CN111509122A - 一种内埋置无源阻容元件的lcp封装基板及制作方法 - Google Patents

一种内埋置无源阻容元件的lcp封装基板及制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种内埋置无源阻容元件的LCP封装基板及制作方法，该LCP封装基板包括：薄膜阻容、LCP基板底板、至少一块LCP基板过渡片、至少两个LCP基板粘结片，以及LCP基板盖板，依次将LCP基板底板、LCP基板粘结片、LCP基板过渡片、薄膜阻容、LCP基板粘结片和LCP基板盖板进行两次层压封装，其中，一块LCP基板粘结片位于两块LCP基板之间，薄膜阻容的电极均有表层电极电镀铜柱引出。本发明利用多层层压封装方式，将高精度、高稳定性薄膜电阻和薄膜电容埋置于LCP封装基板内，其薄膜阻容可根据尺寸设计进行多层间灵活埋置，大大增加LCP基板表面利用率，提高基板组装密度。

Description

一种内埋置无源阻容元件的LCP封装基板及制作方法
技术领域
本发明涉及微电子封装领域，特别涉及一种内埋置无源阻容元件的LCP 封装基板及制作方法。
背景技术
随着军用电子装备对小型、轻量、高速和多功能化的迫切要求以及半导体集成电路的快速发展，混合集成电路的规模越来越大，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、高集成度、高频的封装基板材料提出了更高的要求。并且随着电子系统集成化程度越来越高，越来越多的功能被集成到封装基板上，如何在封装基板的有限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。
液晶聚合物(LCP)作为新型射频和微波的封装基板材料，具有介电常数低损耗小、高频特性好、热膨胀系数(CTF)低、生产成本低，并且可埋置电阻、电容等无源元件等优点。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封装基板无源元件的集成度。
目前，针对LCP基板的内埋无源阻容元件制造方法主要有两种。
一种是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。
第二种是采用溅射或蒸发工艺，直接在LCP基板上制作电阻、电容，但其LCP表面需要进行表面处理，以提高粘附性，电阻、电容精度受LCP表面质量影响较大。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。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种内埋置无源阻容元件的LCP 封装基板及制作方法，该方法制作工艺简单，可同时埋置高精度、高稳定性的、不同尺寸的薄膜电阻和薄膜电容，薄膜阻容元件的灵活配置性强，大大节约LCP封装基板表面空间，提高基板组装密度。采用电镀铜柱方法，将电极引出，大大减小由于互连阻抗而造成的阻值或容值的差异，提高LCP封装基板的电路性能。
为了达到上述发明目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明公开了一种内埋置无源阻容元件的LCP封装基板，包括：
薄膜阻容，包括薄膜电阻和薄膜电容，所述薄膜电阻的两个电极为电镀铜柱，所述薄膜电容的上电极为电镀铜柱；
LCP基板底板，包括薄膜阻容埋置区域和第一LCP基板定位通孔；
至少一块LCP基板过渡片，包括第一薄膜电阻埋置框、第一薄膜电容埋置框、第一薄膜电容下电极引出通孔和第二LCP基板定位通孔；
至少两个LCP基板粘结片，包括第二薄膜电阻埋置框、第二薄膜电容埋置框、第二薄膜电容下电极引出通孔和第三LCP基板定位通孔；
LCP基板盖板，包括薄膜阻容表层电极、表层电极引出通孔和第四LCP基板定位通孔；
依次将LCP基板底板、LCP基板粘结片、LCP基板过渡片、薄膜阻容、LCP 基板粘结片、LCP基板盖板进行两次层压封装，其中，一块LCP基板粘结片位于两块LCP基板之间，所述薄膜阻容的电极均由表层电极金属化通柱引出。
进一步的，所述薄膜电阻的两个电极和所述薄膜电容的上电极的电镀铜柱的镀层厚度均为30μm～50μm，电镀铜柱之间高度差小于5μm。
进一步的，所述第一薄膜电阻埋置框、第二薄膜电阻埋置框、第一薄膜电容埋置框、第二薄膜电容埋置框、第一薄膜电容下电极引出通孔、第二薄膜电容下电极引出通孔、表层电极引出通孔、第一LCP基板定位通孔、第二 LCP基板定位通孔、第三LCP基板定位通孔，以及第四LCP基板定位通孔均是采用紫外激光加工形成的。
进一步的，所述第一薄膜电阻埋置框、第二薄膜电阻埋置框、第一薄膜电容埋置框，以及第二薄膜电容埋置框的尺寸，分别根据所述薄膜电阻和薄膜电容的尺寸设定，尺寸公差为+0.1mm～+0.15mm。
进一步的，所述表层电极引出通孔均位于所述薄膜电阻和薄膜电容的电极引出的金属层区域内。
进一步的，所述表层电极引出通孔的尺寸应大于等于0.1mm。
本发明另外公开了一种内埋置薄膜阻容的LCP封装基板制作方法，利用上述内埋置薄膜阻容的LCP封装基板进行制作，包括以下步骤：
步骤A：LCP基板底板制作步骤，提供一带有双面覆铜层的LCP基板，基板背面贴覆铜面贴胶带保护，基板正面经过光刻胶光刻、图形电镀Cu/Ni/Au、湿法刻蚀，在基板正面形成薄膜阻容埋置区域，背面胶带除去，然后采用紫外激光加工出第一LCP基板定位通孔，形成LCP基板底板；
步骤B：LCP基板过渡片制作步骤，提供至少一块无覆铜层的LCP基板，根据掩膜版设计图纸，采用紫外激光加工制作第一薄膜电阻埋置框、第一薄膜电容埋置框、第一薄膜电容下电极引出通孔和第二LCP基板定位通孔，形成LCP基板过渡片；
步骤C：LCP基板粘结片制作步骤，提供至少两块LCP粘结片，根据掩膜版设计图纸，采用紫外激光加工制作第二薄膜电阻埋置框、第二薄膜电容埋置框、第二薄膜电容下电极引出通孔和第三LCP基板定位通孔，形成LCP基板粘结片；
步骤D：LCP基板盖板制作步骤，提供一单面覆铜层的LCP基板，经过光刻、湿法刻蚀，形成薄膜阻容表层电极、表层电极引出通孔，并采用紫外激光加工出第四LCP基板定位通孔，形成LCP基板盖板；
步骤E：薄膜阻容埋置腔制作步骤，依次将LCP基板底板、LCP基板粘结片、无覆铜LCP基板置于层压工装中进行通孔定位，然后进行第一次层压封装，形成薄膜电阻埋置腔、薄膜电容埋置腔、薄膜电容下电极引出通柱。
步骤F：LCP基板层压封装制作步骤，提供多个带有电镀铜柱电极的薄膜电阻、薄膜电容，分别将薄膜电阻、薄膜电容用环氧导电胶贴装在薄膜电阻埋置腔和薄膜电容埋置腔内，然后和LCP基板粘结片、LCP基板盖板进行通孔定位，然后进行第二次层压封装；
步骤G：LCP基板电极互连制作步骤，将步骤F处理后的LCP层压封装基板，清洗、溅射TiW/Cu层，图形电镀Cu/Ni/Au层，再采用湿法腐蚀去除Cu 层和TiW层，通过表层电极电镀铜柱，引出薄膜阻容表层电极，完成内埋置薄膜阻容的LCP封装基板的制作
进一步的，步骤E中，第一次层压封装温度不高于200℃。
进一步的，步骤F中，第二次层压封装温度不高于230℃。
进一步的，步骤G中，电镀Cu/Ni/Au层，其中电镀Cu厚度为100μm～ 150μm，电镀时间为10h～20h。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
本发明提出的一种内埋置无源阻容元件的LCP封装基板及制作方法，利用多层层压封装方式，将高精度、高稳定性薄膜电阻和薄膜电容埋置于LCP 封装基板内，其薄膜阻容可根据尺寸设计进行多层间灵活埋置，不受薄膜阻容尺寸、以及LCP层数限制，大大增加LCP基板表面利用率，提高基板组装密度，同时其薄膜阻容的电极均为电镀铜柱电极，与利用图形电镀的铜柱形成高可靠互连，大大减小由于互连阻抗而造成的阻值或容值的差异，提高LCP 封装基板的电路性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：
图1为本发明的一种内埋置薄膜阻容的LCP封装基板的剖面图；
图2为本发明的一种内埋置薄膜阻容的LCP封装基板制作方法的工艺流程图；
图3a～3l为图2制作方法的各步骤对应所形成的基板的结构示意图；
图4a为LCP基板底板俯视图；
图4b为LCP基板粘结片俯视图；
图4c为LCP基板过渡片俯视图；
图4d为LCP基板盖板俯视图。
【主要符号说明】
100-LCP基板；
101-覆铜层；
102-光刻胶；
103-胶带；
104-薄膜阻容埋置区域；
105-第一LCP基板定位通孔；
106-第一薄膜电阻埋置框；
107-第一薄膜电容埋置框；
108-第一薄膜电容下电极引出通孔；
109-第二LCP基板定位通孔；
110-LCP粘结片；
111-第二薄膜电阻埋置框；
112-第二薄膜电容埋置框；
113-第二薄膜电容下电极引出通孔；
114-第三LCP基板定位通孔；
115-薄膜阻容表层电极；
116-表层电极引出通孔；
117-第四LCP基板定位通孔；
118-层压工装；
119-薄膜电阻埋置腔；
120-薄膜电容埋置腔；
121-薄膜电容下电极引出通柱；
122-薄膜电阻；
123-薄膜电容；
124-环氧导电胶；
125-溅射TiW/Cu层；
126-表层电极电镀铜柱。
具体实施方式
以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例一
如图1和图4a～4d中所示，本发明公开了一种内埋置无源阻容元件的LCP 封装基板，包括：
薄膜阻容，包括薄膜电阻122和薄膜电容123，所述薄膜电阻122的两个电极为电镀铜柱，所述薄膜电容123的上电极为电镀铜柱；
LCP基板底板，包括薄膜阻容埋置区域104和第一LCP基板定位通孔105；
至少一块LCP基板过渡片，包括第一薄膜电阻埋置框106、第一薄膜电容埋置框107、第一薄膜电容下电极引出通孔108和第二LCP基板定位通孔109；
至少两个LCP基板粘结片，包括第二薄膜电阻埋置框111、第二薄膜电容埋置框112、第二薄膜电容下电极引出通孔113和第四LCP基板定位通孔117；
LCP基板盖板，包括薄膜阻容表层电极115、表层电极引出通孔116和第四LCP基板定位通孔117；
依次将LCP基板底板、LCP基板粘结片、LCP基板过渡片、薄膜阻容、LCP 基板粘结片、LCP基板盖板进行两次层压封装，其中，一块LCP基板粘结片位于两块LCP基板100之间，所述薄膜阻容的电极均由表层电极电镀铜柱126 引出。
本实施例中，所述薄膜电阻122的两个电极和所述薄膜电容123的上电极的电镀铜柱的镀层厚度均为30μm～50μm，电极之间高度差小于5μm。
进一步的，所述第一薄膜电阻埋置框106、第二薄膜电阻埋置框111、第一薄膜电容埋置框107、第二薄膜电容埋置框112、第一薄膜电容下电极引出通孔108、第二薄膜电容下电极引出通孔113、表层电极引出通孔116、第一 LCP基板定位通孔105、第二LCP基板定位通孔109、第三LCP基板定位通孔 114，以及第四LCP基板定位通孔117均是采用紫外激光加工形成的。
优选的，所述第一薄膜电阻埋置框106、第二薄膜电阻埋置框111、第一薄膜电容埋置框107，以及第二薄膜电容埋置框112的尺寸分别根据所述薄膜电阻122和薄膜电容123的尺寸设定，尺寸公差为+0.1mm～+0.15mm。
进一步的，所述表层电极引出通孔116均位于所述薄膜电阻122和薄膜电容123的电极引出的金属层区域内。优选的，所述表层电极引出通孔116 的尺寸应大于等于0.1mm。
实施例二
如图2和3a～3l中所示，本发明另外公开了一种内埋置薄膜阻容的LCP 封装基板制作方法，利用上述内埋置薄膜阻容的LCP封装基板进行制作，包括以下步骤：
步骤A：LCP基板底板制作步骤，提供一带有双面覆铜层101的LCP基板 100，基板背面贴覆铜面贴胶带103保护，基板正面经过光刻胶102光刻、图形电镀Cu/Ni/Au、湿法刻蚀，在基板正面形成薄膜阻容埋置区域104，背面胶带103除去，然后采用紫外激光加工出第一LCP基板定位通孔105，形成 LCP基板底板；
步骤B：LCP基板过渡片制作步骤，提供至少一块无覆铜层的LCP基板 100，根据掩膜版设计图纸，采用紫外激光加工制作第一薄膜电阻埋置框106、第一薄膜电容埋置框107、第一薄膜电容下电极引出通孔108和第二LCP基板定位通孔109，形成LCP基板过渡片；
步骤C：LCP基板粘结片制作步骤，提供至少两块LCP粘结片110，根据掩膜版设计图纸，采用紫外激光加工制作第二薄膜电阻埋置框111、第二薄膜电容埋置框112、第二薄膜电容下电极引出通孔113和第三LCP基板定位通孔114，形成LCP基板粘结片；
步骤D：LCP基板盖板制作步骤，提供一单面覆铜层101的LCP基板100，经过光刻、湿法刻蚀，形成薄膜阻容表层电极115、表层电极引出通孔116，并采用紫外激光加工出第四LCP基板定位通孔117，形成LCP基板盖板；
步骤E：薄膜阻容埋置腔制作步骤，依次将LCP基板底板、LCP基板粘结片、无覆铜层的LCP基板100置于层压工装118中进行通孔定位，然后进行第一次层压封装，形成薄膜电阻埋置腔119、薄膜电容埋置腔120、薄膜电容下电极引出通柱121。本步骤中，第一次层压封装温度不高于200℃。
步骤F：LCP基板层压封装制作步骤，提供多个带有电镀铜柱电极的薄膜电阻122、薄膜电容123，分别将薄膜电阻122、薄膜电容123用环氧导电胶 124贴装在薄膜电阻埋置腔119和薄膜电容埋置腔120内，然后和LCP基板粘结片、LCP基板盖板进行通孔定位，然后进行第二次层压封装；本步骤中，第二次层压封装温度不高于230℃。
步骤G：LCP基板电极互连制作步骤，将步骤F处理后的LCP层压封装基板，清洗、溅射TiW/Cu层125，图形电镀Cu/Ni/Au层，再采用湿法腐蚀去除 Cu层和TiW层，通过表层电极电镀铜柱126，引出薄膜阻容表层电极115，完成内埋置薄膜阻容的LCP封装基板的制作。本步骤中，电镀Cu/Ni/Au层，其中电镀Cu厚度为100μm～150μm，电镀时间为10h～20h。
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 (10)

1.一种内埋置无源阻容元件的LCP封装基板，其特征在于，包括：
薄膜阻容，包括薄膜电阻和薄膜电容，所述薄膜电阻的两个电极为电镀铜柱，所述薄膜电容的上电极为电镀铜柱；
LCP基板底板，包括薄膜阻容埋置区域和第一LCP基板定位通孔；
至少一块LCP基板过渡片，包括第一薄膜电阻埋置框、第一薄膜电容埋置框、第一薄膜电容下电极引出通孔和第二LCP基板定位通孔；
至少两个LCP基板粘结片，包括第二薄膜电阻埋置框、第二薄膜电容埋置框、第二薄膜电容下电极引出通孔和第三LCP基板定位通孔；
LCP基板盖板，包括薄膜阻容表层电极、表层电极引出通孔和第四LCP基板定位通孔；
依次将LCP基板底板、LCP基板粘结片、LCP基板过渡片、薄膜阻容、LCP基板粘结片、LCP基板盖板进行两次层压封装，其中，一块LCP基板粘结片位于两块LCP基板之间，所述薄膜阻容的电极均由表层电极电镀铜柱引出。
2.根据权利要求1所述的一种内埋置无源阻容元件的LCP封装基板，其特征在于，所述薄膜电阻的两个电极和所述薄膜电容的上电极的电镀铜柱的镀层厚度均为30μm～50μm，电镀铜柱之间高度差小于5μm。
3.根据权利要求1所述的一种内埋置无源阻容元件的LCP封装基板，其特征在于，所述第一薄膜电阻埋置框、第二薄膜电阻埋置框、第一薄膜电容埋置框、第二薄膜电容埋置框、第一薄膜电容下电极引出通孔、第二薄膜电容下电极引出通孔、表层电极引出通孔、第一LCP基板定位通孔、第二LCP基板定位通孔、第三LCP基板定位通孔，以及第四LCP基板定位通孔均是采用紫外激光加工形成的。
4.根据权利要求1所述的一种内埋置无源阻容元件的LCP封装基板，其特征在于，所述第一薄膜电阻埋置框、第二薄膜电阻埋置框、第一薄膜电容埋置框，以及第二薄膜电容埋置框的尺寸分别根据所述薄膜电阻和薄膜电容的尺寸设定，尺寸公差为+0.1mm～+0.15mm。
5.根据权利要求1所述的一种内埋置无源阻容元件的LCP封装基板，其特征在于，所述表层电极引出通孔均位于所述薄膜电阻和薄膜电容的电极引出的金属层区域内。
6.根据权利要求1所述的一种内埋置无源阻容元件的LCP封装基板，其特征在于，所述表层电极引出通孔的尺寸应大于等于0.1mm。
7.一种内埋置薄膜阻容的LCP封装基板制作方法，其特征在于，利用上述权利要求1-6中任意一项所述内埋置薄膜阻容的LCP封装基板进行制作，包括以下步骤：
步骤A：LCP基板底板制作步骤，提供一带有双面覆铜层的LCP基板，基板背面贴覆铜面贴胶带保护，基板正面经过光刻胶光刻、图形电镀Cu/Ni/Au、湿法刻蚀，在基板正面形成薄膜阻容埋置区域，背面胶带除去，然后采用紫外激光加工出第一LCP基板定位通孔，形成LCP基板底板；
步骤B：LCP基板过渡片制作步骤，提供至少一块无覆铜层的LCP基板，根据掩膜版设计图纸，采用紫外激光加工制作第一薄膜电阻埋置框、第一薄膜电容埋置框、第一薄膜电容下电极引出通孔和第二LCP基板定位通孔，形成LCP基板过渡片；
步骤C：LCP基板粘结片制作步骤，提供至少两块LCP粘结片，根据掩膜版设计图纸，采用紫外激光加工制作第二薄膜电阻埋置框、第二薄膜电容埋置框、第二薄膜电容下电极引出通孔和第三LCP基板定位通孔，形成LCP基板粘结片；
步骤D：LCP基板盖板制作步骤，提供一单面覆铜层的LCP基板，经过光刻、湿法刻蚀，形成薄膜阻容表层电极、表层电极引出通孔，并采用紫外激光加工出第四LCP基板定位通孔，形成LCP基板盖板；
步骤E：薄膜阻容埋置腔制作步骤，依次将LCP基板底板、LCP粘结片、无覆铜LCP基板置于层压工装中进行通孔定位，然后进行第一次层压封装，形成薄膜电阻埋置腔、薄膜电容埋置腔、薄膜电容下电极引出通柱。
步骤F：LCP基板层压封装制作步骤，提供多个带有电镀铜柱电极的薄膜电阻、薄膜电容，分别将薄膜电阻、薄膜电容用环氧导电胶贴装在薄膜电阻埋置腔和薄膜电容埋置腔内，然后和LCP粘结片、LCP基板盖板进行通孔定位，然后进行第二次层压封装；
步骤G：LCP基板电极互连制作步骤，将步骤F处理后的LCP层压封装基板，清洗、溅射TiW/Cu层，图形电镀Cu/Ni/Au层，再采用湿法腐蚀去除Cu层和TiW层，通过表层电极电镀铜柱，引出薄膜阻容表层电极，完成内埋置薄膜阻容的LCP封装基板的制作。
8.根据权利要求7所述的一种内埋置无源阻容元件的LCP封装基板制作方法，其特征在于，步骤E中，第一次层压封装温度不高于200℃。
9.根据权利要求7所述的一种内埋置无源阻容元件的LCP封装基板制作方法，其特征在于，步骤F中，第二次层压封装温度不高于230℃。
10.根据权利要求7所述的一种内埋置无源阻容元件的LCP封装基板制作方法，其特征在于，步骤G中，电镀Cu/Ni/Au层，其中电镀Cu厚度为100μm～150μm，电镀时间为10h～20h。
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