CN112599424A - 一种超薄基板结构的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超薄基板结构的制造方法，包括如下步骤：(a)准备承载板，在所述承载板的表面形成第一阻焊层，并在所述第一阻焊层内形成第一阻焊开窗；(b)在所述第一阻焊层上形成第一金属种子层，在所述第一金属种子层上形成第一布线层、在所述第一布线层上的第一通孔柱层、覆盖所述第一布线层和所述第一通孔柱层的第一介电层和在所述第一介电层上的第二布线层，其中所述第一布线层和所述第二布线层通过所述第一通孔柱层导通连接；(c)在所述第二布线层上形成第二阻焊层，并在所述第二阻焊层内形成第二阻焊开窗；(d)移除所述承载板。
Description
技术领域
本发明涉及制造超薄基板结构的方法。
背景技术
随着对封装尺寸要求的越来越高，作为封装一个重要组成部分的封装基板，其厚度的要求也越来越高。超薄基板就是减小基板厚度的一种方法。超薄基板很薄(两层板通常低至60um，甚至更低)，在加工过程中加工不方便，与常规基板加工工艺在很多方面不能兼容，加工过程中极易损坏，以及在基板制作完毕后，后工序再加工作业时支撑强度不够。
中国专利公报CN106409688A公开了一种超薄无芯封装基板的加工方法，具体实施如下：首先准备承载板，承载板包括复合铜箔层，复合铜箔可分离超薄铜箔层，然后在超薄铜箔层上制作第一线路层，然后在第一线路层上压合绝缘层和外层铜箔层，然后制作导通孔，然后在外层铜箔上制作第二线路层以及一二层导通孔，然后对第二线路层进行阻焊和表面涂覆处理，然后进行分板，然后将分离的超薄基板粘接到支撑板，支撑板粘接在第二线路层所在的一面，然后蚀刻超薄铜箔层露出第一线路层，最后对第一线路层进行阻焊和表面涂覆处理。
但是，现有技术中，首先，种子层为压合的铜箔或沉铜层，种子层与介电层结合力相对喷溅种子层与介电层的结合力差。其次，线路间导通铜柱需用镭射加工的方式，存在以下不足：A：镭射钻孔加工精度相对光刻胶进行图形影像化处理差，镭射加工无法制作高级别的精细路(一般镭射精度在10um级别，而图形光刻精度在3um以内)；B：镭射钻孔加工得出的铜柱上大下小，相对图形电镀的上下规则的铜柱，相关电信号稳定性以及导热性差；C：镭射孔径上大下小，大的口径限制了精细线路的间距；D：镭射加工基板上铜柱会较多耗时长。再次，分板蚀刻第一线路层铜箔时，铜箔与线路层一体无防护，线路层存在被蚀刻的风险，线路层均匀性较难控制。最后，现有技术流程较长工序较复杂，制造加工成本高。
发明内容
本发明的实施方案涉及提供一种超薄基板结构的制造方法，以解决上述技术问题。本发明第一布线层下侧具有溅射的种子钛层，在蚀刻分离金属层时能够很好的防护第一布线层，使得布线层具有更高的可控性；通孔柱采用铜柱法制作，通孔柱上下大小一致，具有更高的电信号可靠性以及更好的导热性；金属种子层采用溅射的方式制作，布线层与介电层结合力更佳具有更高的可靠性；采用图形电镀制作布线层和导通柱，布线层宽度、距离、导通柱高度更可控，均匀性佳；并且大幅度减少了制作流程，提高了生产效率，降低了制造成本。
本发明涉及一种超薄基板结构的制造方法，包括如下步骤：
(a)准备承载板，在所述承载板的表面形成第一阻焊层，并在所述第一阻焊层内形成第一阻焊开窗；
(b)在所述第一阻焊层上形成第一金属种子层，在所述第一金属种子层上形成第一布线层、在所述第一布线层上的第一通孔柱层、覆盖所述第一布线层和所述第一通孔柱层的第一介电层和在所述第一介电层上的第二布线层，其中所述第一布线层和所述第二布线层通过所述第一通孔柱层导通连接；
(c)在所述第二布线层上形成第二阻焊层，并在所述第二阻焊层内形成第二阻焊开窗；
(d)移除所述承载板。
在一些实施方案中，其中所述承载板包括支撑层和在所述支撑层的至少一个表面上的金属箔。
在一些实施方案中，其中所述铜箔为双层金属箔，并且所述双层金属箔通过物理压合附着在一起。
在一些实施方案中，其中所述铜箔为单层金属箔，并且在所述支撑层和所述单层金属箔之间具有离型层。
在一些实施方案中，其中所述支撑层包括半固化片层。
在一些实施方案中，其中所述离型层包括加热可移除的发泡胶层。
在一些实施方案中，其中所述金属箔包括铜、铝或镍。
在一些实施方案中，其中所述第一金属种子层包括钛、铜、钛钨合金或它们的组合。
在一些实施方案中，其中所述第一金属种子层包括钛层和在所述钛层上的铜层。
在一些实施方案中，其中所述钛层的厚度为0.1-0.3μm，所述铜层的厚度为0.8-2.0μm。
在一些实施方案中，其中所述钛层的厚度为0.1μm，所述铜层的厚度为1.0μm。
在一些实施方案中，其中所述第一通孔柱层的高度为15-30μm。
在一些实施方案中，其中所述第一介电层的厚度为15-30μm。
在一些实施方案中，其中所述第一布线层和所述第二布线层的厚度为8-15μm。
在一些实施方案中，其中步骤(b)包括：
(b1)在所述第一阻焊层上施加第一金属种子层；
(b2)在所述第一金属种子层上施加第一光刻胶层，并图案化所述第一光刻胶层形成第一特征图案；
(b3)电镀所述第一特征图案形成第一布线层；
(b4)在所述第一布线层外施加第二光刻胶层，并图案化所述第二光刻胶层形成第二特征图案；
(b5)电镀所述第二特征图案形成第一通孔柱层；
(b6)移除所述第一光刻胶层和所述第二光刻胶层，蚀刻掉暴露的第一金属种子层；
(b7)层压介电材料形成第一介电层，并减薄所述第一介电层暴露出所述第一通孔柱层的端部；
(b8)在暴露出所述第一通孔柱层的端部的所述第一介电层上施加第二金属种子层；
(b9)在所述第二金属种子层上施加第三光刻胶层，并图案化所述第三光刻胶层形成第三特征图案；
(b10)电镀所述第三特征图案形成第二布线层；
(b11)移除所述第三光刻胶层，蚀刻掉暴露的第二金属种子层。
在一些实施方案中，其中步骤(b7)包括通过磨板或等离子蚀刻的方式整体减薄所述第一介电层暴露出所述第一通孔柱层的端部。
在一些实施方案中，其中步骤(b7)包括通过镭射加工或钻孔的方式或者通过曝光显影的方式局部减薄所述第一介电层暴露出所述第一通孔柱层的端部。
在一些实施方案中，其中步骤(d)还包括在通过分离所述支撑层和所述金属箔移除所述承载板后，通过蚀刻移除在所述第一阻焊层上的所述金属箔。
在一些实施方案中，其中步骤(b)包括：
(b1’)在所述第一阻焊层上施加第一金属种子层；
(b2’)在所述第一金属种子层上施加第一光刻胶层，并图案化所述第一光刻胶层形成第一特征图案；
(b3’)电镀所述第一特征图案形成第一布线层；
(b4’)移除所述第一光刻胶层，蚀刻掉暴露的第一金属种子层；
(b5’)在所述第一布线层上层压介电材料形成第一介电层；
(b6’)在所述第一介电层中形成第一通孔，并在所述第一介电层上施加第二金属种子层；
(b7’)在所述第二金属种子层上施加第三光刻胶层，图案化所述第三光刻胶层形成暴露出所述第一通孔的第三特征图案；
(b8’)电镀所述第三特征图案同时形成第一通孔柱层和第二布线层；
(b9’)移除所述第三光刻胶层，蚀刻掉暴露的第二金属种子层。
在一些实施方案中，其中所述步骤(c)还包括：在所述第二布线层上继续增层形成在第二介电层上的第三布线层，以及在所述第三布线层上形成第二阻焊层，并在所述第二阻焊层内形成第二阻焊开窗。
附图说明
为了更好地理解本发明并示出本发明的实施方式，以下纯粹以举例的方式参照附图。
具体参照附图时，必须强调的是特定的图示是示例性的并且目的仅在于说明性地讨论本发明的优选实施方案，并且基于提供被认为是对于本发明的原理和概念方面的描述最有用和最易于理解的图示的原因而被呈现。就此而言，没有试图将本发明的结构细节以超出对本发明基本理解所必须的详细程度来图示；参照附图的说明使本领域技术人员认识到本发明的几种形式可如何实际体现出来。在附图中：
图1(a)～1(m)示出本发明方法所得中间结构的截面示意图。
具体实施方式
第一实施方式
超薄基板结构的制造方法的第一实施方式包括如下步骤：准备承载板101—步骤(a)，如图1(a)所示。承载板101可以包括支撑层1011和在支撑层1011的至少一个表面上的金属箔。通常，金属箔可以为第一金属箔1012和第二金属箔1013通过物理压合附着在一起的双层金属箔，第一金属箔1012位于支撑层1011的的第一表面，第二金属箔1013位于第一金属箔1012的表面，在后续移除承载板101时可以通过分离第一金属箔1012和第二金属箔1013，然后蚀刻第二金属箔1013实现。金属箔还可以为单层金属箔，并且在支撑层1011和单层金属箔之间之间具有离型层，离型层可以包括加热可移除的发泡胶层，发泡胶层采用温度敏感型材料，在后续移除承载板101时可以通过将基板加热至特定温度，以使发泡胶层和单层金属箔分离，然后蚀刻单层金属箔实现。承载板101还可以包括位于支撑层1011的第二表面的第三金属箔1014。通常，支撑层1011可以包括半固化片层；金属箔可以包括铜、铝或镍，优选铜。
通常，可以根据实际需求设定承载板101各层的厚度，为超薄基板结构提供足够的支撑强度；优选，第一金属箔1012为3μm铜箔，第二金属箔1013为18μm铜箔，第三金属箔1014为18μm铜箔，支撑层为145μm聚丙烯。
接着，在承载板101的表面形成第一阻焊层102，并在第一阻焊层102内形成第一阻焊开窗1021—步骤(b)，如图1(b)所示。通过在第二金属箔1013的表面施加阻焊材料形成第一阻焊层102，阻焊材料可以为感光型介电材料，例如，绿油或PID材料等，具体不做限定；也可以为非感光型介电材料。阻焊材料为感光型介电材料时，可以通过曝光显影的方式在第一阻焊层102内形成第一阻焊开窗1021；当阻焊材料为非感光型介电材料时，可以通过镭射加工或钻孔的方式在第一阻焊层102内形成第一阻焊开窗1021。第一阻焊层的厚度可为5-15μm。
然后，在第一阻焊层102上施加第一金属种子层1031，在第一金属种子层1031上施加第一光刻胶层1032并图案化第一光刻胶层1032形成第一特征图案，电镀第一特征图案形成第一布线层1033—步骤(c)，如图1(c)所示。通常，可以通过化学镀或溅射的方式在第一阻焊层102上施加第一金属种子层1031；第一金属种子层1013可以包括钛、铜、钛钨合金或它们的组合；优选，采用首先溅射钛层，然后在钛层表面溅射铜层的方式施加第一金属种子层1031；钛层的厚度可以为0.1-0.3μm，铜层的厚度可以为0.8-2.0μm；优选，钛层的厚度为0.1μm，铜层的厚度为1.0μm；钛层与第二金属层1013直接相邻，在后续蚀刻第二金属层1013的工序中，能够防止第一布线层1033被药水蚀刻，提高第一布线层1033的可控性。在第一特征图案中电镀铜形成第一布线层1033，第一布线层1033的厚度为8-15μm。采用图形电镀的方式制备布线层，布线层的宽度、距离可控，均匀性佳。
接着，承接步骤(c)，在第一布线层1033外施加第二光刻胶层1034并图案化第二光刻胶层1034形成第二特征图案，电镀第二特征图案形成第一通孔柱层1035—步骤(d)，如图1(d)所示。通常，在第二特征图案中电镀铜形成第一通孔柱层1035，第一通孔柱层1035的高度为15-30μm。采用图像电镀的方式制备通孔柱，通孔柱上下尺寸一致，具有更高的电信号可靠性及更好的导热性。
然后，移除第一光刻胶层1032和第二光刻胶层1034，蚀刻掉暴露的第一金属种子层1031，层压介电材料形成第一介电层103，并减薄第一介电层103暴露第一通孔柱层1035的端部—步骤(e)，如图1(e)所示。通常，介电材料可以包括有机介电材料、无机介电材料或它们的组合；优选，介电材料包括聚酰亚胺、环氧树脂、双马来酰亚胺、三嗪树脂、陶瓷填料、玻璃纤维或它们的组合；按功能性要求分，介电材料包括感光型介电材料和非感光型介电材料。当介电材料为非感光型介电材料时，可以通过磨板或等离子蚀刻的方式整体减薄第一介电层103暴露第一通孔柱层1035的端部，或者通过镭射加工或钻孔的方式局部减薄第一介电层103暴露第一通孔柱层1035的端部；当介电材料为感光型介电材料时，可以通过曝光显影的方式局部减薄第一介电层103暴露第一通孔柱层1035的端部。
接着，在第一介电层103上施加第二金属种子层1036；在第二金属种子层1036上施加第三光刻胶层并图案化第三光刻胶层形成第三特征图案；电镀第三特征图案形成第二布线层1038；移除第三光刻胶层，蚀刻掉暴露的第二金属种子层1036—步骤(f)，如图1(f)所示。通常，可以通过化学镀或溅射的方式在第一介电层103上施加第二金属种子层1036；第二金属种子层1036可以包括钛、铜、钛钨合金或它们的组合；优选，采用首先溅射0.1μm钛层，然后在钛层表面溅射1μm铜层的方式施加第二金属种子层1036；通过溅射的方式制作第二金属种子层1036，第二布线层1038与第一介电层103的结合力更佳，具有更高的可靠性。通过在第三特征图案中电镀铜形成第二布线层1038，第二布线层1038的厚度为8-15μm。第二布线层1038和第一布线层1033通过第一通孔柱层1035导通连接。
然后，在第二布线层1038上形成第二阻焊层104，并在第二阻焊层104内形成第二阻焊开窗1041—步骤(g)，如图1(g)所示。通过在第二布线层1038上施加阻焊材料形成第二阻焊层104。阻焊材料为感光型介电材料时，可以通过曝光显影的方式在第二阻焊层104内形成第二阻焊开窗1041；当阻焊材料为非感光型介电材料时，可以通过镭射加工或钻孔的方式在第二阻焊层104内形成第二阻焊开窗1041。形成第二阻焊开窗1041后，可以通过涂覆镍钯金或有机保焊膜的方式对暴露的第二布线层1038进行金属表面处理。第二阻焊层的厚度为5-15μm。
接着，移除承载板101，得到超薄基板结构100—步骤(h)，如图1(h)所示。通常，可以通过分板第一金属箔1012和第二金属箔1013，然后蚀刻第二金属箔1013的方式移除承载板101。
第二实施方式
超薄基板结构的制造方法的第二实施方式包括如第一实施方式中所述的步骤(a)-(c)，不再赘述。
然后，承接步骤(c)，移除第一光刻胶层1032，蚀刻掉暴露的第一金属种子层1031，在第一布线层1033上层压介电材料形成第一介电层103—步骤(i)，如图1(i)所示。通常，第一介电层103的厚度为15-30μm。
接着，在第一介电层103中形成第一通孔1039，并在第一介电层103上施加第二金属种子层1036—步骤(j)，如图1(j)所示。当介电材料为非感光型介电材料时，可以通过镭射加工或钻孔的方式局部减薄介电材料在第一介电层103中形成第一通孔1039；当介电材料为感光型介电材料时，可以通过曝光显影的方式局部减薄介电材料在第一介电层103中形成第一通孔1039。
然后，在第二金属种子层1036上施加第三光刻胶层并图案化第三光刻胶层形成暴露出第一通孔1039的第三特征图案；电镀第三特征图案同时形成第一通孔柱层1035和第二布线层1038；移除第二光刻胶层，蚀刻掉暴露的第二金属种子层1036。—步骤(k)，如图1(k)所示。通常，通过在第三特征图案中电镀铜形成第一通孔柱层1035和第二布线层1038，第一通孔柱层1035的高度为15-30μm，第二布线层1038的厚度为8-15μm。第二布线层1038和第一布线层1033通过第一通孔柱层1035导通连接。
接着，在第二布线层1038上形成第二阻焊层104，并在第二阻焊层104内形成第二阻焊开窗1041—步骤(l)，如图1(l)所示。
然后，移除承载板101，得到超薄基板结构200—步骤(m)，如图1(m)所示。
此外，上述结构仅为示例演示超薄基板结构的流程，本结构不局限在2层，还可以根据实际需要在第二布线层1038上继续增层形成在第二介电层上的第三布线层，以及在第三布线层上形成第二阻焊层，并在第二阻焊层内形成第二阻焊开窗。
本领域技术人员将会认识到，本发明不限于上下文中具体图示和描述的内容。而且，本发明的范围由所附权利要求限定，包括上文所述的各个技术特征的组合和子组合以及其变化和改进，本领域技术人员在阅读前述说明后将会预见到这样的组合、变化和改进。
在权利要求书中，术语“包括”及其变体例如“包含”、“含有”等是指所列举的组件被包括在内，但一般不排除其他组件。
Claims (20)
1.一种超薄基板结构的制造方法，包括如下步骤：
(a)准备承载板，在所述承载板的表面形成第一阻焊层，并在所述第一阻焊层内形成第一阻焊开窗；
(b)在所述第一阻焊层上形成第一金属种子层，在所述第一金属种子层上形成第一布线层、在所述第一布线层上的第一通孔柱层、覆盖所述第一布线层和所述第一通孔柱层的第一介电层和在所述第一介电层上的第二布线层，其中所述第一布线层和所述第二布线层通过所述第一通孔柱层导通连接；
(c)在所述第二布线层上形成第二阻焊层，并在所述第二阻焊层内形成第二阻焊开窗；
(d)移除所述承载板。
2.根据权利要求1所述的超薄基板结构的制造方法，其中所述承载板包括支撑层和在所述支撑层的至少一个表面上的金属箔。
3.根据权利要求2所述的超薄基板结构的制造方法，其中所述铜箔为双层金属箔，并且所述双层金属箔通过物理压合附着在一起。
4.根据权利要求2所述的超薄基板结构的制造方法，其中所述铜箔为单层金属箔，并且在所述支撑层和所述单层金属箔之间具有离型层。
5.根据权利要求2所述的超薄基板结构的制造方法，其中所述支撑层包括半固化片层。
6.根据权利要求4所述的超薄基板结构的制造方法，其中所述离型层包括加热可移除的发泡胶层。
7.根据权利要求2所述的超薄基板结构的制造方法，其中所述金属箔包括铜、铝或镍。
8.根据权利要求1所述的超薄基板结构的制造方法，其中所述第一金属种子层包括钛、铜、钛钨合金或它们的组合。
9.根据权利要求8所述的超薄基板结构的制造方法，其中所述第一金属种子层包括钛层和在所述钛层上的铜层。
10.根据权利要求9所述的超薄基板结构的制造方法，其中所述钛层的厚度为0.1-0.3μm，所述铜层的厚度为0.8-2.0μm。
11.根据权利要求10所述的超薄基板结构的制造方法，其中所述钛层的厚度为0.1μm，所述铜层的厚度为1.0μm。
12.根据权利要求1所述的超薄基板结构的制造方法，其中所述第一通孔柱层的高度为15-30μm。
13.根据权利要求1所述的超薄基板结构的制造方法，其中所述第一介电层的厚度为15-30μm。
14.根据权利要求1所述的超薄基板结构的制造方法，其中所述第一布线层和所述第二布线层的厚度为8-15μm。
15.根据权利要求1所述的超薄基板结构的制造方法，其中步骤(b)包括：
(b1)在所述第一阻焊层上施加第一金属种子层；
(b2)在所述第一金属种子层上施加第一光刻胶层，并图案化所述第一光刻胶层形成第一特征图案；
(b3)电镀所述第一特征图案形成第一布线层；
(b4)在所述第一布线层外施加第二光刻胶层，并图案化所述第二光刻胶层形成第二特征图案；
(b5)电镀所述第二特征图案形成第一通孔柱层；
(b6)移除所述第一光刻胶层和所述第二光刻胶层，蚀刻掉暴露的第一金属种子层；
(b7)层压介电材料形成第一介电层，并减薄所述第一介电层暴露出所述第一通孔柱层的端部；
(b8)在暴露出所述第一通孔柱层的端部的所述第一介电层上施加第二金属种子层；
(b9)在所述第二金属种子层上施加第三光刻胶层，并图案化所述第三光刻胶层形成第三特征图案；
(b10)电镀所述第三特征图案形成第二布线层；
(b11)移除所述第三光刻胶层，蚀刻掉暴露的第二金属种子层。
16.根据权利要求15所述的超薄基板结构的制造方法，其中步骤(b7)包括通过磨板或等离子蚀刻的方式整体减薄所述第一介电层暴露出所述第一通孔柱层的端部。
17.根据权利要求15所述的超薄基板结构的制造方法，其中步骤(b7)包括通过镭射加工或钻孔的方式或者通过曝光显影的方式局部减薄所述第一介电层暴露出所述第一通孔柱层的端部。
18.根据权利要求2所述的超薄基板结构的制造方法，其中步骤(d)还包括在通过分离所述支撑层和所述金属箔移除所述承载板后，通过蚀刻移除在所述第一阻焊层上的所述金属箔。
19.根据权利要求1所述的超薄基板结构的制造方法，其中步骤(b)包括：
(b1’)在所述第一阻焊层上施加第一金属种子层；
(b2’)在所述第一金属种子层上施加第一光刻胶层，并图案化所述第一光刻胶层形成第一特征图案；
(b3’)电镀所述第一特征图案形成第一布线层；
(b4’)移除所述第一光刻胶层，蚀刻掉暴露的第一金属种子层；
(b5’)在所述第一布线层上层压介电材料形成第一介电层；
(b6’)在所述第一介电层中形成第一通孔，并在所述第一介电层上施加第二金属种子层；
(b7’)在所述第二金属种子层上施加第三光刻胶层，图案化所述第三光刻胶层形成暴露出所述第一通孔的第三特征图案；
(b8’)电镀所述第三特征图案同时形成第一通孔柱层和第二布线层；
(b9’)移除所述第三光刻胶层，蚀刻掉暴露的第二金属种子层。
20.根据权利要求1所述的超薄基板结构的制造方法，其中所述步骤(c)还包括：在所述第二布线层上继续增层形成在第二介电层上的第三布线层，以及在所述第三布线层上形成第二阻焊层，并在所述第二阻焊层内形成第二阻焊开窗。
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