一种封装基板上实现高密度高精度空腔结构的方法技术

本发明专利技术公开了一种封装基板上实现高密度高精度空腔结构的方法，包括以下步骤：S1、制备基板，基板通常采用不锈钢作为基板；S2、基板覆铜，在基板上覆盖一层铜层；S3、覆干膜；S4、曝光干膜；S5、显影未曝光区域干膜；S6、蚀刻无干膜保护区的铜层；S7、去膜，剥离干膜剩余部分；S8、高速等离子蚀刻，利用蚀刻气体无法蚀刻金属的特性，高速等离子蚀刻机进行蚀刻树脂介电料；S9、去铜，去除铜层，完成基板空腔的雕刻。本发明专利技术通过金属保护罩后，等离子蚀刻介电材料的方式，能够制作高度一致性和高精度的基板空腔，在封装基板上实现高密度孔；实现了高密度空腔一次完成加工，产品空腔数量越多，提高了加工效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种封装基板上实现高密度高精度空腔结构的方法


[0001]本专利技术属于封装基板的
，具体涉及一种封装基板上实现高密度高精度空腔结构的方法。

技术介绍

[0002]封装基板是可为芯片提供电连接、保护、支撑、散热、组装等功效，以实现多引脚化，缩小封装产品体积、改善电性能及散热性、超高密度或多芯片模块化的目的。目前所使用的多数是半导体封装基板。
[0003]封装技术经历了4个阶段：(1)20世纪70代，以插装型的封装技术形式为主；(2)20世纪80年代，主要以微电子封装技术表面贴装技术为主流；(3)20世纪90年代，随着集成电路技术的不断进步，封装技术主要是以面阵列的方式向小型化和低功率方向发展；(4)进入21世纪后，封装技术进入了快速发展时期，迎来了堆叠式封装技术时代，封装概念从原本的单一器件封装演变成了系统级封装(SiP)。
[0004]封装过程中，作为上下互连的中介层结构，垂直互连结构对三维封装集成能力以及实现系统整合具有不可替代的作用，其中硅通孔(TSV)、塑封通孔(TMV)和玻璃通孔(TGV)互连结构在近些年的先进封装领域中是最为普遍的结构，通过垂直互连提高了封装体的高密度互连能力。现有的封装基板上空腔的加工主要采用激光镭射，但需要逐个加工，加工速度慢，而且激光加工能量控制一致性不高，内壁会毛糙和形变，从而在高密度空腔加工效率、品质和成本上，满足不了高端产品的成本。
[0005]激光在加工基板时，由于能量控制分布非线性，对空腔的底部和侧壁平面度的实现产生较大影响，无法有效的产生规则形态，导致每个空腔的一致性差，如图1所示，由于是非线性控制，激光加工的空腔都会具备毛糙的侧边；同时由于逐个加工，对于高密度的空腔结构，产能匹配度严重不足，同样是因为逐个加工，设备的XY轴精度偏差，会导致每个空腔都存在相对位置偏差。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，本专利技术的首要目的在于提供一种封装基板上实现高密度高精度空腔结构的方法，该方法基于光刻制作保护金属保护图形，配合等离子蚀刻的方式来实现，加工空腔一致性高，能够一次完成整片高密度空腔加工，而且基板的所有空腔相对位置高度一致。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下。
[0008]一种封装基板上实现高密度高精度空腔结构的方法，该方法包括以下步骤：
[0009]S1、制备基板，基板通常采用有机树脂介电材料作为基板材料；
[0010]S2、基板覆铜，在基板上覆盖一层铜层；
[0011]通常是通过电镀，在基板上电镀一层1
‑
5μm厚的铜层。
[0012]S3、覆膜；在铜层上贴附一层可感光干膜；
[0013]所述覆盖膜，为一种感光干膜材料；感光膜经过后工艺的曝光后，会形成不同的化学特性，形成曝光区域和非曝光区域，其中，非曝光区域经过弱碱药水可以移除，感光区域需要强碱药水才能移除。
[0014]S4、曝光干膜，在干膜上形成曝光区和非曝光区；
[0015]使用曝光机在干膜上形成所需的图形，其中曝光区域形态即为后工艺所要制作的金属保护保护罩图形。
[0016]S5、显影；利用如碱性的显影液，移除干膜上未曝光区域；
[0017]S6、蚀刻；使用铜蚀刻药水，蚀刻掉没有干膜保护的铜层，从而在曝光过的干膜底部形成所需的金属保护罩的制作，而被蚀刻掉铜的区域下面是树脂介电材料，将可以使用等离子蚀刻机进行定向蚀刻，从而形成空腔。
[0018]S7、去膜，剥离剩余干膜；
[0019]感光干膜剩余的感光部分经过强碱药水的处理，即可移除；
[0020]S8、高速等离子蚀刻，使用10kw以上高功率等离子发生器，配合选择性蚀刻气体，如CF4等，利用蚀刻气体可以蚀刻树脂介电材料而无法蚀刻金属的特点，对树脂介电料进行1μm/min以上的高速蚀刻，通过高速等离子蚀刻，能够准确雕刻出空腔的形状，避免粗糙的边界，这是基于光刻工艺显影出的图形精度可以达到
±
1μm水准，从而蚀刻出同样高精度的铜保护罩，而等离子蚀刻具备1μm的等向性，从而实现非铜保护罩区域精准的空腔制作。
[0021]本专利技术利用铜层作为金属保护罩，通过高速等离子蚀刻机对利用蚀刻气体基板进行蚀刻，所蚀刻的是铜层下面非金属，是一种有机树脂介电材料。
[0022]S9、去铜，去除铜层，完成基板空腔的雕刻。
[0023]本专利技术首先在基板表面形成一层薄铜层，然后通过曝光、显影、蚀刻，去膜的方式形成金属保护罩，利用高速等离子蚀刻机不同材质上蚀刻速率差异大，以及高等向性蚀刻的特点，对没有金属铜保护的介电料，如塑封料、PI、ABF等材料进行快速蚀刻，同时通过蚀刻时间的控制，达到微米级的空腔深度加工，从而实现整片封装基板内一次性高密度、高精度空腔的加工，形成最终产品中所需要的高密度空腔结构，这些高密度空腔结构可以在射频器件、MEMS器件、基板盲孔等领域有着广泛的应用。
[0024]本专利技术的有益效果是：
[0025]本专利技术通过金属保护罩后，等离子蚀刻介电材料的方式，能够制作高度一致性和高精度的基板空腔，在封装基板上实现高密度孔；通过本方法制作的基板空腔一致性和位置精度远优于现有的激光加工方案，实现了高密度空腔一次完成加工，产品空腔数量越多，提高了加工效率。
附图说明
[0026]图1是现有技术制作的基板空腔示意图。
[0027]图2是本专利技术所实现的制备工艺流程图。
[0028]图3是本专利技术所实现的基板空腔示意图。
[0029]图4是本专利技术所制得的产品示意图。
具体实施方式
[0030]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0031]图2所示，为本专利技术所实现的封装基板上实现高密度高精度空腔结构的方法，该方法包括以下步骤：
[0032]S1、制备基板，基板通常采用有机树脂介电材料作为基板；
[0033]S2、基板覆铜，在基板上覆盖一层铜层；
[0034]通常是通过电镀，在基板上电镀一层1
‑
5μm厚的铜层。
[0035]S3、覆膜；在铜层上贴附一层可感光干膜，
[0036]所述覆盖膜，为一种感光干膜材料；感光膜经过后工艺的曝光后，会形成不同的化学特性，非曝光区域经过弱碱药水可以移除，感光区域需要强碱药水才能移除。
[0037]S4、曝光干膜，在干膜上形成曝光区和非曝光区；
[0038]使用曝光机在干膜上形成所需的图形，其中曝光区域形态即为后工艺所要制作的金属保护保护罩图形。
[0039]S5、显影；利用如碱性的显影液，移除干膜上未曝光区域；
[0040]S6、蚀刻；使用铜蚀刻药水，蚀刻掉没有干膜保护的铜层，从而在曝光过的干膜底部形成所需的金属保护罩的制作，而被蚀刻掉铜的区域下面是树脂介电材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种封装基板上实现高密度高精度空腔结构的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：S1、制备基板，基板采用有机树脂介电材料作为基板材料；S2、基板覆铜，在基板上覆盖一层铜层；S3、覆膜；在铜层上涂覆一层覆盖膜；S4、曝光干膜，在干膜上形成曝光区和非曝光区；S5、显影；利用显影液，移除干膜上未曝光区域；S6、蚀刻；将铜层依据需要的基板空腔轮廓进行蚀刻，蚀刻出相应的形状；S7、去膜，剥离覆盖膜；S8、高速等离子蚀刻，利用高速等离子蚀刻机进行蚀刻，通过高速等离子蚀刻，能够准确雕刻出空腔的形状，避免粗糙的边界；S9、去铜，去除铜层，完成基板空腔的雕刻。2.如权利要求1所述的封装基板上实现高密度高精度空腔结构的方法，其特征在于S2步骤中，在基板上电镀一层1
‑
5μm厚的铜层。3.如权利要求2所述的封装基板上实现高密度高精度空腔结构的方法，其特征在于S3步骤中，所述覆盖膜，为一种感光干膜材料；感光膜经过后工艺的曝光后，会形成感光区域和非曝光区...

【专利技术属性】
技术研发人员：环珣，
申请(专利权)人：苏州芯唐格电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：