CN102325431B - 在电路板上制作铜柱的方法和具有表面铜柱的电路板 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种在电路板上制作铜柱的方法，包括：在多层基板的最外层制作第一盲孔；电镀填平所述第一盲孔，在第一盲孔中形成与多层基板的次外层连接的铜柱；利用激光烧蚀去除所述第一盲孔周围一定区域和深度的最外层，保留所述第一盲孔中形成的铜柱。本发明实施例还提供相应的具有表面铜柱的电路板。本发明实施例方法在多层基板的最外层形成的铜柱，高度可以保持高度一致，且牢固可靠，不易折断脱落，还不影响在基板表面制作电路图形。

Description

在电路板上制作铜柱的方法和具有表面铜柱的电路板

技术领域

本发明涉及电路板制作技术领域，具体涉及一种在电路板上制作铜柱的方法和具有表面铜柱的电路板。

背景技术

封装技术对焊接的要求越来越高，随着倒装贴片技术已经成为目前的主流技术，在芯片和封装基板之间的高密度焊接已成为重点研究对象。由于焊点越来越小，为提高焊接良率和可靠性，人们提出用凸起焊接代替原有的平面焊接的工艺。凸起焊接是在封装基板的表面形成凸起的铜柱作为焊点进行焊接。凸起焊接可以解决传统的平面焊接中由于平整度和阻焊层厚度不均匀导致的虚焊问题，可以适应高密度封装要求。

请参考图1，目前常用的铜柱制作方法是在基板901表面贴干膜、开窗、再电镀来形成铜柱902。由于电镀时电流密度不均匀，使得电镀出来的铜柱高低不平，且基板表面贴的干膜无法铲平，因此，这种方法制作的铜柱难以满足现代焊接和封装的要求。另外，由于电镀出来的铜柱突出于基板表面，在后续加工过程中，不能得到有效保护，容易脱落；形成了铜柱的基板表面也难以制作电路图形，基板空间得不到有效应用。基于以上的一系列问题，导致通过焊接铜柱进行凸起焊接的工艺得不到应用推广。

发明内容

本发明实施例提供一种在电路板上制作铜柱的方法，可以制作高度一致、牢固可靠的铜柱。本发明实施例还提供一种具有表面铜柱的电路板。

一种在电路板上制作铜柱的方法，包括：

在多层基板的最外层制作第一盲孔；

电镀填平所述第一盲孔，在第一盲孔中形成与多层基板的次外层连接的铜柱；

利用激光烧蚀去除所述第一盲孔周围一定区域和深度的最外层，保留所述第一盲孔中形成的铜柱

一种具有表面铜柱的电路板，该电路板的最外层具有至少一个凹槽，所述凹槽中具有电镀形成的用于贴装倒装芯片的铜柱，所述铜柱连接至电路板的次外层。

本发明实施例方法，可以在多层基板的最外层形成的铜柱，该铜柱由于是电镀填平盲孔生成的，高度可以保持高度一致；该铜柱位于激光烧蚀形成的凹槽中，高度与基板表面平齐，牢固可靠，不易折断脱落；由于该铜柱高度与基板表面平齐，还可以在基板表面制作电路图形，不受铜柱影响。

附图说明

图1是现有技术在基板表面形成的铜柱的示意图；

图2是本发明实施例提供的在电路板上制作铜柱的方法的流程图；

图3a-3e是采用本发明实施例方法制作的具有表面铜柱的电路板在各个制作阶段的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种在电路板上制作铜柱的方法，可以制作高度一致、牢固可靠的铜柱。本发明实施例还提供相应的具有表面铜柱的电路板。以下分别进行详细说明。

请参考图2，本发明实施例提供一种在电路板上制作铜柱的方法，包括：

101、在多层基板的最外层制作第一盲孔。

所说的多层基板最少为两层，如图3a所示，包括最外层210和次外层220。其中，最外层包括第一金属层211和第一介质层212，次外层均包括第二金属层221和第二介质层222，第二金属层221可以是已经制作好电路图形的电路层。

如图3b所示，本步骤在所说的最外层210制作第一盲孔213，第一盲孔213的数量和位置分布根据需要封装的倒装芯片上焊盘的数量和位置分布决定。第一盲孔213贯穿所述最外层210，其底部抵达次外层220的第二金属层221。

通常，可以采用机械钻孔技术、或者蚀刻技术、或者激光钻孔技术、或者其结合的技术，来制作盲孔。本实施例中，优选采用蚀刻和激光钻孔相结合的技术来制作第一盲孔213，即，先利用蚀刻技术在第一金属层211中蚀刻出槽体，暴露出第一介质层212，再利用激光钻孔技术在暴露出的第一介质层212上钻孔，该方法可以更好的控制第一盲孔213的大小和间距，实现对后续步骤形成的铜柱的直径及位置分布的控制。通常，制成的第一盲孔213呈倒锥台形，上端开口的直径较大，底部直径则较小。

其它实施方式中，当需要使贴装的倒装芯片与次外层之内其它层的电路图形电连接时，可以在制作第一盲孔213时，使所述第一盲孔213连接至多层基板次外层220中的第二盲孔223，该第二盲孔是经过电镀填平的实心导电盲孔。

这种情况下，需要在制作第一盲孔213之前，先根据待封装的倒装芯片，在所说的次外层220中制作好至少一个第二盲孔223，并电镀填平该第二盲孔223，使其成为实心导电盲孔。容易理解，第一盲孔213和第二盲孔223可以是一一对应的，每一个第一盲孔213均连接至与其对应的一个第二盲孔223。

102、电镀填平所述第一盲孔，在第一盲孔中形成与多层基板的次外层连接的铜柱。

如图3c所示，电镀填平所述第一盲孔213后，填充在第一盲孔中213的电镀材料将形成一个金属柱，本文中将该金属柱简称为铜柱214，需要理解的是，铜柱是常用的名称，但不意味着其仅仅由铜构成。该铜柱214连接至次外层220上形成的电路图形。第一盲孔213的形状决定了，铜柱214也呈倒锥台形，上端直径较大，下端直径则较小。

在其它实施方式中，若第一盲孔213连接至第二盲孔223，则形成的铜柱214也连接至实心导电的第二盲孔223且成为一个整体。此时，铜柱214可以通过该第二盲孔223连接至次外层220以内其它层上形成的电路图形。并且，此时的铜柱由于与实心导电的第二盲孔223连接为一个整体，可以具有更高的牢固性和可靠性。

具体的，电镀填平第一盲孔213的步骤可以包括：

102b、采用化学沉铜或者溅射工艺在所述最外层210的表面以及第一盲孔213的内壁形成沉铜层或溅射层；

102c、利用所述沉铜层或溅射层进行电镀，将所述第一盲孔213填平，使填充在所述第一盲孔213中的电镀材料形成铜柱214。

上述步骤中，先进行化学沉铜或者溅射的目的，是在最外层210的表面以及第一盲孔213的内壁形成一层薄薄的沉铜层或溅射层实现电导通，为后续的电镀步骤做准备。

一般来说，步骤101中制作第一盲孔213时，最外层210上及第一盲孔213中会形成一些胶渣，这些胶渣会影响化学沉铜或者溅射的效果，因此在步骤102b进行化学沉铜或者溅射之前还可以先包括以下步骤：102a、去除制作第一盲孔213时所述最外层210产生的胶渣。

通常，执行步骤102b和102c，电镀填平盲孔时，由于电镀电流的不均匀，形成的电镀层的厚度可能会有略微的高低起伏，如果放任不管，后续步骤形成的多个凸起的铜柱214就会高度的落差，不利于倒装芯片的贴装。为了保证制作出高度均匀一致的铜柱214，在步骤102c之后，还可以包括以下步骤：102d、将电镀后的所述最外层210的表面整平。

经过上述步骤102a-102d，已经成功制作成牢固可靠、高度一致的铜柱214，但这些铜柱214仍埋入在第一盲孔213中，不能用于贴装芯片。

103、利用激光烧蚀去除所述第一盲孔周围一定区域和深度的最外层，保留所述第一盲孔中形成的铜柱。

如图3e所示，本步骤利用激光控深技术烧蚀所述最外层210，将每个第一盲孔213周围一定区域和深度的最外层210去除，而保留住形成的铜柱214，目的在于将铜柱214显露出来，成为可用于贴装倒装芯片的焊点。为加工方便，在进行激光烧蚀之前，可以先在第一盲孔周围一定区域的最外层表面进行蚀刻，以便先将金属层去除。容易理解，激光烧蚀之后，最外层210上将形成一个或多个凹槽215，各个铜柱214就位于这些凹槽215中，凹槽215的深度通常要小于最外层210的厚度，以避免将次外层220的电路图形暴露出来。其中，铜柱214的高度与最外层210的未被激光烧蚀之处的高度相同。由于铜柱214也呈倒锥台形，其下端直径则较小，因此，铜柱214的侧壁2141将残余部分介质层以支撑和固定该铜柱214，进一步保证铜柱214具有足够的牢固程度。

经过上述步骤制作好的铜柱214就可以用于后续的作业了，包括两种情况：

一是直接在所述最外层210表面铜柱214所在的位置贴装倒装芯片，所述倒装芯片的焊盘与所述铜柱214连接。至于如何贴装和焊接倒装芯片，已经是成熟的工艺，本文中不再赘述。但需要指出的是，上述贴装的倒装芯片至少通过铜柱214连接至次外层220的电路图形。

二是如图3d所示，先在所述最外层210表面制作最外层电路图形，然后再贴装倒装芯片。与现有技术中在基板表面长出铜柱不同，本发明实施例方法制作的铜柱214位于凹槽215中，且高度与最外层210的未被激光烧蚀之处的高度相同，因此对于制作电路图形不会有任何的不良影响，可以采用传统的减成法、或加成法、或半加成法等工艺在最外层表面制作电路图形，制作过程中使用的各种干膜或湿膜等可轻易去除，制作出的电路图形位于最外层210的凹槽215以外的区域，该最外层电路图形可以通过事先制作好的不做铜柱使用的盲孔213与次外层电路图形实现电连接。

综上，本发明实施例提供了一种在电路板上制作铜柱的方法，可以在多层基板的最外层形成位于凹槽内的铜柱，具有以下有益效果：1、该铜柱是电镀填平盲孔生成的，高度可以保持高度一致；2、该铜柱位于激光烧蚀形成的凹槽中，铜柱高度与基板表面平齐，且铜柱侧壁2141有残余介质层支撑，因此牢固可靠，不易折断脱落；3、由于该铜柱高度与基板表面平齐，还可以在基板表面制作电路图形，而不受铜柱影响。

请参考图3e，本发明实施例还提供一种具有表面铜柱的电路板。

该电路板的最外层210具有至少一个凹槽215，所述凹槽215的中具有电镀形成的铜柱214，该铜柱214连接至电路板的次外层。

进一步的，所述铜柱214可以连接至次外层220中的第二盲孔223，且所述第二盲孔223是经过电镀填平的实心导电盲孔。

更进一步的，所述铜柱214的高度与电路板的基板表面平齐，且铜柱214的侧壁2141有残余介质层支撑。

本发明实施例提供的电路板上的铜柱可用于贴装倒装芯片，这些铜柱作为焊点与倒装芯片的焊盘实现连接，将倒装芯片封装再电路板上。

本发明实施例提供的具有表面铜柱的电路板，其表面铜柱的高度一致，可以便于倒装芯片的贴装；其表面铜柱位于凹槽中，铜柱高度与基板表面平齐，且铜柱侧壁有残余介质层支撑，牢固可靠，不易折断脱落。

以上对本发明实施例所提供的在电路板上制作铜柱的方法以及具有表面铜柱的电路板进行了详细介绍，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，不应理解为对本发明的限制。本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种在电路板上制作铜柱的方法，其特征在于，包括：

在多层基板的最外层制作第一盲孔，所述最外层包括第一金属层和第一介质层；

电镀填平所述第一盲孔，在第一盲孔中形成与多层基板的次外层连接的铜柱；将电镀后的所述最外层的表面整平；

去除所述第一盲孔周围一定区域的第一金属层和利用激光烧蚀去除该区域内一定深度的第一介质层，保留所述第一盲孔中形成的铜柱，使得所述最外层上形成一个或多个凹槽，各个铜柱位于所述一个或多个凹槽中，所述铜柱的侧壁有残余介质层支撑，且位于所述凹槽中的所述铜柱和所述凹槽的内壁之间形成空腔；

在所述最外层表面贴装倒装芯片，所述倒装芯片的焊盘与所述铜柱连接。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述第一盲孔连接至多层基板次外层中的第二盲孔，所述第二盲孔是经过电镀填平的实心导电盲孔。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电镀填平所述第一盲孔，在第一盲孔中形成与多层基板的次外层连接的铜柱包括：

采用化学沉铜或者溅射工艺在所述最外层的表面以及第一盲孔的内壁形成沉铜层或溅射层；

利用所述沉铜层或溅射层进行电镀，将所述第一盲孔填平，使填充在所述第一盲孔中的电镀材料形成铜柱。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述采用化学沉铜工艺在所述最外层的表面以及第一盲孔的内壁形成沉铜层之前还包括：

去除制作第一盲孔时所述最外层产生的胶渣。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电镀填平所述第一盲孔，在第一盲孔中形成与多层基板的次外层连接的铜柱之后还包括：

在所述最外层表面制作最外层电路图形。

6.一种具有表面铜柱的电路板，其特征在于：该电路板的最外层具有至少一个凹槽，所述最外层包括第一金属层和第一介质层，所述凹槽的底部抵达所述第一介质层的一定深度，所述凹槽中具有电镀形成的用于贴装倒装芯片的铜柱，所述铜柱连接至电路板的次外层，所述铜柱的侧壁有残余介质层支撑，且位于所述凹槽中的所述铜柱和所述凹槽的内壁之间形成空腔，所述铜柱的高度与所述最外层的第一金属层的表面平齐。

7.根据权利要求6所述的电路板，其特征在于：

所述铜柱连接至电路板次外层中的第二盲孔，所述第二盲孔是经过电镀填平的实心导电盲孔。