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一種半導(dǎo)體封裝基板結(jié)構(gòu)及其制作方法

文檔序號:7054462閱讀:398來源:國知局
一種半導(dǎo)體封裝基板結(jié)構(gòu)及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體封裝基板結(jié)構(gòu),有效縮小了基板焊盤間距的同時保證了基板焊盤的可靠性,其包括芯板,其特征在于:所述芯板兩側(cè)設(shè)置有增層層,所述增層層與芯板之間通過盲孔連接,盲孔底部與線面增層層的焊盤相連,所述增層層上或者增層層內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)電線路,所述芯板上設(shè)置有導(dǎo)通孔,所述芯板上下兩面的所述導(dǎo)電線路間通過所述導(dǎo)通孔連接,所述導(dǎo)通孔內(nèi)設(shè)置有塞孔材料,上下面所述增層層中設(shè)置有金屬柱,所述金屬柱設(shè)置在所述增層層內(nèi),所述金屬柱與內(nèi)層導(dǎo)電層相連接,本發(fā)明同時提供一種半導(dǎo)體封裝基板結(jié)構(gòu)的制作方法。
【專利說明】一種半導(dǎo)體封裝基板結(jié)構(gòu)及其制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微電子封裝工藝的【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種半導(dǎo)體封裝基板結(jié)構(gòu)及其 制作方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,摩爾定律接近失效的邊緣。產(chǎn)業(yè)鏈上1C設(shè)計、晶圓制造、 封裝測試各個環(huán)節(jié)的難度不斷加大。芯片焊盤間距的不斷變小,由于封裝基板倒扣焊盤間 距的發(fā)展無法跟上芯片焊盤間距變化的步伐。如何縮小封裝基板的焊盤間距成為亟待解決 的問題。
[0003] 現(xiàn)有封裝基板制作過程中均使用增層(Build-up)工藝。制作完最外層線路后印 刷阻焊油墨(Solder Mask)通過曝光、顯影等工藝形成焊盤,常規(guī)工藝中阻焊油墨工藝的制 作,由于阻焊油墨材料光學(xué)分辨率低和物化性能差所帶來的基板焊盤間距大和可靠性能差 等問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述問題,本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體封裝基板結(jié)構(gòu),有效縮小了基板焊盤間距 的同時保證了基板焊盤的可靠性,本發(fā)明同時提供一種半導(dǎo)體封裝基板結(jié)構(gòu)的制作方法。
[0005] 其技術(shù)方案如下: 一種半導(dǎo)體封裝基板的結(jié)構(gòu),其包括芯板,芯板兩側(cè)設(shè)置有增層層,所述增層層與芯板 之間通過盲孔連接,盲孔底部與線面增層層的焊盤相連,所述增層層上或者增層層內(nèi)部設(shè) 置有導(dǎo)電線路,所述芯板上設(shè)置有導(dǎo)通孔,所述芯板上下兩面的所述導(dǎo)電線路間通過所述 導(dǎo)通孔連接,所述導(dǎo)通孔內(nèi)設(shè)置有塞孔材料,上下面所述增層層中的設(shè)置有金屬柱,所述金 屬柱設(shè)置在所述增層層內(nèi),所述金屬柱與內(nèi)層導(dǎo)電層相連接。
[0006] 其進(jìn)一步改進(jìn)在于:上下所述增層層包括有多層增層層,所述增層層之間通過盲 孔連接,所述最外層增層層內(nèi)分別設(shè)置有導(dǎo)電線路,上下面所述最外層增層層中設(shè)置有金 屬柱。
[0007] -種半導(dǎo)體封裝基板結(jié)構(gòu)的制作方法,其特征在于:其包括以下步驟: (1) 、芯板的制作,雙面覆銅板形成導(dǎo)通孔,采用通孔金屬化的工藝沉積使導(dǎo)通孔連接 覆銅板上下兩面的金屬,在導(dǎo)通孔內(nèi)部填充塞孔材料,通過線路形成工藝,在覆銅板正反兩 面形成導(dǎo)電線路; (2) 、增層層制作,其包括:(a)、在芯板正背面貼合增層材料,在增層材料上形成盲孔, 盲孔底部露出焊盤;(b)、在增層材料上沉積導(dǎo)電層,形成導(dǎo)電線路,在導(dǎo)電層上涂覆感光 樹脂;(c)、去除感光樹脂和多余的導(dǎo)電層,完成增層層制作; (3) 、形成第一窗口,在增層層正背面再涂覆感光樹脂,通過曝光顯影的方式在正面的 感光樹脂上面形成第一窗口,第一窗口露出正面所需要的導(dǎo)電線路和焊盤; (4) 、形成金屬柱,使用電鍍的工藝第一在窗口中電鍍導(dǎo)電材料形成金屬柱,金屬柱的 高度不高于感光樹脂的高度,去除感光樹脂和種子層; (5) 、在增層層正背面貼合增層材料,增層材料將金屬柱覆蓋; (6) 、封裝基板正背面減薄,去除表面部分增層材料,露出銅柱,銅柱表面進(jìn)行防腐處 理。
[0008] 其進(jìn)一步改進(jìn)在于,重復(fù)步驟(2)和步驟(3)的工藝,形成多層增層層,增層層之 間通過盲孔連接,增層層內(nèi)分別設(shè)置有導(dǎo)電線路。
[0009] 步驟(1)中,雙面覆銅板通過機(jī)械鉆孔或激光鉆孔形成導(dǎo)通孔,通孔金屬化工藝包 括濺射黑孔、化學(xué)沉銅、黑影、電鍍銅或印刷導(dǎo)電介質(zhì)工藝,塞孔材料包括樹脂或?qū)щ娊橘|(zhì), 線路形成工藝包括涂覆感光樹脂、曝光、顯影、蝕刻、激光劃槽形成導(dǎo)電線路工藝; 步驟(2)中,貼合方式包括熱壓、滾壓、真空壓合、快速壓合、印刷、旋涂、噴涂工藝,增層 材料包括半固化片、油墨、聚酰亞胺、純膠、背膠銅箔、ABF材料或其他可以用于印刷電路板 的介質(zhì)材料,使用機(jī)械鉆孔或激光鉆孔方式在增層材料上形成盲孔; 采用半加成工藝形成導(dǎo)電線路; 步驟(3)中,在最外層半加成工藝的流程中去除感光樹脂后,保留導(dǎo)電層,通過曝光顯 影的方式在正面的感光樹脂上面形成窗口; 步驟(4)中,使用電鍍的工藝在窗口中電鍍導(dǎo)電材料形成金屬柱,銅柱截面可以是圓 形、也可以是方形、五邊形、六邊形、八邊形和任意可以通過光刻顯影工藝形成的圖形,導(dǎo)電 材料包括Cu、Ag、Au、Sn、A1材料或合金材料; 步驟(5)中,增層材料的加工方式包括熱壓、滾壓、真空壓合、快速壓合、印刷、旋涂、噴 涂工藝,兩種材料可以同時貼合也可以分開貼合,增層材料包括半固化片、油墨、聚酰亞胺、 純膠、背膠銅箔、ABF材料(Ajinomoto Build-up Film)或其他可以用于印刷電路板的介質(zhì) 材料,增層層頂部到金屬柱頂部的距離不超過10微米; 步驟(6)中,通過曝光顯影的方式在封裝基板背面阻焊油墨上形成第二窗口,使用磨 刷、研磨、機(jī)械拋光、噴砂、CMP工藝在增層材料表面露出金屬柱。
[0010] 采用本發(fā)明是的上述益抱中,由于芯板兩側(cè)設(shè)置有增層層,增層層與芯板之間通 過盲孔連接,芯板上下兩面增層層上設(shè)置有導(dǎo)電線路,所述芯板上設(shè)置有導(dǎo)通孔,芯板上下 兩面的導(dǎo)電線路間通過導(dǎo)通孔連接,上下的增層層表面設(shè)置有焊盤,焊盤露出基板表面,焊 盤設(shè)置在所述增層層內(nèi),焊盤周邊設(shè)置有增層材料保護(hù),在有效縮小了基板焊盤間距的同 時保證了基板焊盤的可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明半導(dǎo)體封裝基板結(jié)構(gòu)示意圖; 圖2為芯板的制作示意圖; 圖3為增層層第一步制作示意圖; 圖4為增層層第二步制作示意圖; 圖5為形成第一窗口不意圖; 圖6為形成金屬柱示意圖; 圖7為增層層正面貼合增層材料,背面涂覆阻焊油墨示意圖; 圖8為形成第二窗口,去除部分增層材料表面露出銅柱示意圖; 圖9為多層增層層制作示意圖; 圖10為本發(fā)明半導(dǎo)體封裝基板結(jié)構(gòu)多層結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 以下結(jié)合附圖來對發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述,但是本實(shí)施方式并不限于本發(fā)明,本領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法或者功能上的變換,均包含在本發(fā)明 的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0013] 見圖1,一種半導(dǎo)體封裝基板結(jié)構(gòu),其包括芯板(Core Layer) 101,芯板101兩側(cè) 設(shè)置有增層層(Build-up Layer) 102,增層層(Build-up Layer) 102與芯板101之間通過 盲孔(Blind Via) 105連接,盲孔105底部與線面增層層的焊盤109相連,盲孔105內(nèi)設(shè)置 有塞孔材料,芯板101上下兩面增層層(Build-up Layer) 102上設(shè)置有導(dǎo)電線路103,導(dǎo)電 線路可以布置在增層層表面也可以嵌入到增層層內(nèi)部,芯板101上設(shè)置有導(dǎo)通孔(Through Hole) 104,芯板101上下兩面的導(dǎo)電線路103間通過導(dǎo)通孔(Through Hole) 104連接,導(dǎo) 通孔104內(nèi)設(shè)置有塞孔材料,上下面增層層(Build-up Layer) 102上的設(shè)置有金屬柱113, 上下面增層層中設(shè)置有金屬柱,金屬柱113連接導(dǎo)電層110或者焊盤109,金屬柱113周邊 設(shè)置有增層保護(hù)材料,形成外層增層層l〇2a,通過盲孔105內(nèi)的塞孔材料實(shí)現(xiàn)了金屬柱113 與芯板101的連接。
[0014] 上下增層層(Build-up Layer)102可以包括一層,也可以包括有多層增層層,增層 層之間通過盲孔(Blind Via)105連接,增層層(Build-up Layer)102內(nèi)分別設(shè)置有導(dǎo)電線 路103,上下面最外層增層層中設(shè)置有金屬柱,通過盲孔(Blind Via) 105內(nèi)的塞孔材料實(shí) 現(xiàn)了金屬柱113與芯板101的連接。
[0015] 一種半導(dǎo)體封裝基板結(jié)構(gòu)的制作方法,其包括以下步驟: 見圖2,(1)、芯板的制作,雙面覆銅板形成導(dǎo)通孔,采用通孔金屬化的工藝沉積使導(dǎo)通 孔連接覆銅板上下兩面的金屬,在導(dǎo)通孔內(nèi)部填充塞孔材料,通過線路形成工藝,在覆銅板 正反兩面形成導(dǎo)電線路;固定尺寸的雙面覆銅板106通過機(jī)械鉆孔或激光鉆孔形成導(dǎo)通孔 104。通孔金屬化的工藝沉積使導(dǎo)通孔104可以連接覆銅板上下兩面的金屬。通孔金屬化 工藝包括濺射黑孔(B1 ack Ho 1 e )、化學(xué)沉銅、黑影(B1 ack Shadow)、電鍍銅或印刷導(dǎo)電介質(zhì) 等工藝。在導(dǎo)通孔內(nèi)部填充塞孔材料107,塞孔材料包括樹脂或?qū)щ娊橘|(zhì)。通過線路形成工 藝,在覆銅板正反兩面形成導(dǎo)電線路103。線路形成工藝包括涂覆感光樹脂(感光樹脂包括 在導(dǎo)電線路中,圖中未畫出)、曝光、顯影、蝕刻等工藝。芯板101可以是兩層布線結(jié)構(gòu),也可 以是多層布線結(jié)構(gòu)。
[0016] 見圖3、圖4,(2)、增層層制作,其包括:(a)、在芯板正背面貼合增層材料,在增層 材料上形成盲孔,盲孔底部露出焊盤;(b)、在增層材料上沉積導(dǎo)電層,在導(dǎo)電層上形成導(dǎo) 電線路,導(dǎo)電線路包括在導(dǎo)電層涂覆感光樹脂工藝(感光樹脂包括在導(dǎo)電線路中,圖中未畫 出);(c)、去除感光樹脂和多余的導(dǎo)電層,完成增層層制作。
[0017] 在芯板101正背面貼合增層材料108。貼合方式包括熱壓、滾壓、真空壓合、快速壓 合、印刷、旋涂、噴涂等工藝。增層材料包括半固化片、油墨、聚酰亞胺、純膠、背膠銅箔、ABF 材料(Ajinomoto Build-up Film)或其他可以用于印刷電路板的介質(zhì)材料。使用機(jī)械鉆孔 或激光鉆孔等方式在增層材料108上形成盲孔105,盲孔105底部露出焊盤109。
[0018] 使用半加成工藝(SAP, Semi-Additive Process),在增層材料108上形成導(dǎo)電線 路103,這樣也形成了增層層102。半加成工藝首先在增層材料108上沉積一層導(dǎo)電層110, 在導(dǎo)電層110上涂覆感光樹脂(感光樹脂包括在導(dǎo)電線路中,圖中未畫出),通過使用曝光、 顯影、電鍍金屬層的工藝形成導(dǎo)電線路103。去除感光樹脂111和多余的導(dǎo)電層110,增層 層102就制作完畢了。
[0019] 見圖5,(3)、形成第一窗口,在增層層正背面再涂覆感光樹脂,通過曝光顯影的方 式在正反面的感光樹脂上面形成第一窗口,第一窗口露出正面所需要的導(dǎo)電線路和焊盤。
[0020] 在最外層半加成工藝的流程中去除感光樹脂后,保留導(dǎo)電層110,在增層層102正 背面再涂覆感光樹脂111,通過曝光顯影的方式在正背面面的感光樹脂上面形成第一窗口 112,第一窗口 112露出正面所需要的導(dǎo)電線路103和焊盤109。
[0021] 見圖5、圖6,(4)、形成金屬柱,使用電鍍的工藝第一在窗口中電鍍導(dǎo)電材料形成 金屬柱,金屬柱的高度不高于感光樹脂的高度,去除感光樹脂和種子層,種子層附著在增層 層上。
[0022] 使用電鍍的工藝在窗口 112中電鍍導(dǎo)電材料形成金屬柱113,金屬柱113的高度不 高于感光樹脂111的高度,銅柱截面可以是圓形、也可以是方形、五邊形、六邊形、八邊形等 任意可以通過光刻顯影工藝形成的圖形。導(dǎo)電材料包括Cu、Ag、Au、Sn、Al等材料或合金材 料,去除感光樹脂和種子層。
[0023] 見圖7,(5)、在增層層正背面貼合增層材料,增層材料將金屬柱覆蓋。
[0024] 在增層層102正背面貼合增層材料108,增層材料的加工方式包括熱壓、滾壓、真 空壓合、快速壓合、印刷、旋涂、噴涂等工藝,兩種材料可以同時貼合也可以分開貼合。增層 材料包括半固化片、油墨、聚酰亞胺、純膠、背膠銅箔、ABF材料(Ajinomoto Build-up Film) 或其他可以用于印刷電路板的介質(zhì)材料。增層材料108將銅柱覆蓋。增層層頂部到銅柱頂 部的距離不超過10微米。
[0025] 見圖8,(6)、使用磨刷、研磨、機(jī)械拋光、噴砂、CMP等工藝在增層材料108表面露出 銅柱113。對露出的焊盤109進(jìn)行表面防腐處理。
[0026] 見圖9,可以重復(fù)步驟(2)和步驟(3)的工藝,形成多層增層層102,增層層之間通 過盲孔連接,通過盲孔內(nèi)的塞孔材料實(shí)現(xiàn)了外層增層層上的金屬柱113與芯板101的連接, 增層層內(nèi)分別設(shè)置有導(dǎo)電線路。
[0027] 采用本發(fā)明是的上述半導(dǎo)體封裝基板結(jié)構(gòu)的制作方法中,在有效縮小了基板焊盤 間距的同時保證了基板焊盤的可靠性。
【權(quán)利要求】
1. 一種半導(dǎo)體封裝基板的結(jié)構(gòu),其包括芯板,其特征在于:所述芯板兩側(cè)設(shè)置有增層 層,所述增層層與芯板之間通過盲孔連接,盲孔底部與線面增層層的焊盤相連,所述增層層 上或者增層層內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)電線路,所述芯板上設(shè)置有導(dǎo)通孔,所述芯板上下兩面的所述 導(dǎo)電線路間通過所述導(dǎo)通孔連接,所述導(dǎo)通孔內(nèi)設(shè)置有塞孔材料,上下面所述增層層中的 設(shè)置有金屬柱,所述金屬柱設(shè)置在所述增層層內(nèi),所述金屬柱與內(nèi)層導(dǎo)電層相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體封裝基板結(jié)構(gòu),其特征在于:上下所述增層層包 括有多層增層層,所述增層層之間通過盲孔連接,所述最外層增層層內(nèi)分別設(shè)置有導(dǎo)電線 路,上下面最外層所述增層層中設(shè)置有金屬柱。
3. -種半導(dǎo)體封裝基板結(jié)構(gòu)的制作方法,其特征在于:其包括以下步驟: (1) 、芯板的制作,雙面覆銅板形成導(dǎo)通孔,采用通孔金屬化的工藝沉積使導(dǎo)通孔連接 覆銅板上下兩面的金屬,在導(dǎo)通孔內(nèi)部填充塞孔材料,通過線路形成工藝,在覆銅板正反兩 面形成導(dǎo)電線路; (2) 、增層層制作,其包括:(a)、在芯板正背面貼合增層材料,在增層材料上形成盲孔, 盲孔底部露出焊盤;(b)、在增層材料上沉積導(dǎo)電層,形成導(dǎo)電線路,在導(dǎo)電層上涂覆感光 樹脂;(c)、去除感光樹脂和多余的導(dǎo)電層,完成增層層制作; (3) 、形成第一窗口,在增層層正背面再涂覆感光樹脂,通過曝光顯影的方式在正面的 感光樹脂上面形成第一窗口,第一窗口露出正面所需要的導(dǎo)電線路和焊盤; (4) 、形成金屬柱,使用電鍍的工藝第一在窗口中電鍍導(dǎo)電材料形成金屬柱,金屬柱的 高度不高于感光樹脂的高度,去除感光樹脂和種子層; (5) 、在增層層正背面貼合增層材料,增層材料將金屬柱覆蓋; (6) 、封裝基板正背面減薄,去除表面部分增層材料,露出銅柱,銅柱表面進(jìn)行防腐處 理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種半導(dǎo)體封裝基板結(jié)構(gòu)的制作方法,其特征在于:重復(fù)步 驟(2)和步驟(3)的工藝,形成多層增層層,增層層之間通過盲孔連接,增層層內(nèi)分別設(shè)置 有導(dǎo)電線路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種半導(dǎo)體封裝基板結(jié)構(gòu)的制作方法,其特征在于:步驟(1) 中,雙面覆銅板通過機(jī)械鉆孔或激光鉆孔形成導(dǎo)通孔,通孔金屬化工藝包括濺射黑孔、化學(xué) 沉銅、黑影、電鍍銅或印刷導(dǎo)電介質(zhì)工藝,塞孔材料包括樹脂或?qū)щ娊橘|(zhì),線路形成工藝包 括涂覆感光樹脂、曝光、顯影、蝕刻、激光劃槽形成導(dǎo)電線路工藝。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種半導(dǎo)體封裝基板結(jié)構(gòu)的制作方法,其特征在于:步驟(2) 中,貼合方式包括熱壓、滾壓、真空壓合、快速壓合、印刷、旋涂、噴涂工藝,增層材料包括半 固化片、油墨、聚酰亞胺、純膠、背膠銅箔、ABF材料或其他可以用于印刷電路板的介質(zhì)材料, 使用機(jī)械鉆孔或激光鉆孔方式在增層材料上形成盲孔; 采用半加成工藝形成導(dǎo)電線路。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種半導(dǎo)體封裝基板結(jié)構(gòu)的制作方法,其特征在于:步驟(3) 中,在最外層半加成工藝的流程中去除感光樹脂后,保留導(dǎo)電層,通過曝光顯影的方式在正 面的感光樹脂上面形成窗口。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種半導(dǎo)體封裝基板結(jié)構(gòu)的制作方法,其特征在于:步驟(4) 中,使用電鍍的工藝在窗口中電鍍導(dǎo)電材料形成金屬柱,銅柱截面可以是圓形、也可以是方 形、五邊形、六邊形、八邊形和任意可以通過光刻顯影工藝形成的圖形,導(dǎo)電材料包括Cu、 Ag、Au、Sn、A1材料或合金材料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種半導(dǎo)體封裝基板結(jié)構(gòu)的制作方法,其特征在于:步驟(5) 中,增層材料的加工方式包括熱壓、滾壓、真空壓合、快速壓合、印刷、旋涂、噴涂工藝,兩種 材料可以同時貼合也可以分開貼合,增層材料包括半固化片、油墨、聚酰亞胺、純膠、背膠銅 箔、ABF材料(Ajinomoto Build-up Film)或其他可以用于印刷電路板的介質(zhì)材料,增層層 頂部到金屬柱頂部的距離不超過10微米。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種半導(dǎo)體封裝基板結(jié)構(gòu)的制作方法,其特征在于:步驟 (6)中使用磨刷、研磨、機(jī)械拋光、噴砂、CMP工藝在增層材料表面露出銅柱,使用化學(xué)鎳金、 化學(xué)鎳鈀金、化學(xué)錫、化學(xué)銀工藝將裸露出的銅柱表面進(jìn)行防腐處理。
【文檔編號】H01L23/31GK104091790SQ201410361660
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】陳 峰 申請人:華進(jìn)半導(dǎo)體封裝先導(dǎo)技術(shù)研發(fā)中心有限公司
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