CN101541145B - 印制电路板或集成电路封装基板制作中超薄芯板加工方法 - Google Patents

Abstract

印制电路板或集成电路封装基板制作中超薄芯板加工方法，使用铜箔和粘结片、两张芯板叠层后热压粘接，得到一个四周都有粘接的第一多层加工板；对粘结后的多层加工板进行图形转移加工；在新形成的导体线路图形表面采用积层方法，通过层压、激光钻孔、电镀、图形转移工艺形成绝缘介质层与导体线路；重复前述工序，形成第二多层加工板；当多层加工板的两边达到一定厚度与强度的时候，将第二加工板从粘接处切割开来，形成两张新的多层加工板；采用常规层压、钻孔、电镀、图形转移等工艺对两张新的多层加工板分别加工，直到完成所需线路板与封装基板的制作。本发明不需要特殊设备或加工工具来加工薄的芯板，能大幅度降低成本，提高生产效率和产品的良率。

Description

印制电路板或集成电路封装基板制作中超薄芯板加工方法

技术领域

本发明涉及印制电路板或半导体集成电路封装基板制作过程中超薄芯板的一种加工方法，该方法尤其适用于对含任意层互连的印制电路板或半导体集成电路封装基板的加工制作。

背景技术

随着电子产业的蓬勃发展，电子产品已经进入功能化、智能化的研发阶段，为满足电子产品高集成度、小型化、微型化的发展需要，印制电路板或半导体集成电路封装基板，在满足电子产品良好的电、热性能的前提下，也朝着轻、薄、短、小的设计趋势发展，以此来降低印制电路板或半导体集成电路封装基板的尺寸和整体厚度，满足电子产品小型化的发展需要。这就意味着一方面要提高线路板每层的布线密度，另一方面要尽可能地降低绝缘介质材料的厚度。

任意层互连技术便是该技术发展方向的一个代表，它通过可以在任意层间实现电信号的连接，来最大限度的利用有限的电路布设面积，使线路密度最大化，同时在该技术中也可以使用超薄的介质材料来降低线路板或封装基板的整体厚度。

随着任意层间互连技术的发展，其制作方法也推陈出新，不断变化。实现多层印制电路板或集成电路封装基板任意层互连的工艺路线有日本North Print公司的曼哈顿凸块互连技术(NMBI，Neo-Manhattan BumpInterconnection)、日本Toshiba公司隐埋凸块互连技术(B2it，Buried BumpInterconnection Technology)、日本Panasonic公司任意层间微孔互连技术(ALIVH，Any Layer Interstitial Via Hole)。这些工艺都能实现印制电路板或集成电路封装基板的任意层间互连，但是上述工艺技术或者有专利保护，或者需要使用特殊的物料或特殊的设备来配套，因此在使用上都有准入门槛。

目前业界使用最多的制作方法是类似于日本Ibiden公司的自由叠孔结构工艺(FVSS，Free Via Stacked Up Structure)。

参见图1-1～图1-7，这种工艺的流程为：

第1步，采用激光烧蚀技术在芯板101上形成微孔102；

第2步，在微孔102的表面进行导电化处理，然后在板面电镀的同时将微孔102电镀填平，使微孔102形成实心的导电过孔103；

第3步，采用图形转移(减成法)的方法在芯板表面形成需要的导体线路图形104；

第4步，通过积层的方法形成绝缘介质层105，随后重复第1步到第4步，最后得到需要的任意层间互连的多层印制电路板或集成电路封装基板。

在该方法中比较核心的问题之一是内层芯板的加工。为了降低完成后线路板和基板的整体厚度，当芯板介质层较薄时，如低至50um以下，必须使用特殊且昂贵的超薄芯板加工设备来进行加工，生产成本会大幅上升。业界也有在垂直生产线上采用框架，在水平生产线上使用引导板的方法在常规设备上进行超薄芯板的加工，以避免弯曲、折断或卡板等问题，但这些方法都存在操作复杂，效率和成品率都比较低的缺点。

发明内容

鉴于上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明的目的是提出一种印制电路板或集成电路封装基板制作中超薄芯板加工方法，不需要特殊的设备或加工工具，如框架等，能大幅度的降低成本，提高生产效率和良率。

本发明采用一种特殊的叠层结构和粘结片将两块薄芯板(如芯板厚度小于50微米)粘合在一起加工，利用粘结片的厚度和刚度，降低薄芯板加工难度。经过一次或多次层压、导电孔制作、图形转移，当粘结片两边的待加工线路板或基板达到一定厚度和强度后，再将两块待加工线路板或基板从粘结位置分离开来，然后再采用常规制程进行后续加工。

具体的制作步骤是：

印制电路板或集成电路封装基板制作中超薄芯板加工方法，其包括如下步骤：

a.首先将两张铜箔和粘结片以及第一、第二芯板，按第一芯板-铜箔-粘接片-铜箔-第二芯板的顺序进行叠层，然后进行热压粘接，从而得到一个四周都有粘接、厚度、强度能够满足普通设备加工要求的第一多层加工板；

b.对粘结后的第一多层加工板进行微孔加工、导电化处理、电镀、图形转移加工，在第一多层加工板表面形成需要的导体线路图形；

c.在第一多层加工板新形成的导体线路图形表面，采用积层的方法，形成绝缘介质层与导电铜层；

d.在形成的绝缘介质层与导电铜层表面进行钻孔、电镀、图形转移，形成导体线路图形；

e.重复步骤b、步骤c，形成第二多层加工板；

f.当第二多层加工板两边的厚度与强度满足普通设备加工要求的时候，将第二多层加工板沿着芯板与粘接片粘接处靠近铜箔边缘位置切割分开，形成两张新的第三、第四多层加工板，以及一张由铜箔和粘结片形成的新的第三芯板，这时第三、第四多层加工板都有足够的、可满足在普通设备上加工需要的厚度和强度；同时，新形成的第三芯板可以继续作为芯板来使用。

g.采用常规的层压、钻孔、电镀、图形转移工艺对两张新的第三、第四多层加工板分别加工，直到完成所需的线路板或封装基板的制作。

进一步，在步骤a中，所述第一、第二芯板厚度是40微米～100微米。

在步骤a中，所述芯板尺寸比铜箔尺寸在长和宽方向上大0.5-3英寸。

在步骤a中，在粘合后还可以采用铆钉固定两张第一、第二芯板。

在步骤b中，采用激光烧蚀或等离子体方法，在第一多层加工板表面加工微孔，孔径为30～200微米，导电化处理和电镀后再进行图形转移的加工。

另外，对微孔的表面进行导电化处理，形成一层导电的种子层，以此作为基础，对多层加工板进行整板电镀。

又，本发明电镀可以是普通的板面电镀，将微孔孔壁的铜电镀加厚；也可以是在板面电镀的同时，将微孔电镀填平形成实心的导电过孔。

在经过电镀的第一多层加工板表面，通过贴膜、曝光、显影和蚀刻等步骤，在封装基板的两表面形成所需要的导体线路图形。

在新形成的导体线路图形表面，采用积层的方法，形成绝缘介质层和导体铜层。

步骤e中，所述的切割可以是机械切割，也可以激光切割。

本发明与现有技术相比具有下述优点：

采用本发明的方法在加工超薄芯板方面有非常大的优势，它不需要特殊的设备或加工工具，如框架等，能大幅度的降低成本，提高生产效率和良率。

本发明特别适用于含任意层互连的印制电路板或半导体集成电路封装基板的加工制作，可以进一步提高布线密度和减小线路板与基板的大小尺寸和完成厚度。当然也适用于含超薄芯板的普通印制电路板或半导体集成电路封装基板的生产。

在本发明中由于超薄芯板经过从粘结片或载体处分离的步骤，因此也可以处于完成线路板或基板的最外层，与传统线路板或基板制造工艺中对芯板的定义有所差别，但不影响其实质。

附图说明

图1-1～图1-7是FVSS工艺的制作流程图；

图2-1～图2-13是本发明工艺实施例1的制作流程图；

图3-1～图3-9是本发明工艺实施例2的制作流程图；

其中：

图2-1是待加工的超薄芯板；

图2-2是用小铜箔和粘接片将两张超薄的芯板粘接在一起的叠层结构剖示图；

图2-3是用小铜箔与粘结片粘结好两张超薄芯板后的剖示图。

图2-4是微孔的形成；

图2-5是微孔的电镀实心填孔；

图2-5’是电镀后的普通微孔；

图2-6是导体线路图形的形成；

图2-7是多层加工板的积层结构；

图2-8是本发明多层加工板的结构；

图2-9是将多层加工板从粘接处分离的示意图；

图2-10是将多层加工板从粘接处分离后的示意图，多层加工板每一张都有足够的厚度和强度，可满足在普通设备上加工的需要；

图2-11是多层加工板形成导体线路图形的示意图；

图2-12是用本发明方法制造的多层加工板示意图。

图2-13是本发明多层加工板的最终结构；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的制作方法做进一步地说明。

实施例1

图2-13为本发明制作的任意层间互连的印制电路板或半导体集成电路封装基板，其中，207为导体图形，205为实心的导电微孔，208为通过积层方法形成的绝缘介质材料，201为本发明方法开始阶段所使用的芯板。

本发明任意层间互连印制电路板或半导体集成电路封装基板的主要制作过程如下：

制作过程如下：

第1步，将两张超薄第一、第二芯板201、201’、两张铜箔203和粘结片202按照图2-2的结构进行叠层，然后采用热压的方法，将它们粘结在一起，形成第一多层加工板，图2-3所示；根据芯板厚度及对压合后第一多层加工板硬度和强度的要求选择合适的粘结片203，在本实施例中采用层压后厚度为200um的PP片，压合后有足够的刚度和强度，如图2-3；

第2步，采用CO₂激光烧蚀在第一多层加工板表面形成所需要直径的微孔204，微孔直径可为30～200微米，如图2-4；

第3步，对微孔204的表面进行导电化处理，形成一层导电的种子层，以此作为基础，对第一多层加工板进行整板电镀。此电镀可以是普通的板面电镀，将微孔孔壁的铜电镀加厚，如图2-5’中的盲孔206，也可以是在板面电镀的同时，将微孔电镀填平形成实心的导电微孔，如图2-5中的盲孔205；在本实施例中采用垂直连续电镀填孔线将微孔电镀填平形成实心的导电微孔205；

第4步，在经过电镀的加工板表面，通过贴膜、曝光、显影和蚀刻等步骤，在第一多层加工板的两表面形成所需要的导体线路图形207，如图2-6所示；

第5步，在新形成的导体线路图形表面，采用积层的方法，形成绝缘介质层208和导体铜层209，如图2-7所示；

第6步，重复第2步到第5步，形成第二多层加工板，如图2-8所示；

第7步，将第二多层加工板从粘接处分开，如图2-9，形成两张一模一样的新的第三多层加工板210和第四多层加工板211，以及用于起粘接和补强作用的第三芯板212，这时每一张新的多层加工板都有足够的厚度和强度，可满足在普通设备上加工的需要，参见如图2-10；用于粘结和补强材料的第三芯板212可以继续用做芯板使用。

第8步，通过钻孔、导电化处理、电镀与图形转移等步骤，在新形成的第三、第四多层加工板两表面形成所需要的导体线路图形207，如图2-11；

第9步，在新形成的导体线路图形207表面，采用积层的方法，形成绝缘介质层208与导电铜层209，如图2-12；

第10步，重复第8步到第9步，形成所需要的含任意层互连结构的的高密度互连印制电路板或半导体集成电路封装基板，如图2-13所示。

实施例2

图3-9为本发明制作的另一印制电路板或半导体集成电路封装基板，其中，207为导体线路图形，205为实心的导电微孔，208为通过积层方法形成的绝缘介质材料，201为本发明方法开始阶段所使用的超薄芯板，212为机械通孔，213为机械埋孔。

制作过程如下：

第1步，将两张超薄的第一、第二芯板201、201’、两张铜箔203和粘结片202按照图3-1的结构进行叠层，然后采用热压的方法，将它们粘结在一起，形成第一多层加工板；根据芯板厚度及对压合后第一多层加工板硬度和强度的要求选择合适的粘结片202，在本实施例中采用层压后厚度为200um的PP片，压合后有足够的刚度和强度，

第2步，通过贴膜、曝光、显影和蚀刻等步骤，在第一多层加工板的两表面形成所需要的导体线路图形207，如图3-2；

第3步，在新形成的导体线路图形表面，采用积层的方法，形成绝缘介质层208和导体铜层209，参见图3-3；

第4步，重复第2步到第3步，形成第二多层加工板，如图3-4；

第5步，将第二多层加工板从粘接处分开，形成两张一模一样的新的第三多层加工板210和第四多层加工板211，以及用于起粘接和补强作用的第三芯板214，这时第三、第四多层加工板210、211都有足够的厚度和强度，可满足在普通设备上加工的需要，如图3-5所示；用于补强作用的第三芯板214可以作为芯板材料继续使用。

第8步，通过钻孔、导电化处理、电镀与图形转移等步骤，在第三多层加工板的两表面形成所需要的导体线路图形207，机械埋孔213，参见图3-6、图3-7；

第9步，在新形成的导体线路图形207表面，采用积层的方法，形成绝缘介质层208与导电铜层209，如图3-8所示。

第10步，通过激光钻孔、机械钻孔、导电化处理、电镀与图形转移等步骤，在第三多层加工板的两表面形成所需要的导体线路图形207、机械通孔212、机械埋孔213、激光盲孔205，最终形成所需要的印制电路板或半导体集成电路封装基板，如图3-9所示。

Claims (9)

1.印制电路板或集成电路封装基板制作中超薄芯板加工方法，其包括如下步骤：

a.首先将两张铜箔和粘结片以及第一芯板和第二芯板，按第一芯板-铜箔-粘接片-铜箔-第二芯板的顺序叠层，然后进行热压粘接，从而得到一个四周都有粘接、厚度、强度能够满足普通设备加工要求的第一多层加工板；其中，所述第一、第二芯板的尺寸比铜箔的尺寸在长和宽方向上大，第一、第二芯板厚度为40微米～100微米；

b.对粘结后的第一多层加工板进行微孔加工、导电化处理、电镀、图形转移加工，在第一多层加工板表面形成需要的导体线路图形；

c.在第一多层加工板新形成的导体线路图形表面，采用积层的方法，形成绝缘介质层与导电铜层；

d.在形成的绝缘介质层与导电铜层表面进行钻孔、电镀、图形转移，形成导体线路图形；

e.重复步骤b、步骤c，形成第二多层加工板；

f.当第二多层加工板两边的厚度与强度满足普通设备加工要求的时候，将第二多层加工板沿着芯板与粘接片粘接处靠近铜箔边缘位置切割分开，形成两张新的第三、第四多层加工板，以及一张由铜箔和粘结片形成的新的第三芯板，这时第三、第四多层加工板都有足够的、可满足在普通设备上加工需要的厚度和强度；同时，新形成的第三芯板继续作为芯板来使用；

g.采用常规的层压、钻孔、电镀、图形转移工艺对两张新的第三、第四多层加工板分别加工，直到完成所需的电路板或封装基板的制作。

2.如权利要求1所述的印制电路板或集成电路封装基板制作中超薄芯板加工方法，其特征是，步骤a中所述第一、第二芯板的尺寸比铜箔的尺寸在长和宽方向上大0.5～3英寸。

3.如权利要求1所述的印制电路板或集成电路封装基板制作中超薄芯板加工方法，其特征是，在步骤a中，在粘合后采用铆钉固定两张第一、第二芯板。

4.如权利要求1所述的印制电路板或集成电路封装基板制作中超薄芯板加工方法，其特征是，步骤b中，采用激光烧蚀或等离子体方法，在第一多层加工板表面加工微孔，孔径为30～200微米，导电化处理和电镀后再进行图形转移的加工。

5.如权利要求4所述的印制电路板或集成电路封装基板制作中超薄芯板加工方法，其特征是，对微孔的表面进行导电化处理，形成一层导电的种子层，以此作为基础，对第一多层加工板进行整板电镀。

6.如权利要求5所述的印制电路板或集成电路封装基板制作中超薄芯板加工方法，其特征是，电镀是普通的板面电镀，将微孔孔壁的铜电镀加厚；或在板面电镀的同时，将微孔电镀填平形成实心的导电过孔。

7.如权利要求5或6所述的印制电路板或集成电路封装基板制作中超薄芯板加工方法，其特征是，在经过电镀的第一多层加工板表面，通过贴膜、曝光、显影和蚀刻步骤，在封装基板的两表面形成所需要的导体线路图形。

8.如权利要求7所述的印制电路板或集成电路封装基板制作中超薄芯板加工方法，其特征是，在新形成的导体线路图形表面，采用积层的方法，形成绝缘介质层和导体铜层。

9.如权利要求1所述的印制电路板或集成电路封装基板制作中超薄芯板加工方法，其特征是，步骤f中，所述的切割为机械切割、或激光切割。

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