TWI819320B - 一種臨時承載板及使用其製造無芯基板的方法 - Google Patents

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Abstract

本申請公開了一種臨時承載板，包括核心層和在所述核心層兩側表面上的第一銅箔層和第二銅箔層，其中所述第一銅箔層和第二銅箔層均為雙層銅箔並且兩層銅箔物理附著在一起。本發明還公開了一種利用所述臨時承載板製造無芯基板的方法。

Description

一種臨時承載板及使用其製造無芯基板的方法
本發明涉及臨時承載板，具體涉及用於製造無芯基板的臨時承載板及無芯基板的製造方法。
現今所有電子產品的元器件都在追求輕、薄、短、小，為此負載元器件的電路板也要求越來越薄。傳統工藝是採用有芯基板作為電路板，但是有芯基板的厚度即使可以達到例如0.06mm，但在工藝製作過程中，設備能力很難滿足傳輸如此薄的基板的要求，而且人員的上、下板操作也很容易帶來不可控的板破、折板的風險，大大降低產品的良率。
為此，無芯基板技術應運而生，無芯基板技術的關鍵是在臨時承載板上預先將基板增層到一定的厚度，達到設備和人員可以安全操作的厚度，如0.08mm、0.1mm厚度，然後去除臨時承載板，完成後續的工藝流程。因此，臨時承載板是無芯基板前期增層作業的關鍵要素。
中國專利公報CN101241861B公開了一種多層無芯支撐結構及其製造方法，其中使用金屬承載板如銅板作為臨時承載板。在完成前期增層後，通常用蝕刻的方法去除該金屬承載板。金屬承載板具有0.2mm~0.3mm厚度才能在支撐強度和成本上實現最優搭配，這種厚度的金屬承載板例如銅板一般採用壓延方式製作，在銅板表面不可避免會有大量凸起和凹陷，深度為3~8微米左右。通常會採用電鍍或氣相沉積的方式在金屬 承載板上製作一層蝕刻阻擋層，而這層阻擋層只會複製銅箔上缺陷。在蝕刻移除金屬承載板的過程中，至少需要0.25~0.35mm的蝕刻量才能完成蝕刻，而蝕刻液可輕鬆通過缺陷位置穿透阻擋層破環或蝕穿上方的線路層或銅柱層，因無芯基板上一般都是薄的線路層(10~40um)和銅柱(30~100um)，遠小於蝕刻承載板的蝕刻量，因此使用金屬承載板製作的產品缺陷高。另外0.2mm~0.3mm厚度的金屬承載板很重，人員搬運、設備的吸附和傳送難度都很大，不利於量產，而且成本也很高。
專利公報TWI425900B公開了一種無核心基板的製造方法及電路薄板的製造方法，其中採用覆銅板作為臨時承載板，在覆銅板上引入能夠選擇性粘合覆銅板而不與後續壓合的絕緣層粘合的耐熱膜，此種耐熱膜由於直接壓合絕緣層，不能直接做嵌埋線路，存在產品設計局限，而且由於需要一整套新的設備和配套藥劑，導致成本高，難以普及。
顯然，上述現有技術的技術方案存在以下技術缺陷：1)成本高、良率低、難操作，而且只能進行單側增層作業，產出率低；2)需要使用新的設備和材料(例如新的貼膜設備、新的顯影設備和藥水、新的退膜藥水材料等)，普及率低、工藝適配性低、成本高，而且流程對產品的設計局限大。
本發明的一個目的是提供一種可以用於製造無芯基板的臨時承載板，以克服現有技術中的技術缺陷。本發明的另一個目的是提供一種利用該臨時承載板製造無芯基板的方法。
在一個方面，提供一種臨時承載板，包括核心層和在所述核 心層兩側表面上的第一銅箔層和第二銅箔層，其中所述第一銅箔層和第二銅箔層均為雙層銅箔並且兩層銅箔物理附著在一起。
在一些實施方案中，所述核心層包括至少一層半固化片。優選地，所述核心層包括彼此粘合在一起的兩層半固化片，分別粘附第一銅箔層和第二銅箔層。作為替代方案，所述核心層還可以包括夾在半固化片之間的覆銅板。優選地，所述核心層的厚度為0.1-0.5mm。
在一些實施方案中，所述雙層銅箔包括外層銅箔和內層銅箔，其中內層銅箔的厚度大於外層銅箔的厚度。優選地，外層銅箔的厚度為2-5微米，內層銅箔的厚度為15~20微米。更優選地，外層銅箔的厚度為3微米，內層銅箔的厚度為18微米。
在一些實施方案中，外層銅箔的寬度小於內層銅箔的寬度，從而暴露出內層銅箔的外緣區域。
在一些實施方案中，在第一銅箔層和第二銅箔層的表面上施加有蝕刻阻擋層，並且所述蝕刻阻擋層覆蓋所述外緣區域以密封外層銅箔與內層銅箔之間的縫隙。優選地，所述蝕刻阻擋層包括鎳層。更優選地，所述蝕刻阻擋層還包括在所述鎳層上的銅層。優選地，所述鎳層的厚度為5-10微米，所述銅層的厚度為2-5微米。
在另一方面，提供一種製造無芯基板的方法，包括以下步驟：(a)製造如權利要求1-11中任一項所述的臨時承載板；(b)在所述承載板的兩面上分別進行增層操作；(c)沿與所述內層銅箔的外周邊緣重疊的切割線整體切割；(d)通過分別將所述雙層銅箔中間分開以移除臨時承載板，由此得到第一 無芯基板和第二無芯基板。
在一些實施方案中，步驟(a)還包括：
(a1)在核心層的兩個表面上分別壓合第一銅箔層和第二銅箔層，其中所述第一銅箔層和第二銅箔層均為雙層銅箔並且兩層銅箔物理壓合附著在一起；
(a2)在第一銅箔層和第二銅箔層上塗布光刻膠層並曝光顯影，其中光刻膠層的外周邊緣與第一和第二銅箔層的外周邊緣間隔一定距離形成暴露的外緣區域；
(a3)蝕刻所述外緣區域的外層銅箔，直至暴露出第一和第二銅箔層的內層銅箔；
(a4)移除所述光刻膠層。
在一些實施方案中，步驟(a)還包括(a5)在移除光刻膠層後，在第一和第二銅箔層的表面上施加蝕刻阻擋層，其中蝕刻阻擋層覆蓋所述外緣區域。優選地，所述蝕刻阻擋層包括鎳層。更優選地，所述蝕刻阻擋層還包括在所述鎳層上的銅層。優選地，所述鎳層的厚度為5-10微米，所述銅層的厚度為2-5微米。
在一些實施方案中，所述核心層包括至少一層半固化片或夾在半固化片之間的覆銅板。
在一些實施方案中，步驟(d)包括從所述雙層銅箔中間用機械外力分開外層銅箔和內層銅箔。優選地，在用機械外力分開外層銅箔和內層銅箔時，外層銅箔和內層銅箔之間的分離夾角為30度-60度。
在一些實施方案中，所述方法還包括(e)蝕刻移除第一無 芯基板和第二無芯基板上的內層銅箔和蝕刻阻擋層。
在一些實施方案中，所述方法還包括在第一和第二無芯基板上繼續增層形成最終產品。
100:臨時承載板
110:雙層銅箔
111:外層銅箔
112:內層銅箔
120:半固化片
130:覆銅板
140:核心層
141:第一銅箔層
142:第二銅箔層
150:光刻膠層
160:外緣區域
170:蝕刻阻擋層
180:切割線
181:絕緣層
L1:第一無芯基板
L2:第二無芯基板
為了更好地理解本發明並示出本發明的實施方式，純粹以舉例的方式參照附圖。
現在具體參照附圖，必須強調的是，具體圖示僅為示例且出於示意性討論本發明優選實施方案的目的，提供圖示的原因是確信附圖是最有用且易於理解本發明的原理和概念的說明。就此而言，沒有試圖將本發明的結構細節以超出對本發明基本理解所必需的詳細程度來圖示。在附圖中：
圖1是本發明的臨時承載板的側視示意圖；
圖2是本發明的臨時承載板的兩種疊合方式的側視示意圖；
圖3(a)-3(h)示意性示出使用本發明的臨時承載板製造無芯基板的步驟的中間結構的圖示。
本發明涉及用於製造無芯基板的臨時承載板，臨時承載板作為無芯基板製造工藝的起始支撐板起到臨時支撐的作用，常規厚度範圍是0.1mm~0.5mm。
如圖1所示，臨時承載板100包括核心層140和在核心層140兩側表面上的第一銅箔層141和第二銅箔層142，其中第一銅箔層141和第二銅箔層142均為雙層銅箔並且兩層銅箔物理附著在一起。通常雙層銅箔是通過 物理層壓結合在一起，彼此之間不存在化學鍵而只是以物理方式附著，這樣可以便於後續制程的分板和移除臨時承載板的操作。
參考圖2，在厚度要求和成本的綜合因素下，通常核心層140與銅箔層141、142存在兩種疊合方式。如圖2(a)所示，疊合方式1是內部全部使用半固化片120，上下兩面各附上一張雙層銅箔110，在溫度壓力條件下完成壓合。如圖2(b)所示，疊合方式2是在覆銅板130兩側疊合一定厚度的半固化片120，然後在上下兩面各附上一張雙層銅箔110，在溫度壓力條件下完成壓合。兩種方式中半固化片120的厚度和張數不限，可以根據最終厚度的要求選擇，半固化片120是內部有玻璃纖維的環氧樹脂材料。覆銅板(CCL,copper clad laminate)是傳統PCB和基板工藝的起始材料，使用覆銅板可以進一步減小厚度和成本。
雙層銅箔110包括外層銅箔111和內層銅箔112，通常外層銅箔111的厚度為2-5微米，優選3微米；內層銅箔112的厚度為15-20微米，優選18微米。
由於臨時覆銅板100的外層銅箔111只是覆蓋在內層銅箔112的表面，當經過一定厚度的無芯基板增層工藝以及反復的熱應力(例如，壓合和金屬噴濺工藝)和機械應力(例如，磨板拋光工藝)可能會導致外層銅箔111與內層銅箔112之間的邊緣分開。特別是，在經過電鍍、蝕刻、退膜等有藥水的工藝時，外層銅箔111和內層銅箔112分開的縫隙內會留藏水汽，容易導致雙層銅箔在制程中途爆開(爆板)，只會導致產品完全失效。
為此，有必要在外層銅箔111和內層銅箔112之間的邊緣實施密封以防止水汽侵入。作為一個優選實施方案，可以將雙層銅箔110製作為 外層銅箔111的寬度小於內層銅箔112的寬度，從而暴露出內層銅箔112的外緣區域160。再在雙層銅箔的表面上施加蝕刻阻擋層，使得蝕刻阻擋層覆蓋外緣區域160，從而起到完全密封雙層銅箔邊緣，防止水汽侵入的作用。蝕刻阻擋層可以包括鎳層，優選在鎳層上還有銅層。
由於本發明的臨時承載板在上下兩個表面上均具有雙層銅箔，因此可以在製造無芯基板的過程中實現雙側同時實現增層，在去除核心層140後，一塊板變成2塊無芯基板，從而顯著降低加工成本。
圖3(a)-(h)示意性示出使用本發明的臨時承載板製造無芯基板的方法步驟的中間結構。參考圖3，該方法包括獲得包括核心層140和具有雙層銅箔的第一銅箔層141和第二銅箔層142的臨時承載板100。在銅箔層141、142的表面上施加光刻膠層150並曝光顯影(參見圖3a，其中僅示出一側)。
核心層140可以是至少一片半固化片PP，也可以是夾在半固化片PP之間的覆銅板CCL。核心層140的厚度通常為0.1-0.5mm，以滿足後續制程對於基板強度的要求。
光刻膠150經曝光顯影後保留板內絕大部分區域，只露出板周邊外緣區域160。外緣區域160到板邊的寬度通常小於板圖形無效區，例如，以510×410mm的面板為例，板面有效區500×400mm，無效區在X和Y方向上的寬度都是10mm，因此外緣區域160在X和Y方向上的寬度可以是2~6mm。外緣區域的尺寸可以根據實際情況進行確定，本發明對此不作限定。
在本發明中，光刻膠150可以採用低成本產品，而不需要高 解析率的，厚度通常為15~25微米，以使退膜反應時間短。
接著，利用光刻膠層150作為阻擋層，對臨時承載板100的外緣區域160的外層銅箔111進行蝕刻，直至暴露出第一和第二銅箔層的內層銅箔112(參見圖3b)。
然後，移除光刻膠層150(參見圖3c)。
在臨時承載板100的上下兩面同時整板電鍍一層蝕刻阻擋層170(參見圖3d)。蝕刻阻擋層170例如可以是鎳層，厚度為5~10微米，通常為了避免鎳層表面的氧化和污染，在電鍍鎳層後會再鍍上2~5微米的銅層。蝕刻阻擋層170主要起到對雙層銅箔的密封作用，防止雙層銅箔的外層和內層銅箔111和112在制程中間發生分層或侵入水汽等。
接著，在臨時承載板100的兩面上分別進行增層操作，在增層厚度達到可以獨立進行後續制程之後，對臨時承載板100進行切割(參見圖3e)。完成增層後沿切割線180切割一周，其中切割線180與雙層銅箔的外層銅箔111蝕刻後的外邊緣重疊。
完成增層是指增層後的厚度在去除臨時承載板的核心層140後能夠在制程中安全搬運，不易折板，無嚴重板翹，可以只增一層絕緣層181(如圖3e所示)，也可以增加多層絕緣層。
切割之後，臨時承載板100的雙層銅箔111和112之間的結合邊緣被暴露出來，通過將雙層銅箔110的外層銅箔111和內層銅箔112分開就可以移除臨時承載板100的核心層140(參見圖3f)，得到第一無芯基板L1和第二無芯基板L2。
分板操作可以簡單地通過在雙層銅箔110的結合邊緣處施加 機械外力實現。圖3g給出了一個分板操作的實施例，示出如何將臨時承載板100從雙層銅箔中間結合處用機械外力分開。例如，將板2固定在臺面上，以夾角30°~60°對邊2的雙層銅箔施加外力，這是因為角度大於60度容易導致板1折板。在板2完成分板後，再將板1面固定在臺面上，用相同的方法分開板1。
最後，可以蝕刻移除第一無芯基板和第二無芯基板上的內層銅箔112和蝕刻阻擋層170(參見圖3h)。由此，通過一塊臨時承載板就能夠得到兩片無芯基板。從此開始，在後續針對無芯基板的制程中，待處理的基板數變成初始投料數的兩倍。
由此所得的無芯基板具有適合進行加工的厚度和強度，可以進行進一步的後續制程以得到最終產品。
本發明的臨時承載板通過在兩面上分別形成雙層銅箔，使得移除臨時承載板的操作只需機械分離雙層銅箔即可，極大簡化了分板操作。此外，通過蝕刻阻擋層密封雙層銅箔的邊緣，可以防止雙層銅箔在制程期間由於水汽侵入等原因發生分層而導致爆板。而且，利用本發明的臨時承載板製造無芯基板只需蝕刻一層極薄銅箔，蝕刻量非常小，不會破壞上層的線路層和銅柱層，而且蝕刻成本降低。同時，本發明的臨時承載板適合雙面同時加工，顯著提高了生產效率，同時由於結構簡單以及分板容易，極大減少了無芯基板生產的成本。
本領域技術人員將會認識到，本發明不限於上文中具體圖示和描述的內容。而且，本發明的範圍由所附權利要求限定，包括上文所述的各個技術特徵的組合和子組合以及其變化和改進，本領域技術人員在閱 讀前述說明後將會預見到這樣的組合、變化和改進。
100:臨時承載板
111:外層銅箔
112:內層銅箔
140:核心層
141:第一銅箔層
142:第二銅箔層

Claims (17)

  1. 一種臨時承載板，包括核心層和在所述核心層兩側表面上的第一銅箔層和第二銅箔層，其中所述第一銅箔層和第二銅箔層均為雙層銅箔並且兩層銅箔物理附著在一起，其中所述雙層銅箔包括外層銅箔和內層銅箔，其中內層銅箔的厚度大於外層銅箔的厚度。
  2. 如請求項1所述的臨時承載板，其中所述核心層包括至少一層半固化片。
  3. 如請求項2所述的臨時承載板，其中所述核心層包括兩層半固化片，分別粘附第一銅箔層和第二銅箔層。
  4. 如請求項2所述的臨時承載板，其中所述核心層還包括夾在半固化片之間的覆銅板。
  5. 如請求項4所述的臨時承載板，其中所述外層銅箔的厚度為2-5微米，所述內層銅箔的厚度為15~20微米。
  6. 如請求項1所述的臨時承載板，其中所述外層銅箔的寬度小於所述內層銅箔的寬度，從而暴露出所述內層銅箔的外緣區域。
  7. 如請求項6所述的臨時承載板，其中在所述第一銅箔層和第二銅箔層的表面上施加有蝕刻阻擋層，並且所述蝕刻阻擋層覆蓋所述外緣區域。
  8. 如請求項7所述的臨時承載板，其中所述蝕刻阻擋層包括鎳層。
  9. 如請求項8所述的臨時承載板，其中所述蝕刻阻擋層還包括在所述鎳層上的銅層。
  10. 如請求項9所述的臨時承載板，其中所述鎳層的厚度為5-10微米，所述銅層的厚度為2-5微米。
  11. 一種製造無芯基板的方法，包括以下步驟：(a)製造如權利要求1-10中任一項所述的臨時承載板；(b)在所述臨時承載板的兩面上分別進行增層操作；(c)沿與所述內層銅箔的外周邊緣重疊的切割線整體切割；(d)通過分別將所述雙層銅箔從中間分開以移除臨時承載板，由此得到第一無芯基板和第二無芯基板。
  12. 如請求項11所述的方法，其中步驟(a)還包括：(a1)在核心層的兩個表面上分別壓合第一銅箔層和第二銅箔層，其中所述第一銅箔層和第二銅箔層均為雙層銅箔並且兩層銅箔物理壓合附著在一起；(a2)在第一銅箔層和第二銅箔層上塗布光刻膠層並曝光顯影，其中光刻膠層的外周邊緣與第一和第二銅箔層的外周邊緣間隔一定距離形成暴露的外緣區域；(a3)蝕刻所述外緣區域的外層銅箔，直至暴露出第一和第二銅箔層的內層銅箔；(a4)移除所述光刻膠層。
  13. 如請求項12所述的方法，其中步驟(a)還包括：(a5)在移除光刻膠層後，在第一和第二銅箔層的表面上施加蝕刻阻擋層，其中所述蝕刻阻擋層覆蓋所述外緣區域。
  14. 如請求項12所述的方法，其中所述核心層包括至少一層半固化片或夾在半固化片之間的覆銅板。
  15. 如請求項11所述的方法，其中步驟(d)包括從所述雙層銅箔中間用機械外力分開外層銅箔和內層銅箔。
  16. 如請求項15所述的方法，其中用機械外力分開外層銅箔和內層銅箔時，外層銅箔和內層銅箔之間的分離夾角為30度-60度。
  17. 如請求項11所述的方法，還包括：(e)蝕刻移除第一無芯基板和第二無芯基板上的內層銅箔和蝕刻阻擋層。
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