Smt加法高密度封裝多層線(xiàn)路板結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種SMT加法高密度封裝多層線(xiàn)路板結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括內(nèi)層線(xiàn)路層（1）和外層線(xiàn)路層（3），所述內(nèi)層線(xiàn)路層（1）和外層線(xiàn)路層（3）之間設(shè)置有連接銅柱（2），所述內(nèi)層線(xiàn)路層（1）和連接銅柱（2）外圍包覆有絕緣材料（9），所述內(nèi)層線(xiàn)路層（1）背面設(shè)置有SMT銅柱（4），所述SMT銅柱（4）表面設(shè)置有錫層（5），所述錫層（5）上貼裝有元件（6），所述SMT銅柱（4）、錫層（5）和元件（6）外圍填充有環(huán)氧樹(shù)脂（7），所述外層線(xiàn)路層（1）表面及外圍涂覆有感光絕緣材料（8）。本實(shí)用新型的有益效果是：它代替了錫膏涂布形成固態(tài)的表面貼裝焊區(qū)，從而在高密度線(xiàn)路設(shè)計(jì)與制作的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高性能的電性連接與良好的可靠性保證。
【專(zhuān)利說(shuō)明】SMT加法高密度封裝多層線(xiàn)路板結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種SMT加法高密度封裝多層線(xiàn)路板結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體封裝【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前高密度基板的表面貼裝工藝主要是在基板表面的布線(xiàn)層Pad處通過(guò)局部使用鋼網(wǎng)印刷或注射涂布錫膏的，再在錫膏區(qū)域進(jìn)行表面精確貼裝元件，最后再進(jìn)行回流焊接。
[0003]常規(guī)刷錫膏工藝的多層線(xiàn)路板結(jié)構(gòu)如圖32所示，上述當(dāng)前高密度基板表面貼裝工藝存在以下不足和缺陷:
[0004]1、錫膏中的錫粉或錫粒有一定尺寸，從一定程度上限制了印刷間距，印刷的精度取決于錫膏中金屬成分的大小，常規(guī)能力可以做到50Um，難以做到高密度的設(shè)計(jì)與制造；
[0005]2、涂布后的錫膏層為液態(tài)(較軟)且較厚(一般70-80皿1)，不利于控制表面貼裝元件的空間穩(wěn)定性；
[0006]3、錫膏是多種物質(zhì)混合成的膏狀物質(zhì)，流動(dòng)性相對(duì)較差，回流焊接后易形成焊區(qū)氣泡，降低了電性穩(wěn)定性；
[0007]4、貼裝元件進(jìn)行回流焊后，錫膏軟化而元件塌陷于錫膏層，容易造成元件與線(xiàn)路層之間的空隙過(guò)小而引起后續(xù)封裝未填充的問(wèn)題；
[0008]5、高密度基板線(xiàn)路區(qū)域與邊框有一定厚度落差，刷錫膏的過(guò)程中印刷鋼網(wǎng)的放置與移除操作比較困難，且容易造成印刷鋼網(wǎng)位置的偏移與錫膏局部不均勻，從而會(huì)降低連接的電性能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種SMT加法高密度封裝多層線(xiàn)路板結(jié)構(gòu)，它在基板表面線(xiàn)路上局部電鍍銅柱，再在銅柱上電鍍純錫，代替錫膏涂布形成固態(tài)的表面貼裝焊區(qū)，從而在高密度線(xiàn)路設(shè)計(jì)與制作的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高性能的電性連接與良好的可靠性保證。
[0010]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種SMT加法高密度封裝多層線(xiàn)路板結(jié)構(gòu)，它包括內(nèi)層線(xiàn)路層和外層線(xiàn)路層，所述內(nèi)層線(xiàn)路層和外層線(xiàn)路層之間設(shè)置有連接銅柱，所述內(nèi)層線(xiàn)路層和連接銅柱外圍包覆有絕緣材料，所述內(nèi)層線(xiàn)路層背面設(shè)置有SMT銅柱，所述SMT銅柱表面設(shè)置有錫層，所述錫層上貼裝有元件，所述SMT銅柱、錫層和元件外圍填充有環(huán)氧樹(shù)月旨，所述外層線(xiàn)路層表面及外圍涂覆有感光絕緣材料，所述感光絕緣材料在外層線(xiàn)路層正面的位置開(kāi)設(shè)有植球區(qū)域，所述植球區(qū)域內(nèi)設(shè)置有抗氧化層。
[0011]所述內(nèi)層線(xiàn)路層和錫層表面設(shè)置有抗氧化層。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0013]1、本發(fā)明采用直接局部選擇性電鍍焊錫層，焊區(qū)的精度不受局限，區(qū)域尺寸可做到20um左右，可以做到高密度的設(shè)計(jì)與制造；
[0014]2、本發(fā)明的貼裝焊區(qū)采用電鍍銅柱再電鍍錫工藝而直接成型，焊區(qū)呈固態(tài)，提高了表面貼裝時(shí)元件的空間穩(wěn)定性，從而提高了電性能；
[0015]3、電鍍焊區(qū)錫含量接近百分百屬純錫，可有效地降低貼片焊接后產(chǎn)生焊區(qū)氣泡的風(fēng)險(xiǎn)，提高了可靠性；
[0016]4、本發(fā)明焊區(qū)的銅柱設(shè)計(jì)增加了貼裝元件與線(xiàn)路層之間的間隙，大大降低了后續(xù)封裝時(shí)產(chǎn)生包封未填充的風(fēng)險(xiǎn)性；
[0017]5、本發(fā)明在高密度基板上采用電鍍表面貼裝焊區(qū)代替錫膏印刷，可以避免基板線(xiàn)路區(qū)域與邊框厚度落差的困擾，操作簡(jiǎn)單且可以避免錫膏涂布不均勻的問(wèn)題。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖f圖30為本發(fā)明一種SMT加法高密度封裝多層線(xiàn)路板制作方法各工序示意圖。
[0019]圖31為本發(fā)明一種SMT加法高密度封裝多層線(xiàn)路板結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0020]圖32為常規(guī)刷錫膏工藝的多層線(xiàn)路板結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0021]其中:
[0022]內(nèi)層線(xiàn)路層I
[0023]連接銅柱2
[0024]外層線(xiàn)路層3
[0025]SMT 銅柱 4
[0026]錫層5
[0027]元件6
[0028]環(huán)氧樹(shù)脂7
[0029]感光絕緣材料8
[0030]絕緣材料9
[0031]抗氧化層10
[0032]植球區(qū)域11。
【具體實(shí)施方式】
[0033]本發(fā)明一種SMT加法高密度封裝多層線(xiàn)路板結(jié)構(gòu)，它包括內(nèi)層線(xiàn)路層I和外層線(xiàn)路層3，所述內(nèi)層線(xiàn)路層I和外層線(xiàn)路層3之間設(shè)置有連接銅柱2，所述內(nèi)層線(xiàn)路層I和連接銅柱2外圍包覆有絕緣材料9，所述內(nèi)層線(xiàn)路層I背面設(shè)置有SMT銅柱4，所述SMT銅柱4表面設(shè)置有錫層5，所述錫層5上貼裝有元件6，所述SMT銅柱4、錫層5和元件6外圍填充有環(huán)氧樹(shù)脂7，所述外層線(xiàn)路層3表面及外圍涂覆有感光絕緣材料8，所述感光絕緣材料8在外層線(xiàn)路層3正面的位置開(kāi)設(shè)有植球區(qū)域11，所述植球區(qū)域11內(nèi)設(shè)置有抗氧化層10。
[0034]所述內(nèi)層線(xiàn)路層I和錫層5表面設(shè)置有抗氧化層10。
[0035]其制造方法如下:
[0036]步驟一、取金屬載板
[0037]參見(jiàn)圖1，取一片厚度合適的金屬載板，金屬載板的材質(zhì)可以依據(jù)芯片的功能與特性進(jìn)行變換，例如:銅材、鐵材、鎳鐵材或鋅鐵材等；
[0038]步驟二、金屬載板表面預(yù)鍍銅材
[0039]參見(jiàn)圖2，在金屬載板表面電鍍一層銅材薄膜，目的是為后續(xù)電鍍作基礎(chǔ)，所述電鍍的方式可以采用化學(xué)鍍或是電解電鍍；
[0040]步驟三、貼光阻膜
[0041]參見(jiàn)圖3，在完成預(yù)鍍銅材薄膜的金屬載板正面及背面分別貼上可進(jìn)行曝光顯影的光阻膜，所述光阻膜可以采用濕式光阻膜或干式光阻膜；
[0042]步驟四、顯影開(kāi)窗
[0043]參見(jiàn)圖4，利用曝光顯影設(shè)備將步驟三完成貼光阻膜的金屬載板正面進(jìn)行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬載板正面后續(xù)需要進(jìn)行內(nèi)層線(xiàn)路層電鍍的圖形區(qū)域；
[0044]步驟五、電鍍內(nèi)層線(xiàn)路層
[0045]參見(jiàn)圖5，在步驟四中金屬載板正面去除部分光阻膜的區(qū)域內(nèi)電鍍上金屬線(xiàn)路層作為內(nèi)層線(xiàn)路層；
[0046]步驟六、去除光阻膜
[0047]參見(jiàn)圖6，去除金屬載板表面的光阻膜，去除方法采用化學(xué)藥水軟化(必要時(shí)并采用高壓水噴除);
[0048]步驟七、貼光阻膜
[0049]參見(jiàn)圖7，在步驟五完成內(nèi)層線(xiàn)路層電鍍的金屬載板的正面及背面分別貼上可進(jìn)行曝光顯影的光阻膜；
[0050]步驟八、顯影開(kāi)窗
[0051]參見(jiàn)圖8，利用曝光顯影設(shè)備將步驟七完成貼光阻膜的金屬載板正面進(jìn)行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬載板正面后續(xù)需要進(jìn)行連接銅柱電鍍的圖形區(qū)域；
[0052]步驟九、電鍍連接銅柱
[0053]參見(jiàn)圖9，在步驟八中金屬載板正面去除部分光阻膜的區(qū)域內(nèi)電鍍上金屬層作為連接內(nèi)層線(xiàn)路層和外層線(xiàn)路層的銅柱；
[0054]步驟十、去除光阻膜
[0055]參見(jiàn)圖10，去除金屬載板表面的光阻膜，去除光阻膜的方法采用化學(xué)藥水軟化(必要時(shí)并采用高壓水噴除);
[0056]步驟十一、覆蓋絕緣材料層
[0057]參見(jiàn)圖11，在金屬載板正面覆蓋一層絕緣材料，目的是為了做內(nèi)層線(xiàn)路層與外層線(xiàn)路層之間的絕緣層，同時(shí)為后續(xù)電鍍外層線(xiàn)路層做基礎(chǔ)；
[0058]步驟十二、絕緣材料表面減薄
[0059]參見(jiàn)圖12，將絕緣材料表面進(jìn)行機(jī)械減薄，直到露出連接銅柱為止。目的是為了使連接銅柱與后續(xù)的外層線(xiàn)路層連接，同時(shí)能增加后續(xù)化學(xué)銅的結(jié)合力；
[0060]步驟十三、絕緣材料表面金屬化
[0061]參見(jiàn)圖13，對(duì)絕緣材料表面進(jìn)行金屬化處理，使其表面后續(xù)能進(jìn)行電鍍；
[0062]步驟十四、貼光阻膜[0063]參見(jiàn)圖14，在完成金屬化的金屬載板正面及背面貼上可進(jìn)行曝光顯影的光阻膜；
[0064]步驟十五、顯影開(kāi)窗
[0065]參見(jiàn)圖15，利用曝光顯影設(shè)備將金屬載板正面進(jìn)行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬載板正面后續(xù)需要進(jìn)行外層線(xiàn)路層電鍍的圖形區(qū)域；
[0066]步驟十六、電鍍外層線(xiàn)路層
[0067]參見(jiàn)圖16，在步驟十五中金屬載板正面去除部分光阻膜的區(qū)域內(nèi)電鍍上金屬線(xiàn)路層作為外層線(xiàn)路層；
[0068]步驟十七、去除光阻膜
[0069]參見(jiàn)圖17，去除金屬載板表面的光阻膜，去除光阻膜的方法采用化學(xué)藥水軟化(必要時(shí)并采用高壓水噴除);
[0070]步驟十八、快速蝕刻
[0071]參見(jiàn)圖18，對(duì)金屬載板正面進(jìn)行快速蝕刻，去除外層線(xiàn)路層以外的金屬；
[0072]步驟十九、涂覆感光絕緣材料
[0073]參見(jiàn)圖19，在完成外層線(xiàn)路層的金屬載板正面涂覆感光絕緣材料；
[0074]步驟二十、顯影開(kāi)窗
[0075]參見(jiàn)圖20，利用曝光顯影設(shè)備將金屬載板正面進(jìn)行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬載板正面后續(xù)需要進(jìn)行加工(植球)的圖形區(qū)域；
[0076]步驟二 十-、去除金屬載板
[0077]參見(jiàn)圖21，去除金屬載板形成露出內(nèi)層線(xiàn)路層的線(xiàn)路板，蝕刻藥水可以采用氯化銅或是氯化鐵；
[0078]步驟二十二、貼光阻膜
[0079]參見(jiàn)圖22，在去除金屬載板后形成的線(xiàn)路板正面及背面分別貼上可進(jìn)行曝光顯影的光阻膜；
[0080]步驟二十三、顯影開(kāi)窗
[0081]參見(jiàn)圖23，利用曝光顯影設(shè)備將線(xiàn)路板背面進(jìn)行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出線(xiàn)路板背面后續(xù)需要進(jìn)行電鍍SMT銅柱的圖形區(qū)域；
[0082]步驟二十四、電鍍SMT銅柱
[0083]參見(jiàn)圖24，在步驟二十三中線(xiàn)路板背面去除部分光阻膜的區(qū)域內(nèi)電鍍上SMT銅柱，為后續(xù)表面貼裝作準(zhǔn)備；
[0084]步驟二十五、電鍍錫
[0085]參見(jiàn)圖25，在步驟二十四電鍍形成的SMT銅柱上電鍍錫，為后續(xù)表面貼裝作鋪墊；
[0086]步驟二十六、去除光阻膜
[0087]參見(jiàn)圖26，去除線(xiàn)路板表面的光阻膜；
[0088]步驟二十七、進(jìn)行金屬有機(jī)保護(hù)
[0089]參見(jiàn)圖27，對(duì)線(xiàn)路板正面和背面露出的金屬層進(jìn)行有機(jī)保護(hù)；
[0090]步驟二十八、涂覆助焊材料
[0091]參見(jiàn)圖28，在線(xiàn)路板背面SMT銅柱上的鍍錫區(qū)域涂覆助焊材料；
[0092]步驟二十九、貼裝元件并回流焊
[0093]參見(jiàn)圖29，在線(xiàn)路板背面涂覆助焊材料的SMT銅柱表面貼裝元件并進(jìn)行回流焊接;
[0094]步驟三十、環(huán)氧樹(shù)脂塑封
[0095]參見(jiàn)圖30，在步驟二十九完成貼裝元件并通過(guò)回流焊實(shí)現(xiàn)電性連接的線(xiàn)路板背面進(jìn)行環(huán)氧樹(shù)脂塑封。
【權(quán)利要求】
1.一種SMT加法高密度封裝多層線(xiàn)路板結(jié)構(gòu)，其特征在于:它包括內(nèi)層線(xiàn)路層(I)和外層線(xiàn)路層(3)，所述內(nèi)層線(xiàn)路層(I)和外層線(xiàn)路層(3)之間設(shè)置有連接銅柱(2)，所述內(nèi)層線(xiàn)路層(I)和連接銅柱(2 )外圍包覆有絕緣材料(9 )，所述內(nèi)層線(xiàn)路層(I)背面設(shè)置有SMT銅柱(4 )，所述SMT銅柱(4 )表面設(shè)置有錫層(5 )，所述錫層(5 )上貼裝有元件(6 )，所述SMT銅柱(4)、錫層(5)和元件(6)外圍填充有環(huán)氧樹(shù)脂(7)，所述外層線(xiàn)路層(3)表面及外圍涂覆有感光絕緣材料(8 )，所述感光絕緣材料(8 )在外層線(xiàn)路層(3 )正面的位置開(kāi)設(shè)有植球區(qū)域(11)，所述植球區(qū)域(11)內(nèi)設(shè)置有抗氧化層(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SMT加法高密度封裝多層線(xiàn)路板結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述內(nèi)層線(xiàn)路層(I)和錫層(5 )表面設(shè)置有抗氧化層(10 )。
【文檔編號(hào)】H05K3/40GK203608451SQ201320793277
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】梁新夫, 陳靈芝, 郁科鋒, 王津 申請(qǐng)人:江蘇長(zhǎng)電科技股份有限公司