《一種超薄無芯封裝基板的加工方法和結構》是深南電路股份有限公司於2016年9月28日申請的專利，該專利的公布號為CN106409688A，授權公布日為2017年2月15日，發明人是鄭仰存、李颯、谷新、李俊。
《一種超薄無芯封裝基板的加工方法和結構》包括：提供包括複合銅箔層的承載板，複合銅箔層包括可分離的支撐基底層與超薄銅箔層；在超薄銅箔層上製作第一線路層，壓合絕緣層和外層銅箔層；製作導通孔，在外層銅箔層上製作第二線路層，與第一線路層通過導通孔電連線；對第二線路層進行阻焊和表面塗覆處理；將超薄銅箔層與支撐基底層分離，在得到的超薄無芯封裝基板上粘結支撐板；微蝕去除超薄銅箔層，顯露出第一線路層；對第一線路層進行阻焊和表面塗覆處理。該發明實施例還提供相應的超薄無芯封裝基板結構。該發明技術方案利用支撐板的保護和加強作用，有助於解決2016年9月之前的技術中因超薄無芯封裝基板強度不足，容易變形翹曲導致的產品折損等問題。
2020年7月14日，《一種超薄無芯封裝基板的加工方法和結構》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《一種超薄無芯封裝基板的加工方法和結構》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種超薄無芯封裝基板的加工方法和結構
- 申請人：深南電路股份有限公司
- 申請日：2016年9月28日
- 申請號：2016108623461
- 公布號：CN106409688A
- 公布日：2017年2月15日
- 發明人：鄭仰存、李颯、谷新、李俊
- 地址：廣東省深圳市南山區僑城東路99號
- Int. Cl.：H01L21/48(2006.01)I、H01L23/14(2006.01)I、H01L23/498(2006.01)I
- 代理機構：深圳市深軟翰琪智慧財產權代理有限公司
- 代理人：徐翀
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
電子產品的薄型化催生了無芯封裝基板，它不僅比有芯封裝基板更薄，而且電氣性能更加優越。與有芯封裝基板不同，無芯封裝基板不包括中間的可起支撐作用的芯板，僅使用絕緣層和銅箔層通過增層工藝實現高密度布線。
2016年前無芯封裝基板薄板主要通過無芯基板工藝進行加工，過程一般包括：
S1、製作承載板，承載板的表層為複合銅箔層，複合銅箔層包括兩層可分離的結構，分別是支撐基底層和超薄銅箔層；
S2、在承載板的超薄銅箔層的表面通過增層工藝製作兩層或多層線路層，然後將複合銅箔層包含的兩層可分離的結構分離，得到包括超薄銅箔層、兩層或多層線路層在內的超薄基板結構；
S3、對該超薄基板結構進行後續的蝕刻、阻焊及表面塗覆等加工處理，最終得到無芯封裝基板成品。
實踐發現，2016年9月之前的無芯基板工藝主要存在以下缺陷：
分離後得到的超薄基板結構是超薄板且沒有芯板支撐，導致強度不足，容易變形翹曲，因此，容易在後續的阻焊製作、表面塗覆工藝中產生批量折損，影響產品良率；以及在封裝基板製造過程和後續的封裝製程中發生折損。
發明內容
專利目的
《一種超薄無芯封裝基板的加工方法和結構》實施例提供一種超薄無芯封裝基板的加工方法和超薄無芯封裝基板結構，以有助於解決2016年9月之前的技術中因超薄無芯封裝基板強度不足，容易變形翹曲導致的產品折損等問題。
技術方案
《一種超薄無芯封裝基板的加工方法和結構》第一方面提供一種超薄無芯封裝基板的加工方法，包括：提供承載板，所述承載板包括中央介質層和設定在所述中央介質層至少一側表面的複合銅箔層，所述複合銅箔層包括設定在所述中央介質層表面的支撐基底層以及設定在所述支撐基底層表面的、可分離的超薄銅箔層；在所述超薄銅箔層上製作第一線路層，在所述第一線路層上壓合絕緣層和外層銅箔層；製作導通孔，以及在所述外層銅箔層上製作第二線路層，所述第二線路層與所述第一線路層通過所述導通孔電連線；對所述第二線路層進行阻焊和表面塗覆處理；將所述超薄銅箔層與所述支撐基底層分離，得到超薄無芯封裝基板，所述超薄無芯封裝基板包括所述超薄銅箔層、所述第一線路層、所述絕緣層和所述第二線路層；在所述超薄無芯封裝基板上粘結支撐板，所述支撐板位於所述第二線路層所在的一面；微蝕去除所述超薄銅箔層，顯露出所述第一線路層，所述第一線路層是埋設在所述絕緣層內的嵌入式線路；對所述第一線路層進行阻焊和表面塗覆處理。
《一種超薄無芯封裝基板的加工方法和結構》第二方面提供一種超薄無芯封裝基板結構，包括：超薄無芯封裝基板，和粘結在所述超薄無芯封裝基板上的支撐板；所述無芯封裝基板包括絕緣層和設定在所述絕緣層兩面的第一線路層與第二線路層，所述第二線路層與所述第一線路層通過導通孔電連線；所述第一線路層是埋設在所述絕緣層內的嵌入式線路；所述支撐板位於所述第二線路層所在的一面。
改善效果
由上可見，《一種超薄無芯封裝基板的加工方法和結構》一些可行的實施方式中，將複合銅箔層分離後，在得到的超薄無芯封裝基板上粘結支撐板，利用支撐板的支撐作用，提高了超薄無芯封裝基板的強度，可以避免基板變形翹曲。這樣，在後續的微蝕，阻焊和表面塗覆，以及封裝基板製造和後續的封裝製程中，可以避免或者減少因基板過薄，強度過低，容易變形翹曲等原因導致的板件折損，良率降低等問題。
綜上，該發明實施例提供的方法，利用支撐板的保護和加強作用，有助於解決2016年9月之前的技術中因超薄無芯封裝基板強度不足，容易變形翹曲導致的產品折損等問題。該發明實施例提供的超薄無芯封裝基板結構，由於具有支撐板保護和加強，具有便於加工的優點，還具有便於運輸、存放等優點。
附圖說明
圖1是《一種超薄無芯封裝基板的加工方法和結構》實施例提供的超薄無芯封裝基板的加工方法的流程示意圖；
圖2a-2k是該發明實施例方法加工超薄無芯封裝基板各個階段的示意圖；
圖2l是該發明實施例提供的超薄無芯封裝基板結構的示意圖。
技術領域
《一種超薄無芯封裝基板的加工方法和結構》涉及封裝基板技術領域，具體涉及一種超薄無芯封裝基板的加工方法和結構。
權利要求
1.一種超薄無芯封裝基板的加工方法，其特徵在於，包括：提供承載板，所述承載板包括中央介質層和設定在所述中央介質層至少一側表面的複合銅箔層，所述複合銅箔層包括設定在所述中央介質層表面的支撐基底層以及設定在所述支撐基底層表面的、可分離的超薄銅箔層；在所述超薄銅箔層上製作第一線路層，在所述第一線路層上壓合絕緣層和外層銅箔層；製作導通孔，以及在所述外層銅箔層上製作第二線路層，所述第二線路層與所述第一線路層通過所述導通孔電連線；對所述第二線路層進行阻焊和表面塗覆處理；將所述超薄銅箔層與所述支撐基底層分離，得到超薄無芯封裝基板，所述超薄無芯封裝基板包括所述超薄銅箔層、所述第一線路層、所述絕緣層和所述第二線路層；在所述超薄無芯封裝基板上粘結支撐板，所述支撐板位於所述第二線路層所在的一面；微蝕去除所述超薄銅箔層，顯露出所述第一線路層，所述第一線路層是埋設在所述絕緣層內的嵌入式線路；對所述第一線路層進行阻焊和表面塗覆處理。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述在所述超薄無芯封裝基板上粘結支撐板包括：在所述超薄無芯封裝基板的邊緣輔助圖形區域設定粘結劑，使用所述粘結劑在所述超薄無芯封裝基板上粘結支撐板。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述粘結支撐板的操作在高溫高壓抽真空的條件下進行。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括：在所述超薄無芯封裝基板的邊緣輔助圖形區域，加工出貫穿所述超薄無芯封裝基板和所述支撐板的定位孔。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述支撐板為覆銅板、鋼板或銅板。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述粘結劑為環氧樹脂或聚醯亞胺為基礎的膠黏劑。
7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於：所述超薄無芯封裝基板的厚度不大於80微米。
8.一種超薄無芯封裝基板結構，其特徵在於，包括：超薄無芯封裝基板，和粘結在所述超薄無芯封裝基板上的支撐板；所述無芯封裝基板包括絕緣層和設定在所述絕緣層兩面的第一線路層與第二線路層，所述第二線路層與所述第一線路層通過導通孔電連線；所述第一線路層是埋設在所述絕緣層內的嵌入式線路；所述支撐板位於所述第二線路層所在的一面。
9.根據權利要求8所述的超薄無芯封裝基板結構，其特徵在於：所述支撐板為覆銅板、鋼板或銅板。
10.根據權利要求8所述的超薄無芯封裝基板結構，其特徵在於：所述超薄無芯封裝基板的厚度不大於80微米。
實施方式
- 實施例一
參考圖1，《一種超薄無芯封裝基板的加工方法和結構》實施例提供一種超薄無芯封裝基板的加工方法，套用在封裝基板領域，包括但不限於存儲模組，微機電系統等積體電路封裝領域。該發明實施例方法有助於提高無芯封裝基板產品的加工能力，可用於解決100微米厚度以上的無芯封裝基板產品的加工，尤其可以用於100微米以下的無芯封裝基板產品的加工，有助於減少產品折損，提高產品良率，滿足大量生產的需求。
參考圖1，該發明實施例方法可包括：101、提供承載板，承載板包括中央介質層和設定在中央介質層至少一側表面的複合銅箔層，複合銅箔層包括設定在中央介質層表面的支撐基底層以及設定在支撐基底層表面的、可分離的超薄銅箔層。
參考圖2a，所述承載板20包括中央介質層210和設定在所述中央介質層210一側表面或兩側表面的複合銅箔層220。該實施例中，所述承載板20與普通覆銅板的不同之處在於，其銅箔層為複合銅箔層220，該複合銅箔層220包括兩層可分離的結構，即支撐基底層2201和超薄銅箔層2202。一些實施例中，可以通過在中央介質層210的一側或兩側壓合複合銅箔層220，製成所述承載板20。
可選的，所述中央介質層210可以是玻纖板。可選的，所述超薄銅箔層2202可以是厚度不超過10微米乃至不超過5微米的銅箔層。
102、在超薄銅箔層上製作第一線路層。
該步驟中，在承載板20的至少一側的超薄銅箔層2202的表面製作形成第一線路層。參考圖2b，該實施例中以在承載板20的兩側都製作第一線路層301為例。一些實施例中，可以採用圖形電鍍工藝來形成第一線路層301，具體過程可以包括：貼膜-曝光-顯影-圖形電鍍-去膜；其中，貼膜，是在超薄銅箔層2202的表面貼上抗鍍膜，例如抗鍍乾膜；曝光，是利用曝光機發射的紫外線將膠片或其它透明材質上的線路圖形轉移到抗鍍膜上；顯影，是將經過上述步驟處理承載板20置於顯影液中處理，將未發生光聚合反應的抗鍍膜去除，剩餘的抗鍍膜在超薄銅箔層2202表面定義出線路圖形；圖形電鍍，是對承載板20進行加厚電鍍，在超薄銅箔層2202表面定義的線路圖形位置形成電鍍層；去膜，是用化學溶液去除抗鍍膜。
經上述步驟，在承載板20的超薄銅箔層2202上製作形成第一線路層301。
可選的，第一線路圖形301的高度介於10微米-15微米之間；可選的，第一線路圖形301可以是線寬不超過15微米且線間距不超過15微米的精細線路。
103、在第一線路層上壓合絕緣層和外層銅箔層。
該步驟中進行增層處理，如圖2c所示，可以在第一線路層301上壓合絕緣層302和外層銅箔層303。可選的，絕緣層302可以選擇使用25-30微米厚度的半固化片（PP片）；可選的，外層銅箔層303可以選擇採用超薄銅箔，例如厚度不超過15微米的銅箔。從圖2c可以看出，壓合後，第一線路層301線路嵌入到PP片302中，稱為嵌入式線路。
104、製作導通孔。
該步驟中製作層間導通用的導通孔，如圖2d所示，可以在外層銅箔層303所在的一側，向內層製作導通孔304，使得第一線路層301和外層銅箔層303可以通過導通孔304電連線。
一些實施方式中，可以採用雷射鑽孔和孔金屬化工藝製作導通孔304，具體可以包括：首先採用雷射鑽孔工藝從外層銅箔層303一面的設計位置加工出抵達所述第一線路層301的盲孔，其中，可以先在所述設計位置進行蝕刻開窗，顯露出絕緣層302後再進行雷射鑽孔，也可以直接在設計位置進行雷射鑽孔。然後，採用沉銅工藝在盲孔的孔壁形成薄薄的沉銅層作為電鍍的基礎；最後，對盲孔進行填孔電鍍，製得導通孔304；其中，填孔電鍍時可以採用全板電鍍工藝，也可以採用圖形電鍍工藝。可選的，該步驟中製作的導通孔304可以是一個，也可以是多個。
105、在外層銅箔層上製作第二線路層，第二線路層與第一線路層通過導通孔電連線。
該步驟中採用蝕刻工藝加工線路層，如圖2e所示，可以採用蝕刻工藝在外層銅箔層303上進行蝕刻加工，形成第二線路層305，具體加工過程可以包括：貼膜-曝光-顯影-蝕刻-去膜；其中，貼膜，是在外層銅箔層303的表面貼上抗蝕膜，例如抗蝕乾膜；曝光，是利用曝光機發射的紫外線將膠片或其它透明材質上的線路圖形轉移到抗蝕膜上；顯影，是利用顯影液處理，將未發生光聚合反應的抗蝕膜去除，剩餘的抗蝕膜在外層銅箔層303表面定義出線路圖形；蝕刻，是對未被抗蝕模保護的外層銅箔層303進行蝕刻去除；去膜，是用化學溶液去除抗蝕膜。
經上述步驟，外層銅箔層303未被蝕刻去除的部分形成第二線路層305。
可選的，第二線路層305的高度可以不高於15微米；可選的，第二線路圖形305可以是線寬不超過15微米且線間距不超過15微米的精細線路。
106、對第二線路層進行阻焊和表面塗覆處理。
如圖2f所示，該步驟中可對第二線路層305進行阻焊處理和表面塗覆處理；其中，阻焊處理是在第二線路層305上方設定一阻焊層306例如綠油，以對第二線路層305和絕緣層302進行保護；表面塗覆處理是在例如第二線路層305的需要顯露在外的部分等位置，形成一種膜層，以改善表面性能，例如在焊盤表面電鍍硬金或軟金形成鍍金層，或電鍍鍍形成鍍鈀層。
107、將超薄銅箔層與支撐基底層分離，得到超薄無芯封裝基板。
該步驟中，進行複合銅箔層層間分離，即，將所述超薄銅箔層與所述支撐基底層分離，得到如圖2g所示的超薄無芯封裝基板30，這裡的超薄無芯封裝基板30還是半成品。如圖2g所示，半成品的所述超薄無芯封裝基板30包括所述超薄銅箔層2202、所述第一線路層301、所述絕緣層302和所述第二線路層305；還可以包括：連線所述第一線路層301和所述第二線路層305的導通孔304。
接下來，需要微蝕去除所述超薄銅箔層2202，顯露出第一線路層301，並對第一線路層301進行阻焊和表面塗覆處理後，才能得到成品超薄無芯封裝基板30。但是，由於超薄無芯封裝基板30的厚度過薄例如不超過100微米，且沒有芯板支撐，導致容易翹曲變形，在後續的微蝕、阻焊和表面塗覆等處理步驟中以及後續的封裝乃至運輸等過程非常容易折損甚至導致後續工藝無法進行。
108、在超薄無芯封裝基板上粘結支撐板，支撐板位於第二線路層所在的一面。
為解決上述問題，該發明實施例中採用支撐板40對超薄無芯封裝基板30進行加強和保護。於是，該步驟中，如圖2h和2i所示，可以在超薄無芯封裝基板30上粘結支撐板40，所述支撐板40位於所述第二線路層305所在的一面，為便於描述該文中將這一面稱為超薄無芯封裝基板30的背部；也就是說，支撐板40粘結在超薄無芯封裝基板30的背部，以實現背部加強和保護。
具體實現過程中，首先將承載板20一面或兩面附著的超薄無芯封裝基板30分離，翻轉後用可以超薄無芯封裝基板30產品的邊緣輔助圖形區域31設定粘結劑50，或者說，使用粘結劑50將邊緣輔助圖形區域31封住，然後利用支撐板40進行承接，使用所述粘結劑在所述超薄無芯封裝基板30上粘結支撐板40，將兩者粘合為一體，兩者的粘結位置在四周的邊緣輔助圖形區域31。
可選的，所用粘結劑50的厚度在5-15微米；可選的，粘結劑完全封住基板背面的邊緣輔助圖形區域31；可選的，粘結支撐板40的操作過程在高溫高壓抽真空的條件下進行，其中可以使用溫度為200度以下例如100到200度的高溫條件，以保證底部支撐板40和超薄無芯封裝基板30貼合緊密，無氣泡。
其中，粘結劑粘結區域在封裝過程中不會被用到，在產品切割成單顆時可以被去除。可選的，所述支撐板為覆銅板、鋼板或銅板，或其他強度、剛性和膨脹係數與印刷電路板（PCB）匹配的片狀材料；也就是說，不管是導體還是絕緣體，只要膨脹係數和強度足夠，線路板支撐可以加工的片狀材料，都可以考慮用來作為支撐板。可選的，所述粘結劑為環氧樹脂或聚醯亞胺為基礎的膠黏劑。
109、微蝕去除超薄銅箔層，顯露出所述第一線路層，第一線路層是埋設在絕緣層內的嵌入式線路。
該步驟中，進行外層圖形加工，如圖2j所示，使用微蝕工藝，將表面的超薄銅箔層2202微蝕去除，顯露出埋設在所述絕緣層302內的嵌入式線路，即第一線路層301。該步驟，由於帶有支撐板進行加工，整個板件具有足夠的強度和厚度，不會輕易變形或翹曲，可以避免或減少板件折損，提高良率。
110、對第一線路層進行阻焊和表面塗覆處理。
該步驟中，如圖2k所示，可對第一線路層301進行阻焊處理和表面塗覆處理；其中，阻焊處理是在第一線路層301上方設定一阻焊層306例如綠油，以對第一線路層301和絕緣層302進行保護；表面塗覆處理是在例如第一線路層301的需要顯露在外的部分等位置，形成一種膜層，以改善表面性能，例如在焊盤表面電鍍硬金或軟金形成鍍金層，或電鍍鍍形成鍍鈀層。該步驟，由於帶有支撐板進行加工，整個板件具有足夠的強度和厚度，不會輕易變形或翹曲，可以避免或減少板件折損，提高良率。
經上述步驟，超薄無芯封裝基板的加工已基本完成。與有芯封裝基板不同的是，有芯封裝基板的中央有芯板例如玻纖板支撐，而超薄無芯封裝基板的中央只有薄薄的絕緣層例如半固化片。
實際加工過程中，通常採用拼版工藝，即，在一張大的基板上排列組合多張小的封裝基板，為此，可選的，該發明實施例方法還可以包括以下步驟：在超薄無芯封裝基板的邊緣輔助圖形區域，加工出貫穿超薄無芯封裝基板和支撐板的一個或多個定位孔。
如圖2l所示，該步驟中，可以在粘接區域即邊緣輔助圖形區域，進行鑽孔並用銑床加工成指定的形狀，形成定位孔60，以便用於封裝廠加工，該定位孔60通常是貫穿所述超薄無芯封裝基板和所述支撐板的定位孔，一般為多個。
後續可以基於定位孔60對拼版結構進行切割，得到單顆成品的超薄無芯封裝基板30，其中，支撐板40可以在產品切割成單顆成品時可以自行脫落去除。
以上，結合附圖以加工雙面板為例，對該發明實施例方法進行了說明。該方法既可用於加工雙面板，即包括兩層線路層的超薄無芯封裝基板；也可用於加工多層板，即包括多層線路層的超薄無芯封裝基板；該方法既可以保證產品在加工過程中的強度，提高加工良率，減少產品折損，又可實現產品的功能。
以加工雙面板為例，該發明實施例方法可用於加工厚度在100微米以下的超薄無芯封裝基板產品，例如60～80微米的超薄無芯封裝基板產品。可選的，該文中所述的超薄無芯封裝基板可以是厚度不超過100微米、或者不超過80微米的無芯封裝基板。而採用傳統的加工方法，厚度在100微米左右或以下的無芯封裝基板由於太薄，強度太低，變形翹曲嚴重，因而無法加工，傳統方法只能加工幾百微米厚度的無芯封裝基板，且不能保證折損水平，良率很低。
由上可見，該發明一些可行的實施方式中，將複合銅箔層分離後，在得到的超薄無芯封裝基板上粘結支撐板，提供了一種帶支撐板的新的超薄無芯封裝基板結構。利用支撐板的支撐作用，提高了超薄無芯封裝基板的強度，可以避免基板變形翹曲。這樣，在後續的微蝕，阻焊和表面塗覆等處理過程中，以及在封裝基板製造過程中和後續的封裝製程中，由於支撐板的保護和加強，可以避免或者減少因基板過薄，強度過低，容易變形翹曲等原因導致的板件折損，良率降低等問題。
綜上，《一種超薄無芯封裝基板的加工方法和結構》實施例提供的方法，利用支撐板的保護和加強作用，有助於解決2016年9月之前的技術中因超薄無芯封裝基板強度不足，容易變形翹曲導致的產品折損等問題。該發明實施例提供的超薄無芯封裝基板結構，由於具有支撐板保護和加強，具有便於加工的優點，還具有便於運輸、存放等優點。
- 實施例二
參考圖2l，《一種超薄無芯封裝基板的加工方法和結構》實施例二還提供一種超薄無芯封裝基板結構，可採用該發明實施例一的方法加工而成。
如圖2l，超薄無芯封裝基板結構可包括：超薄無芯封裝基板30，和粘結在所述超薄無芯封裝基板上的支撐板40；所述無芯封裝基板30包括絕緣層302和設定在所述絕緣層兩面的第一線路層301與第二線路層305，所述第二線路層305與所述第一線路層301通過導通孔304電連線；所述第一線路層301是埋設在所述絕緣層302內的嵌入式線路；所述支撐板40位於所述第二線路層305所在的一面。
可選的，所述支撐板為覆銅板、鋼板或銅板，或其他強度和膨脹係數與超薄無芯封裝基板30匹配的材料。
可選的，超薄無芯封裝基板30和所述支撐板40通過粘結劑粘結，所述粘結劑為環氧樹脂或聚醯亞胺為基礎的膠黏劑。
可選的，所述超薄無芯封裝基板的厚度不大於100微米或不大於80微米或不大於60微米。
可選的，所述第一線路層301的厚度不大於15微米，所述第二線路層305的厚度不大於15微米，所述絕緣層302的厚度不大於25或30微米。
以上，對該發明實施例提供的超薄無芯封裝基板結構進行了介紹，關於超薄無芯封裝基板結構的更詳細的說明可以參考實施例一中的描述。
榮譽表彰
2020年7月14日，《一種超薄無芯封裝基板的加工方法和結構》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
