一、什么是TCV技術

陶瓷穿孔互連技術(TCV，Through Ceramic Via)簡稱TCV，是一種應用于高密度三維封裝的新型互連技術。其利用陶瓷穿孔實現電路與電路之間、電路與附加單元之間線路垂直導通，利用薄膜多層電路實現多層布線，使電路體積在三維方向得到延伸，達到結構密度最大化。TCV技術狀態下同等尺寸器件具備更多功能，擁有好的高頻性能，為微系統功率電路、無源元件和器件集成以及多功能單元的高密度組合提供了一種解決方案。典型的TCV器件如下圖所示。

圖 TCV概念圖

二、TCV技術的應用優勢

因傳統基板工藝在圖形線寬/線距、任意層互連、無源器件集成等方面的限制，無法一體化集成部分高性能單元。當前小型化產品通常的做法是通過后期微組裝技術在多層基板上實現平面集成，所有功能單元只能在基板二維方向上平鋪安裝，嵌入器件的級聯設計較為復雜，產品體積較大，成本較高。

圖 TCV集成結構示意圖

TCV技術采用通孔互連和線路重分布，使平面分布的高精度、高功率的薄膜電路體積在三維方向得到延伸，大大提高了結構密度，減少了器件尺寸。通過TCV技術將薄膜多層電路、無源器件、倒裝芯片、TSV等封裝到獨立的IP核中，再裝配到多層母板表面，可以有效解決寬帶射頻垂直傳輸、高精度器件、無源器件集成等問題，并有效縮小系統體積，為微系統集成提供有力支持。在TCV集成模塊中可以將射頻單元、功率單元、處理單元等通過平面傳輸、元件耦合和垂直互聯的方式緊密集成一體，整體可進行氣密性封裝。基于TCV技術的微波組件在共形陣列天線、智能蒙皮、微型導彈、微納衛星等系統微小型產品中具有廣泛的應用前景。

三、TCV技術的工藝流程

TCV的集成工藝流程是從經典的薄膜制程中提升和發展而來，其中共性技術如金屬化、圖形光刻、顯影、蝕刻、電鍍、集成電阻等是必不可少的技術能力。而TCV需要突破的核心技術在于微通孔的加工、實心孔的金屬化、多層布線、陶瓷的三維堆疊等。另外，在共性技術和關鍵技術實現的基礎上特別需要關注多個制程和工序的兼容性。TCV制作工藝流程采用并行方式實現多個單元的陶瓷薄膜電路加工，然后將各單元焊接疊裝并測試整件性能。

圖 TCV工藝流程圖

TCV關鍵技術：

1）薄膜多層布線技術

薄膜多層布線技術實現的關鍵是具有穩定可靠的介質膜層和膜層表面形成穩定可靠的圖形。

2）介質微孔互連技術

在薄膜多層布線結構中，兩個不同層間的互連工藝屬于非填充型工藝，要求接觸電阻小，無斷路現象。

3）陶瓷立體穿孔互連技術

TCV技術的3D方向堆疊通過不同層級基片間陶瓷穿孔互連實現。傳統薄膜工藝通常采用激光打孔后濺射金屬化的方法制備空心接地孔。此方法無法滿足TCV層間的倒裝焊植球、高頻信號傳輸等要求。采用印刷填孔和電鍍填充兩種方案可實現陶瓷立體互連通孔。在TCV工藝中可采用深孔電鍍方式對通孔進行填充，其具有通孔氣密、導電性優良的特點。

4）TCV板級三維焊接技術

TCV板級三維焊接技術中首先應確認合理的焊接材料、焊盤設計加工以及焊接工藝方法參數等。根據基板面積大小的不同，可選用焊球凸點焊接和焊盤對接兩種方法實現。另外，在多級焊接中，應根據工藝流程兼容性要求選擇不同熔化溫度的焊料實現梯度焊接。

TCV技術可將芯片和功能基板進行垂直互連，實現寬帶射頻功能單元以及系統的微型化，是系統2.5D和3D異構集成的關鍵技術之一。