CN104247006A - 制造芯片封装基板的方法和制造芯片封装的方法 - Google Patents

Abstract

提供一种芯片封装基板和制造芯片封装的方法，该芯片封装基板包括：其上形成有过孔的绝缘层；形成在绝缘层的一个表面上的电路图案层；以及形成在电路图案层的一个表面上的镀覆层，其中，镀覆层包括：形成在电路图案层的所述一个表面上的Ni层；形成在Ni层上的合金层；以及形成在合金层上的Au层。根据本发明，在镀覆层中，具有高的材料成本的Au层的厚度减小。由此，有利于Au的使用量减少，从而使得产品的总生产成本降低。

Description

制造芯片封装基板的方法和制造芯片封装的方法

技术领域

本发明涉及芯片封装的技术领域，更具体地，涉及制造芯片封装基板的技术。

背景技术

已在稳步开发涉及半导体或光学器件封装的技术以满足对高致密化、小型化和高性能的需求。然而，因为该技术已相对落后于用于制造半导体的技术，所以最近已在尝试通过开发涉及封装的技术来解决对高性能、小型化和高致密化的需求。

关于半导体/光学器件封装，使用引线接合法或芯片上引线(lead onchip，LOC)接合法在基板上接合硅芯片或发光二极管(LED)芯片、智能IC芯片等。

图1示出了通用智能IC芯片封装的横截面图。

参照图1，通用智能IC芯片封装包括：绝缘层10；形成在绝缘层的一个表面上的电路图案层20；以及IC芯片30。

IC芯片30使用导线40电连接至电路图案层20。IC芯片30和导线40通过由环氧树脂等构成的模制部件50模制。如图1所示，模制部件50形成在绝缘层10上。此处，电路图案层20的施用有模制树脂的一个表面成为接合区。电路图案层20的另一表面成为接触区。另外，在电路图案层30的接触区中形成有镀覆层60。

镀覆层60通过Ni-Au镀覆法形成。已将Ni和Au用作防止腐蚀或其他化学侵蚀的保护性阻挡金属以及用于确保半导体和芯片封装座事业圈(chip carrier business circle)的功能性的精整材料(finishing material)。由此，形成在电路图案层的接触区中的镀覆层60正好形成在电路图案层30上，并且包括由Ni构成的Ni层62，和形成在Ni层上的Au层64。镀覆层60通过Ni-Au镀覆法形成。

然而，现有电解Ni-Au镀覆具有要求硬度的质量特征，并且随着金价上涨，镀覆成本占现有智能IC芯片封装的生产成本的超过30％。

发明内容

技术问题

已针对以上问题做出本发明。本发明的一个方面提供了一种智能IC芯片封装及其制造方法，该方法使得生产成本能够降低。

问题的解决方案

根据本发明的一个方面，提供了一种芯片封装基板，其包括：其上形成有过孔的绝缘层；形成在绝缘层的一个表面上的电路图案层；以及形成在电路图案层的一个表面上的镀覆层，其中，该镀覆层包括：形成在电路图案层的所述一个表面上的Ni层；形成在镍层上的合金层；以及形成在合金层上的Au层。

合金层可以由Ni-P-B三种元素的合金形成。

合金层的厚度可以为0.5±0.2μm，并且Au层的厚度可以为0.05±0.02μm。

绝缘层可以由聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯形成。

芯片封装基板还可以包括下粘合层，该下粘合层位于绝缘层与电路图案层之间并且将电路图案层接合至绝缘层。

下粘合层可以由粘合片或接合片形成。

芯片封装基板还可以包括形成在电路图案层的另一表面上的另一镀覆层。

电路图案层的所述一个表面可以是芯片封装的接触表面，并且电路图案层的所述另一表面可以是芯片封装的接合表面。

电路图案层的所述一个表面可以是与电路图案层的相邻于绝缘层的表面相反的表面。

另外，根据本发明的另一方面，提供了一种制造芯片封装基板的方法，该方法包括：在绝缘层上形成过孔；在绝缘层的一个表面上形成电路图案层；以及在电路图案层的一个表面上形成镀覆层，其中，形成镀覆层包括：在电路图案层的所述一个表面上形成Ni层；在Ni层上形成合金层；以及在合金层上形成Au层。

制造芯片封装基板的方法还可以包括在形成电路图案层之前在绝缘层的一个表面上形成下粘合层。

形成电路图案层可以包括：在下粘合层上形成金属层；以及通过对金属层进行蚀刻来形成电路图案。

金属层的材料可以是Cu。

制造芯片封装基板的方法还可以包括在电路图案层的另一表面上形成另一镀覆层。

本发明的有益效果

根据本发明，在芯片封装基板中，由于在智能IC封装中在形成在电路图案层上的镀覆层的Ni层与Au层之间添加有Ni-P-B三种元素的合金层，所以硬度增加高达两倍并且Au层的镀覆厚度减小。由此，在根据本发明的镀覆层中，具有高的材料成本的Au层的厚度减小。由此，有利于Au的使用量减少，从而使得产品的总生产成本降低。

此外，根据本发明，有利的是由于可以提高在制造芯片封装时绝缘膜与模制树脂之间的粘合强度，所以可以提高芯片封装的可靠性和耐用性。此外，根据本发明，由于芯片封装使用绝缘膜制成，所以可以另外提供产品可以变得更轻、更小、更薄和简单化的效果。

附图说明

包括附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的示例性实施方案，并且附图和描述一起用于说明本发明的原理。在附图中：

图1示出了通用智能IC芯片封装的横截面图。

图2是示出了制造根据本发明的芯片封装基板的方法的流程的流程图。

图3a和图3b示出了示意性示出制造根据本发明的示例性实施方案的芯片封装的方法的工序的示例性工序图。

图4示出了根据本发明另一示例性实施方案的芯片封装基板的横截面图。

图5是示出了根据本发明的优选示例性实施方案的镀覆层的结构的图。

图6是示出了关于根据常规技术的和本发明的镀覆层的硬度测试的结果的图。

具体实施方式

现在将参照附图在下文中更加全面地描述根据本发明的示例性实施方案。然而，本发明的示例性实施方案可以具体化为许多不同的形式，并且不应被理解为限于本文中阐述的实施方案。更确切地，提供这些示例实施方案使得本公开透彻和完整，并且将向本领域技术人员全面地传达本发明的范围。此外，当确定有关公知的相关功能或构造的具体描述可以无需伴随本发明的主要观点时，省略相应的描述。还应理解的是，本文中使用的术语应被理解为意思与其在本说明书的上下文中的意思一致。在整个说明书中，关于执行相似功能和操作的元件，相同的附图标记指代相同的元件。

图2是示出了制造根据本发明的芯片封装基板的方法的流程的流程图。

参照图2，制造芯片封装基板的方法可以包括：生产由依次层叠绝缘层、粘合层以及铜箔层的结构构成的柔性覆铜板(FCCL)膜(S1)；对柔性覆铜层叠膜的铜箔层进行蚀刻以将其去除(S3)；通过在绝缘层的下部中形成下粘合层来生产基材(S5)；在基材上形成过孔(S7)；在基材的下部中形成电路图案层(S9)；以及在电路图案层上形成镀覆层。形成根据本发明的镀覆层包括：在电路图案层上形成Ni层(S11)；在Ni层上形成合金层(S13)；以及在合金层上形成Au层(S15)。

下文中，将参照图3a和图3b来描述对每个步骤的详细说明。

图3a和图3b示出了示意性示出制造根据本发明的示例性实施方案的芯片封装的方法的工序的示例性工序图。

可以具体如下执行步骤S1。

首先，制备绝缘膜。此时，可以由聚酰亚胺树脂膜材料或聚萘二甲酸乙二醇酯树脂膜材料并且优选由聚酰亚胺树脂膜材料来形成绝缘膜。然而，该材料不限于此。

接着，绝缘膜变成绝缘层110。在绝缘层的一个表面上形成粘合层130。此时，关于形成粘合层130的材料，粘合层130可以由包括环氧树脂、丙烯酸树脂和聚酰亚胺树脂中至少任意一种的材料形成。特别地，可以使用环氧树脂或聚酰亚胺树脂。意图具有柔性的话，可以向形成粘合层的材料添加各种天然橡胶、增塑剂、硬化剂、磷阻燃剂以及其他各种添加剂。此外，聚酰亚胺树脂主要使用热聚酰亚胺，但也可以使用热固化聚酰亚胺树脂。然而，这仅是一个示例。本发明的粘合层可以由具有已开发和商业化的粘合特性的所有树脂来形成，或者可以根据未来的技术发展来实行。

然后，通过在粘合层上层叠电解铜箔来形成铜箔层150。由此，制成了柔性铜箔层叠膜100。此时，在粘合层130中反映出形成在电解铜箔的表面上的粗糙度。因此，在粘合层130上形成了表面粗糙度。此时，可以通过调整如电解铜箔的厚度的条件、层叠条件(例如，温度或压力)等来调节形成在粘合层130上的表面粗糙度Rz。形成在粘合层上的表面粗糙度Rz可以形成为在3μm至10μm的范围内，但该范围不限于此。在粗糙度Rz小于3μm的情况下，将难以提高与将稍后在制造完整产品时形成的模制部件的粘合强度。当粗糙度Rz大于10μm时，问题是形成表面粗糙度的颗粒以粉末形状分离，从而在涉及芯片封装的制造工序期间造成污染。

如图3a的(c)所示，在制成柔性铜箔层叠膜之后，通过蚀刻工艺来去除铜箔层150(S3)。像这样，当铜箔层被去除时，可以获得由绝缘层和形成在绝缘层上并且其上形成有表面粗糙度131的粘合层构成的构造。由此，在随后将模制树脂施用到绝缘层的情况下，由于形成在绝缘层上的表面粗糙度，所以可以提高绝缘层与模制树脂之间的粘合强度，并且可以提高芯片封装的可靠性和耐用性。

在去除铜箔层之后(S3)，在由步骤S3获得的构造中的绝缘层110的下部中形成下粘合层210。下文中，将依次层叠下粘合层、绝缘层和粘合层的构造定义为基材200。

下粘合层210可以通过在施用粘合剂之后进行层叠处理的方法或在将接合片接合至绝缘层的下部之后进行层叠处理的方法来形成。

在下粘合层是通过将粘合剂施用到该下粘合层来形成的情况下，与步骤S1中的粘合层相似，粘合层可以由包括环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂中至少之一的材料来形成。特别地，优选的是使用环氧树脂或聚酰亚胺树脂。意图具有柔性的话，可以向形成粘合层的材料添加各种天然橡胶、增塑剂、硬化剂、磷阻燃剂和其他各种添加剂。此外，作为聚酰亚胺树脂，可以主要使用热聚酰亚胺，但也可以使用热固化聚酰亚胺树脂。

接着，如图3a的(e)所示，在基材200中形成一个或更多个过孔(S7)。过孔可以包括其上安装有芯片的过孔、用于电连接各个层的过孔、用于容易地扩散热的热过孔以及成为用于使各个层对准的基准的过孔。此时，作为形成过孔的方法，可以使用冲压处理法、使用激光进行钻孔处理的方法等。除此之外，可以使用已开发和商业化的或可以根据未来的技术发展来实行的形成过孔的所有方法。

在基材200上形成过孔230之后，在基材200的下部中形成电路图案层330(S9)。此时，可以如下执行电路图案层的形成。如图3b的图(f)所示，首先在基材200的下部中形成金属层310。此时，金属层310可以由Cu形成。然而，该材料不限于此。接着，通过对金属层310进行蚀刻来形成电路图案层330。更具体地，在通过各种化学处理来活化金属层的表面之后，接着对其施用光刻胶，并且进行曝光和显影处理。在完成显影处理之后，通过蚀刻工艺来形成需要的电路，并且通过剥离光刻胶来形成电路图案层330。

接着，在步骤S11中，在电路图案层330的一个表面(即，电路图案层330的接触区的表面)上形成Ni层410。在步骤S13中，在Ni层410上形成合金层420。合金层420可以通过使用包含Ni、P和B的镀覆溶液对Ni层进行镀覆来形成。也就是说，合金层420由Ni、P和B三种元素的合金形成。最后，在步骤S15中，在合金层420上形成Au层430。

常规镀覆层是通过在Ni层上形成Au层制成的。参照图1，在常规镀覆层中，Ni层的厚度为0.3±0.1μm，并且Au层的厚度为5±2μm。通过使用Ni-P-B三种元素的合金对Ni层410进行镀覆以形成合金层420并且其后形成Au层430来生产根据本发明的镀覆层400。

图4示出了根据本发明另一示例性实施方案的芯片封装基板的横截面图。

在上述示例性实施方案中，描述了仅在电路图案层330的接触表面上形成镀覆层。然而，镀覆层也可以形成在接合有用于与电路图案层330的芯片电连接的导线的接合表面上。这对于本领域普通技术人员是明显的事情。

参照图4，在电路图案层330的接合区的表面上形成Ni层410，并且在Ni层410上形成合金层420。合金层420可以通过使用包含Ni、P和B的镀覆溶液对Ni层410进行镀覆来形成。合金层420由Ni、P和B三种元素的合金形成。最后，在合金层420上形成Au层430。图5是示出了根据本发明的优选示例性实施方案的镀覆层的结构的图。

参照图5，在电路图案层330的一个表面上形成镀覆层400。镀覆层400包括：形成在电路图案层330上的Ni层410；形成在Ni层410上的合金层420；以及形成在合金层420上的Au层430。Ni层410的厚度为2.5±0.5μm，并且合金层420的厚度为0.5±0.2μm。此外，Au层430的厚度为0.05±0.02μm。

根据本发明的镀覆层400相比现有Ni-Au镀覆层具有优异的硬度并且具有与现有镀覆层相似水平的电阻。由此，可以用根据本发明的镀覆层400来代替现有智能IC封装的镀覆层。在本发明的镀覆层400中，由于减小了材料价格高的Au层的厚度，所以Au的使用量减少，从而使得产品的总生产成本降低。

根据本发明的镀覆层400示出了如下面的表1示出了表面电阻率。

表1

[表1]

镀覆层的材料	Ni/Au(常规技术)	Ni/Ni-P-B/Au(本发明)
			单位[欧姆/平方米]	0.00077	0.00077

如上面的表1所示，根据常规技术的镀覆层示出了0.00077欧姆/平方米的表面电阻率，并且根据本发明的镀覆层也示出了与根据常规技术的镀覆层相同的0.00077欧姆/平方米的表面电阻率。为了将三种元素Ni-P-B的合金层施用到镀覆层，表面电阻率应不高于现有Ni和Au镀覆层的表面电阻率。作为测量他们的表面电阻的结果，测量出其具有与现有Ni和Au镀覆相同的级别。

此外，根据本发明的镀覆层示出了如图5所示的划痕测试的结果。图6是示出了关于根据常规技术的镀覆层的硬度测试的结果的图。在图6中，(a)示出了关于根据常规技术的镀覆层的硬度测试的结果。此外，(b)示出了关于根据本发明的镀覆层的硬度测试的结果。

通过给出范围为40g、60g和70g三种负载变化，在0.05mm/秒的速度下使用薄膜划痕测试仪(即，由Center for Tribology制造的型号为UNMT-2M的多划痕测试与摩擦系数测试仪)来对硬度进行测量。如图5所示，根据本发明的镀覆层示出了相比根据常规技术的镀覆层增加高达约2倍的硬度。例如，关于在40g负载下测量的硬度，根据常规层的镀覆层示出了值为约12～13的硬度，而根据本发明的镀覆层示出了值为约20～24的硬度。

像这样，在本发明中，由于在智能IC封装中形成在电路图案层上的镀覆层的Ni层与Au层之间添加有Ni-P-B三种元素的合金层，所以硬度增加高达两倍并且Au层的镀覆厚度减少。

此外，芯片封装基板在绝缘层的涂覆有模制树脂的一个表面上形成表面粗糙并且具有提高的粗糙度。由此，优点是可以提高绝缘膜与模制树脂之间的粘合强度，并且可以提高芯片封装(例如，COB型等)的可靠性和耐用性。此外，尽管使用聚酰亚胺作为绝缘层，但是可以提高绝缘膜与模制树脂之间的粘合强度，并且还可以提高基于使用聚酰亚胺的产品的耐热性、机械特性、电特性和阻燃性。此外，由于芯片封装是使用柔性铜箔层叠膜制成的，所以可以另外实现产品的诸如轻的重量、小的尺寸以及简化的薄的厚度的效果。

如前所述，在对本发明的详细描述中，已描述了本发明的详细的示例性实施方案，应明白的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下本领域技术人员可以进行修改和变化。因此，应理解的是，前述内容是本发明的示例，不应被理解为限于所公开的特定实施方案，并且意图将对所公开实施方案的修改以及其他实施方案包括在所附权利要求及其等同内容的范围内。

Claims (16)

1.一种芯片封装基板，包括：

其上形成有过孔的绝缘层；

形成在所述绝缘层的一个表面上的电路图案层；和

形成在所述电路图案层的一个表面上的镀覆层，

其中，所述镀覆层包括形成在所述电路图案层的所述一个表面上的Ni层、形成在所述Ni层上的合金层以及形成在所述合金层上的Au层。

2.根据权利要求1所述的芯片封装基板，其中，所述合金层由Ni、P和B三种元素的合金形成。

3.根据权利要求1所述的芯片封装基板，其中，所述合金层的厚度为0.5±0.2μm，并且所述Au层的厚度为0.05±0.02μm。

4.根据权利要求1所述的芯片封装基板，其中，所述绝缘层由聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯形成。

5.根据权利要求1所述的芯片封装基板，还包括位于所述绝缘层与所述电路图案层之间并且将所述电路图案层接合至所述绝缘层的下粘合层。

6.根据权利要求1所述的芯片封装基板，其中，所述下粘合层由粘合片或接合片形成。

7.根据权利要求1所述的芯片封装基板，还包括形成在所述电路图案层的另一表面上的另一镀覆层。

8.根据权利要求7所述的芯片封装基板，其中，所述电路图案层的所述一个表面是芯片封装的接触表面，并且所述电路图案层的所述另一表面是所述芯片封装的接合表面。

9.根据权利要求1所述的芯片封装基板，其中，所述电路图案层的所述一个表面是与所述电路图案层的相邻于所述绝缘层的表面相反的表面。

10.一种制造芯片封装基板的方法，所述方法包括：

在绝缘层上形成过孔；

在所述绝缘层的一个表面上形成电路图案层；以及

在所述电路图案层的一个表面上形成镀覆层；

其中，所述形成所述镀覆层包括：在所述电路图案层的所述一个表面上形成Ni层；在所述Ni层上形成合金层；以及在所述合金层上形成Au层。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述合金层由Ni、P和B三种元素的合金制成。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述合金层的厚度为0.5±0.2μm，并且所述Au层的厚度为0.05±0.02μm。

13.根据权利要求10所述的方法，还包括在所述形成所述电路图案层之前在所述绝缘层的所述一个表面上形成下粘合层。

14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述形成所述电路图案层包括在所述下粘合层上形成金属层并且通过对所述金属层进行蚀刻来形成电路图案。

15.根据权利要求10所述的方法，其中，所述金属层的材料为Cu。

16.根据权利要求10所述的方法，还包括在所述电路图案层的另一表面上形成另一镀覆层。