CN117241505B - 一种提升多层有机基板c4-pad铜厚均匀性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提升多层有机基板C4‑PAD铜厚均匀性的方法，根据残铜率的大小匹配两种铺铜方式，适用于不同类型的产品。调整在单PCS中除所述区域A外的焊接位置区域B和板框非线路位置区域C处的dummy图形，当单PCS中C4‑PAD区域A中残铜率≤70%，所述B区域和所述C区域按照所述区域A内预设PAD的尺寸铺设dummy PAD，当单PCS中C4‑PAD区域A中残铜率＞70%，所述B区域和C区域通过图形转移的方式铺设dummy铜层，使得非有效图形位置和C4‑PAD图形位置的残铜率保持一致，在电镀的过程中可分担的电流也趋于一致，最终保证铜厚均匀性R值≤2um。
Description
技术领域
本发明涉及多层有机基板电镀领域,尤其涉及一种提升多层有机基板C4-PAD铜厚均匀性的方法。
背景技术
多层有机基板(muti-layered organic substrate)，简称MLO，是芯片与PCB母板之间电子连接结构，起着“承上启下”的作用。晶圆和测试机之间通过MLO建立电性连接，通过测试机调配资源并完成自动化测试，对半导体晶圆上未封装的芯片(裸芯片)进行电性能测试，从而保证晶圆上裸芯片的品质。MLO其用于搭载垂直探针卡来测试未切割的晶圆，在MLO上植入特定尺寸探针的区域(C4-PAD区域)需要匹配被测晶圆上的触点，晶圆测试要求探针具有良好的共面性，这就要求植入探针的MLO基板具有良好的表面平整度。
铜厚均匀性影响MLO产品成品平整度和阻抗性能的关键参数，尤其是针对高多层MLO，叠加次数≥7次的样品，铜厚均匀性通过影响每一层的绝缘层厚度均匀性，导致MLO因应力不均，平整度超出客户要求，阻抗也会受到波动。
目前现有技术中铜厚均匀性R值≥6um，通过调整MLO加工过程中的排版，将单PCS排在板框panel中间，可达到保证电镀铜厚均匀性较优的效果，然而该种将单PCS排在板框panel中间的方式严重影响生产效率和良率，无法从源头解决铜厚均匀性差异的问题。
为解决上述问题,本申请中提出一种提升多层有机基板C4-PAD铜厚均匀性的设备及方法。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺点与不足,本发明还提供一种改善提升多层有机基板C4-PAD铜厚均匀性的方法，其包括以下步骤：
S01:制作芯板层，芯板层由双面板或者多层板一次性压合，通过钻孔的形式形成导通；
S02:ABF薄膜压合，在芯板层的正反两面分别压合ABF薄膜；
S03:镭射钻孔，通过CO2激光器或UV激光器在ABF薄膜上激光烧蚀出盲孔；
S04:除胶和化学沉铜，通过化学方式去除激光烧蚀出盲孔后的胶渣，以及通过化学沉铜的方式在所述盲孔底部和ABF薄膜表面沉积铜层作为导电层，导电层的厚度为1-2um；
S05:图形转移，该步骤包括贴干膜-曝光-显影，曝光的干膜形成抗镀层，未被曝光的干膜通过显影药水去除，显影药水去除的干膜位置作为后续电镀铜的位置开窗露出；
S06:电镀铜，通过InCAMPro软件计算单PCS中C4-PAD区域A内的残铜率、PAD的尺寸以及PAD间距；若单PCS中C4-PAD区域A中残铜率≤70％，则在所述区域A根据客户设计图电镀预设PAD，同步直接在单PCS中除所述区域A外的焊接位置区域B和板框非线路位置区域C处铺设dummy PAD；若单PCS中C4-PAD区域A中残铜率＞70％，则在所述区域A根据客户设计图电镀预设PAD，同步在单PCS中除所述区域A外的焊接位置区域B和板框非线路位置区域C处铺设dummy铜层；
S07:去膜+闪蚀，利用化学方法去除步骤S05中被曝光的干膜，露出底部余下的导电层，再通过闪蚀的方式，去除所述余下的导电层，形成图案化线路层；
S08:表面处理及防焊；
S09:压机压烤、成型及成品检验；压机压烤，将多层有机基板放入压机进行压平；成型，将单PCS从板框中切割成为成品；成品检验，通过测试机对所述成品进行检验，将不合格的产品剔除。
进一步地，若单PCS中C4-PAD区域A中残铜率≤70％，所述区域B和所述区域C按照所述区域A内所述预设PAD的尺寸铺设dummy PAD，所述区域B和所述区域C中铺设的dummyPAD的尺寸与所述区域A内所述预设PAD的尺寸差异≤20μm，相邻的dummy PAD间距≥25μm。
进一步地，若单PCS中C4-PAD区域A中残铜率＞70％，所述区域B和区域C通过图形转移的方式形成dummy铜层，形成的所述dummy铜层为挖圆孔铜层。
进一步地，所述圆孔的直径为150μm，两相邻的圆孔间距为200μm。
进一步地，若单PCS中C4-PAD区域A中残铜率＞70％，所述区域B和区域C通过图形转移的方式铺设dummy铜层，图形转移的方式包括贴干膜-曝光-显影，曝光的干膜形成抗镀层，未被曝光的干膜通过显影药水去除，显影药水去除的干膜位置作为dummy铜层的位置开窗露出。
进一步地，若单PCS中C4-PAD区域A中残铜率＞70％，铺设多层所述dummy铜层，相邻层数的dummy铜层内的圆孔上下交替错位排布，且避开阻抗线屏蔽层的对应位置。
进一步地，若单PCS中C4-PAD区域中残铜率＞70％，所述圆孔远离所述图案化线路层、PAD的距离均为100um以上。
有益效果
本发明通过计算C4-PAD区域A图形位置的残铜率，根据残铜率的大小匹配两种铺铜方式，适用于不同类型的产品。调整在单PCS中除所述区域A外的焊接位置区域B和板框非线路位置区域C处的dummy图形，当单PCS中C4-PAD区域A中残铜率≤70％，所述区域B和所述区域C按照所述区域A内预设PAD的尺寸铺设dummy PAD，当单PCS中C4-PAD区域A中残铜率＞70％，所述区域B和区域C通过图形转移的方式铺设dummy铜层，使得非有效图形位置和C4-PAD图形位置的残铜率保持一致，在电镀的过程中可分担的电流也趋于一致，降低因为残铜率差异而导致的铜厚不均匀，最终保证铜厚均匀性R值≤2um，远超现有铜厚均匀性水平R值6um。该种加工方法不需要调整客户设计图、无需增加研磨设备，从根源上解决了电镀铜厚均匀性的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
图1单PCS与板框Panel结构关系示意图；
图2本发明的两种铺铜方式示意图；
图3本发明第一种铺设dummy PAD示意图；
图4本发明第二种铺设dummy挖圆孔铜层示意图；
图5铜厚测量选点示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素、组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件、其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“、”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1-4，本实施例提供了一种改善提升多层有机基板C4-PAD铜厚均匀性的方法，其包括以下步骤：
S01:制作芯板层，芯板层由双面板或者多层板一次性压合，通过钻孔的形式形成导通；
S02:ABF薄膜压合，在芯板层的正反两面分别压合ABF薄膜；
S03:镭射钻孔，通过CO2激光器或UV激光器在ABF薄膜上激光烧蚀出盲孔；
S04:除胶和化学沉铜，通过化学方式去除激光烧蚀出盲孔后的胶渣，以及通过化学沉铜的方式在所述盲孔底部和ABF薄膜表面沉积铜层作为导电层，导电层的厚度为1-2μm；
S05:图形转移，该步骤包括贴干膜-曝光-显影，曝光的干膜形成抗镀层，未被曝光的干膜通过显影药水去除，显影药水去除的干膜位置作为后续电镀铜的位置开窗露出；
S06:电镀铜，通过InCAMPro软件计算单PCS中C4-PAD区域A内的预设残铜率、PAD的尺寸以及PAD间距；若单PCS中C4-PAD区域A中残铜率≤70％，则在所述区域A电镀预设PAD，同步直接在单PCS中除所述区域A外的焊接位置区域B和板框非线路位置区域C处铺设dummyPAD；若单PCS中C4-PAD区域A中残铜率＞70％，则在所述区域A电镀预设PAD，同步在单PCS中除所述区域A外的焊接位置区域B和板框非线路位置区域C处铺设dummy铜层；
S07:去膜+闪蚀，利用化学方法去除步骤S05中被曝光的干膜，露出底部余下的导电层，再通过闪蚀的方式，去除所述余下的导电层，形成图案化线路层；
S08:表面处理及防焊；
S09:压机压烤、成型及成品检验；压机压烤，将多层有机基板放入压机进行压平；成型，将单PCS从板框中切割成为成品；成品检验，通过测试机对所述成品进行检验，将不合格的产品剔除。
本实施例整体上是先制作芯板层(core层)，并在core层外使用半加成法SAP制作各功能层，结构为M+N+M，N为core层层数，M为半加成法SAP增层的各功能层层数。
示例地，如图1所示，S1为panel，MLO产品的加工尺寸，一般为220*300mm，实际生产过程中，会根据MLO成品尺寸大小，均匀排布在panel上，提升加工效率；S2为PCS，MLO产品的实际设计大小，交货尺寸；区域A为MLO的C4-PAD区域，一般设计为方形的规则区域，客户端使用时，测试探针针尾与C4-PAD接触，对PAD平整度要求非常高；区域B为MLO产品除去C4-PAD的焊接位置，客户端使用时，一般会贴装元器件，例如电容，电阻等，供信号传递；区域C为板框非线路位置，铺dummy铜平衡电流，加工过程中按厂内加工方式自行调整；D区域为电镀夹具的夹边位置，一般为8-10mm宽度的实心铜皮。
本实施中，参见图2、3，若单PCS中C4-PAD区域A中残铜率≤70％，所述区域B和所述区域C按照所述区域A内所述预设PAD的尺寸铺设dummy PAD，所述区域B和所述区域C中铺设的dummy PAD的尺寸与所述区域A内所述预设PAD的尺寸差异≤20μm，相邻的dummy PAD间距≥25μm。
本发明的另一实施例，参见图2、4，若单PCS中C4-PAD区域A中残铜率＞70％，所述区域B和区域C通过图形转移的方式形成dummy铜层，形成的所述dummy铜层为挖圆孔铜层，所述圆孔的直径和两相邻的圆孔间距根据区域A内残铜率的大小进行调整。
在本施例中，所述圆孔的直径为150um，两相邻的圆孔间距为200μm。所述区域B和区域C的残铜率是基于圆孔的直径和间距、铺铜面积得出的。圆孔直径越大，间距越小，表示含铜量越少。所述区域B和区域C最高残铜率可以通过调整圆孔直径和圆孔间距可达到90％，因此基本可以满足用来调节区域A残铜率＞70％的情况。
在该实施例中，若单PCS中C4-PAD区域A中残铜率＞70％，所述区域B和区域C通过图形转移的方式铺设dummy铜层，图形转移的方式包括贴干膜-曝光-显影，曝光的干膜形成抗镀层，未被曝光的干膜通过显影药水去除，显影药水去除的干膜位置作为dummy铜层的位置开窗露出。
在该实施例中，若单PCS中C4-PAD区域A中残铜率＞70％，铺设多层所述dummy铜层，相邻层数的dummy铜层内的圆孔上下交替错位排布，且避开阻抗线屏蔽层的对应位置。该实施例在core层外使用半加成法SAP制作多层dummy铜层构成功能层M，多层所述dummy铜层之间采用ABF薄膜填充，相邻层数的dummy铜层内的圆孔上下交替错位排布是为了ABF填胶的均匀性以及层与层之间的结合力。
在该实施例中，若单PCS中C4-PAD区域A中残铜率＞70％，所述圆孔远离所述图案化线路层、PAD的距离均为100μm以上，避免开设的圆孔对图案化线路层、PAD产生阻抗影响。
通过对比未调整铺铜方式的铜厚均匀性数据(见表1)、调整铺铜方式后铜厚均匀性数据(见表2)。本实施例铜厚测量方法如下：将每pcs分为5个区域(参见图5)，每个区域再测量5个点。测量工具选择白光干涉仪，利用不同轮廓反射的台阶差，得到铜厚数据。
表1未调整铺铜方式的铜厚均匀性数据
表2调整铺铜方式后铜厚均匀性数据
从表1、表2的对比数据可以得出，单PCS经过调整铺铜方式后上、下两面的铜厚均匀性R值明显降低，达到铜厚均匀性R值≤2μm，远超现有铜厚均匀性水平R值6μm。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的。
包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (6)
1.一种改善提升多层有机基板C4-PAD铜厚均匀性的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S01:制作芯板层，芯板层由双面板或者多层板一次性压合，通过钻孔的形式形成导通；
S02:ABF薄膜压合，在芯板层的正反两面分别压合ABF薄膜；
S03:镭射钻孔，通过CO2激光器或UV激光器在ABF薄膜上激光烧蚀出盲孔；
S04:除胶和化学沉铜，通过化学方式去除激光烧蚀出盲孔后的胶渣，以及通过化学沉铜的方式在所述盲孔底部和ABF薄膜表面沉积铜层作为导电层，导电层的厚度为1-2μm；
S05:图形转移，该步骤包括贴干膜-曝光-显影，曝光的干膜形成抗镀层，未被曝光的干膜通过显影药水去除，显影药水去除的干膜位置作为后续电镀铜的位置开窗露出；
S06:电镀铜，通过InCAMPro软件计算单PCS中C4-PAD区域A内的残铜率、PAD的尺寸以及PAD间距；若单PCS中C4-PAD区域A中残铜率≤70％，则在所述区域A根据客户设计图电镀预设PAD，同步直接在单PCS中除所述区域A外的焊接位置区域B和板框非线路位置区域C处铺设dummy PAD；若单PCS中C4-PAD区域A中残铜率＞70％，则在所述区域A根据客户设计图电镀预设PAD，同步在单PCS中除所述区域A外的焊接位置区域B和板框非线路位置区域C处铺设dummy铜层；
S07:去膜+闪蚀，利用化学方法去除步骤S05中被曝光的干膜，露出底部余下的导电层，再通过闪蚀的方式，去除所述余下的导电层，形成图案化线路层；
S08:表面处理及防焊；
S09:压机压烤、成型及成品检验；压机压烤，将多层有机基板放入压机进行压平；成型，将单PCS从板框中切割成为成品；成品检验，通过测试机对所述成品进行检验，将不合格的产品剔除。
2.根据权利要求1所述的一种改善提升多层有机基板C4-PAD铜厚均匀性的方法，其特征在于，若单PCS中C4-PAD区域A中残铜率≤70％，所述区域B和所述区域C按照所述区域A内所述预设PAD的尺寸铺设dummy PAD，所述区域B和所述区域C中铺设的dummy PAD的尺寸与所述区域A内所述预设PAD的尺寸差异≤20um，相邻的dummy PAD间距≥25um。
3.根据权利要求1所述的一种改善提升多层有机基板C4-PAD铜厚均匀性的方法，其特征在于，若单PCS中C4-PAD区域A中残铜率＞70％，所述区域B和区域C通过图形转移的方式形成dummy铜层，形成的所述dummy铜层为挖圆孔铜层。
4.根据权利要求3所述的一种改善提升多层有机基板C4-PAD铜厚均匀性的方法，其特征在于，所述圆孔的直径为150μm，两相邻的圆孔间距为200μm。
5.根据权利要求4所述的一种改善提升多层有机基板C4-PAD铜厚均匀性的方法，其特征在于，若单PCS中C4-PAD区域A中残铜率＞70％，铺设多层所述dummy铜层，相邻层数的dummy铜层内的圆孔上下交替错位排布，且避开阻抗线屏蔽层的对应位置。
6.根据权利要求5所述的一种改善提升多层有机基板C4-PAD铜厚均匀性的方法，其特征在于，若单PCS中C4-PAD区域A中残铜率＞70％，所述圆孔远离所述图案化线路层、PAD的距离均为100μm以上。
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