一種半導體封裝基板結構及其制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種半導體封裝基板結構，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：所述芯板兩側設置有增層層，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部設置有導電線路，所述芯板上設置有導通孔，所述芯板上下兩面的所述導電線路間通過所述導通孔連接，所述導通孔內設置有塞孔材料，上下面所述增層層中設置有金屬柱，所述金屬柱設置在所述增層層內，所述金屬柱與內層導電層相連接，本發明同時提供一種半導體封裝基板結構的制作方法。
【專利說明】一種半導體封裝基板結構及其制作方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及微電子封裝工藝的【技術領域】，具體涉及一種半導體封裝基板結構及其 制作方法。

【背景技術】
[0002] 隨著半導體技術的發展，摩爾定律接近失效的邊緣。產業鏈上1C設計、晶圓制造、 封裝測試各個環節的難度不斷加大。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，常規工藝中阻焊油墨工藝的制 作，由于阻焊油墨材料光學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。


【發明內容】

[0004] 針對上述問題，本發明提供了一種半導體封裝基板結構，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，本發明同時提供一種半導體封裝基板結構的制作方法。
[0005] 其技術方案如下： 一種半導體封裝基板的結構，其包括芯板，芯板兩側設置有增層層，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部設 置有導電線路，所述芯板上設置有導通孔，所述芯板上下兩面的所述導電線路間通過所述 導通孔連接，所述導通孔內設置有塞孔材料，上下面所述增層層中的設置有金屬柱，所述金 屬柱設置在所述增層層內，所述金屬柱與內層導電層相連接。
[0006] 其進一步改進在于：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分別設置有導電線路，上下面所述最外層增層層中設置有金 屬柱。
[0007] -種半導體封裝基板結構的制作方法，其特征在于：其包括以下步驟： (1) 、芯板的制作，雙面覆銅板形成導通孔，采用通孔金屬化的工藝沉積使導通孔連接 覆銅板上下兩面的金屬，在導通孔內部填充塞孔材料，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電層，形成導電線路，在導電層上涂覆感光 樹脂；（c)、去除感光樹脂和多余的導電層，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，銅柱表面進行防腐處 理。
[0008] 其進一步改進在于，重復步驟（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，增層層內分別設置有導電線路。
[0009] 步驟（1)中，雙面覆銅板通過機械鉆孔或激光鉆孔形成導通孔，通孔金屬化工藝包 括濺射黑孔、化學沉銅、黑影、電鍍銅或印刷導電介質工藝，塞孔材料包括樹脂或導電介質， 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 的介質材料，使用機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 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] 采用本發明是的上述益抱中，由于芯板兩側設置有增層層，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置有導電線路，所述芯板上設置有導通孔，芯板上下 兩面的導電線路間通過導通孔連接，上下的增層層表面設置有焊盤，焊盤露出基板表面，焊 盤設置在所述增層層內，焊盤周邊設置有增層材料保護，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為本發明半導體封裝基板結構示意圖； 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為本發明半導體封裝基板結構多層結構示意圖。

【具體實施方式】
[0012] 以下結合附圖來對發明進行詳細描述，但是本實施方式并不限于本發明，本領域 的普通技術人員根據本實施方式所做出的結構、方法或者功能上的變換，均包含在本發明 的保護范圍內。
[0013] 見圖1，一種半導體封裝基板結構，其包括芯板（Core Layer) 101，芯板101兩側 設置有增層層（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內設置 有塞孔材料，芯板101上下兩面增層層（Build-up Layer) 102上設置有導電線路103,導電 線路可以布置在增層層表面也可以嵌入到增層層內部，芯板101上設置有導通孔（Through Hole) 104,芯板101上下兩面的導電線路103間通過導通孔（Through Hole) 104連接，導 通孔104內設置有塞孔材料，上下面增層層（Build-up Layer) 102上的設置有金屬柱113， 上下面增層層中設置有金屬柱，金屬柱113連接導電層110或者焊盤109,金屬柱113周邊 設置有增層保護材料，形成外層增層層l〇2a，通過盲孔105內的塞孔材料實現了金屬柱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內分別設置有導電線 路103,上下面最外層增層層中設置有金屬柱，通過盲孔（Blind Via) 105內的塞孔材料實 現了金屬柱113與芯板101的連接。
[0015] 一種半導體封裝基板結構的制作方法，其包括以下步驟： 見圖2,（1)、芯板的制作，雙面覆銅板形成導通孔，采用通孔金屬化的工藝沉積使導通 孔連接覆銅板上下兩面的金屬，在導通孔內部填充塞孔材料，通過線路形成工藝，在覆銅板 正反兩面形成導電線路；固定尺寸的雙面覆銅板106通過機械鉆孔或激光鉆孔形成導通孔 104。通孔金屬化的工藝沉積使導通孔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 )、化學沉銅、黑影（B1 ack Shadow)、電鍍銅或印刷導電介質 等工藝。在導通孔內部填充塞孔材料107,塞孔材料包括樹脂或導電介質。通過線路形成工 藝，在覆銅板正反兩面形成導電線路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可以是兩層布線結構，也可 以是多層布線結構。
[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電層，在導電層上形成導 電線路，導電線路包括在導電層涂覆感光樹脂工藝(感光樹脂包括在導電線路中，圖中未畫 出）；（c)、去除感光樹脂和多余的導電層，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材料。使用機械鉆孔 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上沉積一層導電層110， 在導電層110上涂覆感光樹脂(感光樹脂包括在導電線路中，圖中未畫出），通過使用曝光、 顯影、電鍍金屬層的工藝形成導電線路103。去除感光樹脂111和多余的導電層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進行表面防腐處理。
[0026] 見圖9,可以重復步驟（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，通過盲孔內的塞孔材料實現了外層增層層上的金屬柱113與芯板101的連接， 增層層內分別設置有導電線路。
[0027] 采用本發明是的上述半導體封裝基板結構的制作方法中，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。
【權利要求】
1. 一種半導體封裝基板的結構，其包括芯板，其特征在于：所述芯板兩側設置有增層 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 上或者增層層內部設置有導電線路，所述芯板上設置有導通孔，所述芯板上下兩面的所述 導電線路間通過所述導通孔連接，所述導通孔內設置有塞孔材料，上下面所述增層層中的 設置有金屬柱，所述金屬柱設置在所述增層層內，所述金屬柱與內層導電層相連接。
2. 根據權利要求1所述的一種半導體封裝基板結構，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分別設置有導電線 路，上下面最外層所述增層層中設置有金屬柱。
3. -種半導體封裝基板結構的制作方法，其特征在于：其包括以下步驟： (1) 、芯板的制作，雙面覆銅板形成導通孔，采用通孔金屬化的工藝沉積使導通孔連接 覆銅板上下兩面的金屬，在導通孔內部填充塞孔材料，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電層，形成導電線路，在導電層上涂覆感光 樹脂；（c)、去除感光樹脂和多余的導電層，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，銅柱表面進行防腐處 理。
4. 根據權利要求3所述的一種半導體封裝基板結構的制作方法，其特征在于：重復步 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，增層層內分別設置 有導電線路。
5. 根據權利要求3所述的一種半導體封裝基板結構的制作方法，其特征在于：步驟（1) 中，雙面覆銅板通過機械鉆孔或激光鉆孔形成導通孔，通孔金屬化工藝包括濺射黑孔、化學 沉銅、黑影、電鍍銅或印刷導電介質工藝，塞孔材料包括樹脂或導電介質，線路形成工藝包 括涂覆感光樹脂、曝光、顯影、蝕刻、激光劃槽形成導電線路工藝。
6. 根據權利要求3所述的一種半導體封裝基板結構的制作方法，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材料， 使用機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電線路。
7. 根據權利要求3所述的一種半導體封裝基板結構的制作方法，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. 根據權利要求3所述的一種半導體封裝基板結構的制作方法，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，導電材料包括Cu、 Ag、Au、Sn、A1材料或合金材料。
9. 根據權利要求3所述的一種半導體封裝基板結構的制作方法，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. 根據權利要求3所述的一種半導體封裝基板結構的制作方法，其特征在于：步驟 (6)中使用磨刷、研磨、機械拋光、噴砂、CMP工藝在增層材料表面露出銅柱，使用化學鎳金、 化學鎳鈀金、化學錫、化學銀工藝將裸露出的銅柱表面進行防腐處理。
【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 優先權日:2014年7月25日
【發明者】陳 峰 申請人:華進半導體封裝先導技術研發中心有限公司