CN105792548B - 一种用电镀和蚀刻方法制作阶梯槽结构印制电路板的方法 - Google Patents

Abstract

一种用电镀和蚀刻方法制作阶梯槽结构印制电路板的方法，该方法首先使用电镀方法在第一铜箔上的开设阶梯槽区域形成铜凸块，然后通过层压増层，完成第一、第二线路图形即外层图形制作后，再通过蚀刻方法把阶梯槽区域的铜凸块蚀刻掉，形成阶梯槽结构，整个工艺过程都可以采用现有的生产线设备进行流水作业完成，不需要进行单独的手工作业；并实现阶梯槽结构封闭式和开放式设计，同时，所述第一铜箔贴覆于载板上，固其可为超薄的铜箔，有利于制备超薄阶梯槽结构的多层印制电路板。本发明无需额外增加流程和设备，显著提高了效率，降低了成本，实现了批量化流水作业过程。

Description

一种用电镀和蚀刻方法制作阶梯槽结构印制电路板的方法

技术领域

本发明涉及印制电路板或半导体集成电路制造技术，具体涉及一种用电镀和蚀刻方法制作阶梯槽结构印制电路板的方法。

背景技术

随着电子产品的发展，高集成度、薄型化、微型化已成为主流趋势，印制电路板在满足电子产品良好的电、热性能的前提下，也必然朝着薄型化、高密度化、三维结构等设计方向进行发展，这就要求印制电路板封装设计必须满足：降低封装高度，提高封装密度。阶梯槽结构(常称Cavity槽结构)成为一个重要的发展方向，其在实现印制线路板，尤其是封装基板高密化、薄型化、微型化、3D结构等趋势中作用日益突出。

所谓印制电路板阶梯槽工艺就是在印制电路板加工过程中，在结构介质中制作出阶梯槽，然后把元器件或者芯片封装在阶梯槽中，再通过相关互联技术使得元器件或者芯片与印制电路板进行导通互联的方法。这种阶梯槽结构的印制线路板有效降低最终的封装高度，提高了封装密度，有效地满足了最终电子产品的发展需求。

随着印制电路板加工制作技术的不断发展，阶梯槽工艺印制电路板技术也不断推陈出新，出现比较多的具体加工技术，主流的阶梯槽制作技术有两种：

第一、先开Cavity槽法：常采用垫片填充法，先把内层芯板图形加工完成，再把阶梯槽芯板层预先开Cavity槽，然后把开窗的阶梯槽使用垫片填充起来，最后把阶梯槽区域已经提前开窗的低流胶的半固化片、阶梯槽芯板层、内层芯板三个部分同时压合在一起，层压成多层板，然后加工完外层导通孔、图形和阻焊处理等，最后把层压之前填充的垫片使用手工方法取出，最终制作出阶梯槽结构。

此工艺方法的主要特点是：在压合之前把垫片填充在预先开槽的阶梯槽区域，完成压合和相关的流程后再把垫片取出，利用垫片保护阶梯槽区域的图形和线路。该工艺已经进入批量生产阶段，由于其加工方法比较简单，技术要求不是很高，结构性能比较稳定，在阶梯槽工艺的印制电路板制作发展过程中，应用的比较早。

此工艺方法最大的缺陷是：对垫片材料的性能要求高，要求垫片的材料性能要匹配压合材料的性能，并对垫片的尺寸和厚度规格有较高的要求，而且垫片需要单独加工制作；需要手工填、取垫片作业，手工作业过程效率低下，且增加了品质风险；设计局限性，由于需要取垫片的揭盖作业过程，由于需要揭盖作业，这就导致阶梯槽至少一个边缘或区域无法进行后续加工，导致形成的阶梯槽结构是不完全封闭的(即开放式的)，这就在很大程度上限制了阶梯槽形状的设计；内层线路图形保护性差，由于垫片填取过程对阶梯槽区域的密闭性不是很好，导致对阶梯槽内的图形和线路的保护性不是很好，在后续的湿制程容易造成内层线路和图形的腐蚀。

第二、后开Cavity槽法：常采用激光开盖法，先把内层芯板图形加工完成，然后与阶梯槽区域已经提前开窗的低流胶的半固化片、阶梯槽层芯板三个部分压合在一起，形成多层板，然后加工完外层导通孔，图形，和阻焊处理等，再进行激光或者机械控深铣进行定深切割处理，把阶梯槽层的芯板切穿，最后通过手工揭盖的方法把阶梯槽盖子揭起，形成最终的阶梯槽。

此工艺方法的主要特点是：利用激光加工对切割深度的精确控制来实现揭盖区域的定深度切割。基于激光加工技术的特点，高精度，高可靠度，很好的实现了阶梯槽工艺产品的制作。该工艺已经进入批量生产阶段，结构性能上，也已经得到实际使用的认证，应用上，在工业、农业、消费电子、军工等方面得到广泛的应用。

此工艺方法最大的缺陷是：对激光加工的高度依赖性，使得加工效率低下，成本高昂，尤其是在大批量加工的时候，需要有较多数量的激光加工设备；需要手工揭盖作业，手工揭盖作业过程效率低下，且增加了品质风险；设计局限性，由于需要揭盖作业，这就导致阶梯槽至少一个边缘或区域无法进行后续加工，导致形成的阶梯槽结构是不完全封闭的(即开放式的)，这就在很大程度上限制了阶梯槽形状的设计。

目前，阶梯槽电路板的制作工艺技术众多，但仍存在着诸多的技术难点问题。在工艺方面上，流程复杂繁琐，作业效率比较低下；在设计方面上，阶梯槽的形状受限制，无法制作封闭式的阶梯槽结构；在流程方面上，必须手工作业，加工效率低，制品良率低。尤其是在阶梯槽制作方面，一直都没有克服手工作业的过程，没有一个解决开盖方法、实现批量化流水作业的工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用电镀和蚀刻方法制作阶梯槽结构印制电路板的方法，解决现有阶梯槽结构电路板制作过程中必须进行手工作业的缺陷，并实现对任意形状、任意尺寸的阶梯槽设计，且不额外增加流程和设备，显著提高效率，降低成本，实现批量化流水作业过程。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种用电镀和蚀刻方法制作阶梯槽结构印制电路板的方法，其包括如下步骤：

1)在带有载体芯板的第一铜箔上进行钻孔、干膜曝光、显影及图形电镀，在第一铜箔上对应开阶梯槽的区域电镀出铜凸块；

2)根据预定电路图形，在第一半固化片上与阶梯槽对应的位置进行开窗；

3)利用层压加层方法，在电镀完成铜凸块的第一铜箔上依次层压步骤2)开窗后的第一半固化片、第二半固化片及第二铜箔，得到铜凸块内埋在第一半固化片开窗区域的电路板；

4)利用图形转移方法，在步骤3)得到的电路板的第二铜箔表面上制作出内层线路图形，再在内层线路图形上依次层压第三半固化片和第三铜箔，得到铜凸块内埋的电路板；

5)将载体芯板移除，得到埋有铜凸块的电路板；然后，采用激光钻孔、电镀填孔方法，制作导通孔将电路板的第一铜箔和第三铜箔导通，再利用干膜图形转移方法在第一铜箔、第三铜箔表面分别形成第一线路图形、第二线路图形，得到三层印制电路板；

6)在三层印制电路板的第一线路图形、第二线路图形表面涂覆线路保护阻焊层；

7)利用选择性蚀刻方法，蚀刻掉三层印制电路板上的铜凸块，形成阶梯槽，得到阶梯槽结构的电路板。

进一步，在步骤6)涂覆线路保护阻焊层过程中，将第一线路图形、第二线路图形表面需要设置焊盘的区域露出；利用激光加工方法，对阶梯槽底部进行铜盘开窗；开窗完成后，对阶梯槽底部开窗区域、以及第一线路图形、第二线路图形表面未涂覆保护阻焊层区域进行表面金属化处理，形成各种需求的焊盘。

本发明在步骤5)得到的三层印制电路板基础上，重复步骤3)-步骤5)获得四层以上印制电路板；在四层以上印制电路板的外层图形表面涂覆线路保护阻焊层，再选择性蚀刻掉铜凸块，形成阶梯槽；然后对阶梯槽底部进行铜盘开窗，以及对相应线路图形表面金属化处理形成各种需求的焊盘，得到四层以上阶梯槽结构印制电路板。

再进一步，在四层以上印制电路板的外层图形表面涂覆线路保护阻焊层过程中，将外层图形表面需要设置焊盘的区域露出；利用激光加工方法，对阶梯槽底部进行铜盘开窗；开窗完成后，对阶梯槽底部开窗区域、以及外层图形表面未涂覆保护阻焊层区域进行表面金属化处理，形成各种需求的焊盘。

本发明所述载体芯板与第一铜箔是可拆分式连接，当需要时，可以把载体芯板与第一铜箔上拆分开。

所述第一铜箔为超薄铜箔，其厚度为2～5微米。

本发明所述第二半固化片的厚度为15～50微米。

又，所述第一半固化、所述第二半固化片、所述第三半固化片的材料为玻璃纤维材料、无玻璃纤维材料，或添加陶瓷等材料的树脂材料。

步骤1)中在第一铜箔上进行钻孔的方法为机械加工方法、激光加工方法或离子注入蚀刻加工方法。

再，步骤2)中在第一半固化片上开窗的方法为机械铣加工方法或激光铣加工方法。

本发明步骤4)中所述图形转移方法为减成法、加成法或半加成法。

本发明步骤1)中，使用图形转移技术制作出阶梯槽区域的图形，可以根据具体的阶梯槽形状要求进行设计与制作，根据不同阶梯槽深度的要求，选择使用不同厚度的干膜，然后进行图形电镀，得到所需要的阶梯槽(Cavity)区域的铜凸块。

本发明使用带载体芯板(detach core)的第一铜箔进行加工制作，第一铜箔可选自厚度为2～5微米的超薄铜箔，在完成层压加层制作后，将载体芯板拆除。这种采用载体芯板作为承载体的方式，使得第一铜箔可选用超薄铜箔，有效的实现了超薄线路板的制作，特别适用于超薄型的阶梯槽结构印制电路板，尤其是多层阶梯槽结构半导体集成电路封装基板的制作。

本发明步骤7)中，通过蚀刻形成阶梯槽，改变了传统通过揭盖方法制作阶梯槽的过程，有效的规避传统揭盖过程中阶梯槽结构必须是开放式的限制。

本发明采用电镀和蚀刻的方法制作阶梯槽，解决了电路板阶梯槽结构的制作问题。传统阶梯槽制作方式主要有使用垫片工艺或者激光揭盖工艺，都必须进行手工作业。本发明使用电镀方法在第一铜箔上开设阶梯槽区域先形成铜凸块，然后通过层压増层，将铜凸块埋入电路板的结构中，然后完成外层图形制作后，再通过蚀刻方法把阶梯槽区域的铜凸块蚀刻掉，形成阶梯槽结构，整个工艺过程都可以采用现有的生产线设备进行流水作业完成，不需要单独的手工作业过程，可见，本发明创造性地解决了阶梯槽制作工艺的技术问题，生产设备问题，手工作业问题，以及产品品质问题。

本发明的有益效果：

(1)本发明有效解决了传统的垫片工艺和激光揭盖工艺制作阶梯槽结构电路板对手工作业的要求，规避了对手工的依赖，实现了整个加工流程的流水化作业，明显提高了效率，减少人工，大大减低了成本。

(2)本发明可完全利用现有的电镀和蚀刻的生产线流程和设备，不需要增加流程或添加其他设备。

(3)本发明采用电镀和蚀刻的方法形成阶梯槽结构，有效保障了阶梯槽品质和精度，可以实现高位置精度和尺寸精度的阶梯槽的加工。

(4)本发明克服了对阶梯槽形状和尺寸的设计限制，实现了对任意形状、任意尺寸的阶梯槽设计，可以进行封闭式阶梯槽结构的设计，这在印制电路板领域，尤其是封装基板的加工领域是一个很大的突破和进展。

(5)本发明采用带载体芯板的第一铜箔，所以该铜箔可选用超薄铜箔，这就有利于制备超薄的电路板，尤其是在半导体封装基板制作过程中，有很大的应用前景。

(6)本发明可以同传统阶梯槽制作工艺匹配使用，用来实现多阶阶梯槽电路板或者特殊结构电路板的制作。

附图说明

图1为本发明实施例步骤1)电镀出铜凸块后第一铜箔和载体芯板的截面示意图。

图2为本发明实施例步骤2)预开窗的第一半固化片的截面示意图。

图3为本发明实施例步骤3)层压完成后得到的电路板的截面示意图。

图4为本发明实施例步骤4)形成内层线路图形后电路板的截面示意图。

图5为本发明实施例步骤4)得到的三层电路板的截面示意图。

图6为本发明实施例步骤5)拆除载体芯板得到的三层电路板的截面示意图。

图7为本发明实施例步骤5)形成第一线路图形、第二线路图形后三层电路板的截面示意图。

图8为本发明实施例步骤6)涂覆阻焊层后电路板的截面示意图。

图9为本发明实施例步骤7)得到的阶梯槽结构电路板的截面示意图。

图10为本发明实施例步骤8)对阶梯槽底部进行铜盘开窗后的电路板的截面示意图。

图11为本发明实施例步骤8)得到所需焊盘后的电路板的截面示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。

参见图1-图11，本发明所述用电镀和蚀刻方法制作阶梯槽结构印制电路板的方法，主要制作过程如下：

1)在带有载体芯板1的第一铜箔2上通过机械钻孔进行对位，利用图形转移技术，贴膜，曝光，显影，蚀刻等流程，在第一铜箔2上制作出对应阶梯槽区域的干膜开窗，利用图形电镀方法，电镀出对应开阶梯槽区域的铜凸块3，如图1所示。

2)根据预定电路图形，在第一半固化片4上与阶梯槽对应的位置进行开窗41，如图2所示。

3)使用叠板机把步骤1)电镀完成铜凸块3的第一铜箔2，步骤2)开窗后的第一半固化片4，再加上第二半固化片5及第二铜箔6绑定在一起，然后使用层压机进行层压增层，实现把铜凸块3内埋在层压介质层中，得到铜凸块3内埋在第一半固化4片开窗区域的电路板，其截面示意图如图3所示。

4)利用图形转移方法，在步骤3)得到的电路板的第二铜箔6表面上制作出内层线路图形101，如图4所示；再利用层压机在内层线路图形101上依次层压第三半固化片7和第三铜箔8，实现多层板层增层，得到铜凸块3内埋的三层电路板，其截面示意图如图5所示。

5)将载体芯板1移除，得到埋有铜凸块3的电路板，其截面示意图如图6所示；然后，通过双面板制作流程(减成法，加成法或半加成法等工艺流程)，制作导通孔将电路板的第一铜箔2和第三铜箔8导通，并在第一铜箔2、第三铜箔8表面分别形成第一线路图形102、第二线路图形103，得到三层电路板，其截面示意图如图7所示。

6)按照双面板阻焊油墨制作流程，通过阻焊印刷，曝光，显影的流程，在第一线路图形102、第二线路图形103表面进行外层图形阻焊油墨的涂覆制作，其中第一线路图形102、第二线路图形103表面需要设置焊盘的区域露出即不涂覆阻焊层；完成阻焊层104的制作，其截面示意图如图8所示。

7)利用选择性蚀刻方法，蚀刻掉铜凸块3，形成阶梯槽9，得到阶梯槽结构的三层印制电路板，其截面示意图如图9所示。

8)利用激光微孔加工方法，对阶梯槽底部进行铜盘开窗，得到开窗10，如图10所示；开窗完成后，对阶梯槽底部开窗区域、第一线路图形、第二线路图形未涂覆阻焊层区域同时进行表面金属化处理，形成各种需求的焊盘11，最后进行铣外形加工，得到的阶梯槽结构三层印制电路板，其截面示意图如图11所示。

进一步，在步骤5)得到的三层印制电路板基础上，重复步骤3)-步骤5)获得四层以上印制电路板；在四层以上印制电路板的相应线路图形表面涂覆线路保护阻焊层，再选择性蚀刻掉铜凸块，形成阶梯槽；然后对阶梯槽底部进行铜盘开窗，以及对相应线路图形表面金属化处理形成各种需求的焊盘，得到四层以上阶梯槽结构印制电路板。

Claims (10)

1.一种用电镀和蚀刻方法制作阶梯槽结构印制电路板的方法，包括如下步骤：

1)在带有载体芯板的第一铜箔上进行钻孔、干膜曝光、显影及图形电镀，在第一铜箔上对应开阶梯槽的区域电镀出铜凸块；

2)根据预定电路图形，在第一半固化片上与阶梯槽对应的位置进行开窗；

3)利用层压加层方法，在步骤1)电镀完成铜凸块的第一铜箔上依次层压步骤2)开窗后的第一半固化片、第二半固化片及第二铜箔，得到铜凸块内埋在第一半固化片开窗区域的电路板；

4)利用图形转移方法，在步骤3)得到的电路板的第二铜箔表面上制作出内层线路图形，再在内层线路图形上依次层压第三半固化片和第三铜箔，得到铜凸块内埋的电路板；

5)将第一铜箔的载体芯板移除，得到埋有铜凸块的电路板；然后，采用激光钻孔、电镀填孔方法，制作导通孔将电路板的第一铜箔和第三铜箔导通，再利用干膜图形转移方法在第一铜箔、第三铜箔表面分别形成第一线路图形、第二线路图形，得到三层印制电路板；

6)在三层印制电路板的第一线路图形、第二线路图形表面涂覆线路保护阻焊层；

7)利用选择性蚀刻方法，蚀刻掉三层印制电路板上的铜凸块，形成阶梯槽，得到阶梯槽结构的印制电路板。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤6)涂覆线路保护阻焊层过程中，将第一线路图形、第二线路图形表面需要设置焊盘的区域露出；利用激光加工方法，对阶梯槽底部进行铜盘开窗；开窗完成后，对阶梯槽底部开窗区域、以及第一线路图形、第二线路图形表面未涂覆保护阻焊层区域进行表面金属化处理，形成各种需求的焊盘。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤5)得到的三层印制电路板基础上，重复步骤3)-步骤5)获得四层以上印制电路板；在四层以上印制电路板的外层图形表面涂覆线路保护阻焊层，再选择性蚀刻掉铜凸块，形成阶梯槽，得到四层以上阶梯槽结构印制电路板。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在四层以上印制电路板的外层图形表面涂覆线路保护阻焊层过程中，将外层图形表面需要设置焊盘的区域露出；利用激光加工方法，对阶梯槽底部进行铜盘开窗；开窗完成后，对阶梯槽底部开窗区域、以及外层图形表面未涂覆保护阻焊层区域进行表面金属化处理，形成各种需求的焊盘。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载体芯板与第一铜箔以可拆分式连接。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一铜箔的厚度为2～5微米。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二半固化片的厚度为15～50微米。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一半固化、所述第二半固化片、所述第三半固化片的材料为有玻璃纤维材料、无玻璃纤维材料或添加陶瓷材料的树脂材料。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中在第一铜箔上进行钻孔的方法为机械加工方法、激光加工方法或离子注入蚀刻加工方法。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中在第一半固化片上开窗的方法为机械铣加工方法或激光铣加工方法；步骤4)中所述图形转移方法为减成法、加成法或半加成法。