CN116456602A - 一种晶圆封装测试pcb母板制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶圆封装测试PCB母板制作方法，包括以下步骤：提供多个内层芯板、多个半固化片以及两个外层铜箔，内层芯板和外层铜箔均具有形成线路图形的铜层；对内层芯板依次进行棕化、预叠、叠合、压合、剪切、钻靶及铣边处理，获得标准尺寸的且带有定位靶孔的层压板；其中，各个内层芯板之间以及内层芯板与外层铜箔之间均由多个半固化片进行间隔；根据定位靶孔的位置，在层压板的上下表面两侧进行通孔对钻加工，并对通孔的孔壁进行脉冲电镀铜处理；对层压板进行两次阻焊油墨印刷；在层压板的接触铜层上依次化学镀上镍磷合金层、钯层和金层。采用本发明，既能提升PCB测试板可靠性及稳定性，又能使PCB测试板满足高精度晶圆体检测。
Description
技术领域
本发明属于PCB电路板技术领域，具体涉及一种晶圆封装测试PCB母板制作方法。
背景技术
传统晶圆封装PCB测试板的板厚3-3.5mm，表层阻焊层厚度10-25um、接触镍金厚度80U″/1.5U″。这种结构仅满足常规晶圆体一般条件检测，例如：
(1)常规3-3.5mm板厚的PCB测试板针对高精度晶圆体检测时，会存在X\Y\Z轴涨缩系数导致测试位置及与晶圆体接触偏差，同时亦存在层间绝缘电感影响测试精度；
(2)常规10-25um厚度的阻焊层在长时间、高电流检测过程中存在绝缘阻值偏差影响检测精准度；
(3)与晶圆体接触的导电镍金层在长时间、多次周期更换接触、摩擦下将发生磨损，磨损过大时会影响电感，存在检测精度偏差、使用寿命低等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种晶圆封装测试PCB母板制作方法，既能提升PCB测试板可靠性及稳定性，又能使PCB测试板满足高精度晶圆体检测。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种晶圆封装测试PCB母板制作方法，其包括以下步骤：
步骤1，提供多个内层芯板、多个半固化片以及两个外层铜箔；其中，所述内层芯板和所述外层铜箔均具有形成线路图形的铜层；
步骤2，对内层芯板依次进行棕化、预叠、叠合、压合、剪切、钻靶及铣边处理，获得标准尺寸的且带有定位靶孔的层压板；其中，各个所述内层芯板之间以及所述内层芯板与所述外层铜箔之间均由多个所述半固化片进行间隔；
步骤3，根据定位靶孔的位置，在层压板的上下表面两侧进行通孔对钻加工，对钻的对准精度为±1.2mil，并对通孔的孔壁进行脉冲电镀铜处理，实现层间导通；
步骤4，通过Line mask工艺，对经步骤3处理后的层压板进行两次阻焊油墨印刷，使层压板上的阻焊层的厚度达到35um-42um；
步骤5，在经步骤4处理后的层压板的接触铜层上依次化学镀上镍磷合金层、钯层和金层。
作为本发明的优选方案，所述步骤3的具体步骤为：
在层压板的上表面一侧的上钻针下钻时，上钻针的尖端接触层压板的外侧铜箔时产生的微电流来感应板面高度位置，再依据设定的下钻深度进行下钻，在达到设定下钻深度时停止下钻；
在层压板的下表面一侧的下钻针上钻时，下钻针的尖端接触层压板的外侧铜箔时产生的微电流来感应板面高度位置，再依据设定的上钻深度进行上钻，在达到设定上钻深度时停止上钻；
其中，上钻针的下钻深度占层压板厚度的比例为3:5；下钻针的上钻深度占层压板厚度的比例为3:5。
作为本发明的优选方案，所述步骤4的具体步骤为：
步骤4.1，清除板面杂物及氧化层，粗化铜面；
步骤4.2，通过网版印刷将具有感光性能的阻焊油墨按要求均匀在涂覆在层压板板面上；
步骤4.3，对涂覆有阻焊油墨的层压板进行预烤，去除阻焊油墨内的溶剂，使阻焊油墨部分硬化；
步骤4.4，对层压板板面的铜层间半固化片基材上的阻焊油墨进行曝光，从而使铜层间半固化片基材上的阻焊油墨发生光聚合反应；
步骤4.5，通过显影药水，将没有发生光聚合反应位置的阻焊油墨部分显影掉，露出形成线路图形的铜层；
步骤4.6，对显影后留在板面上的阻焊油墨进行固化，形成第一道阻焊层；
步骤4.7，清除板面杂物及氧化层，粗化铜面；
步骤4.8，通过网版印刷将具有感光性能的阻焊油墨按要求均匀在涂覆在板面上，形成第二道阻焊层；
步骤4.9，对涂覆有阻焊油墨的层压板进行预烤，去除阻焊油墨内的溶剂，使阻焊油墨部分硬化；
步骤4.10，通过产品设计的阻焊图形底片对板面上的阻焊油墨进行曝光，从而使阻焊图形位置的阻焊油墨发生光聚合反应；
步骤4.11，通过显影药水，将没有发生光聚合反应位置的阻焊油墨部分显影掉，露出接触铜层；
步骤4.12，对显影后留在板面上的阻焊油墨进行固化，形成第二道阻焊层。
作为本发明的优选方案，所述步骤4.5中的显影药水为浓度为1％的碳酸钠溶液。
作为本发明的优选方案，所述步骤4.11中的显影药水为浓度为1％的碳酸钠溶液。
作为本发明的优选方案，所述步骤5的具体步骤为：
步骤5.1，对经步骤4处理后的层压板进行酸洗除油，去除铜面轻度油脂及氧化物，活化铜面；
步骤5.2，对层压板的铜面进行微蚀，使铜面形成具有一定粗糙度的形貌和分形的表面；
步骤5.3，使用3％-5％的H2SO4对层压板进行浸泡；
步骤5.4，使用主要成分为离子钯的活化液对层压板的铜面进行活化处理；
步骤5.5，通过化学反应在铜的表面置换钯再在钯核的基础上化学镀上一层镍磷合金层，然后通过置换反应在镍磷合金层的表面化学镀上一层钯层，再通过置换反应在钯层的表面镀上一层金层。
作为本发明的优选方案，所述镍磷合金层的厚度为300U″，所述金层的厚度为8U″。
作为本发明的优选方案，所述内层芯板设有5个。
实施本发明提供的一种晶圆封装测试PCB母板制作方法，与现有技术相比，其有益效果在于：
(1)本发明通过多个半固化片作为绝缘层对各个内层芯板之间以及内层芯板与外层铜箔之间进行间隔，一方面增加了绝缘层厚度与含胶量，充分保障产品的介质耐电性、耐击穿性，有效提升产品整体性能与品质稳定性；另一方面增加了PCB测试板的整体板厚，(如：6mm-6.5mm)，有效地解决了常规3-3.5mm板厚的PCB测试板针对高精度晶圆体检测时，会存在X\Y\Z轴涨缩系数导致测试位置及与晶圆体接触偏差，同时亦存在层间绝缘电感影响测试精度的技术问题；
(2)本发明通过对钻加工方式，实现高厚板通孔高精度加工，通孔再经过脉冲电铜方式实现层间精准导通；
(3)本发明通过Line mask工艺，对层压板进行两次阻焊油墨印刷，使层压板上的阻焊层的厚度达到35um-42um，且阻焊层均匀度高，提高了阻焊层的可靠性及整体平整度，有效解决了常规10-25um厚度的阻焊层在长时间、高电流检测过程中存在绝缘阻值偏差影响检测精准度的技术问题；
(4)本发明在经层压板的接触铜层(即与晶圆体接触部位)上依次化学镀上镍磷合金层、钯层和金层，这样接触表层结构具有能够防止“黑镍问题”的发生、能够承受多次无铅再流焊循环、提高金线键合特性、确保良好的可焊性等优点，有效解决了常规的导电镍金层在长时间、多次周期更换接触、摩擦下将发生磨损，磨损过大时会影响电感，存在检测精度偏差、使用寿命低等问题。
具体实施方式
为了更充分的理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。
本发明实施例的晶圆封装测试PCB母板制作方法，其包括以下步骤：
步骤1，提供多个内层芯板(根据功能划分，具体为5个内层芯板)、多个半固化片以及两个外层铜箔；其中，所述内层芯板和所述外层铜箔均具有形成线路图形的铜层。
步骤2，对内层芯板依次进行棕化、预叠、叠合、压合、剪切、钻靶及铣边处理，获得标准尺寸的且带有定位靶孔的层压板；其中，各个所述内层芯板之间以及所述内层芯板与所述外层铜箔之间均由多个所述半固化片进行间隔，多个所述半固化片的厚度为160um。
示例性的，所述步骤2的具体步骤为：
步骤2.1，对内层芯板进行棕化处理，使得内层芯板的铜层表面生成一侧具有极性的铜氧化膜，增加铜表面粗糙度和与树脂的接触面积，提高压合后铜面与树脂的结合强度；
步骤2.2，按产品设计的结构顺序以及层间对准度的要求，将经步骤2.1处理后的内层芯板与半固化片进行间隔叠合，并用铆钉进行固定，形成一个整体的内层板；
步骤2.3，按产品设计的结构顺序、排板层数要求以及层间对准度的要求，将外层铜箔、半固化片和内层板置于分离钢板之间，且外层铜箔与内层板之间由半固化片间隔；
步骤2.4，在压机的高温高压作用下，利用半固化片的树脂流变行为，完成对线路图形间隙的填充，使各个内层芯板以及外层铜箔粘合在一起，获得具有一定机械强度的层压板；
步骤2.5，将整张层压板剪切成多个层压板单元，并对层压板单元进行钻靶及铣边处理，获得标准尺寸的且带有定位靶孔的层压板。
步骤3，根据定位靶孔的位置，在层压板的上下表面两侧进行通孔对钻加工，对钻的对准精度为±1.2mil，并对通孔的孔壁进行脉冲电镀铜处理，实现层间导通。
示例性的，在层压板的上表面一侧的上钻针下钻时，上钻针的尖端接触层压板的外侧铜箔时产生的微电流来感应板面高度位置，再依据设定的下钻深度进行下钻，在达到设定下钻深度时停止下钻；在层压板的下表面一侧的下钻针上钻时，下钻针的尖端接触层压板的外侧铜箔时产生的微电流来感应板面高度位置，再依据设定的上钻深度进行上钻，在达到设定上钻深度时停止上钻。其中，上钻针的下钻深度占层压板厚度的比例为3:5；下钻针的上钻深度占层压板厚度的比例为3:5，以确保各层间联通。
步骤4，通过Line mask工艺，对经步骤3处理后的层压板进行两次阻焊油墨印刷，使层压板上的阻焊层的厚度达到35um-42um。
示例性的，所述步骤4的具体步骤为：
步骤4.1，利用磨刷(如：不织布磨刷)，对层压板上的铜层进行打磨，清除板面杂物及氧化层，粗化铜面，这样能够在涂覆阻焊油墨之前保证层压板表层的清洁、平整，同时提高阻焊油墨与板面间的结合力；
步骤4.2，通过网版印刷将具有感光性能的阻焊油墨按要求均匀在涂覆在层压板板面上；
步骤4.3，对涂覆有阻焊油墨的层压板进行预烤，去除阻焊油墨内的溶剂，使阻焊油墨部分硬化；
步骤4.4，对层压板板面的铜层间半固化片基材上的阻焊油墨进行曝光，从而使铜层间半固化片基材上的阻焊油墨发生光聚合反应；
步骤4.5，通过浓度为1％的碳酸钠溶液作为显影药水，将没有发生光聚合反应位置的阻焊油墨部分显影掉，露出形成线路图形的铜层；
步骤4.6，对显影后留在板面上的阻焊油墨进行固化，形成第一道阻焊层；
步骤4.7，利用磨刷(如：不织布磨刷)，对层压板上的铜层进行打磨，清除板面杂物及氧化层，粗化铜面，这样能够在涂覆阻焊油墨之前保证层压板表层的清洁、平整，同时提高阻焊油墨与板面间的结合力；
步骤4.8，通过网版印刷将具有感光性能的阻焊油墨按要求均匀在涂覆在板面上，形成第二道阻焊层；
步骤4.9，对涂覆有阻焊油墨的层压板进行预烤，去除阻焊油墨内的溶剂，使阻焊油墨部分硬化；
步骤4.10，通过产品设计的阻焊图形底片对板面上的阻焊油墨进行曝光，从而使阻焊图形位置的阻焊油墨发生光聚合反应；
步骤4.11，通过浓度为1％的碳酸钠溶液作为显影药水，将没有发生光聚合反应位置的阻焊油墨部分显影掉，露出接触铜层；
步骤4.12，对显影后留在板面上的阻焊油墨进行固化，形成第二道阻焊层。
由此，通过line mask加工工艺，对层压板进行了两次阻焊油墨成型工序：第一次阻焊油墨成型工序中，涂覆阻焊油墨后，按正常工艺进行预烤，但阻焊油墨对位曝光过程中，只对铜层之间的基材位置上的阻焊油墨进行曝光，铜层上面的阻焊油墨不进行曝光，通过显影工序将铜层上面的阻焊油墨去除，而只保留半固化片基材位置上的阻焊油墨，从而达到对铜层间位置进行油墨填充的目的，形成第一道阻焊层；第二次阻焊油墨成型工序中，除通过产品设计的阻焊图形底片对板面上的阻焊油墨进行曝光之外，其余工序与第一次阻焊油墨成型工序大致相同，从而达到对铜层间位置进行二次油墨填充以及对需要绝缘阻焊保护的铜层上面位置进行油墨包覆的目的，形成第二道阻焊层；可见，第一道阻焊层能够减小半固化片填充入外侧铜箔线路图形间隙后的表面与外侧铜箔的铜面之间形成较大高低落差的问题，进而方便后续整板阻焊印刷(即第二次阻焊油墨成型工序)，能保证铜面及铜层边缘阻焊层的厚度满足产品承载大电流的要求，确保产品有良好的可靠性及稳定性。
步骤5，在经步骤4处理后的层压板的接触铜层上依次化学镀上镍磷合金层、钯层和金层。
示例性的，所述步骤5的具体步骤为：
步骤5.1，对经步骤4处理后的层压板进行酸洗除油，去除铜面轻度油脂及氧化物，活化铜面；
步骤5.2，对层压板的铜面进行微蚀，使铜面形成具有一定粗糙度的形貌和分形的表面；
步骤5.3，使用3％-5％的H2SO4对层压板进行浸泡；
步骤5.4，使用主要成分为离子钯的活化液对层压板的铜面进行活化处理；
步骤5.5，通过化学反应在铜的表面置换钯再在钯核的基础上化学镀上一层镍磷合金层，然后通过置换反应在镍磷合金层的表面化学镀上一层钯层，再通过置换反应在钯层的表面镀上一层金层。其中，所述镍磷合金层的厚度为300U″，所述金层的厚度为8U″。
综上，根据本发明实施例的晶圆封装测试PCB母板制作方法，其升级了传统的晶圆封装PCB测试板制作工艺技术，提升了PCB测试板可靠性及稳定性，使得PCB测试板能够满足高精度晶圆体检测。首先，本发明通过多个半固化片作为绝缘层对各个内层芯板之间以及内层芯板与外层铜箔之间进行间隔，一方面增加了绝缘层厚度与含胶量，充分保障产品的介质耐电性、耐击穿性，有效提升产品整体性能与品质稳定性；另一方面增加了PCB测试板的整体板厚，(如：6mm-6.5mm)，有效地解决了常规3-3.5mm板厚的PCB测试板针对高精度晶圆体检测时，会存在X\Y\Z轴涨缩系数导致测试位置及与晶圆体接触偏差，同时亦存在层间绝缘电感影响测试精度的技术问题；其次，本发明通过对钻加工方式，实现高厚板通孔高精度加工，通孔再经过脉冲电铜方式实现层间精准导通；再者，本发明通过Line mask工艺，对层压板进行两次阻焊油墨印刷，使层压板上的阻焊层的厚度达到35um-42um，且阻焊层均匀度高，提高了阻焊层的可靠性及整体平整度，有效解决了常规10-25um厚度的阻焊层在长时间、高电流检测过程中存在绝缘阻值偏差影响检测精准度的技术问题；最后，本发明在经层压板的接触铜层(即与晶圆体接触部位)上依次化学镀上镍磷合金层、钯层和金层，这样接触表层结构具有能够防止“黑镍问题”的发生、能够承受多次无铅再流焊循环、提高金线键合特性、确保良好的可焊性等优点，有效解决了常规的导电镍金层在长时间、多次周期更换接触、摩擦下将发生磨损，磨损过大时会影响电感，存在检测精度偏差、使用寿命低等问题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种晶圆封装测试PCB母板制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，提供多个内层芯板、多个半固化片以及两个外层铜箔；其中，所述内层芯板和所述外层铜箔均具有形成线路图形的铜层；
步骤2，对内层芯板依次进行棕化、预叠、叠合、压合、剪切、钻靶及铣边处理，获得标准尺寸的且带有定位靶孔的层压板；其中，各个所述内层芯板之间以及所述内层芯板与所述外层铜箔之间均由多个所述半固化片进行间隔；
步骤3，根据定位靶孔的位置，在层压板的上下表面两侧进行通孔对钻加工，对钻的对准精度为±1.2mil，并对通孔的孔壁进行脉冲电镀铜处理，实现层间导通；
步骤4，通过Line mask工艺，对经步骤3处理后的层压板进行两次阻焊油墨印刷，使层压板上的阻焊层的厚度达到35um-42um；
步骤5，在经步骤4处理后的层压板的接触铜层上依次化学镀上镍磷合金层、钯层和金层。
2.根据权利要求1所述的晶圆封装测试PCB母板制作方法，其特征在于，所述步骤2的具体步骤为：
步骤2.1，对内层芯板进行棕化处理，使得内层芯板的铜层表面生成一侧具有极性的铜氧化膜；
步骤2.2，按产品设计的结构顺序以及层间对准度的要求，将经步骤2.1处理后的内层芯板与半固化片进行间隔叠合，并用铆钉进行固定，形成一个整体的内层板；
步骤2.3，按产品设计的结构顺序、排板层数要求以及层间对准度的要求，将外层铜箔、半固化片和内层板置于分离钢板之间，且外层铜箔与内层板之间由半固化片间隔；
步骤2.4，在压机的高温高压作用下，利用半固化片的树脂流变行为，完成对线路图形间隙的填充，使各个内层芯板以及外层铜箔粘合在一起，获得层压板；
步骤2.5，将整张层压板剪切成多个层压板单元，并对层压板单元进行钻靶及铣边处理，获得标准尺寸的且带有定位靶孔的层压板。
3.根据权利要求1所述的晶圆封装测试PCB母板制作方法，其特征在于，所述步骤3的具体步骤为：
在层压板的上表面一侧的上钻针下钻时，上钻针的尖端接触层压板的外侧铜箔时产生的微电流来感应板面高度位置，再依据设定的下钻深度进行下钻，在达到设定下钻深度时停止下钻；
在层压板的下表面一侧的下钻针上钻时，下钻针的尖端接触层压板的外侧铜箔时产生的微电流来感应板面高度位置，再依据设定的上钻深度进行上钻，在达到设定上钻深度时停止上钻；
其中，上钻针的下钻深度占层压板厚度的比例为3:5；下钻针的上钻深度占层压板厚度的比例为3:5。
4.根据权利要求1所述的晶圆封装测试PCB母板制作方法，其特征在于，所述步骤4的具体步骤为：
步骤4.1，清除板面杂物及氧化层，粗化铜面；
步骤4.2，通过网版印刷将具有感光性能的阻焊油墨按要求均匀在涂覆在层压板板面上；
步骤4.3，对涂覆有阻焊油墨的层压板进行预烤，去除阻焊油墨内的溶剂，使阻焊油墨部分硬化；
步骤4.4，对层压板板面的铜层间半固化片基材上的阻焊油墨进行曝光，从而使铜层间半固化片基材上的阻焊油墨发生光聚合反应；
步骤4.5，通过显影药水，将没有发生光聚合反应位置的阻焊油墨部分显影掉，露出形成线路图形的铜层；
步骤4.6，对显影后留在板面上的阻焊油墨进行固化，形成第一道阻焊层；
步骤4.7，清除板面杂物及氧化层，粗化铜面；
步骤4.8，通过网版印刷将具有感光性能的阻焊油墨按要求均匀在涂覆在板面上，形成第二道阻焊层；
步骤4.9，对涂覆有阻焊油墨的层压板进行预烤，去除阻焊油墨内的溶剂，使阻焊油墨部分硬化；
步骤4.10，通过产品设计的阻焊图形底片对板面上的阻焊油墨进行曝光，从而使阻焊图形位置的阻焊油墨发生光聚合反应；
步骤4.11，通过显影药水，将没有发生光聚合反应位置的阻焊油墨部分显影掉，露出接触铜层；
步骤4.12，对显影后留在板面上的阻焊油墨进行固化，形成第二道阻焊层。
5.根据权利要求4所述的晶圆封装测试PCB母板制作方法，其特征在于，所述步骤4.5中的显影药水为浓度为1％的碳酸钠溶液。
6.根据权利要求4所述的晶圆封装测试PCB母板制作方法，其特征在于，所述步骤4.11中的显影药水为浓度为1％的碳酸钠溶液。
7.根据权利要求1所述的晶圆封装测试PCB母板制作方法，其特征在于，所述步骤5的具体步骤为：
步骤5.1，对经步骤4处理后的层压板进行酸洗除油，去除铜面轻度油脂及氧化物，活化铜面；
步骤5.2，对层压板的铜面进行微蚀，使铜面形成具有一定粗糙度的形貌和分形的表面；
步骤5.3，使用3％-5％的H2SO4对层压板进行浸泡；
步骤5.4，使用主要成分为离子钯的活化液对层压板的铜面进行活化处理；
步骤5.5，通过化学反应在铜的表面置换钯再在钯核的基础上化学镀上一层镍磷合金层，然后通过置换反应在镍磷合金层的表面化学镀上一层钯层，再通过置换反应在钯层的表面镀上一层金层。
8.根据权利要求7所述的晶圆封装测试PCB母板制作方法，其特征在于，所述镍磷合金层的厚度为300U″，所述金层的厚度为8U″。
9.根据权利要求1所述的晶圆封装测试PCB母板制作方法，其特征在于，所述内层芯板设有5个。
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