在所述偽襯底上基本上相互齊平；密封層形成步驟，使被填入所述部件安裝開口中的密封材料硬化以形成密封層，并且利用所述密封層將所述安裝部件固定在所述部件安裝開口中；以及剝離步驟，從所述偽襯底剝離所述硅襯底，并且所述安裝部件被安裝在所述部件安裝開口中，使得輸出/輸入部分形成表面被暴露在某一狀態(tài)下，在該狀態(tài)下它們基本上與所述硅襯底的第一主表面齊平。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造混合模塊的方法，其中，在所述部件安裝開口形成步驟中，對具有100的表面方向的硅襯底的第二主表面進(jìn)行各向異性的蝕刻處理，以形成所述部件安裝開口，并且所述部件安裝開口被形成為截面為梯形的形狀，其中與所述第二主表面齊平的表面具有更大的直徑，并且外圍表面朝所述第一主表面逐漸減少。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造混合模塊的方法，還包括硅襯底拋光步驟，將所述硅襯底拋光為某一厚度，該厚度基本上等于或大于所述安裝部件的最大厚度，其中，在所述部件安裝開口形成步驟之前進(jìn)行所述硅襯底拋光步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造混合模塊的方法，還包括密封層拋光步驟，對所述密封層進(jìn)行拋光使得所述硅襯底的第二主表面或所述安裝部件的底面被暴露，其中，在所述密封層形成步驟之后進(jìn)行所述密封層拋光步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造混合模塊的方法，還包括加強(qiáng)板構(gòu)件鍵合步驟，將加強(qiáng)板構(gòu)件鍵合到整個經(jīng)拋光的表面，其中，在所述密封層拋光步驟之后進(jìn)行所述加強(qiáng)板構(gòu)件鍵合步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造混合模塊的方法，其中，在所述加強(qiáng)板構(gòu)件鍵合步驟中，所述加強(qiáng)板構(gòu)件是由具有高熱傳導(dǎo)性的金屬板組成的，并且所述加強(qiáng)板構(gòu)件還充當(dāng)用于對從所述安裝部件生成的熱散熱的散熱構(gòu)件。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造混合模塊的方法，其中，在所述部件安裝步驟中，具有不同特性的安裝部件被安裝在所述部件安裝開口中。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造混合模塊的方法，還包括傳導(dǎo)層形成步驟，在所述硅襯底的整個第一主表面上形成傳導(dǎo)層，其中，在所述部件安裝開口形成步驟之前進(jìn)行所述傳導(dǎo)層形成步驟，并且經(jīng)過所述部件安裝開口形成步驟仍保留在所述硅襯底的第一主表面上的傳導(dǎo)層將所述硅襯底電連接到所述布線層的預(yù)定布線圖案，使得剩余的傳導(dǎo)層形成了用于使所述硅襯底充當(dāng)電源部分或地部分的傳導(dǎo)圖案層。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造混合模塊的方法，其中所述布線層形成步驟包括絕緣層形成步驟，在所述硅襯底的第一主表面上形成絕緣層；鍍銅層形成步驟，對所述絕緣層進(jìn)行鍍銅處理以形成鍍銅層；圖案化步驟，對所述鍍銅層圖案化以形成銅布線圖案；以及過孔形成步驟，形成用于將所述銅布線圖案連接到所述安裝部件的輸入/輸出部分形成表面上提供的電極焊盤的過孔，從而通過所述絕緣層形成步驟、鍍銅層形成步驟、圖案化步驟和過孔形成步驟形成了至少一個布線層，并且所述制造混合模塊的方法還包括在所述布線層的最高層上形成外部連接焊盤的外部連接焊盤形成步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造混合模塊的方法，其中，所述布線層形成步驟包括經(jīng)過如下步驟的至少一個布線層的連接焊盤形成步驟絕緣層形成步驟，在所述硅襯底的第一主表面上形成絕緣層；鍍銅層形成步驟，對所述絕緣層進(jìn)行鍍銅處理以形成鍍銅層；圖案化步驟，對所述鍍銅層圖案化以形成銅布線圖案；以及過孔形成步驟，形成用于將所述銅布線圖案連接到所述安裝部件的輸入/輸出部分形成表面上提供的電極焊盤的過孔，并且形成通過所述最高層上的過孔連接到相應(yīng)安裝部件的輸入/輸出部分的多個連接焊盤，所述制造混合模塊的方法還包括部件安裝步驟，通過所述連接焊盤將多個第二安裝部件安裝在所述布線層的最高層上；以及形成多個外部連接柱的外部連接柱形成步驟，在所述布線層形成步驟之后進(jìn)行所述部件安裝步驟和所述外部連接柱形成步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的制造混合模塊的方法，還包括第二密封材料層形成步驟，在所述布線層的最高層上形成由密封材料組成的第二密封材料層，以覆蓋所述第二安裝部件和所述外部連接柱；以及第二密封層形成步驟，對所述第二密封材料層進(jìn)行拋光使得所述外部連接柱的上端表面被暴露以形成第二密封層，其中，在所述部件安裝步驟和所述外部連接柱形成步驟之后進(jìn)行所述第二密封材料層形成步驟和所述第二密封層形成步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種混合模塊和其制造方法?；旌夏K包括具有形成在其中的多個部件安裝開口的硅襯底，所述多個部件安裝開口由通孔組成；被安裝在部件安裝開口中，使得輸入/輸出部分形成表面基本上與硅襯底的第一主表面齊平的多個安裝部件；由被填入部件安裝開口中的密封材料形成并且覆蓋了安裝部件的密封層，同時輸入/輸出部分形成表面從硅襯底的第一主表面暴露，以將安裝部件固定在部件安裝開口中；以及被形成在硅襯底的第一主表面上的布線層，并且其具有被連接到輸入/輸出部分的布線圖案，所述輸入/輸出部分被提供在從第一主表面暴露的安裝部件的輸入/輸出部分形成表面上。
文檔編號H01L25/16GK1949506SQ200610141110
公開日2007年4月18日 申請日期2006年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月11日
發(fā)明者小川剛, 中山浩和, 宮崎廣仁, 竹島奈美子 申請人:索尼株式會社