CN103613289A - 在玻璃基板上化学镀铜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在玻璃基板上化学镀铜的方法，该方法包括：在玻璃基板上涂覆一层有机薄膜，晾干后再采用传统化学镀铜工艺方法沉积铜层。其中有机薄膜制备方法包括以下步骤：（1）将有机薄膜材料以0.1%-20%体积百分比溶解于易挥发有机溶剂中；（2）将所述有机溶剂以旋涂、喷涂、浸泡或涂刷方法涂覆于玻璃基板上；（3）待涂覆了所述有机溶剂的玻璃基板烘干或晾干（4）将玻璃基板采用有机薄膜材料的材料特性进行亚胺化或者高温固化。本发明解决了现有工艺与基板工艺不兼容的问题，提高了铜与玻璃基板之间的粘附性，减小基板上线路对高频电性能的影响，并提高线路与基板的结合力。

Description

在玻璃基板上化学镀铜的方法

技术领域

本发明涉及微电子封装技术领域，特别涉及一种在玻璃上化学镀铜的方法。

背景技术

近几年来，随着半导体技术的发展，先进的封装技术已在IC制造行业变得越来越重要，系统级封装技术中的基板要求也越来越高，基板不再仅仅是将元件贴装的PCB板，还用于多个芯片的系统级封装互连，这对基板材料提出了更高的要求。传统的基板材料热膨胀系数高，损耗大，尺寸稳定性差，近年来各种新型基板材料开始广泛研究，如玻璃、陶瓷等材料。玻璃基板、陶瓷基板等也广泛的用于各种特定集成封装中。玻璃材料具有良好的光学、电学、机械和化学稳定性能，因此，玻璃基板在光学器件、射频和微波器件以及MEMS传感器等集成封装中具有广泛的应用。

然而由于玻璃基板表面非常光滑，与金属的结合力很差，在玻璃基板上无法直接沉积上铜。通常的做法是在玻璃表面蒸镀一层与玻璃结合力较好的铬，用铬作为种子层，再在铬上沉积铜。但这种工艺与封装基板工艺不兼容，基板工艺的尺寸通常大于400mm×250mm，基板镀铜工艺一般包括化学镀铜和电镀。如果采用溅射方法，则需要另配大型的蒸镀设备，和金属铬的蚀刻线，而且铬的腐蚀液具有强酸性和强氧化性，非常危险。

发明内容

本发明提供一种在玻璃上化学镀铜的方法，降低成本，用以实现电子封装中玻璃基板的制备。

本发明的技术方案是：

一种在玻璃基板上化学镀铜的方法，该方法包括：在玻璃基板上涂覆一层有机薄膜，晾干后再采用传统化学镀铜工艺方法沉积铜层，

其中有机薄膜制备方法包括以下步骤：

（1）将有机薄膜材料以0.1%-20%体积百分比溶解于易挥发有机溶剂中；

（2）将所述有机溶剂以旋涂、喷涂、浸泡或涂刷方法涂覆于玻璃板上；

（3）待涂覆了所述有机溶剂的玻璃板烘干或晾干即可。

（4）将玻璃基板采用有机薄膜材料的材料特性进行亚胺化或者高温固化。

所述有机薄膜材料是：聚酰亚胺、BCB或环氧树脂。

易挥发有机溶剂可以是N-甲基吡咯烷酮、丙酮或酒精。

本发明的优点在于： 

本发明的方法无需增加大型昂贵的设备，方法简单，成本低廉，与传统基板工艺兼容，对玻璃进行表面处理后，采用传统的基板化铜、电镀工艺即可。而且通过实验证实，本方法制备的铜与玻璃结合力良好，通过了可靠性测试。解决了现有工艺与基板工艺不兼容的问题，本发明工艺简单，成本低廉，提高了铜与玻璃基板之间的粘附性，与基板工艺兼容，该方法制作的玻璃基板可以广泛应用于微电子封装、MEMS器件制作和封装、平板显示基板制作等方面。

附图说明

图1是本发明玻璃基板化学镀铜方法实施例1的流程图；

图2是本发明玻璃基板化学镀铜方法的玻璃基板准备示意图；

图3是本发明采用玻璃基板化学镀铜方法的玻璃基板涂覆有机薄膜材料后的示意图；

图4是本发明采用玻璃基板化学镀铜方法的玻璃基板化学镀铜示意图；

图5是本发明采用玻璃基板化学镀铜后进行后续工艺贴干膜并图形化后的示意图；

图6是本发明玻璃基板化学镀铜后进行后续工艺图形电镀的示意图；

图7是本发明在玻璃基板化学镀铜后进行后续工艺图形电镀、去掉干膜、得到本层电路图形的示意图。

图8是本发明玻璃基板化学镀铜方法实施例2和实施例3的流程图；

图9是本发明玻璃基板化学镀铜方法打通孔玻璃基板示意图；

图10是本发明采用玻璃基板化学镀铜方法的带有通孔的玻璃基板涂覆有机薄膜材料后的示意图；

图11是本发明采用玻璃基板化学镀铜方法的带有通孔的玻璃基板化学镀铜示意图；

图12是本发明采用玻璃基板化学镀铜后进行后续工艺全板电镀后的示意图；

图13是本发明玻璃基板化学镀铜后进行全板电镀并贴干膜和图形化的示意图；

图14是本发明在玻璃基板化学镀铜后进行全板电镀、干膜图形化后蚀刻后形成本层线路的示意图；

图15是本发明在玻璃基板化学镀铜后进行经过后续工艺形成本层电路积层法压合下一层介质的示意图；

图16是本发明在玻璃基板化学镀铜后进行经过后续工艺形成四层电路基板的示意图；

图17是本发明采用玻璃基板化学镀铜后进行后续工艺并贴干膜和图形化后的示意图；

图18是本发明玻璃基板化学镀铜后进行后续工艺图形电镀的示意图；

图19是本发明在玻璃基板化学镀铜后进行后续图形电镀后脱膜闪蚀后形成本层线路的示意图；

图20是本发明在玻璃基板化学镀铜后进行经过后续工艺形成本层电路积层法压合下一层介质的示意图；

图21是本发明在玻璃基板化学镀铜后进行经过后续工艺形成四层电路基板的示意图。

图中：其中：101－玻璃基板、102-通孔、103－有机物薄膜、104－化学镀铜层、105－电镀铜层、106－干膜、107－介质层、108-金属铜线路。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体内容作进一步说明。

本发明公开了在玻璃基板上化学镀铜的方法，工艺简单，与基板工艺兼容，降低了成本，提高了可靠性，使在玻璃基板上可以采用传统工艺制作金属铜线路。

在本发明的实施例中，演示了在玻璃上化学镀铜的技术方法和制备金属铜线路层的方法。

实施例1

图1是本发明实施例玻璃基板化学镀铜方法的流程图。

步骤1：制备有机薄膜溶液，将聚酰亚胺按5%-10%体积比（如7%）溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀；

步骤2：将清洗过吹干的基板浸入上述配置好的有机薄膜溶液，使基板表面均匀覆盖上有机薄膜溶液；

步骤3：将基板取出，晾干至表面干燥，有机薄膜均匀的涂覆在基板表面；将玻璃基板放入高温烘箱经过300℃ 2小时进行热亚胺化形成有机薄膜。

步骤4：将基板放入化铜设备，进行常规化学镀铜工艺，工艺过程包括水洗、预浸、活化、水洗、解胶、沉铜。玻璃基板表面将镀上一层铜层，厚度与沉铜时间有关，不超过3um；

步骤5：将表面做好铜层的基板进行下一步基板工艺，如图形电镀或者整版电镀等。

图2至图7公开了一种在玻璃基板上制备金属铜线路层的方法。

步骤1，配制有机薄膜溶液，将聚酰亚胺按5%-10%体积比，如7%，溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，将基板清洗后吹干，如图2所示；

步骤2，将玻璃基板101浸入上述配置好的有机薄膜溶液，使基板表面均匀覆盖上有机薄膜溶液，将基板取出，晾干至表面干燥，将玻璃基板放入高温烘箱经过300℃ 2小时进行热亚胺化形成有机薄膜。有机薄膜102均匀地涂覆在基板表面，如图3；

步骤3，将基板放入化铜设备，进行常规化学镀铜工艺，包括水洗、预浸、活化、水洗、解胶、沉铜。基板表面将镀上一层化学镀铜层103，厚度与沉铜时间有关，不超过3um，如图4；

步骤4，将表面做好铜层的基板双面贴干膜104，并进行光刻显影，将干膜图形化，如图5；

步骤5，将做好铜层的双面贴干膜104的基板放入电镀槽中进行图形电镀，形成电镀铜层105，做好的基板如图6；

步骤6，对基板进行剥膜、闪蚀，去掉干膜和干膜下的化铜层，形成金属铜线路106。

这样，具有一层金属铜线路层的基板就制备完成了。多层线路可以在此基础上压合介质层，制备多层金属线路板。

实施例2

图8是本发明实施例玻璃基板化学镀铜方法的流程图。

步骤1：制备有机薄膜溶液，将聚酰亚胺按5%体积比溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀；

步骤2：将带有通孔的并清洗吹干的玻璃基板浸入上述配置好的有机薄膜溶液，使玻璃基板表面和孔内均匀覆盖上有机薄膜溶液；

步骤3：将基板取出，晾干至表面干燥，有机薄膜均匀的涂覆在基板表面；将玻璃基板放入高温烘箱经过300℃ 2小时进行热亚胺化形成有机薄膜。

步骤4：将基板放入化铜设备，进行常规化学镀铜工艺，工艺过程包括水洗、预浸、活化、水洗、解胶、沉铜。玻璃基板表面将镀上一层铜层，厚度与沉铜时间有关，不超过3um；

步骤5：将表面做好铜层的基板进行下一步基板工艺，如图形电镀或者整版电镀等。

图9至图16 公开了一种在玻璃基板上制备金属铜线路层的方法。

步骤1，配制有机薄膜溶液，将聚酰亚胺按5%体积比溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，将基板清洗后吹干，如图9所示；

步骤2，将带有通孔的玻璃基板101浸入上述配置好的有机薄膜溶液，使基板表面和孔内均匀覆盖上有机薄膜溶液，将基板取出，晾干至表面干燥，将玻璃基板放入高温烘箱经过300℃ 2小时进行热亚胺化形成有机薄膜。有机薄膜102均匀地涂覆在基板表面，如图10；

步骤3，将基板放入化铜设备，进行常规化学镀铜工艺，包括水洗、预浸、活化、水洗、解胶、沉铜。基板表面和孔内将镀上一层化学镀铜层103，厚度与沉铜时间有关，不超过3um，如图11；

步骤4，将做好铜层的玻璃基板进行整板电镀，如图12；

步骤5，将电镀后的玻璃基板表面贴干膜106，并光刻显影出图形。如图13；

步骤6，对步骤5所述基板进行蚀刻，形成金属铜线路,如图14。这样，具有一层金属铜线路层的基板就制备完成了。

步骤7，多层线路可以在步骤6基础上压合介质层107，如图15；

步骤8，在介质层107上打盲孔，并制备线路，形成多层金属线路板，如图16，这样就制备成了四层基板。更多层基板制备只需重复步骤7和步骤8。

实施例 3

图17至图21公开了一种在玻璃基板上制备金属铜线路层的方法。

步骤1，配制有机薄膜溶液，将聚酰亚胺按5%体积比溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，将基板清洗后吹干，如图9所示；

步骤2，将带有通孔的玻璃基板101浸入上述配置好的有机薄膜溶液，使基板表面和孔内均匀覆盖上有机薄膜溶液，将基板取出，晾干至表面干燥，将玻璃基板放入高温烘箱经过300℃ 2小时进行热亚胺化形成有机薄膜。有机薄膜102均匀地涂覆在基板表面，如图10；

步骤3，将基板放入化铜设备，进行常规化学镀铜工艺，包括水洗、预浸、活化、水洗、解胶、沉铜。基板表面和孔内将镀上一层化学镀铜层103，厚度与沉铜时间有关，不超过3um，如图11；

步骤4，将表面做好铜层的基板双面贴干膜106，并进行光刻显影，将干膜图形化，如图17；

步骤5，将做好铜层的双面贴干膜106的基板放入电镀槽中进行图形电镀，形成电镀铜层105，做好的基板如图18；

步骤6，对基板进行剥膜、闪蚀，去掉干膜和干膜下的化铜层，形成金属铜线路105。如图19。这样，具有一层金属铜线路层的基板就制备完成了。

步骤7，多层线路可以在步骤6基础上压合介质层107，如图20

步骤8，在介质层107上打盲孔，并制备线路，形成多层金属线路板，如图21，这样就制备成了四层基板。更多层基板制备只需重复步骤7和步骤8。

Claims (4)

1.一种在玻璃基板上化学镀铜的方法，其特征在于，该方法包括：在玻璃基板上涂覆一层有机薄膜，晾干后再采用传统化学镀铜工艺方法沉积铜层；

其中有机薄膜制备方法包括以下步骤：

（1）将有机薄膜材料以0.1%-20%体积百分比溶解于易挥发有机溶剂中；

（2）将所述有机溶剂以旋涂、喷涂、浸泡或涂刷方法涂覆于玻璃基板上；

（3）待涂覆了所述有机溶剂的玻璃基板烘干或晾干；

（4）将玻璃基板采用有机薄膜材料的材料特性进行亚胺化或者高温固化。

2.根据权利要求1所述的在玻璃基板上化学镀铜的方法，其特征在于：所述有机薄膜材料是：聚酰亚胺、BCB或环氧树脂。

3.根据权利要求1所述的在玻璃基板上化学镀铜的方法，其特征在于：所述易挥发有机溶剂是N-甲基吡咯烷酮、丙酮或酒精。

4.根据权利要求1所述的在玻璃基板上化学镀铜的方法，其特征在于：所述玻璃基板可以具有通孔或具有盲孔或者没有孔。

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