一種基于埋線結(jié)構(gòu)在印制電路板上制作銅柱的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及印制電路板或半導體集成電路封裝基板的制造技術(shù)，特別設(shè)及一種基 于埋線結(jié)構(gòu)在印制電路板上制作銅柱的方法。
【背景技術(shù)】
[000引隨著電子產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，電子產(chǎn)品已經(jīng)進入功能化、智能化的研發(fā)階段，為滿足 電子產(chǎn)品高集成度、小型化、微型化的發(fā)展需要，印制電路板或半導體集成電路封裝基板， 在滿足電子產(chǎn)品良好的電、熱性能的前提下，也朝著輕、薄、短、小的設(shè)計趨勢發(fā)展。同時，對 于電子系統(tǒng)的設(shè)計需求也越來越復雜，并朝不同的方向發(fā)展。然而，對于新一代電子產(chǎn)品具 有兩種基本需求，隨著設(shè)計尺寸的逐步變小，所有產(chǎn)品在設(shè)計水平上的互連密度不斷增加。 也就是說，在越來越有限的面積區(qū)域里，需要設(shè)計更多的輸入輸出信號線路。同時，因為元 器件是在高速信號下運作，性能必須得到提高。
[0003]基于W上需求，人們開發(fā)了flipchip覆晶連接技術(shù)。因flipchip覆晶連接具 有巧片與電路板連接路徑短，阻抗低，信號損失小，電信號寄生現(xiàn)象低等優(yōu)點，因此，在許 多高端產(chǎn)品設(shè)計中，flipchip覆晶封裝方式已經(jīng)逐步取代了線路連接相對較長的wire bonding封裝連接方式，變得普遍起來。
[0004] 傳統(tǒng)的flipchip覆晶封裝連接是采用錫球的方式，將巧片節(jié)點與電路板節(jié)點通 過高溫回流焊的方式焊接在一起。但是，隨著產(chǎn)品線路設(shè)計密度的不斷增加，巧片與電路板 連接點間的間距（pitch)也越來越小。一方面，由于對接焊點設(shè)計密度越來越大時，在應(yīng)用 過程中的電流與熱效應(yīng)隨之增加，因錫球電子遷移因素的影響，產(chǎn)品信賴性潛在問題也隨 之增加；另一方面，特別是當節(jié)點間距化ymppitch) <130ym時，傳統(tǒng)的采用錫球，通過高 溫回焊爐的連接方式因易產(chǎn)生短路，制作成本等問題，已不適合用于大量產(chǎn)?；谠摌拥谋?景，采用銅柱結(jié)構(gòu)作為連接方式的設(shè)計應(yīng)運而生，且逐步被多家公司接受應(yīng)用于實際產(chǎn)品 設(shè)計。
[0005] 銅柱可W制作在巧片上，也可W制作在印制電路板上。
[0006] 在巧片上制作銅柱時，由于巧片所在的晶圓面積相對較小（直徑約200mm)，并采 用高級的電鍛設(shè)備和藥水，電鍛的能力比較強；因此，現(xiàn)在的設(shè)計多將銅柱設(shè)計在晶圓側(cè)的 巧片上，但是其制作成本比較高。近來，現(xiàn)有業(yè)者探索在印制電路板上制作銅柱，W取代巧 片側(cè)的銅柱結(jié)構(gòu)。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)采用減成法在印制電路板上制作銅柱，但是由于減成法采用蝕刻藥水對 銅巧進行蝕刻，獲得銅柱的過程中，會出現(xiàn)"側(cè)蝕"現(xiàn)象，即；蝕刻藥水不僅向下攻擊銅巧，而 且也向側(cè)面攻擊銅，導致形成的銅柱為"圓錐體"，該不僅不利于更小間距的銅柱的制作，而 且對信號的完整性有明顯的影響。因此需要一種新的方法來制作銅柱，使形成的銅柱為"圓 柱體"，該樣可W使銅柱之間的間距減小，提高布線密度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明的目的在于提供一種基于埋線結(jié)構(gòu)在印制電路板上制作銅柱的方法，線路 圖形與介電層為埋線結(jié)構(gòu)，結(jié)合力好，且可實現(xiàn)小間距銅柱結(jié)構(gòu)的制作，產(chǎn)品的外觀品質(zhì)良 好。
[0009] 為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0010] 一種基于埋線結(jié)構(gòu)在印制電路板上制作銅柱的方法，包括如下步驟：
[0011] 1)將形成銅柱用銅巧貼在支撐板表面，其中，朝向支撐板的一面為形成銅柱用銅 巧的第一面；背對支撐板的一面為形成銅柱用銅巧的第二面；
[0012] 2)在形成銅柱用銅巧的第二面通過圖形電鍛的方法，在銅巧表面制作銅線路圖 形；
[0013] 3)在銅巧表面的銅線路圖形上層壓一介電層材料，形成埋線結(jié)構(gòu)；
[0014] 4)采用印制電路板的傳統(tǒng)層壓工藝及銅線路圖形的制作工藝完成多層結(jié)構(gòu)的制 作；
[0015] 5)將支撐板去除；
[0016] 6)在形成銅柱用銅巧的第一面通過圖形電鍛的方法在銅巧表面制作銅柱；或先 將預(yù)形成銅柱側(cè)的銅巧蝕刻干凈，然后沉積一層導電層，再通過圖形電鍛的方法，制作銅 柱；
[0017] 7)在不需要形成銅柱的印制電路板一側(cè)表面貼上防止藥水滲透的保護層；
[001引 8)通過快速蝕刻工藝，蝕刻去除印制電路板銅柱一側(cè)的導電層，得到銅柱；
[0019] 9)去除防止藥水滲透的保護層；
[0020] 10)在印制電路板表面制作阻焊層、在銅柱表面制作防氧化層，即得到具有巧片互 連對接用銅柱結(jié)構(gòu)的印制電路板。
[0021] 進一步，步驟1)中所述的形成銅柱用銅巧厚度為0.1ym~100ym。
[0022] 又，步驟1)中所述的形成銅柱用銅巧采用厚度1~3ym超薄銅巧或采用厚度大 于5ym的普通銅巧通過減薄銅工藝達到超薄銅巧厚度。
[0023] 優(yōu)選的，步驟1)中，將形成銅柱用銅巧貼在支撐板表面的方法為；采用無載體銅 巧的普通銅巧與支撐板的邊緣區(qū)域之間用粘性物質(zhì)粘結(jié)。
[0024] 相應(yīng)地，步驟5)中，將支撐板去除的方法，采用對普通銅巧與支撐板的邊緣區(qū)域 粘結(jié)部分進行裁切，從而將支撐板去除。
[0025] 優(yōu)選的，步驟1)中，將形成銅柱用銅巧貼在支撐板表面的方法為；采用含有載體 銅巧的超薄銅巧，載體銅巧與支撐板整板區(qū)域之間用粘性物質(zhì)粘結(jié)。
[0026] 相應(yīng)地，步驟5)中，將支撐板去除的方法為；從載體銅巧與含有載體銅巧的超薄 銅巧之間分離，由于載體銅巧與支撐板整板區(qū)域用粘性物質(zhì)粘結(jié)，從而使支撐板與載體銅 巧一起被去除。
[0027] 又，本發(fā)明所述的粘性物質(zhì)為半固化片或樹脂，樹脂包括酪醒樹脂、聚氯己締樹 月旨、聚醋樹脂、環(huán)氧樹脂，聚氨醋、聚己締基醋、聚氣樹脂、聚氣碳樹脂、聚雙馬來酷亞胺樹 月旨、聚馬來西亞胺=嗦樹脂、聚酷亞胺樹脂、聚氯酸醋樹脂或環(huán)氧基聚苯離。
[002引優(yōu)選的，步驟3)所述的介電層材料為純樹脂材料或含有玻璃纖維布的樹脂材料。 [0029] 優(yōu)選的，所述的純樹脂材料包括環(huán)氧樹脂、聚酷亞胺、聚馬來酷亞胺=嗦樹脂、聚 苯離或聚四氣己締；含有玻璃纖維布的樹脂材料包括FR-4或FR-5。
[0030] 再有，所述的導電層是金屬導電層、非金屬導電層或由金屬、非金屬組成的導電 膠。
[0031] 優(yōu)選的，所述的導電層是通過化學沉積或瓣射的工藝形成。
[0032] 優(yōu)選的，所述的金屬導通層的材料為金、銀、銅、錫、鉛、侶、鐵、鑲、鉆、鋒、銘、鐵中 的一種，或錫鉛合金、銅銀合金、銅鋒合金、銅鑲合金、鐵鑲合金、鐵鉆鑲合金、鐵鋒合金中的 一種。
[0033] 優(yōu)選的，所述的非金屬導電層的材料是碳、聚合物導電高分子膜中的一種。
[0034] 優(yōu)選的，所述的導電膠中金屬成分為：金、銀、銅、錫、鉛、侶、鐵、鑲、鉆、鋒、銘或鐵； 非金屬成分為：環(huán)氧樹脂、酪醒樹脂、聚雙馬來酷亞胺=嗦樹脂、聚氯酸醋樹脂、環(huán)氧基聚苯 離、聚酷亞胺、聚四氣己締或聚對苯二甲酸了二醋樹脂。
[0035] 優(yōu)選的，步驟7)所述的防止藥水滲透的保護層是干膜、濕膜、聚酷亞胺、環(huán)氧樹 月旨、酪醒樹脂、聚雙馬來酷亞胺=嗦樹脂、聚氯酸醋樹脂、環(huán)氧基聚苯離、聚酷亞胺、聚四氣 己締、聚對苯二甲酸了二醋樹脂中的一種。
[0036] 優(yōu)選的，步驟10)中所述的防氧化層采用有機防焊保護膜，化學沉積或電鍛鑲金、 鑲鈕金，化學或電鍛錫、錫銀、錫銀銅，化學銀。
[0037] 本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[003引 1.現(xiàn)有技術(shù)是線路圖形在介電層（樹脂+玻璃纖維）上面，線路圖形與介電層的 結(jié)合僅僅有一面；而本發(fā)明為埋線結(jié)構(gòu)，即在銅巧上進行圖形電鍛，長出線路圖形后，將線 路圖形壓在介電層中間，線路圖形的=面均有樹脂，結(jié)合力好。
[0039] 參見圖23,現(xiàn)有技術(shù)是線路圖形A在介電層B(樹脂+玻璃纖維）上面，線路圖形 A與介電層B的結(jié)合僅僅有一面。
[0040] 參見圖24,本發(fā)明為埋線結(jié)構(gòu)，在銅巧上進行圖形電鍛形成線路圖形A后，將線路 圖形A壓在介電層B中間，線路圖形A的S面均有樹脂。
[0041] 2.現(xiàn)有技術(shù)制作線路采用減成法，線路及銅柱為板面電鍛后進行DES蝕刻，由于 有側(cè)蝕效應(yīng)，形成的線路和銅柱的間距比較大，線型不好，容易形成梯形（如圖21所示），該 對于阻抗控制和信號的完整性均有負面的影響，尤其是在細線路制作上面，有非常明顯的 局限。
[0042] 而本發(fā)明采用半加成法制作工藝，可W加工小節(jié)點間距的銅柱結(jié)構(gòu)，且銅柱結(jié)構(gòu)/ 大小均勻（如圖22所示）。
[0043] 從圖21、22及表1中可W看出，現(xiàn)有技術(shù)采用減成法制作的銅柱（圖21)，由于側(cè) 蝕的存在，導致線路底部的銅蝕刻不凈，最小的間距只能制作到120ym。
[0044] 而本發(fā)明采用半加成工藝制作銅柱（圖22)，由于閃蝕步驟中只需要蝕刻掉 1-3ym的銅，因此沒有側(cè)蝕效應(yīng)，因此最小間距可W制作到60ym。
[0045]表1
[0046]
[0047] 3、現(xiàn)有技術(shù)在印制電路板上制作銅柱結(jié)構(gòu)，一般是在阻焊層完成之后，通過表面 沉積化學銅作為導電層，電鍛銅柱；該一方法對阻焊層表面有一定損傷，導致表面粗趟暗 淡。該是因為；阻焊層的主要成分是含有酸性的成分，而化學銅制程中含有堿性除油藥水， 因此阻焊層會受到堿性藥水的攻擊，最終導致表面粗趟。
[0048] 而本發(fā)明的銅柱結(jié)構(gòu)是在阻焊層完成前制作，所W不會對阻焊層造成損傷，阻焊 層保持光滑，產(chǎn)品的外觀品質(zhì)良好。
【附圖說明】
[0049] 圖1~11是本發(fā)明方法實施例一的制作流程圖。
[0化0] 圖12~19是本發(fā)明方法實施例二的制作流程圖。
[0051] 圖20是采用本發(fā)明方法得到印制電路板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0化2] 圖21是減成法制作銅柱的截面示意圖。
[0053]圖22是本發(fā)明采用半加成方法制作銅柱的截面示意圖。
[0化4] 圖23是現(xiàn)有技術(shù)中線路圖形與介電層結(jié)合的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0055]圖24是本發(fā)明線路圖形與介電層結(jié)合的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0化6] 下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0057] 實施例一
[0化引參見圖1~圖11與圖20,本發(fā)明基于埋線結(jié)構(gòu)的在印制電路板上制作銅柱的方 法，包括如下步驟：
[0化9] 1)將一張厚度3ym的超薄銅巧101貼在支撐板100表面，其中，朝向支撐板100 的一面為第一面1011 ;背對支撐板100的一面為第二面1012,如圖1所示；
[0060] 。在超薄銅巧101的第二面1012上通過圖形電鍛的方法，制作實際產(chǎn)品所