制作具有腔的印刷電路板(pcb)襯底的方法
【專利摘要】本申請(qǐng)案涉及一種制作具有腔的印刷電路板PCB襯底的方法。提供一種用于制作具有分別由一或多個(gè)電介質(zhì)層分離的多個(gè)金屬層的襯底的方法。所述方法包含：在至少一個(gè)電介質(zhì)層中穿過(guò)所述襯底的頂部電介質(zhì)層的所暴露部分形成腔；將金屬涂覆到所述腔的側(cè)表面及底部表面；穿過(guò)涂覆到所述腔的所述底部表面的所述金屬的一部分形成圖案；及對(duì)涂覆到所述腔的所述底部表面的所述金屬進(jìn)行微刻蝕。所述微刻蝕使所述圖案延伸穿過(guò)涂覆到所述腔的所述底部表面的所述金屬的其余部分。
【專利說(shuō)明】制作具有腔的印刷電路板(PCB)襯底的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及印刷電路板(PCB)襯底，明確地說(shuō)涉及制作具有腔的印刷電路板(PCB)襯底。

【背景技術(shù)】
[0002]較薄且較具能力的消費(fèi)型電子產(chǎn)品功能上通常需要較高密度封裝。隨著裝置占用面積及厚度減小，需要先進(jìn)封裝方法來(lái)解決將相同(或增加的)電路及/或功能性裝配到較小體積中的高密度挑戰(zhàn)。
[0003]一種用于減小裝置大小及增加能力的技術(shù)涉及在襯底中添加較多金屬層(布線層)。然而，額外金屬層導(dǎo)致分離金屬層、組件及/或包覆模制件的較薄電介質(zhì)層。因此，尤其在消費(fèi)型電子產(chǎn)品的襯底厚度可不再受挑戰(zhàn)時(shí)，需要經(jīng)改進(jìn)組件集成及組裝。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及一種制作具有由一或多個(gè)電介質(zhì)層分離的多個(gè)金屬層的襯底的方法。所述方法包括:在至少一個(gè)電介質(zhì)層中穿過(guò)所述襯底的頂部電介質(zhì)層的所暴露部分形成腔；將金屬涂覆到所述腔的側(cè)表面及底部表面；穿過(guò)涂覆到所述腔的所述底部表面的所述金屬的一部分形成圖案；及對(duì)涂覆到所述腔的所述底部表面的所述金屬進(jìn)行微刻蝕，所述微刻蝕使所述圖案延伸穿過(guò)涂覆到所述腔的所述底部表面的所述金屬的其余部分。
[0005]本發(fā)明的另一實(shí)施例涉及一種制作襯底的方法。所述方法包括:形成由一或多個(gè)電介質(zhì)層分離的多個(gè)金屬層，所述多個(gè)金屬層中的頂部金屬層界定暴露所述多個(gè)電介質(zhì)層中的頂部電介質(zhì)層的一部分的第一開口 ；在所述頂部金屬層上方涂覆光致抗蝕劑圖案，所述光致抗蝕劑圖案在所述頂部金屬層中的所述第一開口上方界定第二開口 ；穿過(guò)所述第一開口及所述第二開口使用第一激光來(lái)燒蝕所述頂部電介質(zhì)層以穿過(guò)至少所述頂部電介質(zhì)層形成腔；將金屬鍍敷到所述腔的側(cè)表面及底部表面；使用第二激光來(lái)燒蝕所述腔的所述底部表面上的所述所鍍敷金屬以穿過(guò)所述腔的所述底部表面上的所述所鍍敷金屬的一部分形成圖案；及對(duì)所述腔的所述底部表面上的所述所鍍敷金屬進(jìn)行微刻蝕以使所述圖案延伸穿過(guò)涂覆到所述腔的所述底部表面的所述所鍍敷金屬的其余部分。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]下文參考附圖論述至少一個(gè)實(shí)施例的各種方面，所述附圖不打算按比例繪制。各圖經(jīng)包含以提供對(duì)各種方面及實(shí)施例的圖解及進(jìn)一步理解，且并入本說(shuō)明書中并構(gòu)成本說(shuō)明書的一部分，但不打算為對(duì)本發(fā)明的限制的界定。其中圖、詳細(xì)說(shuō)明或任何權(quán)利要求中的技術(shù)特征后緊接有參考符號(hào)，所述參考符號(hào)僅出于增加圖、詳細(xì)說(shuō)明及/或權(quán)利要求書的可理解性目的而包含。因此，參考符號(hào)或其缺失均不打算對(duì)任何權(quán)利要求元件的范圍具有任何限制效應(yīng)。在各圖中，圖解說(shuō)明于各種圖中的每一相同或幾乎相同的組件均由相同編號(hào)表示。出于清晰目的，并非所有組件均可標(biāo)示于每一圖中。在所述圖中:
[0007]圖1是根據(jù)代表性實(shí)施例的界定腔的印刷電路板(PCB)襯底的橫截面圖；
[0008]圖2是根據(jù)代表性實(shí)施例的展示制作界定腔的PCB襯底的方法的流程圖；
[0009]圖3A到3K是根據(jù)代表性實(shí)施例的界定腔的PCB對(duì)應(yīng)于制作步驟的橫截面圖；且
[0010]圖4A到4C是根據(jù)代表性實(shí)施例的包含PCB襯底的單個(gè)裸片封裝的不同配置的橫截面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]在以下詳細(xì)說(shuō)明中，出于解釋及非限制的目的，陳述了特定細(xì)節(jié)以便提供對(duì)根據(jù)本發(fā)明教示的說(shuō)明性實(shí)施例的透徹理解。然而，受益于本發(fā)明的所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明了，根據(jù)本發(fā)明教示的背離本文中所揭示的特定細(xì)節(jié)的其它實(shí)施例保持在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。此外，可省略對(duì)眾所周知的設(shè)備及方法的說(shuō)明以便不使對(duì)說(shuō)明性實(shí)施例的說(shuō)明模糊。此些方法及設(shè)備顯然在本發(fā)明教示的范圍內(nèi)。
[0012]舉例來(lái)說(shuō)，代表性實(shí)施例通常針對(duì)于在印刷電路板(PCB)中制作腔的方法，所述腔暴露用于封裝(例如半導(dǎo)體的倒裝芯片或裸片附著組合件)的PCB電路。所述腔具有金屬鍍敷的(例如，銅鍍敷的)側(cè)表面及底部表面，此可提供與鄰近電路的電磁干擾(EMI)屏蔽及較穩(wěn)健電設(shè)計(jì)解決方案。另外，腔的構(gòu)造實(shí)現(xiàn)到底部界面的減小的熱阻。此外，組件(例如，裸片)在腔內(nèi)的放置減小包覆模制件厚度及因此總體封裝厚度。經(jīng)減小包覆模制件厚度還減小包覆模制件誘發(fā)的應(yīng)力，所述應(yīng)力否則可減小裸片互連可靠性及/或?qū)е路庋b翹曲，舉例來(lái)說(shuō)尤其是在薄PCB襯底的情況下。
[0013]應(yīng)了解，本文中所論述的方法及設(shè)備的實(shí)施例在應(yīng)用中不限于以下說(shuō)明中所陳述或附圖中所圖解說(shuō)明的組件的構(gòu)造及布置的細(xì)節(jié)。所述方法及設(shè)備能夠在其它實(shí)施例中實(shí)施且能夠以各種方式實(shí)踐或?qū)嵤?。特定?shí)施方案的實(shí)例在本文中僅出于說(shuō)明性目的而提供且不打算具限制性。明確地說(shuō)，結(jié)合任何一或多個(gè)實(shí)施例所論述的動(dòng)作、元件及特征打算包含任何其它實(shí)施例中的類似角色。在各圖中，類似元件符號(hào)是指類似元件。
[0014]此外，本文中所使用的措辭及術(shù)語(yǔ)是出于說(shuō)明目的且不應(yīng)視為具限制性。對(duì)本文中以單數(shù)形式提及的系統(tǒng)及方法的實(shí)施例或元件或動(dòng)作的任何提及還可包括包含多個(gè)這些元件的實(shí)施例，且對(duì)本文中的任何實(shí)施例或元件或動(dòng)作的以復(fù)數(shù)形式的任何提及還可包括包含僅單個(gè)元件的實(shí)施例。以單數(shù)或復(fù)數(shù)形式的提及并不打算限制當(dāng)前所揭示系統(tǒng)或方法、其組件、動(dòng)作或元件。本文中對(duì)“包含”、“包括”、“具有”、“含有”、“涉及”及其變化形式的使用意指囊括其后所列的物項(xiàng)及其等效物以及額外物項(xiàng)。對(duì)“或”的提及可解釋為包含性的，使得使用“或”所描述的任何術(shù)語(yǔ)可指示單個(gè)、一個(gè)以上及所有所描述術(shù)語(yǔ)中的任一者。對(duì)前及后、左及右、頂部及底部以及上部及下部的任何提及打算為方便說(shuō)明，而不打算將本發(fā)明系統(tǒng)及方法或其組件限制于任一位置及空間定向。如本文中所使用的術(shù)語(yǔ)“一 (a或an)”定義為一個(gè)或一個(gè)以上。如本文中所使用的術(shù)語(yǔ)“復(fù)數(shù)”定義為兩個(gè)或兩個(gè)以上。
[0015]如說(shuō)明書及所附權(quán)利要求書中所使用，且除其普通意義外，術(shù)語(yǔ)“實(shí)質(zhì)”或“實(shí)質(zhì)上”意指具有可接受極限或程度。此外，如說(shuō)明書及所附權(quán)利要求書中所使用，且除其普通意義外，術(shù)語(yǔ)“大約”及“約”意指在所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可接受的極限或量?jī)?nèi)。舉例來(lái)說(shuō)，“約相同”意指所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)為正比較的物項(xiàng)為相同的。
[0016]在代表性實(shí)施例中，提供一種用于制作具有由一或多個(gè)電介質(zhì)層分離的多個(gè)金屬層的襯底的方法。所述方法包含:在至少一個(gè)電介質(zhì)層中穿過(guò)所述襯底的頂部電介質(zhì)層的所暴露部分形成腔；將金屬涂覆到所述腔的側(cè)表面及底部表面；穿過(guò)涂覆到所述腔的所述底部表面的所述金屬的一部分形成圖案；及對(duì)涂覆到所述腔的所述底部表面的所述金屬進(jìn)行微刻蝕。所述微刻蝕使所述圖案延伸穿過(guò)涂覆到所述腔的所述底部表面的所述金屬的其余部分。
[0017]在另一代表性實(shí)施例中，提供一種用于制作襯底的方法。所述方法包含:形成由一或多個(gè)電介質(zhì)層分離的多個(gè)金屬層，所述多個(gè)金屬層中的頂部金屬層界定暴露所述電介質(zhì)層中的頂部電介質(zhì)層的一部分的第一開口 ；在所述頂部金屬層上方涂覆光致抗蝕劑圖案，所述光致抗蝕劑圖案在所述頂部金屬層的所述第一開口上方界定第二開口 ；穿過(guò)所述第一開口及所述第二開口使用第一激光來(lái)燒蝕所述頂部電介質(zhì)層以穿過(guò)至少所述頂部電介質(zhì)層形成腔；將金屬鍍敷到所述腔的側(cè)表面及底部表面；使用第二激光來(lái)燒蝕所述腔的所述底部表面上的所述所鍍敷金屬以穿過(guò)所述腔的所述底部表面上的所述所鍍敷金屬的一部分形成圖案；及對(duì)所述腔的所述底部表面上的所述所鍍敷金屬進(jìn)行微刻蝕以使所述圖案延伸穿過(guò)涂覆到所述腔的所述底部表面的所述所鍍敷金屬的其余部分。
[0018]圖1是根據(jù)代表性實(shí)施例的用于半導(dǎo)體封裝的印刷電路板(PCB)襯底的實(shí)例的橫截面圖。在所繪示實(shí)例中，PCB襯底是其中根據(jù)下文所描述的制作工藝形成腔的內(nèi)建襯底，其中所述腔的底部金屬層上可并入有各種特征，例如線、空間、導(dǎo)通體等等。
[0019]參考圖1，說(shuō)明性PCB襯底100包含七個(gè)金屬層，指示為第一到第七金屬層Ml到M7。第一到第七金屬層Ml到M7通常通過(guò)分別介入第一到第六電介質(zhì)層Dl到D6而分離。當(dāng)然，設(shè)計(jì)要求提供鄰近金屬層與鄰近電介質(zhì)層之間的各種互連，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明了。因此，各種說(shuō)明性特征展示為使第一到第七金屬層Ml到M7當(dāng)中的鄰近金屬層與第一到第六電介質(zhì)層Dl到D6當(dāng)中的鄰近電介質(zhì)層互連。舉例來(lái)說(shuō)，代表性導(dǎo)通體11、13穿過(guò)第一電介質(zhì)層Dl連接第一金屬層Ml及第二金屬層M2 ;代表性導(dǎo)通體21、23穿過(guò)第二電介質(zhì)層D2連接第二金屬層M2及第三金屬層M3 ;代表性導(dǎo)通體31、32、33穿過(guò)第三電介質(zhì)層D3連接第三金屬層M3及第四金屬層M4 ;代表性導(dǎo)通體41、42、43穿過(guò)第四電介質(zhì)層D4連接第四金屬層M4及第五金屬層M5 ;代表性導(dǎo)通體51、52、53穿過(guò)第五電介質(zhì)層D5連接第五金屬層M5及第六金屬層M6 ;及代表性導(dǎo)通體61、62、63穿過(guò)第六電介質(zhì)層D6連接第六金屬層M6及第七金屬層M7。
[0020]第一到第七金屬層Ml到M7可由各種金屬材料(或其它導(dǎo)電材料)形成，舉例來(lái)說(shuō)，例如銅、鋁、金、鉬、鎢或鑰或其組合。第一到第六電介質(zhì)層Dl到D6可由各種電介質(zhì)材料形成，例如玻璃及非玻璃增強(qiáng)環(huán)氧樹脂材料(例如，玻璃增強(qiáng)FR-4)以及玻璃及非玻璃增強(qiáng)聚合物材料。當(dāng)然，在不背離本發(fā)明教示的范圍的情況下可并入有其它金屬(或?qū)щ?材料及電介質(zhì)材料。
[0021]PCB襯底100還包含穿過(guò)頂部表面(例如，第一金屬層Ml)而形成的腔120。腔120由金屬(例如銅)被涂覆到的側(cè)表面122及底部表面125界定。舉例來(lái)說(shuō)，根據(jù)金屬鍍敷操作，金屬可涂覆到腔120的側(cè)表面122及底部表面125。腔120的金屬鍍敷的側(cè)表面122及/或底部表面125可提供與鄰近電路的EMI屏蔽。
[0022]在所繪示實(shí)例中，腔120延伸到第三金屬層M3，此意指腔120的底部表面125實(shí)質(zhì)上與第三金屬層M3—致。然而，底部表面125的厚度將隨下文所描述的金屬鍍層的涂覆及后續(xù)微刻蝕工藝而變化。底部表面125還包含適應(yīng)PCB襯底100的電路的蝕刻圖案。當(dāng)然，在替代配置中，腔120可在不背離本發(fā)明教示的范圍的情況下延伸到高于或低于第三金屬層M3的金屬層。
[0023]圖2是根據(jù)代表性實(shí)施例的展示制作具有腔的PCB襯底的方法的流程圖，其中PCB襯底包括通常由多個(gè)電介質(zhì)層分離的多個(gè)金屬層。
[0024]參考圖2，在框S210中，提供尚不具有腔(例如，例如圖1中所展示的腔120)的基底PCB襯底。舉例來(lái)說(shuō)，基底PCB襯底可通過(guò)分別形成多個(gè)金屬層(例如，第一到第七金屬層Ml到M7)及所述多個(gè)金屬層之間的多個(gè)電介質(zhì)層(例如，第一到第六電介質(zhì)層Dl到D6)而提供。所述層可通過(guò)(舉例來(lái)說(shuō))涂覆約2 μ m到3 μ m箔(晶籽層)(例如，Cu)及層壓所述箔與電介質(zhì)(半固化片)層而形成。此工藝稱為經(jīng)修改半加成工藝(MSAP)，根據(jù)其，一圖案由干膜形成且所述圖案被鍍敷。在形成圖案之后，移除干膜且可蝕刻掉箔?；蛘撸鰧涌赏ㄟ^(guò)消減工藝而形成，舉例來(lái)說(shuō)，其中將約18 μ m箔與每一電介質(zhì)層層壓在一起，所述圖案由干膜形成(例如，光學(xué)光刻)，且將蝕刻掉所暴露金屬直到形成所述圖案為止。當(dāng)然，在不背離本發(fā)明教示的范圍的情況下可并入有任何其它可兼容層形成技術(shù)。
[0025]基底PCB襯底還可包含用于形成所要電路的各種特征，例如線、互連金屬層的導(dǎo)通體及互連電介質(zhì)層的通孔。在實(shí)施例中，基底PCB襯底包含多個(gè)金屬層中界定第一開口的頂部金屬層。第一開口暴露基底PCB襯底中的多個(gè)電介質(zhì)層中的頂部電介質(zhì)層的一部分。
[0026]在框S220中，在基底PCB襯底的頂部金屬層上方形成光致抗蝕劑圖案。光致抗蝕劑圖案在頂部金屬層中的第一開口上方(且實(shí)質(zhì)上與其一致)界定第二開口，從而暴露頂部電介質(zhì)層的所暴露部分。光致抗蝕劑圖案可通過(guò)以下操作而形成:將光致抗蝕劑層(例如干膜層)涂覆到頂部金屬層的頂部表面；并使用任何可兼容光致抗蝕劑圖案化技術(shù)來(lái)圖案化光致抗蝕劑層以形成光致抗蝕劑圖案(掩模)，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明了。舉例來(lái)說(shuō)，光致抗蝕劑圖案可通過(guò)使用光學(xué)光刻來(lái)化學(xué)蝕刻(或微加工)光致抗蝕劑層而形成，但可并入有各種替代技術(shù)。
[0027]在框S230中，在至少一個(gè)電介質(zhì)層中穿過(guò)基底PCB襯底的頂部電介質(zhì)層的所暴露部分形成腔。舉例來(lái)說(shuō)，頂部電介質(zhì)層可穿過(guò)頂部金屬層中的第一開口及光致抗蝕劑圖案中的第二開口使用第一激光而燒蝕以形成腔。取決于腔的所要深度(例如，到第三金屬層M3，如圖1中所展示)，激光燒蝕可穿過(guò)連續(xù)地布置于頂部電介質(zhì)層下方的一或多個(gè)額外電介質(zhì)層而繼續(xù)。舉例來(lái)說(shuō)，第一激光可為二氧化碳(CO2)激光，但在不背離本發(fā)明教示的范圍的情況下可并入有其它類型的激光。
[0028]在框S240中，將金屬涂覆到腔的側(cè)表面及底部表面。所述金屬可為銅，但在不背離本發(fā)明教示的范圍的情況下，可使用各種其它類型的金屬(或其它導(dǎo)電材料)，例如鋁、金、鉬、鎢或鑰或者其組合。在實(shí)施例中，使用金屬鍍敷操作將金屬涂覆到腔的側(cè)表面及底部表面，從而提供金屬鍍敷的表面。用于涂覆金屬鍍層的工藝可包含插入到鍍敷槽中，其中首先涂覆無(wú)電鍍晶籽層，且接著將金屬電鍍到所述晶籽層。在各種替代配置中，如果在形成腔的底部的金屬層的腔區(qū)中不提供導(dǎo)通體(例如所繪示實(shí)例中的導(dǎo)通體32)，那么形成腔的底部的金屬層(例如，金屬層M3)可在層形成過(guò)程期間作為晶籽層，且隨后在將金屬涂覆到腔的側(cè)表面及底部表面時(shí)被鍍敷。在金屬層開發(fā)步驟期間將保護(hù)晶籽層免受圖案化、鍍敷及蝕刻。此減小腔中的所暴露銅區(qū)的總厚度，從而在以下步驟中實(shí)現(xiàn)較高效鉆孔及圖案分辨率。
[0029]在框S250中，使用第二激光來(lái)燒蝕腔的底部表面上的(所鍍敷)金屬以形成預(yù)定圖案。所述圖案穿過(guò)僅腔的底部表面上的金屬的一部分而形成。換句話說(shuō)，在圖案延伸穿過(guò)腔的底部金屬表面的整個(gè)厚度之前停止燒蝕，在經(jīng)圖案化區(qū)的底部處留下較薄金屬層。舉例來(lái)說(shuō)，由第二激光進(jìn)行的激光燒蝕可繼續(xù)，直到圖案延伸穿過(guò)腔的底部金屬表面的厚度的大部分(50%以上)為止?；蛘?，舉例來(lái)說(shuō)，由第二激光進(jìn)行的激光燒蝕可繼續(xù)，直到圖案延伸穿過(guò)腔的底部金屬表面的約75%的厚度為止。舉例來(lái)說(shuō)，第二激光可為紫外線(UV)激光，其對(duì)于金屬來(lái)說(shuō)往往比其它激光(例如CO2激光)高效且準(zhǔn)確。一般來(lái)說(shuō)，在燒蝕電介質(zhì)材料(例如玻璃)時(shí)，CO2激光比UV激光高效，且在燒蝕金屬時(shí)，UV激光優(yōu)于CO2激光。然而，在不背離本發(fā)明教示的范圍的情況下可并入有其它類型的激光。在各種實(shí)施例中，第一激光及第二激光可為經(jīng)配置以執(zhí)行兩種功能的單個(gè)激光(例如，UV激光)。此外，第一激光及第二激光可為可調(diào)諧激光。通常，在框S250中，利用激光圖案化，而非對(duì)于腔較不準(zhǔn)確的圖案化技術(shù)，例如:干膜蝕刻，舉例來(lái)說(shuō)，因?yàn)楦赡o(wú)法可靠地涂覆(例如，平放)到腔的底部金屬表面；或液態(tài)光致抗蝕劑，舉例來(lái)說(shuō)，其匯聚在腔中且在界定時(shí)提供較差分辨率。
[0030]在框S260中，接著對(duì)腔的底部表面上的金屬進(jìn)行微刻蝕，以便使圖案延伸穿過(guò)涂覆到腔的底部表面的金屬的其余部分。所述微刻蝕可使用濕式化學(xué)法(舉例來(lái)說(shuō)，例如過(guò)硫酸鈉或過(guò)氧化氫與硫酸一起)而執(zhí)行，但在不背離本發(fā)明教示的范圍的情況下可并入有其它微刻蝕技術(shù)。因此，通過(guò)微刻蝕而移除圖案內(nèi)的腔的底部金屬表面的其余厚度。微刻蝕工藝還附帶地蝕刻涂覆到腔的側(cè)金屬表面及底部金屬表面(在圖案外側(cè))的金屬，從而使金屬變得稍微較薄，但仍完全覆蓋在圖案外側(cè)的對(duì)應(yīng)側(cè)金屬表面及底部金屬表面。
[0031]在微刻蝕工藝后，在框S270中，可移除在框S220中所涂覆的光致抗蝕劑圖案。一旦形成腔及電路，便可涂覆典型金屬表面處理鍍層及涂層，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明了。因此，提供完成的PCB襯底，舉例來(lái)說(shuō)，例如圖1中所展示的PCB襯底100。PCB襯底中的腔且更明確地說(shuō)腔的底部金屬表面上的預(yù)定圖案經(jīng)配置以暴露(例如)用于半導(dǎo)體的倒裝芯片或裸片附著組合件的PCB電路，從而實(shí)現(xiàn)減小的熱阻并減小包覆模制件厚度以及減小總體封裝厚度。
[0032]圖3A到3K是根據(jù)代表性實(shí)施例的具有腔的PCB對(duì)應(yīng)于制作步驟的橫截面圖。更明確地說(shuō)，圖3A到3G是繪示用于形成基底PCB襯底(在形成腔之前)的制作步驟的橫截面圖，例如，上文參考圖2的框S210所論述，且圖3H到3K是繪示用于形成PCB襯底腔及腔的底部上的預(yù)定圖案的制作步驟的橫截面圖，如上文參考圖2的框S220到S270所論述。
[0033]圖3A展示在去載體程序之后的包含分別由第三電介質(zhì)層D3及第四電介質(zhì)層D4分離的第三金屬層M3、第四金屬層M4及第五金屬層M5的基底PCB的初始堆疊，通過(guò)所述去載體程序從所述載體移除了所述初始堆疊。第五金屬層M5有效地用作晶籽層。如所展示，出于圖解目的，假設(shè)已形成導(dǎo)通體，包含連接第三金屬層M3及第四金屬層M4的導(dǎo)通體31、32及33，以及連接第四金屬層M4及第五金屬層M5的導(dǎo)通體41、42及43。
[0034]圖3B展示層壓工藝，通過(guò)所述層壓工藝，依序?qū)⒌诙娊橘|(zhì)層D2及第二金屬層M2添加到第三金屬層M3的頂部表面，且依序?qū)⒌谖咫娊橘|(zhì)層D5及第六金屬層M6添加到第五金屬層M5的底部表面。在各種情況下，可使用其它技術(shù)來(lái)添加電介質(zhì)層及金屬層，例如旋涂、濺鍍、蒸鍍、物理氣相沉積(PVD)及/或化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明了?？?1’及23’經(jīng)激光鉆孔穿過(guò)第二金屬層M2及第二電介質(zhì)層D2，且孔51’、52’及53’經(jīng)激光鉆孔穿過(guò)第六金屬層M6及第五電介質(zhì)層D5。舉例來(lái)說(shuō)，孔21’、23’、51’、52’及53’可使用CO2激光而鉆孔，但在不背離本發(fā)明教示的范圍的情況下可并入有用于形成孔的其它類型的激光或其它技術(shù)，例如機(jī)械及化學(xué)蝕刻技術(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，根據(jù)替代技術(shù)，可首先鍍敷導(dǎo)通體，且接著將電介質(zhì)材料層壓到導(dǎo)通體區(qū)域中。在此過(guò)程中，接著將把金屬濺鍍到每一層上。
[0035]圖3C展示所鉆的孔中的導(dǎo)通體的形成。即，涂覆金屬材料以通過(guò)分別填充孔21’及23’而形成導(dǎo)通體21及23且通過(guò)分別填充孔51’、52’及53’而形成導(dǎo)通體51、52及53。舉例來(lái)說(shuō)，所涂覆金屬可為形成第二金屬層M2到第六金屬層M6的相同金屬。此外，平坦化工藝可緊隨其后以提供第二金屬層M2的實(shí)質(zhì)上平坦頂部表面及第六金屬層M6的實(shí)質(zhì)上平坦底部表面。
[0036]圖案板(例如光致抗蝕劑圖案(未展示))分別添加到第二金屬層M2的頂部表面及第六金屬層M6的底部表面。如圖3D中所展示，接著使用頂部圖案板作為用以在第二金屬層M2中形成開口 24的掩模而執(zhí)行蝕刻以移除第二金屬層M2的一部分，且使用底部圖案板作為用以在第六金屬層M6中形成開口 64及65的掩模而執(zhí)行蝕刻以移除第六金屬層M6的部分。開口 24暴露第二電介質(zhì)層D2的一部分,且開口 64及65暴露第五電介質(zhì)層D5的對(duì)應(yīng)部分。舉例來(lái)說(shuō)，可使用各種可兼容蝕刻技術(shù)，包含:濕式蝕刻工藝，例如氫氟酸(HF)蝕刻；或干法蝕刻工藝，例如博世(Bosch)蝕刻。
[0037]圖3E展示另一層壓工藝，通過(guò)其，依序?qū)⒌谝浑娊橘|(zhì)層Dl及第一金屬層Ml添加到第二金屬層M2的頂部表面，且依序?qū)⒌诹娊橘|(zhì)層D6及第七金屬層M7添加到第六金屬層M6的底部表面。孔11’及13’經(jīng)激光鉆孔穿過(guò)第一金屬層Ml及第一電介質(zhì)層D1，且孔61’、62 ’及63 ’經(jīng)激光鉆孔穿過(guò)第七金屬層M7及第六電介質(zhì)層D6。舉例來(lái)說(shuō)，孔11’、13 ’、61’、62’及63’可使用CO2激光而鉆孔，但在不背離本發(fā)明教示的范圍的情況下可并入有用于形成孔的其它類型的激光或其它技術(shù)，例如機(jī)械及化學(xué)蝕刻技術(shù)。
[0038]圖3F展示所鉆的孔中的導(dǎo)通體的形成。即，涂覆金屬材料以通過(guò)分別填充孔11’及13’而形成導(dǎo)通體11及13，且通過(guò)分別填充孔61’、62’及63’而形成導(dǎo)通體61、62及63。舉例來(lái)說(shuō)，所涂覆金屬可為形成第一到第七金屬層Ml到M7的相同金屬。此外，平坦化工藝可緊隨其后以提供第一金屬層Ml的實(shí)質(zhì)上平坦頂部表面及第七金屬層M7的實(shí)質(zhì)上平坦底部表面。
[0039]圖案板(例如光致抗蝕劑圖案(未展示))分別添加到第一金屬層Ml的頂部表面及第七金屬層M7的底部表面。如圖3G中所展示，接著使用頂部圖案板作為用以在第一金屬層Ml中形成開口 14的掩模而執(zhí)行蝕刻以移除第一金屬層Ml的一部分，且使用底部圖案板作為用以在第七金屬層M7中形成開口 74及75的掩模而執(zhí)行蝕刻以移除第七金屬層M7的部分。開口 24暴露第一電介質(zhì)層Dl的一部分,且開口 74及75暴露第六電介質(zhì)層D6的對(duì)應(yīng)部分。舉例來(lái)說(shuō)，可使用各種可兼容蝕刻技術(shù)，包含:濕式蝕刻工藝，例如HF蝕刻；或干法蝕刻工藝，例如博世蝕刻。圖3G因此展示完成基底PCB襯底，如上文參考圖2的框S210所論述。
[0040]圖3H到3K是繪示腔及腔的底部表面中的預(yù)定圖案的形成的橫截面圖，例如，上文參考圖2的框S220到S270所論述。
[0041]圖3Η展示將光致抗蝕劑圖案PR涂覆于基底PCB襯底的第一金屬層Ml上方。光致抗蝕劑圖案PR界定實(shí)質(zhì)上與第一金屬層Ml中的開口 14 一致的開口 84，其暴露第一電介質(zhì)層Dl的頂部表面的一部分。如上文所論述，光致抗蝕劑圖案PR可通過(guò)以下操作而形成:將光致抗蝕劑層(例如干膜層)涂覆到第一金屬層Ml的頂部表面；及使用任何可兼容光致抗蝕劑圖案化技術(shù)來(lái)圖案化光致抗蝕劑層以形成光致抗蝕劑圖案PR。舉例來(lái)說(shuō)，光致抗蝕劑圖案PR可通過(guò)加工或通過(guò)使用光學(xué)光刻來(lái)化學(xué)蝕刻光致抗蝕劑層而形成，但可并入有各種替代技術(shù)。
[0042]圖3Η進(jìn)一步展示針對(duì)開口 84將激光能量施加到光致抗蝕劑圖案，以便燒蝕第一電介質(zhì)層Dl以開始形成腔(例如，下文所論述的腔120)。舉例來(lái)說(shuō)，激光能量可通過(guò)第一激光(例如CO2激光)而施加，但在不背離本發(fā)明教示的范圍的情況下可并入有其它類型的激光。在所繪示實(shí)例中，激光燒蝕穿過(guò)第一電介質(zhì)層Dl及第二電介質(zhì)層D2而繼續(xù)，在到達(dá)第三金屬層M3的頂部表面后即刻結(jié)束。圖31中所展示的所得腔120具有側(cè)表面122及底部表面125 (例如，第三金屬層M3的所暴露部分)。激光能量是定向的，且在所繪示實(shí)例中，實(shí)質(zhì)上垂直施加到光致抗蝕劑圖案PR(及第一金屬層Μ1)，使得腔120的側(cè)表面122可實(shí)質(zhì)上彼此平行且實(shí)質(zhì)上垂直于第一金屬層Ml。此外，激光能量實(shí)質(zhì)上均勻地跨越開口 84而施加，使得腔120的底部表面125是實(shí)質(zhì)上平坦的。在各種配置中，腔120可(例如)因腔120的頂部與底部之間的不同暴露次數(shù)(激光衍射除外)而在頂部處比在底部處稍寬，從而產(chǎn)生到側(cè)表面122的錐形。
[0043]圖31中還展示，將金屬涂覆到腔120的側(cè)表面122及底部表面125，此可包含金屬鍍敷操作。舉例來(lái)說(shuō)，金屬鍍敷可通過(guò)將PCB襯底引入到鍍敷槽中而執(zhí)行。初始涂覆可提供無(wú)電鍍晶籽層，且后續(xù)涂覆可將金屬電鍍到側(cè)表面122及底部表面125上的晶籽層。如上文所提及，金屬可為銅，在此情形中，金屬鍍敷將包括銅鍍敷，但在不背離本發(fā)明教示的范圍的情況下可并入有其它金屬及/或鍍敷技術(shù)。
[0044]圖3J展示將激光能量施加到腔120的底部表面125以便形成部分穿過(guò)底部表面125的預(yù)定圖案127。即，底部表面125經(jīng)激光燒蝕以形成預(yù)定圖案達(dá)受控深度。如上文所述，經(jīng)燒蝕圖案127的受控深度可穿過(guò)底部表面125的厚度的大部分，但可使用各種相應(yīng)深度。明顯地，底部表面125的厚度將為第三金屬層M3與金屬鍍層的所組合厚度。舉例來(lái)說(shuō)，激光能量可由第二激光(例如UV激光)施加，但在不背離本發(fā)明教示的范圍的情況下可并入有其它類型的激光。
[0045]圖3K展示執(zhí)行微刻蝕工藝，其蝕刻腔120的底部表面125中的圖案的底部中剩余的金屬，借此使所述圖案延伸穿過(guò)底部表面125的其余部分(其余深度)。微刻蝕可使用濕式化學(xué)法(舉例來(lái)說(shuō)，例如過(guò)硫酸鈉或過(guò)氧化氫與硫酸一起)而執(zhí)行，但在不背離本發(fā)明教示的范圍的情況下可并入有其它微刻蝕技術(shù)。以此方式，可精確地控制腔120內(nèi)的底部表面125的圖案化，舉例來(lái)說(shuō)而不需要在腔120內(nèi)側(cè)將難以按足夠精確方式布置的干掩模。微刻蝕還可使鍍敷于側(cè)表面122及底部表面125上的其它金屬變薄，但金屬鍍層將保留充分厚度以提供側(cè)表面122及底部表面125的結(jié)構(gòu)完整性且相對(duì)于周圍電路提供EMI屏蔽。圖3K中所展示的最終結(jié)果提供上文參考圖1所論述的說(shuō)明性PCB襯底100。
[0046]各種實(shí)施例提供較高密度封裝。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)在相同占用面積中存在兩個(gè)裸片同時(shí)所述兩個(gè)裸片互連到兩個(gè)單獨(dú)PCB布線層(金屬層)時(shí)，各種實(shí)施例實(shí)現(xiàn)較高密度封裝。圖4A到4C是根據(jù)代表性實(shí)施例的包含PCB襯底的單個(gè)裸片封裝的各種說(shuō)明性配置的橫截面圖。
[0047]圖4A是根據(jù)代表性實(shí)施例的具有帶有腔421的PCB襯底411的單個(gè)芯片封裝401的橫截面圖，此使得表面安裝組件431 (例如厚膜芯片電阻器01005)能夠指定限制高度的因素。芯片封裝401包含定位于相對(duì)淺的腔421中的裸片441以及囊封表面安裝組件431及裸片441的包覆模制件451。在所繪示實(shí)例中，PCB襯底411的高度為0.430mm ;表面安裝組件431距PCB襯底411的頂部表面的高度為0.245mm ;裸片441距PCB襯底411的頂部表面的高度為0.235mm ;且包含包覆模制件451的芯片封裝401的總體高度為0.825mm。當(dāng)然，實(shí)施例不限于這些說(shuō)明性尺寸。
[0048]圖4B是根據(jù)代表性實(shí)施例的具有帶有腔422的PCB襯底412的單個(gè)芯片封裝402的橫截面圖，此再次使得表面安裝組件432 (例如厚膜芯片電阻器01005)能夠指定限制高度的因素。芯片封裝402包含兩個(gè)倒裝芯片組裝的堆疊裸片442及443。包覆模制件452囊封表面安裝組件431以及堆疊裸片442及443。裸片442定位于腔422中，且裸片443表面安裝于腔422上方。堆疊裸片442及443中的每一者介接PCB襯底412的獨(dú)立布線層(其中表面安裝裸片443介接頂部布線層)。在所繪示實(shí)例中，PCB襯底412的高度為0.430mm ;表面安裝組件432距PCB襯底412的頂部表面的高度為0.245mm ;裸片443距PCB襯底412的頂部表面的高度為0.235mm ;且包含包覆模制件452的芯片封裝402的總體高度為0.825mm。當(dāng)然，實(shí)施例不限于這些說(shuō)明性尺寸。
[0049]圖4C是根據(jù)代表性實(shí)施例的具有帶有腔423的PCB襯底413的單個(gè)芯片封裝403的橫截面圖，此再次使得表面安裝組件433 (例如厚膜芯片電阻器01005)能夠指定限制高度的因素。芯片封裝403包含具有一個(gè)倒裝芯片組裝的裸片444及一個(gè)線接合裸片445的堆疊裸片。包覆模制件453囊封表面安裝組件431以及堆疊裸片444及445。裸片444及445兩者均定位于腔423中。裸片444及445中的每一者介接PCB襯底413的獨(dú)立布線層(其中線接合裸片445介接頂部布線層)。在所繪示實(shí)例中，PCB襯底413的高度為0.430mm ；表面安裝組件433距PCB襯底413的頂部表面的高度為0.245mm ;且包含包覆模制件453的芯片封裝403的總體高度為0.825mm。當(dāng)然，實(shí)施例不限于這些說(shuō)明性尺寸。
[0050]根據(jù)各種代表性實(shí)施例的PCB襯底及制作工藝可提供優(yōu)于常規(guī)PCB襯底及制作工藝的顯著改進(jìn)，包含提供經(jīng)EMI屏蔽的腔及在已形成的腔中形成準(zhǔn)確圖案。如此描述至少代表性實(shí)施例的幾個(gè)方面后，應(yīng)了解，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可易于做出各種更改、修改及改進(jìn)。所述更改、修改及改進(jìn)打算為本發(fā)明的一部分且打算在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，前述說(shuō)明及圖式僅是以實(shí)例方式，且本發(fā)明的范圍應(yīng)依據(jù)所附權(quán)利要求書及其等效內(nèi)容的適當(dāng)構(gòu)造來(lái)確定。
【權(quán)利要求】
1.一種制作具有由一或多個(gè)電介質(zhì)層分離的多個(gè)金屬層的襯底的方法，所述方法包括: 在至少一個(gè)電介質(zhì)層中穿過(guò)所述襯底的頂部電介質(zhì)層的所暴露部分形成腔； 將金屬涂覆到所述腔的側(cè)表面及底部表面； 穿過(guò)涂覆到所述腔的所述底部表面的所述金屬的一部分形成圖案；及 對(duì)涂覆到所述腔的所述底部表面的所述金屬進(jìn)行微刻蝕，所述微刻蝕使所述圖案延伸穿過(guò)涂覆到所述腔的所述底部表面的所述金屬的其余部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述金屬涂覆到所述腔的所述側(cè)表面及所述底部表面包括執(zhí)行金屬鍍敷操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中涂覆到所述腔的所述側(cè)表面及所述底部表面的所述金屬經(jīng)配置以提供與鄰近電路的EMI屏蔽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括: 在將所述金屬涂覆到所述腔的所述側(cè)表面及所述底部表面之前將光致抗蝕劑圖案涂覆于所述多個(gè)金屬層中的頂部金屬層上方，所述光致抗蝕劑圖案在所述頂部電介質(zhì)層的所述所暴露部分上方界定開口 ；及 在對(duì)所述腔的所述底部表面進(jìn)行微刻蝕之后移除所述光致抗蝕劑圖案。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述金屬層及涂覆到所述腔的所述側(cè)表面及所述底部表面的所述金屬由銅形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述電介質(zhì)層由玻璃增強(qiáng)環(huán)氧樹脂材料形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述玻璃增強(qiáng)環(huán)氧樹脂材料包括FR-4材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述電介質(zhì)層由非玻璃增強(qiáng)環(huán)氧樹脂材料形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述電介質(zhì)層由玻璃增強(qiáng)聚合物材料形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述電介質(zhì)層由非玻璃增強(qiáng)聚合物材料形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述至少一個(gè)電介質(zhì)層中使用激光燒蝕來(lái)形成所述腔。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其中通過(guò)CO2激光來(lái)執(zhí)行所述激光燒蝕。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中穿過(guò)涂覆到所述腔的所述底部表面的所述金屬的所述部分使用激光燒蝕來(lái)形成所述圖案。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中通過(guò)UV激光來(lái)執(zhí)行所述激光燒蝕。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述腔經(jīng)配置以暴露用于半導(dǎo)體的倒裝芯片或裸片附著組合件的PCB電路，從而實(shí)現(xiàn)減小的熱阻并減小包覆模制件厚度。
16.—種制作襯底的方法，其包括: 形成由一或多個(gè)電介質(zhì)層分離的多個(gè)金屬層，所述多個(gè)金屬層中的頂部金屬層界定暴露所述多個(gè)電介質(zhì)層中的頂部電介質(zhì)層的一部分的第一開口； 在所述頂部金屬層上方涂覆光致抗蝕劑圖案，所述光致抗蝕劑圖案在所述頂部金屬層中的所述第一開口上方界定第二開口 ； 穿過(guò)所述第一開口及所述第二開口使用第一激光來(lái)燒蝕所述頂部電介質(zhì)層以穿過(guò)至少所述頂部電介質(zhì)層形成腔； 將金屬鍍敷到所述腔的側(cè)表面及底部表面； 使用第二激光來(lái)燒蝕所述腔的所述底部表面上的所述所鍍敷金屬以穿過(guò)所述腔的所述底部表面上的所述所鍍敷金屬的一部分形成圖案；及 對(duì)所述腔的所述底部表面上的所述所鍍敷金屬進(jìn)行微刻蝕以使所述圖案延伸穿過(guò)涂覆到所述腔的所述底部表面的所述所鍍敷金屬的其余部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一激光是CO2激光，且所述第二激光是UV激光。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述腔的所述底部表面上的所述所鍍敷金屬的穿過(guò)其形成所述圖案的所述部分是所述底部表面上的所述所鍍敷金屬的厚度的大部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中使用濕式化學(xué)法來(lái)執(zhí)行所述微刻蝕。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中鍍敷到所述腔的所述側(cè)表面及所述底部表面的所述金屬經(jīng)配置以提供與鄰近電路的EMI屏蔽。
【文檔編號(hào)】H05K3/46GK104519679SQ201410497977
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】杰克·阿約芬 申請(qǐng)人:安華高科技通用Ip(新加坡)公司