三维集成电路(3D Packaging Integrated Circuit)基于转接板技术,通过垂直通孔实现基板上下表面的信号互连。本文借鉴传统硅转接板设计理念,提出一种基于陶瓷基板通孔互连(Through Ceramic Via,TCV)技术的陶瓷转接板设计方案。并在此基础上开发了新型陶瓷转接板制备工艺,制备以氮化铝为例的陶瓷转接板样品,对其相关性能进行测试。得益于陶瓷材料的优良特性(以氮化铝为例),与硅转接板和玻璃转接板相比,陶瓷转接板有多方面优势。相比硅基转接板,氮化铝陶瓷转接板的电学绝缘性更好,电隔离度更高,制作工艺更简单;相比玻璃转接板,氮化铝陶瓷转接板热导率更高,散热能力更强,且与硅材料的热膨胀系数更接近,热应力作用下不易出现基板翘曲的情况。陶瓷转接板综合硅、玻璃转接板的优势,同时分别克服其缺点,对此本文对陶瓷转接板进行了以下研究。首先,对以氮化铝材料为例的陶瓷转接板进行电学性能的仿真分析及结构参数的优化。通过建立TCV串扰对等效数学模型,提取TCV串扰对等效模型中中寄生电阻、寄生电容和寄生电感等参数,并在电磁仿真软件HFSS中分别建立二端口、四端口TCV串扰对等效模型,从陶瓷转接板结构参数方面对陶瓷转接板内信号的传输损耗及耦合串扰进行仿真并发现,减薄衬底厚度、减小通孔直径、增大通孔间距可降低信号传输损耗;降低相邻通孔间耦合串扰可采用减少通孔高度、增加通孔间距的方法,但后者主要在中高频段对串扰的抑制作用明显。基于TCV等效寄生参数将等效数学模型抽象为π型电路,通过将计算所得串扰值与仿真结果对比,得出两者拟合度高、数值相近的结论,对等效数学模型进行了验证。通过对比相同结构参数的TCV、TSV等效模型仿真结果发现,在10GHz下不同通孔高度、通孔直径及相邻通孔间距下TSV插入损耗分别为TCV结构的20倍、11倍和16倍。此外,为了研制优化设计的陶瓷转接板,本文针对陶瓷材料的内部必然存在一定孔隙容易导致邻近通孔短路或者隔离度降低的问题,采用真空填充聚酰亚胺前驱体并原位加热聚合的方法,填充基板内部不规则孔隙,并对聚酰亚胺处理后的密实化基板利用激光打孔技术制作陶瓷通孔。同时,本文针对陶瓷通孔的特点开发了基于深孔电镀铜填充通孔互连和新型导电银浆填充陶瓷通孔两种垂直互连技术,成功研制AlN陶瓷转接板样品,并对其主要电学性能进行测试。测试结果表明,相比采用电镀铜制备的陶瓷转接板,采用新型导电银浆填充的陶瓷转接板填充率更高,当固化温度为200℃、银粉质量分数为80%-90%时通孔填充效果稳定;且直径80μm的通孔电阻值为0.04?,通孔内信号的插入损耗、回波损耗为-0.20dB、-130dB@10GHz,0-10GHz频段内传输特性优于同种结构参数的TSV转接板。综合分析电学、热学和机械等多方面性能,陶瓷转接板综合性能优于硅转接板和玻璃转接板,具有明显实用价值。