本發(fā)明涉及半導體封裝領(lǐng)域，尤其涉及一種無芯基板的結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)：

為了滿足電子產(chǎn)品越來越向小型化、智能化、高性能以及高可靠性方向發(fā)展，芯片的小型化、智能化使得芯片封裝引腳的數(shù)量在提升的同時，封裝引腳的尺寸也在快速下降；同時，系統(tǒng)級封裝sip(systeminapackage)又要求將多個具有不同功能的有源電子元件與可選無源器件封裝成一個功能系統(tǒng)，這就提出了在一個封裝基板上實現(xiàn)多個高性能芯片的封裝要求。

當芯片的芯片焊盤間距小于50μm的情況下，封裝必須采用bot(bumpontrace)技術(shù)，將芯片表面的銅柱凸點直接鍵合在基板精細線路上，要求基板鍵合線路尺寸小于25μm。現(xiàn)有技術(shù)在有芯基板上制造精細線路是通過msap或sap工藝實現(xiàn)的，而這種制造方法制造的線路當線寬/線距小于20μm/20μm時，如圖1所示，線路120僅底部接觸其底部絕緣樹脂110，因此，線路的結(jié)合力非常小，在采用bot封裝結(jié)構(gòu)時，20μm以下的線路和焊球焊接過程中，有線路剝離的風險，而且線路越細，風險越大。

目前加工制造的三層高密度封裝基板，主要采用的是在承載板兩側(cè)同時制作兩個三層基板，制作完成后，將兩個三層基板從承載板上揭下，形成兩個具有不對稱結(jié)構(gòu)的三層基板。形成不對稱結(jié)構(gòu)的三層基板的原因，主要是每層樹脂的高溫固化時間和條件均不相同，形成不同的內(nèi)應力，導致整體結(jié)構(gòu)在力學方面是不對稱的，具有高成本和高翹曲度的問題。在工藝加工中，形成的基板具有高翹曲，對于后續(xù)封裝產(chǎn)生較大影響，特別是對于高端封裝常用的倒裝焊技術(shù)產(chǎn)生很大影響，嚴重的基板翹曲導致倒裝焊中芯片部分焊球無法鍵合，形成失效；或即使勉強鍵合上，芯片和基板之間存在較大的應力導致封裝的可靠性變差，機械和熱性能差，導致使用中出現(xiàn)焊球斷裂，形成失效。

目前已經(jīng)有從一層半固化片開始做三層基板的技術(shù)，雖然能夠較好地得到相對于中間層金屬具有對稱樹脂結(jié)構(gòu)的三層基板，但是由于其加工從半固化片開始，基板厚度只有20um-40um，板子過薄，操作難度較大，加工中工藝難度較大，基板漲縮控制困難，因此，加工難度較大。

因此，需要一種新穎的線路埋入三層基板制造方法，通過該方法可形成對稱結(jié)構(gòu)的三層基板，并由此減少內(nèi)應力，從而基板無翹曲。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的一個實施例提供一種無芯基板的制造方法，包括：在第一銅箔上形成第一層導電線路；通過第一壓合工藝在所述第一導電線路上壓合第一半固化片和第二銅箔，其中所述第一壓合工藝保持所述第一半固化片的半固化狀態(tài)不變，并使所述第一半固化片的半固化絕緣樹脂填充在所述第一導電線路間的間隙中；利用所述第二銅箔形成第二導電線路；通過第二壓合工藝在所述第二導電線路上壓合所述第二半固化片和第三銅箔，其中所述第二壓合工藝使所述第一半固化片和第二半固化片固化，并使所述第二半固化片的半固化絕緣樹脂填充在所述第二導電線路間的間隙中；去除所述第一銅箔和第三銅箔并進行鉆孔，以形成從所述第二半固化片外表面通向所述第二導電線路的一個或多個第一盲孔以及從所述第一導電線路通向所述第二導電線路的一個或多個第二盲孔；以及填充盲孔并在所述第二半固化片上形成第三導電線路。

在本發(fā)明的實施例中，該方法還包括在第一銅箔上形成第一層導電線路之前，通過離型膜將所述第一銅箔附連到芯板上。

在本發(fā)明的實施例中，該方法還包括在所述第二導電線路上壓合所述第二半固化片和第三銅箔之后，從所述離型膜將所述第一銅箔至所述第三銅箔的結(jié)構(gòu)剝離所述芯板。

在本發(fā)明的實施例中，在第一銅箔上形成第一層導電線路包括：通過光刻工藝在所述第一銅箔上形成電鍍掩膜；通過電鍍工藝形成第一導電線路；以及去除所述電鍍掩膜。

在本發(fā)明的實施例中，利用所述第二銅箔形成第二導電線路包括：通過光刻工藝在所述第二銅箔上形成刻蝕掩膜；利用刻蝕掩膜進行刻蝕工藝以形成第二導電線路。

在本發(fā)明的實施例中，去除所述第一銅箔和第三銅箔并進行鉆孔包括：將所述第一銅箔和第三銅箔的厚度減薄至6μm以下；在所述第一銅箔和第三銅箔上進行激光鉆孔并去除孔內(nèi)膠渣，以形成從所述第二半固化片外表面通向所述第二導電線路的一個或多個第一盲孔以及從所述第一導電線路通向所述第二導電線路的一個或多個第二盲孔；將減薄的第一銅箔和第三銅箔完全去除。

在本發(fā)明的實施例中，填充盲孔并在所述第二半固化片上形成第三導電線路包括：在所述第一半固化片和第二半固化片的表面上形成電鍍種子層；通過光刻工藝在所述電鍍種子層上形成電鍍掩膜和電鍍窗口；通過電鍍，在電鍍窗口內(nèi)填充盲孔并形成第三導電線路；去除電鍍掩膜；以及通過閃蝕法去除電鍍掩膜下方的電鍍種子層。

在本發(fā)明的實施例中，通過化學鍍銅形成所述電鍍種子層，所述化學鍍銅包括中和、酸浸、清潔、微蝕、預浸、活化、還原、化銅、水洗，而不包括中和前的蓬松，除膠。

本發(fā)明的另一個實施例提供一種三層無芯基板，包括：第一層導電線路，所述第一層導電線路埋入在第一層絕緣樹脂中，并且所述第一層導電線路的第一表面與所述第一層絕緣樹脂的第一表面齊平；第二層導電線路，所述第二層導電線路埋入在第二層絕緣樹脂中，所述第二層絕緣樹脂的第一表面層疊在所述第一層絕緣樹脂的第二表面上，并且所述第二層導電線路的第一表面與所述第二層絕緣樹脂的第一表面齊平，其中所述第一層絕緣樹脂的第二表面與所述第一層絕緣樹脂的第一表面相對；第三層導電線路，所述第三層導電線路在所述第二層絕緣樹脂的第二表面齊平，其中所述第二層絕緣樹脂的第二表面與所述第二層絕緣樹脂的第一表面相對；將所述第一層導電線路與所述第二層導電線路電連接的一個或多個第一盲孔；以及將所述第二層導電線路與所述第三層導電線路電連接的一個或多個第二盲孔。

在本發(fā)明的另一個實施例中，第一層導電線路的最小線寬線距小于15μm/15μm，線路的厚度在18μm至20μm的范圍內(nèi)；所述第三層導電線路的最小線寬線距小于15μm/15μm，線路的厚度在18μm至20μm的范圍內(nèi)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的三層無芯基板可減低基板厚度，因為采用導電線路壓合埋入兩側(cè)半固化片技術(shù)，使得三層金屬最大限度利用半固化片樹脂的填充作用，可以有效降低三層基板的最終厚度。

附圖說明

為了進一步闡明本發(fā)明的各實施例的以上和其它優(yōu)點和特征，將參考附圖來呈現(xiàn)本發(fā)明的各實施例的更具體的描述。可以理解，這些附圖只描繪本發(fā)明的典型實施例，因此將不被認為是對其范圍的限制。在附圖中，為了清楚明了，相同或相應的部件將用相同或類似的標記表示。

圖1a至圖1t示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的制造三層無芯基板的過程的剖面示意圖。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的制造三層無芯基板的流程圖200。

具體實施方式

在以下的描述中，參考各實施例對本發(fā)明進行描述。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到可在沒有一個或多個特定細節(jié)的情況下實施各實施例或者與其它替換和/或附加方法、材料或組件一起實施各實施例。在其它情形中，未示出或未詳細描述公知的結(jié)構(gòu)、材料或操作以免使本發(fā)明的各實施例的諸方面晦澀。類似地，為了解釋的目的，闡述了特定數(shù)量、材料和配置，以便提供對本發(fā)明的實施例的全面理解。然而，本發(fā)明可在沒有特定細節(jié)的情況下實施。此外，應理解附圖中示出的各實施例是說明性表示且不一定按比例繪制。

在本說明書中，對“一個實施例”或“該實施例”的引用意味著結(jié)合該實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。在本說明書各處中出現(xiàn)的短語“在一個實施例中”并不一定全部指代同一實施例。

需要說明的是，本發(fā)明的實施例以特定順序?qū)に嚥襟E進行描述，然而這只是為了方便區(qū)分各步驟，而并不是限定各步驟的先后順序，在本發(fā)明的不同實施例中，可根據(jù)工藝的調(diào)節(jié)來調(diào)整各步驟的先后順序。

為了克服常規(guī)的三層高密度封裝基板結(jié)構(gòu)不對稱，具有高成本和高翹曲度的問題，本發(fā)明的一個實施例提供一種三層無芯基板制造方法，最外層線路有一層采用埋入線路方式加工，兩層樹脂在相同的固化條件下進行固化，有效減少了由于兩層樹脂壓合條件不同造成的內(nèi)部應力差異所形成三層板翹曲嚴重的問題。三層間的通孔通過中間層金屬層分隔成兩個背對背的盲孔，使得加工中難以實現(xiàn)的通孔電鍍用盲孔電鍍的方法完成，簡化工藝，降低工藝難度，具有生產(chǎn)效率高，低成本，低翹曲度的優(yōu)點，有利于生產(chǎn)。

圖1a至圖1t示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的制造三層無芯基板的過程的剖面示意圖。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的制造三層無芯基板的流程圖200。

首先，在步驟210，提供一張表面帶有超薄銅箔102的芯板101作為承載板，通過離型膜103將第一銅箔104附連到超薄銅箔102上，然后對第一銅箔104的表面進行粗化處理，如圖1a所示。

在本發(fā)明的實施例中，超薄銅箔102的厚度在2μm至3μm的范圍內(nèi)。第一銅箔104作為支撐銅箔，其厚度大約為18μm。可在芯片101的上下兩面同時附連兩張第一銅箔104，并進行后續(xù)的處理，這樣通過一次加工可加工兩張三層無芯基板，加工完成后將兩張三層無芯基板與芯片101分離，芯片101可以重復用于基板加工，從而節(jié)省材料，降低成本。在后續(xù)的說明中，以在芯板101的雙面進行加工為例進行描述，然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員應該認識到，本發(fā)明的范圍不限于此，也可僅在芯板101的一個面上進行本發(fā)明公開的方法。

接下來，在步驟220，在第一銅箔104上形成第一層導電線路。在本發(fā)明的實施例中，可通過光刻電鍍工藝來形成第一導電線路。首先，如圖1b所示，通過光刻工藝在第一銅箔104上形成電鍍掩膜105。具體光刻工藝可以通過干膠貼膜或者光刻膠旋涂，再通過后續(xù)的曝光、顯影等工藝實現(xiàn)，以確保在非線路區(qū)域形成電鍍掩膜。然后，通過電鍍工藝形成第一導電線路106，如圖1c所示。在通常工藝中，一般為鍍銅，然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員應該意識到，但本發(fā)明的保護范圍不限于此，例如，也可以電鍍其他導電材料以形成導電線路。通過圖形電鍍工藝形成的第一導電線路106可以是高密度金屬線路，在后續(xù)的加工中，將其埋入樹脂中。接下來，如圖1d所示，去除光刻膠電鍍掩膜105，從而完成第一導電線路106的加工。在本發(fā)明的實施例中，第一導電線路106的最小線寬線距可小于15μm/15μm，線路的厚度在18μm至20μm的范圍內(nèi)。

接下來，在步驟230，在第一導電線路106上低溫壓合第一半固化片107和第二銅箔108。半固化片指的是：樹脂膠液經(jīng)熱處理(預烘)后，樹脂進入b階段而制成的薄片材料，半固化片在低溫加熱下具有一定的流動性，而半固化片在一定的高溫加壓下會軟化，冷卻后會反應固化。

第一半固化片107的材料為半固化絕緣材料，可選用結(jié)構(gòu)中包含玻纖布和半固化樹脂以及樹脂填料顆粒的bt或fr4半固化片，也可選用結(jié)構(gòu)中不含增強材料的abf半固化片或其他所有電路板材料的半固化絕緣樹脂片。

在本發(fā)明的具體實施例中，低溫壓合第一半固化片107和第二銅箔108時溫度90℃到120℃之間，以保持半固化片的半固化狀態(tài)不變，同時使半固化絕緣樹脂填充在第一導電線路106間的間隙，如圖1e所示。壓合可以使用真空壓膜機壓合或者在層壓機中低溫壓合，確保半固化片處于半固化狀態(tài)。除該種方法之外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應該理解到，也可以通過其他現(xiàn)有工藝和現(xiàn)有基板材料制作形成具備半固化性能，并滿足后續(xù)加工工藝機械支撐或其要求的半固化片，以上說明不能作為對本發(fā)明技術(shù)方案的限制。

接下來，在步驟240，利用第二銅箔108形成第二導電線路。在本發(fā)明的實施例中，可通過減成法利用第二銅箔108上形成第二導電線路。首先，如圖1f所示，通過光刻工藝在第二銅箔108上形成刻蝕掩膜109。然后，通過刻蝕工藝形成第二導電線路110，如圖1g所示。具體刻蝕工藝可包括但不限于干法刻蝕工藝和濕法刻蝕工藝。在后續(xù)的加工中，第二導電線路110被埋入樹脂中。接下來，如圖1h所示，去除刻蝕掩膜109，從而完成第二導電線路110的加工。

在步驟250，在第二導電線路110上高溫壓合第二半固化片111和第三銅箔112。在本發(fā)明的實施例中，高溫壓合可以使用真空壓膜機壓合或者在層壓機中進行壓合，在高溫壓合過程中，第一半固化片107和第二半固化片111在加熱加壓下會軟化，使半固化絕緣樹脂填充在第二導電線路110間的間隙，冷卻后第一半固化片107和第二半固化片111一同固化，如圖1i所示，在芯板101的兩側(cè)形成兩個三層結(jié)構(gòu)。

在步驟260，將芯板101兩側(cè)的三層結(jié)構(gòu)從離型膜103分離，形成兩個三層金屬的無芯板結(jié)構(gòu)，如圖1j所示。

在步驟270，去除第一銅箔104和第三銅箔112并進行鉆孔，形成從第二半固化片111外表面通向第二導電線路110的盲孔113以及從第一導電線路106通向第二導電線路110的盲孔114。在本發(fā)明的實施例中，首先，將第一銅箔104和第三銅箔112的厚度減薄至6μm以下，如圖1k所示。然后，在第一銅箔104和第三銅箔112上進行激光鉆孔并去除孔內(nèi)膠渣，形成從第三銅箔112通向第二導電線路110的盲孔113以及從第一銅箔104通向第二導電線路110的盲孔114，如圖1l所示。然后將減薄的第一銅箔104和第三銅箔112完全去除，如圖1m所示。在鉆孔過程中保留減薄的第一銅箔104和第三銅箔112的作用包括：a)在鉆孔中起到對基板表面樹脂層表面和線路的保護，以免外力損傷；b)鉆孔后，通孔內(nèi)需要做除膠渣處理，在除膠渣過程中，銅層保護基板表面的樹脂層不被除膠渣溶液腐蝕。

在步驟280，填充盲孔并形成第三導電線路。在本發(fā)明的實施例中，在已去除第一銅箔104和第三銅箔112的上下兩層半固化片107和111的外表面沉積形成電鍍種子層115，如圖1n所示。在通常工藝中，一般通過化學鍍銅以形成銅電鍍種子層。然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員應該意識到，但本發(fā)明的保護范圍不限于此，例如，也可以通過濺射等其他已知工藝形成銅電鍍種子層或其他線路電鍍種子層。此外，常規(guī)的化學鍍銅工藝包括：蓬松，除膠、中和、酸浸、清潔、微蝕、預浸、活化、還原、化銅，水洗等步驟，但本發(fā)明所述方法在半固化片表面進行化學鍍銅，不做除膠和蓬松工序，僅做：中和、酸浸、清潔、微蝕、預浸、活化、還原、化銅，水洗。其目的是防止改變半固化片表面的粗糙度，從而提高后續(xù)制造的線路與半固化片間的結(jié)合力。與現(xiàn)有技術(shù)的化學鍍銅工藝相比，本發(fā)明公開的化學鍍銅工藝不僅簡化工藝步驟，而且獲得了性能更好的結(jié)構(gòu)。

接下來，如圖1o所示，通過光刻工藝在電鍍種子層115上形成電鍍掩膜116和電鍍窗口117。具體光刻工藝可以通過干膠貼膜或者光刻膠旋涂，再通過后續(xù)的曝光、顯影等工藝實現(xiàn)，以確保在非線路區(qū)域形成電鍍掩膜。

然后，如圖1p所示，對形成電鍍掩膜116和電鍍窗口117的半固化片基板進行電鍍，填充盲孔并形成第三導電線路118。在通常工藝中，一般為鍍銅，然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員應該意識到，但本發(fā)明的保護范圍不限于此，例如，也可以電鍍其他導電材料以形成導電線路。

接下來，如圖1q所示，去除電鍍掩膜116。裸露出導電線路118和前述的電鍍種子層115。

然后，如圖1r所示，通過閃蝕法去除電鍍掩膜116下方的種子層115。閃蝕法主要通過控制刻蝕時間等參數(shù)快速去除種子層，以減少對導電線路的過度腐蝕，具體工藝不再詳細描述。在本發(fā)明的實施例中，通過上述工藝形成的線路的最小線寬線距可小于15μm/15μm，線路的厚度在18μm至20μm的范圍內(nèi)。

最后，在步驟290，在第一導電線路106和第三導電線路118的表面上形成阻焊層和焊盤區(qū)，并在焊盤區(qū)的導電線路表面上形成表面保護層。在本發(fā)明的實施例中，分別第一導電線路106和第三導電線路118的表面上制作阻焊層119，并形成電極窗口120，如圖1s所示。在本發(fā)明的實施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)實際需要選擇適當?shù)墓に噥硇纬勺韬笇?19。例如，可通過絲網(wǎng)印刷綠油來形成阻焊層119，或者可通過熱壓干模型綠油并進行光刻來形成阻焊層119和電極窗口120。

接下來，如圖1t所示，在電極窗口120上形成表面涂覆層121。在本發(fā)明的實施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)實際需要選擇niau、nipdau、防氧化有機薄膜、噴錫等作為表面涂層。

上面結(jié)合圖1a至圖1t以及圖2介紹了三層無芯基板制造過程，一方面提高了加工效率，另一方面提高了基板加工的起始結(jié)構(gòu)的厚度，使得加工工藝更容易控制，減少加工操作帶來的問題，有利于良率的改善。同時，三層金屬間的兩層半固化樹脂同時固化，形成三層金屬板結(jié)構(gòu)，使得兩層樹脂的固化條件相同，有效減小基板中樹脂固化條件不同帶來的應力不同形成的基板翹曲問題。

在圖1t所示的三層無芯基板中，三層線路106、110、118和中間的兩層絕緣樹脂相對于中間層金屬在力學結(jié)構(gòu)上是對稱的，因此，最終形成的三層結(jié)構(gòu)中樹脂的應力很小。通過對雙面布線覆銅率和合理設(shè)計可以形成和有芯對稱基板一樣低翹曲的基板。從而消除基板內(nèi)應力，基板無翹曲。三層線路106、110、118間的電連接通過分別連接第一導電線路和第二導電線路的電鍍盲孔以及連接第二導電線路和第三導電線路的電鍍盲孔來實現(xiàn)。通過本發(fā)明的方案，將單層板的通孔轉(zhuǎn)化成兩個背靠背的盲孔進行電鍍，使得原來的通孔電鍍轉(zhuǎn)化為盲孔電鍍，降低了通孔填充電鍍的工藝難度。

在本發(fā)明的三層無芯基板制造過程中，一次加工形成兩塊無芯基板，提高加工效率，降低成本，使無芯基板成本大幅度降低。

與現(xiàn)有技術(shù)的三層無芯基板相比，本發(fā)明所提供的三層無芯基板可減低基板厚度，因為采用導電線路壓合埋入兩側(cè)半固化片技術(shù)，使得三層金屬最大限度利用半固化片樹脂的填充作用，可以有效降低三層基板的最終厚度。

本發(fā)明還具有易操作，降低工藝難度的優(yōu)點：采用銅箔承載結(jié)構(gòu)使得加工起始結(jié)構(gòu)的厚度大幅度提高，提高了加工的可操作性，使得工藝更易于控制，有效改善良率。

本發(fā)明的第一導電線路采用埋入線路技術(shù)，有效提高這層線路的結(jié)合力，避免細線路加工中半加成sap工藝中鈀殘留導致線路間絕緣阻抗低，需要進行除鈀處理的問題，減少了工藝步驟，降低工藝成本。

盡管上文描述了本發(fā)明的各實施例，但是，應該理解，它們只是作為示例來呈現(xiàn)的，而不作為限制。對于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，可以對其做出各種組合、變型和改變而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，此處所公開的本發(fā)明的寬度和范圍不應被上述所公開的示例性實施例所限制，而應當僅根據(jù)所附權(quán)利要求書及其等同替換來定義。