CN110400741B - 一种lcp柔性基板无源阻容元件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种LCP柔性基板无源阻容元件的制备方法，在干净的LCP基板覆铜面电镀Ni/Pd/Au层，无覆铜表面溅射薄膜电阻层和导带层，进行电镀、光刻、湿法刻蚀，制备出电阻和导带，然后采用lift‑off工艺，在LCP基板上制作出电容层，最后表面溅射薄膜导带层，并进行电镀、光刻、湿法刻蚀，制作出电容上电极和导带，完成LCP柔性基板无源阻容元件的制备。该制作方法利用薄膜溅射工艺，可一次性在LCP基板上同时制作出薄膜电阻和薄膜电容，并可制作薄膜阻容网络，实现阻容元件的薄膜集成化、高精度控制，应用在高频器件LCP系统级封装中进行无源阻容元件的埋置，可大大节约LCP柔性基板表面空间，提高基板组装密度。
Description
技术领域
本发明属于微电子封装领域，特别涉及一种LCP柔性基板无源阻容元件的制备方法。
背景技术
随着电子系统的轻量化、多功能、小型化、低成本的快速发展，工作频率的不断提高，特别针对应用于射频和微波领域的电子系统的研究已成为电子系统行业关注的焦点，这对轻量化、低成本、高频的封装基板材料提出了更高的要求。同时由于电子系统集成的发展要求，板载无源元件的需求量越来越大，已经成为制约电子设备小型化的一个关键因素。目前在电子系统中，无源元件是有源器件数量的20-100倍，无源元件构成整机产品中体积、重量和安装成本的主要部分，在印刷电路板或复杂封装基板上所占表面积近80％，并占30％的互连点。因此，如何选择合适的材料基板满足高频、轻量化、低成本要求，以及在基板有限的基板面积上最大化地提高无源元件的集成度，已成为当前射频和微波领域的一个非常重要的研究课题。
液晶高分子聚合物LCP具有介电常数低、损耗小、高频特性好、热膨胀系数(CTE)低、生产成本低，并且可埋置电阻、电容等无源元件等优点，是一种在微波毫米波电子系统中具有极好应用前景的新型柔性基板材料。利用高频LCP基板可制作出无源电阻、电容无源元件，可极大地提高LCP基板无源元件的集成度。
目前，针对LCP基板的无源阻容元件制造方法主要有两种。
方法一：采用热压或层压工艺，将电阻膜铜箔或填充陶瓷粉末的高介电常数薄膜，与LCP基材结合，并通过蚀刻形成电阻、电容，完成LCP基板上电阻、电容的制作。该方法埋置电阻、电容精度不高，且受工艺材料限制影响较大。方法二：采用溅射或蒸发工艺，直接在LCP基板上制作电阻、电容，可实现电阻、电容的精确控制。中国专利局公开的发明专利申请号CN105448663A的制作具有形成在LCP焊接掩模上的薄膜电阻器的电子器件和相关器件的方法中，提出采用溅射工艺在LCP焊接掩膜上制作出薄膜电阻器。该专利未涉及具体制作工艺，也未涉及电容制作工艺。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种基于LCP柔性基板的无源阻容元件制备方法，该方法可实现电阻、电容的精确控制，可在高频器件LCP系统级封装中进行无源阻容元件的埋置，大大节约LCP柔性基板表面空间，提高基板组装密度。
一种LCP柔性基板无源阻容元件的制备方法，包括以下步骤：
(a1)提供一带有单面覆铜的LCP基板进行第一次清洗处理；
(a2)将步骤(a1)处理后的LCP基板覆铜面进行电镀Ni/Pd/Au层；
(a3)将步骤(a2)处理后的LCP基板进行第二次清洗处理；
(a4)将步骤(a3)处理后的LCP基板无覆铜表面溅射电阻层和TiW/Au层，并电镀Au层；
(a5)将步骤(a4)处理后的LCP基板无覆铜表面旋涂光刻胶，进行第一次光刻，形成导带及电阻电极光刻图形；
(a6)将步骤(a5)处理后的LCP基板覆铜表面贴胶带保护，无覆铜面采用湿法腐蚀工艺，将Au层和TiW层的裸露表面的部分去除，并去除胶带和光刻胶；
(a7)将步骤(a6)处理后的LCP基板无覆铜表面旋涂光刻胶，进行第二次光刻，形成电阻光刻图形；
(a8)将步骤(a7)处理后的LCP基板无覆铜表面采用湿法腐蚀工艺，将电阻层裸露表面的部分去除，并去除光刻胶；
(a9)将步骤(a8)处理后的LCP基板进行第三次清洗处理；
(a10)将步骤(a9)处理后的LCP基板无覆铜表面，采用lift-off工艺，进行第三次光刻，形成电容光刻图形；
(a11)将步骤(a10)处理后的LCP基板无覆铜表面溅射电容层，并去除光刻胶；
(a12)将步骤(a11)处理后的LCP基板进行第四次清洗处理；
(a13)将步骤(a12)处理后的LCP基板无覆铜表面，采用lift-off工艺，进行第四次光刻，形成电容上电极导带图形；
(a14)将步骤(a13)处理后的LCP基板无覆铜表面溅射TiW/Au层，电镀Au层，并去除光刻胶，制作出薄膜电阻和薄膜电容，完成LCP柔性基板无源阻容元件的制备。较佳地，步骤(a1)、(a3)、(a9)、(a12)中所述的第一次清洗和/或第二、三、四次清洗，具体步骤包括：
b1：将单面覆铜的LCP基板置于5％～10％稀盐酸超声清洗0.5min～1min，去离子水超声清洗5min～10min；
b2：依次采用丙酮超声清洗5min～10min、酒精超声清洗5min～10min，去离子水超声清洗5min～10min；
b3：清洗之后将LCP基板用酒精脱水，用氮气和/或惰性气体将其吹干；
b4：采用CF4和O2气体对LCP无覆铜表面进行等离子表面处理。
较佳地，步骤(a2)中，所述的Ni/Pd/Au层，Ni膜的厚度范围为2μm～3μm、Pd膜的厚度范围为0.5μm～1μm、Au膜的厚度范围为0.5μm～1μm。
较佳地，步骤(a4)中，所述电阻层的的厚度范围为0.2μm～1μm。
较佳地，步骤(a11)中，所述的电容层的厚度范围为0.2μm～2μm。
较佳地，步骤(a4)和(a14)中，所述的溅射TiW/Au层，TiW膜的厚度范围为0.2μm～0.3μm、Au膜的厚度范围为0.2μm～0.5μm；所述的电镀Au层厚度范围为3μm～3.5μm。较佳地，所述电阻层的材料为SiCr、TaN、NiCr或NiCrSi膜层。
较佳地，所述电容层的材料为Al2O3、SiO2、Ta2O5、TiO2或BaTiO3膜层。
采用上述技术方案后，本发明相比现有技术具有以下有益效果：
采用LCP柔性材料作为基板衬底，有利于高频器件的低损耗传输；采用清洗工艺将LCP柔性基板表面进行干法处理，大大提高薄膜膜层在LCP基底的结合力；采用溅射、薄膜光刻、lift-off等工艺，可一次性在LCP基板上同时制作出薄膜电阻和薄膜电容，并可制作薄膜阻容网络，实现阻容元件的薄膜集成化、高精度控制，并可应用在高频器件LCP系统级封装中进行无源阻容元件的埋置，大大节约LCP柔性基板表面空间，提高基板组装密度。该方法同时还适用于各种复杂系统级封装的无源元件埋置。
附图说明
图1为本发明具体实施例提供的一种LCP柔性基板无源阻容元件的制备方法的流程示意图；
图2a～图2l为本发明具体实施例提供的一种LCP柔性基板无源阻容元件的制备方法的各步骤对应所形成的基板的结构示意图；
图3为本发明具体实施例提供的一种LCP柔性基板无源阻容元件的制备方法的基板的结构示意图。
标号说明：100-LCP基板，101-LCP覆铜层，102-Ni/Pd/Au层，103-电阻层，104-TiW/Au复合层，105-光刻胶，106-胶带，107-电容层，108-薄膜电阻，109-薄膜电容。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
图1示出了本发明实施例的一种LCP柔性基板无源阻容元件的制备方法，包括以下步骤：
(a1)提供一带有单面覆铜的LCP基板进行第一次清洗处理；
(a2)将步骤(a1)处理后的LCP基板覆铜面进行电镀Ni/Pd/Au层；
(a3)将步骤(a2)处理后的LCP基板进行第二次清洗处理；
(a4)将步骤(a3)处理后的LCP基板无覆铜表面溅射电阻层和TiW/Au层，并电镀Au层；
(a5)将步骤(a4)处理后的LCP基板无覆铜表面旋涂光刻胶，进行第一次光刻，形成导带及电阻电极光刻图形；
(a6)将步骤(a5)处理后的LCP基板覆铜表面贴胶带保护，无覆铜面采用湿法腐蚀工艺，将Au层和TiW层的裸露表面的部分去除，并去除胶带和光刻胶；
(a7)将步骤(a6)处理后的LCP基板无覆铜表面旋涂光刻胶，进行第二次光刻，形成电阻光刻图形；
(a8)将步骤(a7)处理后的LCP基板无覆铜表面采用湿法腐蚀工艺，将电阻层裸露表面的部分去除，并去除光刻胶；
(a9)将步骤(a8)处理后的LCP基板进行第三次清洗处理；
(a10)将步骤(a9)处理后的LCP基板无覆铜表面，采用lift-off工艺，进行第三次光刻，形成电容光刻图形；
(a11)将步骤(a10)处理后的LCP基板无覆铜表面溅射电容层，并去除光刻胶；
(a12)将步骤(a11)处理后的LCP基板进行第四次清洗处理；
(a13)将步骤(a12)处理后的LCP基板无覆铜表面，采用lift-off工艺，进行第四次光刻，形成电容上电极导带图形；
(a14)将步骤(a13)处理后的LCP基板无覆铜表面溅射TiW/Au层，电镀Au层，并去除光刻胶，制作出薄膜电阻和薄膜电容，完成LCP柔性基板无源阻容元件的制备。
具体的，下面结合图1和图2a～2k将各步骤进行详细描述。
参看图1和图2a，在步骤(a1)中，提供一单面覆铜101的LCP基板100进行第一次清洗处理，具体清洗步骤为：
将单面覆铜101的LCP基板100置于5％～10％稀盐酸超声清洗0.5min～1min，去离子水超声清洗5min～10min；
接着，采用丙酮超声清洗5min～10min、酒精超声清洗5min～10min，去离子水超声清洗5min～10min，清洗的时间可以根据实际情况进行调整；
接着，清洗之后将LCP基板100用酒精脱水，用氮气和/或惰性气体将其吹干；
接着，采用CF4和O2气体对LCP无覆铜表面进行等离子表面处理。
参看图1和图2b，在步骤(a2)中，将步骤(a1)处理后的LCP基板100覆铜层101进行电镀Ni/Pd/Au层102，其中Ni膜的厚度范围为2μm～3μm、Pd膜的厚度范围为0.5μm～1μm、Au膜的厚度范围为0.5μm～1μm。
在步骤(a3)中，将步骤(a2)处理后的LCP基板100进行第二次清洗处理，其具体清洗步骤参考步骤(a1)。
参看图1和图2c，在步骤(a4)中，将步骤(a3)处理后的LCP基板100无覆铜表面溅射电阻层103，以及溅射TiW/Au层，并电镀Au层，得到TiW/Au复合层104；其中电阻层103材料可以为SiCr、TaN、NiCr或NiCrSi膜层，电阻层的厚度范围为0.2μm～1μm；TiW膜的厚度范围为0.2μm～0.3μm、Au膜的厚度范围为0.2μm～0.5μm；电镀Au层厚度范围为3μm～3.5μm。
参看图1、图2d和图2e，步骤(a5)和步骤(a6)如下：
在步骤(a5)中，将步骤(a4)处理后的LCP基板100无覆铜表面旋涂光刻胶105，进行第一次光刻，形成导带及电阻电极光刻图形。
在步骤(a6)中，将步骤(a5)处理后的LCP基板100覆铜表面贴胶带106保护，无覆铜面采用湿法腐蚀工艺，将Au层和TiW层裸露在表面的部分去除，并去除胶带106和光刻胶105。其中湿法腐蚀工艺中，Au腐蚀液为3gI2+20gKI+100mlH2O，腐蚀温度为80℃，腐蚀时间为0.5min～3min，TiW腐蚀液为H2O2，腐蚀时间为5min～15min。
参看图1和图2f，在步骤(a7)中，将步骤(a6)处理后的LCP基板100无覆铜表面再次旋涂光刻胶105，进行第二次光刻，形成电阻光刻图形。
参看图1和图2g，在步骤(a8)中，将步骤(a7)处理后的LCP基板100无覆铜表面采用湿法腐蚀工艺，将电阻层103裸露在表面的部分去除，并去除光刻胶。
参看图1和2h，在步骤(a9)、(a10)中，将步骤(a8)处理后的LCP基板进行第三次清洗处理，其具体清洗步骤参考步骤(a1)；
接着，将步骤(a9)处理后的LCP基板100无覆铜表面，采用lift-off工艺，进行第三次光刻，形成电容光刻图形；
参看图1和图2i，在步骤(a11)中，将步骤(a10)处理后的LCP基板100无覆铜表面溅射电容层107，并去除光刻胶105，其中电容层材料可以为Al2O3、SiO2、Ta2O5、TiO2或BaTiO3膜层，电容层膜的厚度范围为0.2μm～2μm；
参看图1和图2j，在步骤(a12)、(a13)中，将步骤(a11)处理后的LCP基板100进行第四次清洗处理，其具体清洗步骤参考步骤(a1)；
接着，(a13)将步骤(a12)处理后的LCP基板100无覆铜表面，采用lift-off工艺，进行第四次光刻，形成电容上电极导带图形；
参看图1、图2k、图2l和图3，在步骤(a14)中，将步骤(a13)处理后的LCP基板100无覆铜表面溅射TiW/Au层，电镀Au层，得到TiW/Au复合层104，并去除光刻胶105，最后制作出薄膜电阻108和薄膜电容109，完成LCP柔性基板无源阻容元件的制备。
本发明该制作方法利用薄膜溅射工艺，可一次性在LCP基板上同时制作出薄膜电阻和薄膜电容，并可制作薄膜阻容网络，实现阻容元件的薄膜集成化、高精度控制，应用在高频器件LCP系统级封装中进行无源阻容元件的埋置，可大大节约LCP柔性基板表面空间，提高基板组装密度。该方法同时还适用于各种复杂系统级封装的无源元件埋置。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉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。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种LCP柔性基板无源阻容元件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a1)提供一带有单面覆铜的LCP基板进行第一次清洗处理；
(a2)将步骤(a1)处理后的LCP基板覆铜面进行电镀Ni/Pd/Au层；
(a3)将步骤(a2)处理后的LCP基板进行第二次清洗处理；
(a4)将步骤(a3)处理后的LCP基板无覆铜表面溅射电阻层和TiW/Au层，并电镀Au层；
(a5)将步骤(a4)处理后的LCP基板无覆铜表面旋涂光刻胶，进行第一次光刻，形成导带及电阻电极光刻图形；
(a6)将步骤(a5)处理后的LCP基板覆铜表面贴胶带保护，无覆铜面采用湿法腐蚀工艺，将Au层和TiW层的裸露表面的部分去除，并去除胶带和光刻胶；
(a7)将步骤(a6)处理后的LCP基板无覆铜表面旋涂光刻胶，进行第二次光刻，形成电阻光刻图形；
(a8)将步骤(a7)处理后的LCP基板无覆铜表面采用湿法腐蚀工艺，将电阻层裸露表面的部分去除，并去除光刻胶；
(a9)将步骤(a8)处理后的LCP基板进行第三次清洗处理；
(a10)将步骤(a9)处理后的LCP基板无覆铜表面，采用lift-off工艺，进行第三次光刻，形成电容光刻图形；
(a11)将步骤(a10)处理后的LCP基板无覆铜表面溅射电容层，并去除光刻胶；
(a12)将步骤(a11)处理后的LCP基板进行第四次清洗处理；
(a13)将步骤(a12)处理后的LCP基板无覆铜表面，采用lift-off工艺，进行第四次光刻，形成电容上电极导带图形；
(a14)将步骤(a13)处理后的LCP基板无覆铜表面溅射TiW/Au层，电镀Au层，并去除光刻胶，制作出薄膜电阻和薄膜电容，完成LCP柔性基板无源阻容元件的制备；
步骤(a1)、(a3)、(a9)、(a12)中所述的第一次清洗和/或第二、三、四次清洗，具体步骤包括：
b1：将单面覆铜的LCP基板置于5％～10％稀盐酸超声清洗0.5min～1min，去离子水超声清洗5min～10min；
b2：依次采用丙酮超声清洗5min～10min、酒精超声清洗5min～10min，去离子水超声清洗5min～10min；
b3：清洗之后将LCP基板用酒精脱水，用氮气和/或惰性气体将其吹干；
b4：采用CF4和O2气体对LCP无覆铜表面进行等离子表面处理。
2.如权利要求1所述的LCP柔性基板无源阻容元件的制备方法，其特征在于，步骤(a2)中，所述的Ni/Pd/Au层，Ni膜的厚度范围为2μm～3μm、Pd膜的厚度范围为0.5μm～1μm、Au膜的厚度范围为0.5μm～1μm。
3.如权利要求1所述的LCP柔性基板无源阻容元件的制备方法，其特征在于，步骤(a4)中，所述电阻层的厚度范围为0.2μm～1μm。
4.如权利要求1所述的LCP柔性基板无源阻容元件的制备方法，其特征在于，步骤(a11)中，所述的电容层的厚度范围为0.2μm～2μm。
5.如权利要求1所述的LCP柔性基板无源阻容元件的制备方法，其特征在于，步骤(a4)和(a14)中，所述的溅射TiW/Au层，TiW膜的厚度范围为0.2μm～0.3μm、Au膜的厚度范围为0.2μm～0.5μm；所述的电镀Au层厚度范围为3μm～3.5μm。
6.如权利要求3所述的LCP柔性基板无源阻容元件的制备方法，其特征在于，所述电阻层的材料为SiCr、TaN、NiCr或NiCrSi膜层。
7.如权利要求4所述的LCP柔性基板无源阻容元件的制备方法，其特征在于，所述电容层的材料为Al2O3、SiO2、Ta2O5、TiO2或BaTiO3膜层。
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