一种基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法
一种基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及印制电路板或半导体集成电路封装基板的制造技术，特别设及一种基 于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法。
【背景技术】
[000引随着电子产业的蓬勃发展，电子产品已经进入功能化、智能化的研发阶段，为满足 电子产品高集成度、小型化、微型化的发展需要，印制电路板或半导体集成电路封装基板， 在满足电子产品良好的电、热性能的前提下，也朝着轻、薄、短、小的设计趋势发展。同时，对 于电子系统的设计需求也越来越复杂，并朝不同的方向发展。然而，对于新一代电子产品具 有两种基本需求，随着设计尺寸的逐步变小，所有产品在设计水平上的互连密度不断增加。 也就是说，在越来越有限的面积区域里，需要设计更多的输入输出信号线路。同时，因为元 器件是在高速信号下运作，性能必须得到提高。
[0003]基于W上需求，人们开发了flipchip覆晶连接技术。因flipchip覆晶连接具 有巧片与电路板连接路径短，阻抗低，信号损失小，电信号寄生现象低等优点，因此，在许 多高端产品设计中，flipchip覆晶封装方式已经逐步取代了线路连接相对较长的wire bonding封装连接方式，变得普遍起来。
[0004] 传统的flipchip覆晶封装连接是采用锡球的方式，将巧片节点与电路板节点通 过高温回流焊的方式焊接在一起。但是，随着产品线路设计密度的不断增加，巧片与电路板 连接点间的间距（pitch)也越来越小。一方面，由于对接焊点设计密度越来越大时，在应用 过程中的电流与热效应随之增加，因锡球电子迁移因素的影响，产品信赖性潜在问题也随 之增加；另一方面，特别是当节点间距化ymppitch) <130ym时，传统的采用锡球，通过高 温回焊炉的连接方式因易产生短路，制作成本等问题，已不适合用于大量产。基于该样的背 景，采用铜柱结构作为连接方式的设计应运而生，且逐步被多家公司接受应用于实际产品 设计。
[0005] 铜柱可W制作在巧片上，也可W制作在印制电路板上。
[0006] 在巧片上制作铜柱时，由于巧片所在的晶圆面积相对较小（直径约200mm)，并采 用高级的电锻设备和药水，电锻的能力比较强；因此，现在的设计多将铜柱设计在晶圆侧的 巧片上，但是其制作成本比较高。近来，现有业者探索在印制电路板上制作铜柱，W取代巧 片侧的铜柱结构。
[0007] 现有技术采用减成法在印制电路板上制作铜柱，但是由于减成法采用蚀刻药水对 铜巧进行蚀刻，获得铜柱的过程中，会出现"侧蚀"现象，即；蚀刻药水不仅向下攻击铜巧，而 且也向侧面攻击铜，导致形成的铜柱为"圆锥体"，该不仅不利于更小间距的铜柱的制作，而 且对信号的完整性有明显的影响。因此需要一种新的方法来制作铜柱，使形成的铜柱为"圆 柱体"，该样可W使铜柱之间的间距减小，提高布线密度。
【发明内容】
[000引本发明的目的在于提供一种基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，线路 图形与介电层为埋线结构，结合力好，且可实现小间距铜柱结构的制作，产品的外观品质良 好。
[0009] 为达到上述目的，本发明的技术方案是：
[0010] 一种基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，包括如下步骤：
[0011] 1)将形成铜柱用铜巧贴在支撑板表面，其中，朝向支撑板的一面为形成铜柱用铜 巧的第一面；背对支撑板的一面为形成铜柱用铜巧的第二面；
[0012] 2)在形成铜柱用铜巧的第二面通过图形电锻的方法，在铜巧表面制作铜线路图 形；
[0013] 3)在铜巧表面的铜线路图形上层压一介电层材料，形成埋线结构；
[0014] 4)采用印制电路板的传统层压工艺及铜线路图形的制作工艺完成多层结构的制 作；
[0015] 5)将支撑板去除；
[0016] 6)在形成铜柱用铜巧的第一面通过图形电锻的方法在铜巧表面制作铜柱；或先 将预形成铜柱侧的铜巧蚀刻干净，然后沉积一层导电层，再通过图形电锻的方法，制作铜 柱；
[0017] 7)在不需要形成铜柱的印制电路板一侧表面贴上防止药水渗透的保护层；
[001引 8)通过快速蚀刻工艺，蚀刻去除印制电路板铜柱一侧的导电层，得到铜柱；
[0019] 9)去除防止药水渗透的保护层；
[0020] 10)在印制电路板表面制作阻焊层、在铜柱表面制作防氧化层，即得到具有巧片互 连对接用铜柱结构的印制电路板。
[0021] 进一步，步骤1)中所述的形成铜柱用铜巧厚度为0.1ym~100ym。
[0022] 又，步骤1)中所述的形成铜柱用铜巧采用厚度1~3ym超薄铜巧或采用厚度大 于5ym的普通铜巧通过减薄铜工艺达到超薄铜巧厚度。
[0023] 优选的，步骤1)中，将形成铜柱用铜巧贴在支撑板表面的方法为；采用无载体铜 巧的普通铜巧与支撑板的边缘区域之间用粘性物质粘结。
[0024] 相应地，步骤5)中，将支撑板去除的方法，采用对普通铜巧与支撑板的边缘区域 粘结部分进行裁切，从而将支撑板去除。
[0025] 优选的，步骤1)中，将形成铜柱用铜巧贴在支撑板表面的方法为；采用含有载体 铜巧的超薄铜巧，载体铜巧与支撑板整板区域之间用粘性物质粘结。
[0026] 相应地，步骤5)中，将支撑板去除的方法为；从载体铜巧与含有载体铜巧的超薄 铜巧之间分离，由于载体铜巧与支撑板整板区域用粘性物质粘结，从而使支撑板与载体铜 巧一起被去除。
[0027] 又，本发明所述的粘性物质为半固化片或树脂，树脂包括酪醒树脂、聚氯己締树 月旨、聚醋树脂、环氧树脂，聚氨醋、聚己締基醋、聚氣树脂、聚氣碳树脂、聚双马来酷亚胺树 月旨、聚马来西亚胺=嗦树脂、聚酷亚胺树脂、聚氯酸醋树脂或环氧基聚苯離。
[002引优选的，步骤3)所述的介电层材料为纯树脂材料或含有玻璃纤维布的树脂材料。 [0029] 优选的，所述的纯树脂材料包括环氧树脂、聚酷亚胺、聚马来酷亚胺=嗦树脂、聚 苯離或聚四氣己締；含有玻璃纤维布的树脂材料包括FR-4或FR-5。
[0030] 再有，所述的导电层是金属导电层、非金属导电层或由金属、非金属组成的导电 胶。
[0031] 优选的，所述的导电层是通过化学沉积或瓣射的工艺形成。
[0032] 优选的，所述的金属导通层的材料为金、银、铜、锡、铅、侣、铁、镶、钻、锋、铭、铁中 的一种，或锡铅合金、铜银合金、铜锋合金、铜镶合金、铁镶合金、铁钻镶合金、铁锋合金中的 一种。
[0033] 优选的，所述的非金属导电层的材料是碳、聚合物导电高分子膜中的一种。
[0034] 优选的，所述的导电胶中金属成分为：金、银、铜、锡、铅、侣、铁、镶、钻、锋、铭或铁； 非金属成分为：环氧树脂、酪醒树脂、聚双马来酷亚胺=嗦树脂、聚氯酸醋树脂、环氧基聚苯 離、聚酷亚胺、聚四氣己締或聚对苯二甲酸了二醋树脂。
[0035] 优选的，步骤7)所述的防止药水渗透的保护层是干膜、湿膜、聚酷亚胺、环氧树 月旨、酪醒树脂、聚双马来酷亚胺=嗦树脂、聚氯酸醋树脂、环氧基聚苯離、聚酷亚胺、聚四氣 己締、聚对苯二甲酸了二醋树脂中的一种。
[0036] 优选的，步骤10)中所述的防氧化层采用有机防焊保护膜，化学沉积或电锻镶金、 镶钮金，化学或电锻锡、锡银、锡银铜，化学银。
[0037] 本发明的优点在于：
[003引 1.现有技术是线路图形在介电层（树脂+玻璃纤维）上面，线路图形与介电层的 结合仅仅有一面；而本发明为埋线结构，即在铜巧上进行图形电锻，长出线路图形后，将线 路图形压在介电层中间，线路图形的=面均有树脂，结合力好。
[0039] 参见图23,现有技术是线路图形A在介电层B(树脂+玻璃纤维）上面，线路图形 A与介电层B的结合仅仅有一面。
[0040] 参见图24,本发明为埋线结构，在铜巧上进行图形电锻形成线路图形A后，将线路 图形A压在介电层B中间，线路图形A的S面均有树脂。
[0041] 2.现有技术制作线路采用减成法，线路及铜柱为板面电锻后进行DES蚀刻，由于 有侧蚀效应，形成的线路和铜柱的间距比较大，线型不好，容易形成梯形（如图21所示），该 对于阻抗控制和信号的完整性均有负面的影响，尤其是在细线路制作上面，有非常明显的 局限。
[0042] 而本发明采用半加成法制作工艺，可W加工小节点间距的铜柱结构，且铜柱结构/ 大小均匀（如图22所示）。
[0043] 从图21、22及表1中可W看出，现有技术采用减成法制作的铜柱（图21)，由于侧 蚀的存在，导致线路底部的铜蚀刻不净，最小的间距只能制作到120ym。
[0044] 而本发明采用半加成工艺制作铜柱（图22)，由于闪蚀步骤中只需要蚀刻掉 1-3ym的铜，因此没有侧蚀效应，因此最小间距可W制作到60ym。
[0045]表1
[0046]
[0047] 3、现有技术在印制电路板上制作铜柱结构，一般是在阻焊层完成之后，通过表面 沉积化学铜作为导电层，电锻铜柱；该一方法对阻焊层表面有一定损伤，导致表面粗趟暗 淡。该是因为；阻焊层的主要成分是含有酸性的成分，而化学铜制程中含有碱性除油药水， 因此阻焊层会受到碱性药水的攻击，最终导致表面粗趟。
[0048] 而本发明的铜柱结构是在阻焊层完成前制作，所W不会对阻焊层造成损伤，阻焊 层保持光滑，产品的外观品质良好。
【附图说明】
[0049] 图1~11是本发明方法实施例一的制作流程图。
[0化0] 图12~19是本发明方法实施例二的制作流程图。
[0051] 图20是采用本发明方法得到印制电路板的结构示意图。
[0化2] 图21是减成法制作铜柱的截面示意图。
[0053]图22是本发明采用半加成方法制作铜柱的截面示意图。
[0化4] 图23是现有技术中线路图形与介电层结合的结构示意图。
[0055]图24是本发明线路图形与介电层结合的结构示意图。
【具体实施方式】
[0化6] 下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。
[0057] 实施例一
[0化引参见图1~图11与图20,本发明基于埋线结构的在印制电路板上制作铜柱的方 法，包括如下步骤：
[0化9] 1)将一张厚度3ym的超薄铜巧101贴在支撑板100表面，其中，朝向支撑板100 的一面为第一面1011 ;背对支撑板100的一面为第二面1012,如图1所示；
[0060] 。在超薄铜巧101的第二面1012上通过图形电锻的方法，制作实际产品所 要求的 第一层铜线路图形102,如图2所示；
[0061] 3)在超薄铜巧101表面第一层铜线路图形102上层压第一介电层材料103 (含有 玻璃纤维布的树脂材料FR-4)，形成埋线结构，如图3所示；
[0062] 4)采用印制电路板的传统层压工艺及铜线路图形的制作工艺完成多层结构制作， 如图4所示；其中，104为第二层超薄铜巧，105为图形转移的方法制作的第二层铜线路图 形，106为层压的第二层介电层材料，107为制作的第=层铜线路图形，108为第一层盲孔， 109为第二层盲孔，如图4所示；
[006引 W将支撑板100去除，如图5所示；
[0064] 6)在除去支撑板100后的电路板两侧贴上干膜，制作铜柱一侧的干膜110,另一侧 干膜111，如图6所示；
[00化]7)通过曝光、显影工艺在干膜110侧对应铜柱位置开窗，并通过电锻工艺在铜巧 表面电锻铜柱结构112,如图7所示；
[0066] 8)剥离干膜110、111，如图8所示；
[0067] 9)在电路板没有形成铜柱的一侧贴上抗药水渗透的保护层113,如图9所示；
[0068] 10)通过快速蚀刻工艺，将第一介电层材料103上的薄底铜巧101蚀刻干净，露出 埋线结构--第一层铜线路图形102,形成完整的铜柱结构112,如图10所示；
[0069] 11)剥离保护层113,如图11所示；
[0070] 12)通过后处理工艺，在电路板表面涂覆阻焊层119,并对显露出来的铜柱与线路 部分进行保护处理，铜柱表面保护层OSP120,线路部分保护层OSP121;至此，得到了基于埋 线结构带有铜柱结构的印制电路板，如图20所示。
[0071] 实施例二
[0072] 参见图1~图4、图12~图20,本发明基于埋线结构的在印制电路板上制作铜柱 的方法，其制作工艺包括如下步骤：
[007引 1)将一张厚度3 ym的超薄铜巧101贴在支撑板100表面，其中，朝向支撑板100 的一面为第一面1011;背对支撑板100的一面为第二面1012,如图1所示；
[0074]。在超薄铜巧101的第二面1012上通过图形电锻的方法，制作实际产品所要求的 第一层铜线路图形102,如图2所示；
[0075] 3)在第一层铜线路图形102上层压第一介电层材料103(含有玻璃纤维布的树脂 材料FR-4)和第二层铜巧104,形成埋线结构，如图3所示；
[0076] 4)采用印制电路板的传统层压工艺及铜线路图形的制作工艺完成多层结构制作， 如图4所示；其中，105为图形转移的方法制作的第二层铜线路图形，106为层压的第二层介 电层材料，107为制作的第S层铜线路图形，108为第一层盲孔，109为第二层盲孔，如图4所 示；
[0077] 5)在第S层铜线路图形107 -侧贴上防止药水渗透的保护层114,如图12所示；
[007引 6)将支撑板100去除，如图13所示；
[0079] 7)通过蚀刻工艺，将超薄铜巧101除去，露出埋线结构---第一层铜线路图形 102,如图14所示；
[0080] 8)剥离保护层114,并在电路板表面通过化学沉积的方法，制作一层化学铜导通 层，埋线结构一侧的导通层为115,另一侧的导通层为116,如图15所示；
[0081] 9)在沉积化学铜后的电路板两侧贴上干膜，制作铜柱一侧的干膜为117,另一侧 的干膜为118,如图16所示；
[0082] 10)通过曝光、显影工艺在干膜117侧对应铜柱位置开窗，并通过电锻工艺，电锻 铜柱结构112,如图17所示；
[0083] 11)剥离干膜117、118,如图18所示；
[0084] 12)通过快速蚀刻工艺，将沉积在电路板表面的化学铜层除去，露出埋线结 构--第一层铜线路图形102,形成完整的铜柱结构112,如图19所示；
[0085] 13)通过后处理工艺，在电路板表面涂覆阻焊层119,并对显露出来的铜柱结构 112与线路部分进行保护处理，铜柱结构112表面保护层OSP为120,线路部分保护层OSP 为121;至此，得到了基于埋线结构带有铜柱结构的印制电路板，如图20所示。
[0086] 由于目前消费类产品正向着"轻、薄、短、小"的方向发展，因此，能够制作间距更小 的铜柱对于产品的提升和性能的改进有明显的帮助。本发明方法采用半加成工艺方法，实 现了小间距铜柱结构的制作。
[0087] W上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本 发明的权利要求范围所做的等同变换，均为本发明权利要求范围所覆盖。
【主权项】
1. 一种基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，包括如下步骤： 1) 将形成铜柱用铜箔贴在支撑板表面，其中，朝向支撑板的一面为形成铜柱用铜箔的 第一面；背对支撑板的一面为形成铜柱用铜箔的第二面； 2) 在形成铜柱用铜箔的第二面通过图形电镀的方法，在铜箔表面制作铜线路图形； 3) 在铜箔表面的铜线路图形上层压一介电层材料，形成埋线结构； 4) 采用印制电路板的传统层压工艺及铜线路图形的制作工艺完成多层结构的制作； 5) 将支撑板去除； 6) 在形成铜柱用铜箔的第一面通过图形电镀的方法在铜箔表面制作铜柱；或先将预 形成铜柱侧的铜箔蚀刻干净，然后沉积一层导电层，再通过图形电镀的方法，制作铜柱； 7) 在不需要形成铜柱的印制电路板一侧表面贴上防止药水渗透的保护层； 8) 通过快速蚀刻工艺，蚀刻去除印制电路板铜柱一侧的导电层，得到铜柱； 9) 去除防止药水渗透的保护层； 10) 在印制电路板表面制作阻焊层、在铜柱表面制作防氧化层，即得到具有芯片互连对 接用铜柱结构的印制电路板。2. 如权利要求1所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是，步 骤1)中所述的形成铜柱用铜箔厚度为〇.IUm~100ym。3. 如权利要求1所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是，步 骤1)中所述的形成铜柱用铜箔采用厚度1~3ym超薄铜箔或采用厚度大于5ym的普通 铜箔通过减薄铜工艺达到超薄铜箔厚度。4. 如权利要求1所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是，步 骤3)所述的介电层材料为纯树脂材料或含有玻璃纤维布的树脂材料。5. 如权利要求4所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是，步 骤3)所述的纯树脂材料包括环氧树脂、聚酰亚胺、聚马来酰亚胺三嗪树脂、聚苯醚或聚四 氟乙烯；含有玻璃纤维布的树脂材料包括FR-4或FR-5。6. 如权利要求1所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是，步 骤1)中，将形成铜柱用铜箔贴在支撑板表面的方法为：采用无载体铜箔的普通铜箔与支撑 板的边缘区域之间用粘性物质粘结。7. 如权利要求6所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是，步 骤5)将支撑板去除的方法，采用对普通铜箔与支撑板的边缘区域粘结部分进行裁切，从而 将支撑板去除。8. 如权利要求1所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是，步 骤1)中，将形成铜柱用铜箔贴在支撑板表面的方法为：采用含有载体铜箔的超薄铜箔，载 体铜箔与支撑板整板区域之间用粘性物质粘结。9. 如权利要求8所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是，步 骤5)将支撑板去除的方法为：从载体铜箔与含有载体铜箔的超薄铜箔之间分离，由于载体 铜箔与支撑板整板区域用粘性物质粘结，从而使支撑板与载体铜箔一起被去除。10. 如权利要求6或8所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征 是，所述的粘性物质为半固化片或树脂，树脂包括酚醛树脂、聚氯乙烯树脂、聚酯树脂、环氧 树脂，聚氨酯、聚乙烯基酯、聚氟树脂、聚氟碳树脂、聚双马来酰亚胺树脂、聚马来西亚胺三 嗪树脂、聚酰亚胺树脂、聚氰酸酯树脂或环氧基聚苯醚。11. 如权利要求1所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是，步 骤6)所述的导电层是金属导电层、非金属导电层或由金属、非金属组成的导电胶。12. 如权利要求1或11所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征 是，步骤6)所述的导电层是通过化学沉积或溅射的工艺形成。13. 如权利要求11所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是， 所述的金属导电层的材料为金、银、铜、锡、铅、铝、铁、镍、钴、锌、铬、钛中的一种，或锡铅合 金、铜银合金、铜锌合金、铜镍合金、铁镍合金、铁钴镍合金、铁锌合金中的一种。14. 如权利要求11所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是， 所述的非金属导电层的材料是碳、聚合物导电高分子膜中的一种。15. 如权利要求11所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是， 所述的导电胶中金属成分为：金、银、铜、锡、铅、铝、铁、镍、钴、锌、铬或钛；非金属成分为： 环氧树脂、酚醛树脂、聚双马来酰亚胺三嗪树脂、聚氰酸酯树脂、环氧基聚苯醚、聚酰亚胺、 聚四氟乙烯或聚对苯二甲酸丁二酯树脂。16. 如权利要求1所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是，步 骤7)所述的防止药水渗透的保护层是干膜、湿膜、聚酰亚胺、环氧树脂、酚醛树脂、聚双马 来酰亚胺三嗪树脂、聚氰酸酯树脂、环氧基聚苯醚、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸丁 二酯树脂中的一种。17. 如权利要求1所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是，步 骤10)中所述的防氧化层采用有机防焊保护膜，化学沉积或电镀镍金、镍钯金，化学或电镀 锡、锡银、锡银铜，化学银。
【专利摘要】一种基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，包括如下步骤：1)将形成铜柱用铜箔贴在支撑板表面；2)在形成铜柱用铜箔的一面通过图形电镀方法制作铜线路图形；3)在铜线路图形上层压介电层材料形成埋线结构；4)采用层压及铜线路图形制作工艺完成多层结构的制作；5)去除支撑板；6)在形成铜柱用铜箔的一面通过图形电镀制作铜柱；或先将预形成铜柱侧的铜箔蚀刻干净，然后沉积一层导电层，再通过图形电镀的方法，制作铜柱；7)不形成铜柱的电路板一侧面贴上保护层；8)蚀刻去除印制电路板铜柱一侧的导电层得到铜柱；9)去除保护层；10)电路板表面制作阻焊层、铜柱表面制作防氧化层，即得到具有芯片互连对接用铜柱结构的印制电路板。
【IPC分类】H05K3/40, H05K3/46
【公开号】CN104902696
【申请号】CN201510353137
【发明人】孙炳合, 常明, 付海涛, 李学理
【申请人】上海美维科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月24日
【技术领域】
[0001] 本发明设及印制电路板或半导体集成电路封装基板的制造技术，特别设及一种基 于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法。
【背景技术】
[000引随着电子产业的蓬勃发展，电子产品已经进入功能化、智能化的研发阶段，为满足 电子产品高集成度、小型化、微型化的发展需要，印制电路板或半导体集成电路封装基板， 在满足电子产品良好的电、热性能的前提下，也朝着轻、薄、短、小的设计趋势发展。同时，对 于电子系统的设计需求也越来越复杂，并朝不同的方向发展。然而，对于新一代电子产品具 有两种基本需求，随着设计尺寸的逐步变小，所有产品在设计水平上的互连密度不断增加。 也就是说，在越来越有限的面积区域里，需要设计更多的输入输出信号线路。同时，因为元 器件是在高速信号下运作，性能必须得到提高。
[0003]基于W上需求，人们开发了flipchip覆晶连接技术。因flipchip覆晶连接具 有巧片与电路板连接路径短，阻抗低，信号损失小，电信号寄生现象低等优点，因此，在许 多高端产品设计中，flipchip覆晶封装方式已经逐步取代了线路连接相对较长的wire bonding封装连接方式，变得普遍起来。
[0004] 传统的flipchip覆晶封装连接是采用锡球的方式，将巧片节点与电路板节点通 过高温回流焊的方式焊接在一起。但是，随着产品线路设计密度的不断增加，巧片与电路板 连接点间的间距（pitch)也越来越小。一方面，由于对接焊点设计密度越来越大时，在应用 过程中的电流与热效应随之增加，因锡球电子迁移因素的影响，产品信赖性潜在问题也随 之增加；另一方面，特别是当节点间距化ymppitch) <130ym时，传统的采用锡球，通过高 温回焊炉的连接方式因易产生短路，制作成本等问题，已不适合用于大量产。基于该样的背 景，采用铜柱结构作为连接方式的设计应运而生，且逐步被多家公司接受应用于实际产品 设计。
[0005] 铜柱可W制作在巧片上，也可W制作在印制电路板上。
[0006] 在巧片上制作铜柱时，由于巧片所在的晶圆面积相对较小（直径约200mm)，并采 用高级的电锻设备和药水，电锻的能力比较强；因此，现在的设计多将铜柱设计在晶圆侧的 巧片上，但是其制作成本比较高。近来，现有业者探索在印制电路板上制作铜柱，W取代巧 片侧的铜柱结构。
[0007] 现有技术采用减成法在印制电路板上制作铜柱，但是由于减成法采用蚀刻药水对 铜巧进行蚀刻，获得铜柱的过程中，会出现"侧蚀"现象，即；蚀刻药水不仅向下攻击铜巧，而 且也向侧面攻击铜，导致形成的铜柱为"圆锥体"，该不仅不利于更小间距的铜柱的制作，而 且对信号的完整性有明显的影响。因此需要一种新的方法来制作铜柱，使形成的铜柱为"圆 柱体"，该样可W使铜柱之间的间距减小，提高布线密度。
【发明内容】
[000引本发明的目的在于提供一种基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，线路 图形与介电层为埋线结构，结合力好，且可实现小间距铜柱结构的制作，产品的外观品质良 好。
[0009] 为达到上述目的，本发明的技术方案是：
[0010] 一种基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，包括如下步骤：
[0011] 1)将形成铜柱用铜巧贴在支撑板表面，其中，朝向支撑板的一面为形成铜柱用铜 巧的第一面；背对支撑板的一面为形成铜柱用铜巧的第二面；
[0012] 2)在形成铜柱用铜巧的第二面通过图形电锻的方法，在铜巧表面制作铜线路图 形；
[0013] 3)在铜巧表面的铜线路图形上层压一介电层材料，形成埋线结构；
[0014] 4)采用印制电路板的传统层压工艺及铜线路图形的制作工艺完成多层结构的制 作；
[0015] 5)将支撑板去除；
[0016] 6)在形成铜柱用铜巧的第一面通过图形电锻的方法在铜巧表面制作铜柱；或先 将预形成铜柱侧的铜巧蚀刻干净，然后沉积一层导电层，再通过图形电锻的方法，制作铜 柱；
[0017] 7)在不需要形成铜柱的印制电路板一侧表面贴上防止药水渗透的保护层；
[001引 8)通过快速蚀刻工艺，蚀刻去除印制电路板铜柱一侧的导电层，得到铜柱；
[0019] 9)去除防止药水渗透的保护层；
[0020] 10)在印制电路板表面制作阻焊层、在铜柱表面制作防氧化层，即得到具有巧片互 连对接用铜柱结构的印制电路板。
[0021] 进一步，步骤1)中所述的形成铜柱用铜巧厚度为0.1ym~100ym。
[0022] 又，步骤1)中所述的形成铜柱用铜巧采用厚度1~3ym超薄铜巧或采用厚度大 于5ym的普通铜巧通过减薄铜工艺达到超薄铜巧厚度。
[0023] 优选的，步骤1)中，将形成铜柱用铜巧贴在支撑板表面的方法为；采用无载体铜 巧的普通铜巧与支撑板的边缘区域之间用粘性物质粘结。
[0024] 相应地，步骤5)中，将支撑板去除的方法，采用对普通铜巧与支撑板的边缘区域 粘结部分进行裁切，从而将支撑板去除。
[0025] 优选的，步骤1)中，将形成铜柱用铜巧贴在支撑板表面的方法为；采用含有载体 铜巧的超薄铜巧，载体铜巧与支撑板整板区域之间用粘性物质粘结。
[0026] 相应地，步骤5)中，将支撑板去除的方法为；从载体铜巧与含有载体铜巧的超薄 铜巧之间分离，由于载体铜巧与支撑板整板区域用粘性物质粘结，从而使支撑板与载体铜 巧一起被去除。
[0027] 又，本发明所述的粘性物质为半固化片或树脂，树脂包括酪醒树脂、聚氯己締树 月旨、聚醋树脂、环氧树脂，聚氨醋、聚己締基醋、聚氣树脂、聚氣碳树脂、聚双马来酷亚胺树 月旨、聚马来西亚胺=嗦树脂、聚酷亚胺树脂、聚氯酸醋树脂或环氧基聚苯離。
[002引优选的，步骤3)所述的介电层材料为纯树脂材料或含有玻璃纤维布的树脂材料。 [0029] 优选的，所述的纯树脂材料包括环氧树脂、聚酷亚胺、聚马来酷亚胺=嗦树脂、聚 苯離或聚四氣己締；含有玻璃纤维布的树脂材料包括FR-4或FR-5。
[0030] 再有，所述的导电层是金属导电层、非金属导电层或由金属、非金属组成的导电 胶。
[0031] 优选的，所述的导电层是通过化学沉积或瓣射的工艺形成。
[0032] 优选的，所述的金属导通层的材料为金、银、铜、锡、铅、侣、铁、镶、钻、锋、铭、铁中 的一种，或锡铅合金、铜银合金、铜锋合金、铜镶合金、铁镶合金、铁钻镶合金、铁锋合金中的 一种。
[0033] 优选的，所述的非金属导电层的材料是碳、聚合物导电高分子膜中的一种。
[0034] 优选的，所述的导电胶中金属成分为：金、银、铜、锡、铅、侣、铁、镶、钻、锋、铭或铁； 非金属成分为：环氧树脂、酪醒树脂、聚双马来酷亚胺=嗦树脂、聚氯酸醋树脂、环氧基聚苯 離、聚酷亚胺、聚四氣己締或聚对苯二甲酸了二醋树脂。
[0035] 优选的，步骤7)所述的防止药水渗透的保护层是干膜、湿膜、聚酷亚胺、环氧树 月旨、酪醒树脂、聚双马来酷亚胺=嗦树脂、聚氯酸醋树脂、环氧基聚苯離、聚酷亚胺、聚四氣 己締、聚对苯二甲酸了二醋树脂中的一种。
[0036] 优选的，步骤10)中所述的防氧化层采用有机防焊保护膜，化学沉积或电锻镶金、 镶钮金，化学或电锻锡、锡银、锡银铜，化学银。
[0037] 本发明的优点在于：
[003引 1.现有技术是线路图形在介电层（树脂+玻璃纤维）上面，线路图形与介电层的 结合仅仅有一面；而本发明为埋线结构，即在铜巧上进行图形电锻，长出线路图形后，将线 路图形压在介电层中间，线路图形的=面均有树脂，结合力好。
[0039] 参见图23,现有技术是线路图形A在介电层B(树脂+玻璃纤维）上面，线路图形 A与介电层B的结合仅仅有一面。
[0040] 参见图24,本发明为埋线结构，在铜巧上进行图形电锻形成线路图形A后，将线路 图形A压在介电层B中间，线路图形A的S面均有树脂。
[0041] 2.现有技术制作线路采用减成法，线路及铜柱为板面电锻后进行DES蚀刻，由于 有侧蚀效应，形成的线路和铜柱的间距比较大，线型不好，容易形成梯形（如图21所示），该 对于阻抗控制和信号的完整性均有负面的影响，尤其是在细线路制作上面，有非常明显的 局限。
[0042] 而本发明采用半加成法制作工艺，可W加工小节点间距的铜柱结构，且铜柱结构/ 大小均匀（如图22所示）。
[0043] 从图21、22及表1中可W看出，现有技术采用减成法制作的铜柱（图21)，由于侧 蚀的存在，导致线路底部的铜蚀刻不净，最小的间距只能制作到120ym。
[0044] 而本发明采用半加成工艺制作铜柱（图22)，由于闪蚀步骤中只需要蚀刻掉 1-3ym的铜，因此没有侧蚀效应，因此最小间距可W制作到60ym。
[0045]表1
[0046]
[0047] 3、现有技术在印制电路板上制作铜柱结构，一般是在阻焊层完成之后，通过表面 沉积化学铜作为导电层，电锻铜柱；该一方法对阻焊层表面有一定损伤，导致表面粗趟暗 淡。该是因为；阻焊层的主要成分是含有酸性的成分，而化学铜制程中含有碱性除油药水， 因此阻焊层会受到碱性药水的攻击，最终导致表面粗趟。
[0048] 而本发明的铜柱结构是在阻焊层完成前制作，所W不会对阻焊层造成损伤，阻焊 层保持光滑，产品的外观品质良好。
【附图说明】
[0049] 图1~11是本发明方法实施例一的制作流程图。
[0化0] 图12~19是本发明方法实施例二的制作流程图。
[0051] 图20是采用本发明方法得到印制电路板的结构示意图。
[0化2] 图21是减成法制作铜柱的截面示意图。
[0053]图22是本发明采用半加成方法制作铜柱的截面示意图。
[0化4] 图23是现有技术中线路图形与介电层结合的结构示意图。
[0055]图24是本发明线路图形与介电层结合的结构示意图。
【具体实施方式】
[0化6] 下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。
[0057] 实施例一
[0化引参见图1~图11与图20,本发明基于埋线结构的在印制电路板上制作铜柱的方 法，包括如下步骤：
[0化9] 1)将一张厚度3ym的超薄铜巧101贴在支撑板100表面，其中，朝向支撑板100 的一面为第一面1011 ;背对支撑板100的一面为第二面1012,如图1所示；
[0060] 。在超薄铜巧101的第二面1012上通过图形电锻的方法，制作实际产品所 要求的 第一层铜线路图形102,如图2所示；
[0061] 3)在超薄铜巧101表面第一层铜线路图形102上层压第一介电层材料103 (含有 玻璃纤维布的树脂材料FR-4)，形成埋线结构，如图3所示；
[0062] 4)采用印制电路板的传统层压工艺及铜线路图形的制作工艺完成多层结构制作， 如图4所示；其中，104为第二层超薄铜巧，105为图形转移的方法制作的第二层铜线路图 形，106为层压的第二层介电层材料，107为制作的第=层铜线路图形，108为第一层盲孔， 109为第二层盲孔，如图4所示；
[006引 W将支撑板100去除，如图5所示；
[0064] 6)在除去支撑板100后的电路板两侧贴上干膜，制作铜柱一侧的干膜110,另一侧 干膜111，如图6所示；
[00化]7)通过曝光、显影工艺在干膜110侧对应铜柱位置开窗，并通过电锻工艺在铜巧 表面电锻铜柱结构112,如图7所示；
[0066] 8)剥离干膜110、111，如图8所示；
[0067] 9)在电路板没有形成铜柱的一侧贴上抗药水渗透的保护层113,如图9所示；
[0068] 10)通过快速蚀刻工艺，将第一介电层材料103上的薄底铜巧101蚀刻干净，露出 埋线结构--第一层铜线路图形102,形成完整的铜柱结构112,如图10所示；
[0069] 11)剥离保护层113,如图11所示；
[0070] 12)通过后处理工艺，在电路板表面涂覆阻焊层119,并对显露出来的铜柱与线路 部分进行保护处理，铜柱表面保护层OSP120,线路部分保护层OSP121;至此，得到了基于埋 线结构带有铜柱结构的印制电路板，如图20所示。
[0071] 实施例二
[0072] 参见图1~图4、图12~图20,本发明基于埋线结构的在印制电路板上制作铜柱 的方法，其制作工艺包括如下步骤：
[007引 1)将一张厚度3 ym的超薄铜巧101贴在支撑板100表面，其中，朝向支撑板100 的一面为第一面1011;背对支撑板100的一面为第二面1012,如图1所示；
[0074]。在超薄铜巧101的第二面1012上通过图形电锻的方法，制作实际产品所要求的 第一层铜线路图形102,如图2所示；
[0075] 3)在第一层铜线路图形102上层压第一介电层材料103(含有玻璃纤维布的树脂 材料FR-4)和第二层铜巧104,形成埋线结构，如图3所示；
[0076] 4)采用印制电路板的传统层压工艺及铜线路图形的制作工艺完成多层结构制作， 如图4所示；其中，105为图形转移的方法制作的第二层铜线路图形，106为层压的第二层介 电层材料，107为制作的第S层铜线路图形，108为第一层盲孔，109为第二层盲孔，如图4所 示；
[0077] 5)在第S层铜线路图形107 -侧贴上防止药水渗透的保护层114,如图12所示；
[007引 6)将支撑板100去除，如图13所示；
[0079] 7)通过蚀刻工艺，将超薄铜巧101除去，露出埋线结构---第一层铜线路图形 102,如图14所示；
[0080] 8)剥离保护层114,并在电路板表面通过化学沉积的方法，制作一层化学铜导通 层，埋线结构一侧的导通层为115,另一侧的导通层为116,如图15所示；
[0081] 9)在沉积化学铜后的电路板两侧贴上干膜，制作铜柱一侧的干膜为117,另一侧 的干膜为118,如图16所示；
[0082] 10)通过曝光、显影工艺在干膜117侧对应铜柱位置开窗，并通过电锻工艺，电锻 铜柱结构112,如图17所示；
[0083] 11)剥离干膜117、118,如图18所示；
[0084] 12)通过快速蚀刻工艺，将沉积在电路板表面的化学铜层除去，露出埋线结 构--第一层铜线路图形102,形成完整的铜柱结构112,如图19所示；
[0085] 13)通过后处理工艺，在电路板表面涂覆阻焊层119,并对显露出来的铜柱结构 112与线路部分进行保护处理，铜柱结构112表面保护层OSP为120,线路部分保护层OSP 为121;至此，得到了基于埋线结构带有铜柱结构的印制电路板，如图20所示。
[0086] 由于目前消费类产品正向着"轻、薄、短、小"的方向发展，因此，能够制作间距更小 的铜柱对于产品的提升和性能的改进有明显的帮助。本发明方法采用半加成工艺方法，实 现了小间距铜柱结构的制作。
[0087] W上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本 发明的权利要求范围所做的等同变换，均为本发明权利要求范围所覆盖。
【主权项】
1. 一种基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，包括如下步骤： 1) 将形成铜柱用铜箔贴在支撑板表面，其中，朝向支撑板的一面为形成铜柱用铜箔的 第一面；背对支撑板的一面为形成铜柱用铜箔的第二面； 2) 在形成铜柱用铜箔的第二面通过图形电镀的方法，在铜箔表面制作铜线路图形； 3) 在铜箔表面的铜线路图形上层压一介电层材料，形成埋线结构； 4) 采用印制电路板的传统层压工艺及铜线路图形的制作工艺完成多层结构的制作； 5) 将支撑板去除； 6) 在形成铜柱用铜箔的第一面通过图形电镀的方法在铜箔表面制作铜柱；或先将预 形成铜柱侧的铜箔蚀刻干净，然后沉积一层导电层，再通过图形电镀的方法，制作铜柱； 7) 在不需要形成铜柱的印制电路板一侧表面贴上防止药水渗透的保护层； 8) 通过快速蚀刻工艺，蚀刻去除印制电路板铜柱一侧的导电层，得到铜柱； 9) 去除防止药水渗透的保护层； 10) 在印制电路板表面制作阻焊层、在铜柱表面制作防氧化层，即得到具有芯片互连对 接用铜柱结构的印制电路板。2. 如权利要求1所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是，步 骤1)中所述的形成铜柱用铜箔厚度为〇.IUm~100ym。3. 如权利要求1所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是，步 骤1)中所述的形成铜柱用铜箔采用厚度1~3ym超薄铜箔或采用厚度大于5ym的普通 铜箔通过减薄铜工艺达到超薄铜箔厚度。4. 如权利要求1所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是，步 骤3)所述的介电层材料为纯树脂材料或含有玻璃纤维布的树脂材料。5. 如权利要求4所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是，步 骤3)所述的纯树脂材料包括环氧树脂、聚酰亚胺、聚马来酰亚胺三嗪树脂、聚苯醚或聚四 氟乙烯；含有玻璃纤维布的树脂材料包括FR-4或FR-5。6. 如权利要求1所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是，步 骤1)中，将形成铜柱用铜箔贴在支撑板表面的方法为：采用无载体铜箔的普通铜箔与支撑 板的边缘区域之间用粘性物质粘结。7. 如权利要求6所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是，步 骤5)将支撑板去除的方法，采用对普通铜箔与支撑板的边缘区域粘结部分进行裁切，从而 将支撑板去除。8. 如权利要求1所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是，步 骤1)中，将形成铜柱用铜箔贴在支撑板表面的方法为：采用含有载体铜箔的超薄铜箔，载 体铜箔与支撑板整板区域之间用粘性物质粘结。9. 如权利要求8所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是，步 骤5)将支撑板去除的方法为：从载体铜箔与含有载体铜箔的超薄铜箔之间分离，由于载体 铜箔与支撑板整板区域用粘性物质粘结，从而使支撑板与载体铜箔一起被去除。10. 如权利要求6或8所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征 是，所述的粘性物质为半固化片或树脂，树脂包括酚醛树脂、聚氯乙烯树脂、聚酯树脂、环氧 树脂，聚氨酯、聚乙烯基酯、聚氟树脂、聚氟碳树脂、聚双马来酰亚胺树脂、聚马来西亚胺三 嗪树脂、聚酰亚胺树脂、聚氰酸酯树脂或环氧基聚苯醚。11. 如权利要求1所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是，步 骤6)所述的导电层是金属导电层、非金属导电层或由金属、非金属组成的导电胶。12. 如权利要求1或11所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征 是，步骤6)所述的导电层是通过化学沉积或溅射的工艺形成。13. 如权利要求11所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是， 所述的金属导电层的材料为金、银、铜、锡、铅、铝、铁、镍、钴、锌、铬、钛中的一种，或锡铅合 金、铜银合金、铜锌合金、铜镍合金、铁镍合金、铁钴镍合金、铁锌合金中的一种。14. 如权利要求11所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是， 所述的非金属导电层的材料是碳、聚合物导电高分子膜中的一种。15. 如权利要求11所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是， 所述的导电胶中金属成分为：金、银、铜、锡、铅、铝、铁、镍、钴、锌、铬或钛；非金属成分为： 环氧树脂、酚醛树脂、聚双马来酰亚胺三嗪树脂、聚氰酸酯树脂、环氧基聚苯醚、聚酰亚胺、 聚四氟乙烯或聚对苯二甲酸丁二酯树脂。16. 如权利要求1所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是，步 骤7)所述的防止药水渗透的保护层是干膜、湿膜、聚酰亚胺、环氧树脂、酚醛树脂、聚双马 来酰亚胺三嗪树脂、聚氰酸酯树脂、环氧基聚苯醚、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸丁 二酯树脂中的一种。17. 如权利要求1所述的基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，其特征是，步 骤10)中所述的防氧化层采用有机防焊保护膜，化学沉积或电镀镍金、镍钯金，化学或电镀 锡、锡银、锡银铜，化学银。
【专利摘要】一种基于埋线结构在印制电路板上制作铜柱的方法，包括如下步骤：1)将形成铜柱用铜箔贴在支撑板表面；2)在形成铜柱用铜箔的一面通过图形电镀方法制作铜线路图形；3)在铜线路图形上层压介电层材料形成埋线结构；4)采用层压及铜线路图形制作工艺完成多层结构的制作；5)去除支撑板；6)在形成铜柱用铜箔的一面通过图形电镀制作铜柱；或先将预形成铜柱侧的铜箔蚀刻干净，然后沉积一层导电层，再通过图形电镀的方法，制作铜柱；7)不形成铜柱的电路板一侧面贴上保护层；8)蚀刻去除印制电路板铜柱一侧的导电层得到铜柱；9)去除保护层；10)电路板表面制作阻焊层、铜柱表面制作防氧化层，即得到具有芯片互连对接用铜柱结构的印制电路板。
【IPC分类】H05K3/40, H05K3/46
【公开号】CN104902696
【申请号】CN201510353137
【发明人】孙炳合, 常明, 付海涛, 李学理
【申请人】上海美维科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月24日
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