在低粗糙度基板上化学镀铜的方法
【专利摘要】本发明公开了一种在低粗糙度基板上化学镀铜的方法，该方法包括：在低粗糙度基板上涂覆一层有机薄膜，晾干后再采用传统化学镀铜工艺方法沉积铜层。其中有机薄膜制备方法包括以下步骤：（1）将有机薄膜材料以0.1%-20%体积百分比溶解于易挥发有机溶剂中；（2）将所述有机溶剂以旋涂、喷涂、浸泡或涂刷方法涂覆于低粗糙度基板上；（3）待涂覆了所述有机溶剂的低粗糙度基板烘干或晾干即可。本发明解决了现有工艺与基板工艺不兼容的问题，提高了铜与低粗糙度基板之间的粘附性，减小基板上线路对高频电性能的影响，并提高线路与基板的结合力。
【专利说明】在低粗糙度基板上化学镀铜的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子封装【技术领域】，特别涉及一种在低粗糙度基板上化学镀铜的方法。
【背景技术】
[0002]近几年来，随着半导体技术的发展，先进的封装技术已在IC制造行业变得越来越重要，系统级封装技术中的基板要求也越来越高，基板不再仅仅是将元件贴装的PCB板，还用于多个芯片的系统级封装互连。同时随着人们对电子产品更高要求，尤其是容量更大，速度更快，随时高速移动互联等要求，使得芯片工作频率越来越高，板上互联的频率也越来越高，同时对传输损耗要求越来越低。
[0003]当传输频率较高时，由于电流在导体中的趋肤效应，电信号主要在线路表面传输，粗糙的导体表面，将会把电信号散射，损耗增大，为了减小传输损耗，要求保证线路表面光滑。这与目前的基板工艺相悖。因为目前有机基板线路与基板的结合主要是通过化铜层与有机基板的结合力。通过膨松、除胶工序，将有机基板表面处理得凹凸不平，化铜时化铜层和有机基板的粗糙表面形成多齿状的铜牙，保证化铜层与有机基板的结合力。如此铜线路与有机基板之间必然是非常粗糙，严重影响线路传输高频信号时候的电性能。
[0004]一些基板材料厂商为解决此问题，研发了具有低粗糙结合面的带铜箔的半固化片，如PCF等。但是在实际工艺中需要打孔再化铜，半固化片上原本带的铜箔增加了基板表面的铜厚，需要做蚀刻处理。增加一步工序，而且这步工艺容易造成铜层蚀刻不均匀，影响后续工艺。而且这种材料铜层与树脂材料结合力比较差，容易造成可靠性问题。
[0005]另外，玻璃、陶瓷、硅片等材料基板由于表面十分光滑，化学镀铜十分困难，通常采用蒸镀或溅射方法，而且需要用一层铬或镍金属作为粘附层，与基板工艺不兼容，且成本较高，难以做大块板材。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种在光滑表面基板上化学镀铜的方法，降低成本，用以实现电子封装中低粗糙度基板的制备。
[0007]本发明的技术方案是:
一种在低粗糙度基板上化学镀铜的方法，该方法包括:在低粗糙度基板上涂覆一层有机薄膜，晾干后再采用传统化学镀铜工艺方法沉积铜层。
[0008]其中有机薄膜制备方法包括以下步骤:
(1)将有机薄膜材料以0.1%_20%体积百分比溶解于易挥发有机溶剂中；
(2)将所述有机溶剂以旋涂、喷涂、浸泡或涂刷方法涂覆于低粗糙度基板上；
(3 )待涂覆了所述有机溶剂的低粗糙度基板烘干或晾干即可。
[0009]所述有机薄膜材料是:聚酰亚胺、BCB或环氧树脂。
[0010]易挥发有机溶剂可以是N-甲基吡咯烷酮、丙酮或酒精。[0011]本发明的优点在于:
本发明解决了现有工艺与基板工艺不兼容的问题，本发明工艺简单，成本低廉，提高了铜与低粗糙度基板之间的粘附性，与基板工艺兼容，该方法制作的低粗糙度基板可以广泛应用于微电子封装、MEMS器件制作和封装、平板显示基板制作等方面。减小基板上线路对闻频电性能的影响，并提闻线路与基板的结合力。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明低粗糙度基板化学镀铜方法的流程图；
图2是本发明低粗糙度基板化学镀铜方法实施例1中的低粗糙度基板准备示意图；
图3是本发明采用低粗糙度基板化学镀铜方法实施例1中的低粗糙度基板涂覆有机薄膜材料后的示意图；
图4是本发明采用低粗糙度基板化学镀铜方法实施例1中的低粗糙度基板化学镀铜示意图；
图5是本发明实施例1中采用低粗糙度基板化学镀铜后进行后续工艺贴干膜并图形化后的不意图；
图6是本发明实施例1中低粗糙度基板化学镀铜后进行后续工艺图形电镀的示意图；图7是本发明实施例1中在低粗糙度基板化学镀铜后进行后续工艺图形电镀、去掉干膜、得到本层电路图形的示意图；
图8是本发明实施例2中具有内层线路和低粗糙度介质层的基板的示意图；
图9是本发明实施例2中在介质层上制备出盲孔的基板示意图；
图10是本发明实施例2中在介质层上涂覆了有机物薄膜的基板示意图；
图11是本发明实施例2中在介质层上除去盲孔有机物薄膜的基板示意图；
图12是本发明实施例2中在介质层上做完化学镀铜的基板示意图；
图13是本发明实施例2中在介质层上做完电镀铜的基板示意图；
图14是本发明实施例2中在铜上做上图形化干膜的基板示意图；
图15是本发明实施例2中刻蚀掉出线路的基板示意图；
图16是本发明实施例2中做完一层金属线路后，压合介质的基板示意图；
图17是本发明实施例2中制备完两层金属线路，形成六层金属线路的基板示意图；
图18是本发明实施例3中在基板化学镀铜后制备上图形化干膜的基板示意图；
图19是本发明实施例3中在具有图形化干膜的基板上电镀好铜的基板示意图；
图20是本发明实施例3中去掉干膜并蚀刻掉化铜层的基板示意图；
图21是本发明实施例3中做完一层金属线路后，压合介质的基板示意图；
图22是本发明实施例3中制备完两层金属线路，形成六层金属线路的基板示意图。
[0013]图中:其中:101 —低粗糙度基板、102 —有机物薄膜、103 —化学镀铜层、104 —干膜、105 —电镀铜层、106 —金属铜线路、
201 一基板、202 —低粗糙度介质层、203 —化学镀铜层、204 —电镀铜层、205-盲孔、206 一有机物薄膜、207-化学镀铜层、208-电镀铜层、209-干膜、210-介质层、220-内层金属线路、221-金属线路、222-金属线路。【具体实施方式】
[0014]以下结合附图对本发明的具体内容作进一步说明。
[0015]本发明公开了在低粗糙度基板上化学镀铜的方法，工艺简单，与基板工艺兼容，降低了成本，提高了可靠性，使在低粗糙度基板上可以采用传统工艺制作金属铜线路。
[0016]实施例1
在本发明的实施例1中，演示了在低粗糙度介质表面上化学镀铜的技术方法和制备金属铜线路层的方法。
[0017]图1是本发明实施例低粗糙度基板化学镀铜方法的流程图。
[0018]步骤1:制备有机薄膜溶液，将聚酰亚胺按10%体积比溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀；
步骤2:将清洗过吹干的基板浸入上述配置好的有机薄膜溶液，使基板表面均匀覆盖上有机薄膜溶液；
步骤3:将基板取出，晾干至表面干燥，将基板放入高温烘箱经过300°C 2小时进行热亚胺化形成有机薄膜。有机薄膜均匀的涂覆在基板表面；
步骤4:将基板放入化铜设备，进行常规化学镀铜工艺，工艺过程包括水洗、预浸、活化、水洗、解胶、沉铜。低粗糙度基板表面将镀上一层铜层，厚度与沉铜时间有关，不超过3 um ；
步骤5:将表面做好铜层的基板进行下一步基板工艺，如图形电镀或者整版电镀等。
[0019]图2至图7公开了一种在低粗糙度基板上制备金属铜线路层的方法。
[0020]步骤I，配制有机薄膜溶液，将聚酰亚胺按10%体积比溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，将基板清洗后吹干，如图2所示；
步骤2，上述配置好的有机薄膜溶液涂覆在低粗糙度基板101上，使基板表面均匀覆盖上有机薄膜溶液，晾干至表面干燥，将基板放入高温烘箱经过300°C 2小时进行热亚胺化形成有机薄膜。有机薄膜102均匀地涂覆在基板表面，如图3 ；
步骤3，将基板放入化铜设备，进行常规化学镀铜工艺，包括水洗、预浸、活化、水洗、解胶、沉铜。基板表面将镀上一层化学镀铜层103，厚度与沉铜时间有关，不超过3um，如图4 ；步骤4，将表面做好铜层的基板双面贴干膜104，并进行光刻显影，将干膜图形化，如图
5 ；
步骤5，将做好铜层的双面贴干膜104的基板放入电镀槽中进行图形电镀，形成电镀铜层105，做好的基板如图6 ；
步骤6，对基板进行剥膜、闪蚀，去掉干膜和干膜下的化铜层，形成金属铜线路106。
[0021]这样，具有一层金属铜线路层的基板就制备完成了。多层线路可以在此基础上压合介质层，制备多层金属线路板。
[0022]实施例2
在本发明的实施例2中，演示了在具有内层线路的基板在低粗糙度介质层表面上化学镀铜的技术方法和制备金属铜线路层的方法。
[0023]具有内层线路和低粗糙度介质层的基板如图8所示，202是在内层线路204上压合的低粗糙度介质层。
[0024]步骤I，在介质层上用激光钻孔机制备出盲孔205，如图9所示。[0025]步骤2，配制有机薄膜溶液，将聚酰亚胺按10%体积比溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀。将步骤I中基板浸入上述有机薄膜溶液中，使基板表面均匀覆盖上有机薄膜溶液，晾干至表面干燥，将基板放入高温烘箱经过300°C 2小时进行热亚胺化形成有机薄膜。使介质层表面均勻涂覆一层有机薄膜206。如图10所不。
[0026]步骤3，采用激光或光刻方式除去盲孔内的有机物薄膜。如图11所示。
[0027]步骤4，将基板放入化铜设备，进行常规化学镀铜工艺，包括水洗、预浸、活化、水洗、解胶、沉铜。基板表面将镀上一层化学镀铜层207，厚度与沉铜时间有关，不超过3um，如图12 ；
步骤5，采用整板电镀工艺，将盲孔填满，整版镀上一层铜，形成电镀铜层208，如图13 ； 步骤6，将步骤5所述基板双面贴干膜209，并进行光刻显影，将干膜图形化，如图14 ； 步骤7，对步骤6所述基板进行蚀刻，剥膜、闪蚀，形成金属铜线路221。如图15。
[0028]步骤8，对步骤7所述基板双面压合介质层210，如图16。
[0029]步骤9，重复步骤1-步骤7，形成下一层金属线路222，如图17。这样，具有六层金属铜线路层的基板就制备完成了。
[0030]实施例3
在本发明的实施例3中，演示了另一种在具有内层线路的基板在低粗糙度介质层表面上化学镀铜的技术方法和制备金属铜线路层的方法。
[0031 ] 具有内层线路和低粗糙度介质层的基板如图8所示，202是在内层线路204上压合的低粗糙度介质层。
[0032]步骤I，在介质层上用激光钻孔机制备出盲孔205，如图9所示。
[0033]步骤2，配制有机薄膜溶液，将聚酰亚胺按10%体积比溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀。将步骤I中基板浸入上述有机薄膜溶液中，使基板表面均匀覆盖上有机薄膜溶液，晾干至表面干燥，将基板放入高温烘箱经过300°C 2小时进行热亚胺化形成有机薄膜。使介质层表面均勻涂覆一层有机薄膜206。如图10所不。
[0034]步骤3，采用激光或光刻方式除去盲孔内的有机物薄膜。如图11所示。
[0035]步骤4，将基板放入化铜设备，进行常规化学镀铜工艺，包括水洗、预浸、活化、水洗、解胶、沉铜。基板表面将镀上一层化学镀铜层207，厚度与沉铜时间有关，不超过3um，如图12 ；
步骤5，在步骤4所述基板上贴干膜并进行光刻显影，将干膜图形化形成209，如图18 ； 步骤6，将步骤5所述基板进行图形电镀，如图19;
步骤7，对步骤6所述基板进行剥膜、蚀刻、闪蚀，形成金属铜线路221。如图20。
[0036]步骤8，对步骤7所述基板双面压合介质层210，如图21。
[0037]步骤9，重复步骤1-步骤7，形成下一层金属线路222，如图22。这样，具有六层金属铜线路层的基板就制备完成了。
【权利要求】
1.一种在低粗糙度基板上化学镀铜的方法，其特征在于，该方法包括:在低粗糙度基板上涂覆一层有机薄膜，晾干后再采用传统化学镀铜工艺方法沉积铜层； 其中有机薄膜制备方法包括以下步骤: (1)将有机薄膜材料以0.1%_20%体积百分比溶解于易挥发有机溶剂中； (2)将所述有机溶剂以旋涂、喷涂、浸泡或涂刷方法涂覆于低粗糙度基板上； (3 )待涂覆了所述有机溶剂的低粗糙度基板烘干或晾干即可。
2.根据权利要求1所述的在低粗糙度基板上化学镀铜的方法，其特征在于:所述有机薄膜材料是:聚酰亚胺、BCB或环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的在低粗糙度基板上化学镀铜的方法，其特征在于:所述易挥发有机溶剂是N-甲基吡咯烷酮、丙酮或酒精。
【文档编号】H05K3/38GK103619130SQ201310594485
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月22日 优先权日:2013年11月22日
【发明者】孙瑜, 于中尧 申请人:华进半导体封装先导技术研发中心有限公司