部件载体的制作方法

专利名称:部件载体的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种部件载体(100、300)，包括：至少一个电绝缘层结构(110)；第一导电结构(120)，所述第一导电结构(120)位于所述至少一个电绝缘层结构(110)的第一面部中；第二导电结构(130)，所述第二导电结构(130)位于所述至少一个电绝缘层结构(110)的第二面部中，其中在所述至少一个电绝缘层结构(110)的所述面上，所述第一导电结构与所述第二导电结构(130)互相分离开小于或者等于250um，特别是小于或者等于180um的距离；第一面层(140)，所述第一面层(140)选择性地位于所述第一导电结构(120)上；第二面层(150)，不同于所述第一面层(140)，所述第二面层(150)选择性地位于所述第二导电结构(130)上。
【专利说明】
部件载体
技术领域
[0001]本发明涉及一种部件载体和用于制造该部件载体的系统。
【背景技术】
[0002]在诸如印刷电路板(PCB)的部件载体上形成面层是保护部件载体的导电结构的常用措施。导电结构通常包括诸如铜的导电材料，当不保护时，该导电材料可能氧化，并且因此导致部件载体恶化。
[0003]因此，面层形成于导电结构上，其具有两个主要功能:防止导电结构氧化和对要组装到部件载体的电部件提供可电连接面。
[0004]诸如化学镀镍浸金(ENIG)面层或者有机面保护(OSP)面层的公知面层能够选择性地沉积于铜端子的表面上，并且因此能够用于精确覆盖小铜结构。
[0005]然而，形成具有互相相邻的不同面层仍存在挑战。ENIG和OSP面层都选择性地沉积于铜端子上。即，当铜端子中的第一铜端子由ENIG面层覆盖并且第二铜端子由OSP面层覆盖时，铜端子中的一个必须临时由抗蚀剂覆盖。传统上，第二铜端子由热二次图像转印(SIT)抗蚀剂油墨覆盖，而ENIG面层沉积于第一铜端子上。接着，除去热SIT抗蚀剂油墨，并且OSP面层沉积于第二铜端子上。临时使用热SIT抗蚀剂油墨导致第一铜端子与第二铜端子之间的距离必须选择不希望的大，因为能够以150um(150 X I(T6Hi)的涂敷分辨率印刷热SIT抗蚀剂油墨。该涂敷分辨率产生限制，即，第一铜端子和第二铜端子必须分隔开互相分离开至少300um的距离，从而确保在施加ENIG面层的步骤，第二铜端子完全由热SIT抗蚀剂油墨覆盖，而第一铜端子确实没有热SIT抗蚀剂油墨。
[0006]EP 2 778 261 Al公开了一种用于填充诸如印刷电路板的衬底中的通孔的方法。该方法减少了在电镀铜时出现陷斑和孔隙。在采用电镀浴利用铜填充衬底的通孔之前，将具有二硫化物的酸溶液注入衬底的通孔中。
[0007]EP 2 778 260 A2公开了一种利用铜电镀填充通孔的方法。利用含有芳杂环氮化合物和环氧化合物的反应产物的酸溶液处理通孔。接着，利用铜填充该通孔。
[0008]US 2003/0 006 066 Al公开了一种用于填充通路的导电复合材料，以在电子封装内提供垂直连接。该导电复合材料包括核壳颗粒，该核壳颗粒例如可以具有由铜制成的核和由锡制成的壳。该复合材料形成电子封装的电路系统。
[0009]EP I 330 146 A2公开了一种填充诸如PCB的衬底中的通路的方法。执行了薄镀步骤后，将脉冲周期反向(PPR)电流施加I至50ms电解时间周期，然后，0.2至5ms反向电解时间周期。

【发明内容】

[0010]本发明的目的是提供一种压缩布置导电结构的部件载体。
[0011]为了实现上述目的，提供了一种根据独立权利要求的部件载体和制造该部件载体的系统。
[0012]根据本发明的示例性实施例，提供了一种部件载体，包括:至少一个电绝缘层结构;第一导电结构，第一导电结构位于至少一个电绝缘层结构的第一面部中；以及第二导电结构，所述第二导电结构位于至少一个电绝缘层结构的第二面部中。在至少一个电绝缘层结构的面上，第一导电结构与第二导电结构互相分离开小于或者等于250um，特别是小于或者等于ISOum的距离。部件载体还包括:第一面层，该第一面层选择性地位于第一导电结构上;和第二面层，不同于第一面层，该第二面层选择性地位于第二导电结构上。
[0013]特别是，第一导电结构和第二导电结构可以是部件载体的连接端子。其可以由铜或者铝或者任何适当导电材料制成。可以配置连接端子，以电连接到与部件载体组装在一起的电子部件的接触元件。
[0014]第一面层和第二面层可以是ENIG面层、OSP面层、热风焊接整平(HASL)面层、化学镀镍化学镀铂浸金(ENEPIG)面层或者任何其他公知面层。
[0015]根据本发明的另一个示例性实施例，提供了一种用于制造部件载体的系统，该部件载体包括:至少一个电绝缘层结构;第一导电结构，该第一导电结构位于至少一个电绝缘结构的第一面部中；以及第二导电结构，该第二导电结构位于至少一个电绝缘层结构的第二面部中，其中在该面上，第一导电结构与第二导电结构互相分离开。该系统包括控制单元，配置该控制单元，以控制如下过程:在第二部和并置区上涂敷可去除的可光成像光致抗蚀剂;光刻图形化涂敷光致抗蚀剂，以选择性地移除并置区中的涂敷光致抗蚀剂的一部分；接着在第一导电结构上选择性地涂敷第一面层;接着去除图形化光致抗蚀剂(160);以及接着在第二导电结构上选择性地涂敷第二面层。
[0016]根据本发明的另一个示例性实施例，提供了一种用于制造部件载体的方法，该方法包括:提供至少一个电绝缘层结构；以及在至少一个电绝缘层结构的第一面部中形成第一导电结构。该方法还包括在至少一个电绝缘层结构的第二面部中形成第二导电结构，该第二导电结构与第一导电结构互相分离开小于或者等于250um，特别是小于或者等于ISOum的距离。此外，该方法包括步骤:在第二部和并置区上涂敷可去除的可光成像光致抗蚀剂；光刻图形化涂敷光致抗蚀剂，以选择性地移除并置区中的涂敷光致抗蚀剂的一部分;接着在第一导电结构上选择性地涂敷第一面层;接着去除图形化光致抗蚀剂；以及接着在第二导电结构上选择性地涂敷第二面层。
[0017]在本申请的语境中，术语“部件载体”可以特指任何支承结构，该支承结构能够在其上和/或者其内容纳一个或者多个电子部件，从而既提供机械支承又提供电连接。
[0018]在本申请的语境中，术语“面层”可以特指一种材料，该材料附着于任何导电结构上，以防止导电结构的表面腐蚀并且/或者有助于电子部件电连接到(例如，通过焊接)导电结构。
[0019]不同的面层不同之处在于其技术属性，例如，其被焊接和/或者线接合的能力、其尺寸以及其寿命和其他特性。
[0020]为了满足不同的技术要求，可以要求在同一个部件载体上采用不同类型的面层。例如，当要求能与铝线接合的面层时，采用浸银面层是有利的。在要求平整并且/或者廉价的面层的情况下，采用OSP面层是有利的。为了满足部件载体的每个电连接的特定要求，可以要求与OSP面层相邻提供浸银面层。
[0021]在本申请的语境中，术语“可去除的可光成像光致抗蚀剂”可以特指一种用于临时覆盖结构以防止另一种物质附着到该结构的材料。此后，例如，通过蚀刻或者刷，能够去除该材料，而不破坏该结构或者其他层或者结构。在本申请的语境中，术语“可光成像”可以特指利用光刻能够图形化的光致抗蚀剂。
[0022]特别是，通过丝网印刷可以涂敷可去除的可光成像光致抗蚀剂。丝网印刷光致抗蚀剂的涂敷分辨率可以基本上是150um( 150 X 10—6m)。因此，光致抗蚀剂涂敷于第二导电结构上，使得其延伸到导电结构外，以提供“安全距离”，从而确保第二导电结构的面被光致抗蚀剂完全覆盖。因此，不仅第二导电结构由光致抗蚀剂覆盖，而且还有与第二导电结构相邻的并置区由光致抗蚀剂覆盖。传统上，这样导致第一导电结构与第二导电结构之间的距离必须选择较大，如上所述。系统设置有控制单元，配置该控制单元，以光刻图形化涂敷光致抗蚀剂，从而选择性地移除并置区中的涂敷光致抗蚀剂的一部分，使得对于部件载体能够在导电结构之间提供较小的距离。因此，能够提供致密封装的部件载体，在由不同面层覆盖的导电结构之间具有小于或者等于250um(250X 10—V)的距离。此外，提供从并置区移除光致抗蚀剂，配准或者排列诸如层或者电子部件的其他结构不再取决于抗蚀剂的涂敷分辨率。的确，配准取决于比光致抗蚀剂的分辨率更精确的的光刻图形化的精度。因此，提供了一种改进型部件载体，该部件载体在由不同面层覆盖的导电结构之间更精确配准并且具有较小距离。
[0023]在实施例中，第一导电结构与第二导电结构互相分离开基本上等于或者小于150um的距离。
[0024]特别是，第一导电结构与第二导电结构之间的距离(并且因此不同面层之间的距离)可以小于或者等于150um。面层可以用作电连接焊盘，用于将电子部件线接合到和/或者焊接到导电结构。如果面层之间的距离变得太小，则难以实现电连接面层，因为例如焊接材料可能意外地在面层之间流动，并且导致第一导电结构与第二导电结构之间发生短路。结果是，基本上等于I5Oum的第一导电结构与第二导电结构之间的距离考虑到电连接，并且同时实现致密封装部件载体。
[0025]在实施例中，第一面层是化学镀镍浸金(ENIG)面层并且/或者第二面层是有机面保护(OSP)面层。
[0026]如上所述，可以要求在同一个部件载体上采用不同类型的面层。例如，当要求线接合面层时，采用ENIG面层有利，其也容易焊接，并且还能够承受多个热循环。在要求平整并且/或者廉价面层的情况下，采用OSP面层有利。为了满足对部件载体的每个电连接的特定要求，可以要求与OSP面层相邻提供ENIG面层。根据该实施例，能够对ENIG面层和OSP面层互相设置小于或者等于250um的距离。特别是，ENIG面层与OSP面层之间的距离可以基本上等于150umo
[0027]在实施例中，部件载体还包括空腔，其中第一面部和/或者第二面部位于该空腔中。
[0028]特别是，第一导电结构上的第一面层和第二导电结构上的第二面层都位于该空腔中，其中第一导电结构与第二导电结构之间的距离小于或者等于250um。
[0029]为了节省部件载体的外表面上的空间，常用措施是将电子部件嵌入部件载体的空腔中。提供根据本实施例的部件载体可以提供的优点是，面层之间的较小距离使空腔的横向尺寸保持小。因此，通常能够在小尺寸的空腔中排列提供不同电属性的不同面层。此外，能够使到第一面层和第二面层的电通路长度短，从而改善到第一面层和第二面层的信号完整性。
[0030]在实施例中，部件载体配置为由如下构成的组中的一个:印刷电路板和衬底。
[0031]在本申请的语境中，术语“印刷电路板”(PCB)可以特指例如通过如果需要伴有供给外部能量来施加压力，使几个导电层结构与几个电绝缘层结构层叠形成的板状部件载体。作为PCB技术的优选材料，导电层结构由铜制成，而电绝缘层结构可以包括树脂和/或者玻璃纤维，所谓聚酯胶片或者FR4材料。通过例如通过激光钻孔或者机械钻孔经过层叠体形成通孔，并且利用导电材料(特别是铜)填充通孔，从而形成通路，作为通孔连接，可以使各种导电层结构以要求的方式互相连接。除了可以嵌入印刷电路板中的一个或者多个电子部件，通常配置印刷电路板，以在板状印刷电路板的一个或者两个对置面上容纳一个或者多个电子部件。通过焊接，可以将其连接到相应主面。
[0032]在本申请的语境中，术语“衬底”可以特指与要安装在上面的电子部件具有基本上相同尺寸的小尺寸的部件载体。
[0033]在实施例中，至少一个电绝缘层结构包括由如下构成的所述组中的至少一个:树脂，特别是双马来酰亚胺三嗪树脂;氰酸酯;玻璃，特别是玻璃纤维;聚酯胶片材料;聚酰亚胺;液晶聚合物;环氧树脂基组合薄膜;FR4材料；陶瓷；和金属氧化物。尽管聚酯胶片或者FR4通常是优选的，但是也可以使用其他材料。
[0034]在实施例中，进一步配置用于制造部件载体的系统的控制单元，以控制如下过程:在光刻图形化涂敷光致抗蚀剂之前，以在6 5 °C与9 5 °C之间的，特别是基本上为8 O °C(353.15K)的温度预固化涂敷光致抗蚀剂。
[0035]结果，在预固化步骤施加基本上353.15K的温度使得能够执行优化后续光刻图形化步骤。特别是，能够以较低剂量的紫外光执行后续光刻图形化。此外，能够容易地从导电结构去除该预固化的光致抗蚀剂。
[0036]在实施例中，进一步配置控制单元，以控制光刻图形化，使得:光刻图形化包括使可去除光致抗蚀剂的一部分受到剂量小于500m j/cm2，特别是小于200m j/cm2的电磁福射，特别是紫外线辐射和/或者激光辐射。
[0037]特别是，紫外光的剂量可以小于300mj/ cm2，更特别是紫外光的剂量可以小于或者等于 150mj/cm2o
[0038]特别是，光刻图形化包括光，特别是紫外光照射可光成像光致抗蚀剂的一部分，从而固化光致抗蚀剂的曝光部的步骤。在后续图形化步骤，仅移除，例如蚀刻光致抗蚀剂的未曝光部。作为一种选择，还能够根据光致抗蚀剂的类型执行光刻图形化，使得只有曝光部容易蚀刻。
[0039]利用剂量小于500mj/cm2的紫外(UV)辐照照射可去除的光致抗蚀剂可以提供能量节省的图形化步骤，这样导致低化学耐性的光致抗蚀剂。在本申请的语境中，术语“化学耐性”可以指材料对特定化学的耐性，材料对该特定化学暴露限定时段。提供化学耐性低的光致抗蚀剂可以有助于去除光致抗蚀剂。特别是，可以去除光致抗蚀剂，而无需使用氢氧化钠(NaOH)。省略使用氢氧化钠是有利的，因为氢氧化钠可以与空气中的成分反应，并且因此储存起来复杂。此外，处理NaOH危险，因为NaOH在水中分解导致产生过热，因为其溶解的负焓。
[0040]在实施例中，进一步配置控制单元，以对去除图形化光致抗蚀剂进行控制，使得:去除图形化光致抗蚀剂包括利用NaOH，特别是3%NaOH进行处理。
[0041]安全处理，利用NaOH的处理可以快速并且无残留地去除光致抗蚀剂。
[0042]在实施例中，进一步配置控制单元，以对显影图形化光致抗蚀剂进行控制，使得显影图形化光致抗蚀剂包括利用K2C03，特别是I %g的K2CO3进行处理。
[0043]使用诸如1%的1(20)3的低浓度蚀刻物质可以提供的优点是，其处理危险性比诸如NaOH的其他蚀刻物质的处理危险性小，如上所述。
[0044]根据下面描述的实施例的例子本发明的上述方案和其他方案显而易见，并且将参考实施例的这些例子解释本发明的上述方案和其他方案。图中的视图是示意性的。在不同图中，对类似或者相同的元件提供相同的参考符号。
【附图说明】

[0045]图1示出根据本发明的示例性实施例的部件载体的截面图。
[0046]图2示出具有两个不同面层的部件载体的传统制造方法。
[0047]图3示出根据另一个示例性实施例的系统执行的制造部件载体。
[0048]图4示出根据本发明的另一个示例性实施例的部件载体的截面图。
[0049]图5示出根据本发明的示例性实施例的部件载体的俯视图。
[0050]参考符号:
[0051 ]100:部件载体
[0052]110:电绝缘层结构
[0053]120:第一导电结构
[0054]130:第二导电结构
[0055]140:第一面层
[0056]150:第二面层
[0057]160:光致抗蚀剂
[0058]160 — 1:光致抗蚀剂部
[0059]160 — 2:光致抗蚀剂横向部
[0060]170:盖板
[0061]180:紫外光
[0062]210:传统电绝缘层结构
[0063]220:传统第一导电结构
[0064]230:传统第二导电结构
[0065]240:传统第一面层
[0066]250:传统第二面层
[0067]260:传统抗蚀剂
[0068]300:部件载体
[0069]390:空腔
【具体实施方式】
[0070]图1示出根据本发明的示例性实施例的部件载体100的截面图。部件载体100包括电绝缘层结构110，该电绝缘层结构110优选地由FR4制成。第一导电结构120和第二导电结构130位于部件载体100的面部。导电结构可以是部件载体的铜布线。第一面层140选择性地位于第一导电结构120上。第一面层140可以是例如ENIG面层。第二面层150选择性地位于第二导电结构130上。第二面层150是不同面层，例如，OSP面层。导电结构120、130并且因此面层140、150互相隔开距离d，该距离d小于或者等于250um，优选地小于或者等于150um。
[0071]图2示出具有两个不同面层的部件载体的传统制造方法。首先，提供具有两个导电结构220、230的电绝缘结构210(请参见图2a)。导电结构220、230互相分隔开距离d2。然后，执行了预清洁步骤之后，在第二导电结构230上涂敷抗蚀剂260，如图2b所示。抗蚀剂260具有160um涂敷分辨率。为了确保抗蚀剂260完全覆盖第二导电结构230，但是不覆盖第一导电结构220，与图1所示的距离dl相比，必须选择较大的距离d2，至少300um。图2c示出涂敷第一面层240，例如ENIG面，该第一面层240选择性地与例如铜结合为导电结构。在后续步骤，去除抗蚀剂260(请参见图2d)。此后，对第二导电结构230涂敷第二面层，例如，OSF面层，如图2e所示。
[0072]图3示出根据示例性实施例的系统执行的制造部件载体。该系统包括控制单元，配置该配置电压，以控制下面各步骤，如下所述。图3a示出电绝缘层结构110，该电绝缘层结构110包括二者由不同面层覆盖的第一导电结构120和第二导电结构130。预清洁步骤之后，例如，通过丝网印刷，利用可去除的可光成像光致抗蚀剂160覆盖第二导电结构130和第一导电结构120的一部分。光致抗蚀剂160的涂敷分辨率可以与抗蚀剂260的涂敷分辨率(图2)相同。还能够使用较低涂敷分辨率的光致抗蚀剂，因为导电结构的距离不取决于涂敷分辨率。在图3c所示的后续步骤，在部件载体的上方排列具有孔径的盖板170，使得如箭头180所示的通过盖板孔径的紫外光仅照射在光致抗蚀剂160的部160 — I上，从而使光致抗蚀剂160的部160 — I固化。光致抗蚀剂160的横向部160 — 2易于蚀刻。蚀刻之后，只有部160 — I保留在部件载体上，从图3d能够看出。保留部160 — I可以仅覆盖第二导电结构130，也可以仅稍许延伸到第二导电结构130外。总之，即使当第一导电结构与第二导电结构之间的距离小于180um，或者基本上等于150um时，光致抗蚀剂也不覆盖第一导电结构120。因此，导电结构120、130之间的距离不取决于光致抗蚀剂160的涂敷分辨率。的确，其取决于盖板170的对准精度，该对准精度具有不大于+/_50um的偏差。应当明白，诸如层或者电部件的其他结构的配准，即，对准还取决于图3c所示的光刻图形化步骤的精度。如图3e所示，第一面层140(例如，ENIG面层)涂敷到第一导电结构120。然后，去除可去除光致抗蚀剂160 — I，以对第二导电结构130(请参见图3f)曝光。接着，第二面层150(例如，OSP面层)涂敷于第二导电结构130上，如图3g所示。
[0073]图4示出根据本发明的另一个示例性实施例的部件载体300的截面图。部件载体300与图1所示部件载体的不同之处在于，至少一个电绝缘层结构110包括用于容纳电子部件的空腔390。由于图3c所示的光刻图形化使得导电结构之间具有小距离dl，所以空腔390的半径Dl也能够保持小。因此，在小尺寸空腔中通常能够排列提供不同电属性的不同面层。
[0074]ENIG面层140和OSP面层150中的一个能够位于空腔390中，并且ENIG面层140和OSP面层150中的相应另一个位于空腔390外。
[0075]图5示出制造中的根据本发明的示例性实施例的部件载体100的俯视图。在左侧上，以3 X 3阵列排列由OSP面层覆盖的圆形导电结构130，如虚线圆形所示。导电结构130由光致抗蚀剂160覆盖。系统的控制单元控制制造过程，使得光刻图形化涂敷的抗蚀剂。图形化光致抗蚀剂延伸到导电结构130外，使得所示的距离a = b = c = d = 7 5um。这样使得以到结构130的距离dl = 150um排列ENIG面层140。在所示的例子中，在图5的右侧上，将矩形ENIG面层排列为2 X 3阵列。本技术领域内的技术人员明白还能够是其他形状和排列的ENIG面层。这也适用于OSP面层的形状和排列。
【主权项】
1.一种部件载体(100、300)，包括: 至少一个电绝缘层结构(110); 第一导电结构(120)，所述第一导电结构(120)位于所述至少一个电绝缘层结构(110)的第一面部中； 第二导电结构(130)，所述第二导电结构(130)位于所述至少一个电绝缘层结构(I 10)的第二面部中，其中在所述至少一个电绝缘层结构(110)的所述面上，所述第一导电结构与所述第二导电结构(130)互相分离开小于或者等于250um，特别是小于或者等于ISOum的距离； 第一面层(140)，所述第一面层(140)选择性地位于所述第一导电结构(120)上； 第二面层(150)，不同于所述第一面层(140)，所述第二面层(150)选择性地位于所述第二导电结构(130)上。2.根据上述权利要求所述的部件载体(100、300)，其中所述第一导电结构(120)与所述第二导电结构(130)互相分离开基本上等于或者小于150um的距离。3.根据上述权利要求中的任何一项所述的部件载体(100、300)，其中所述第一面层(140)是化学镀镍浸金(ENIG)面层并且/或者所述第二面层(150)是有机面保护(OSP)面层。4.根据权利要求1所述的部件载体(100、300)，其中所述部件载体(100、300)还包括空腔(390)，其中所述第一面部和/或者所述第二面部位于所述空腔(390)中。5.根据权利要求1所述的部件载体(100、300)，其中所述部件载体(100、300)配置为由如下构成的所述组中的一个:印刷电路板和衬底。6.根据权利要求1所述的部件载体(100、300)，其中所述至少一个电绝缘层结构(110)包括由如下构成的所述组中的至少一个:双马来酰亚胺三嗪树脂;氰酸酯；玻璃纤维;聚酯胶片材料;聚酰亚胺;液晶聚合物;环氧树脂基组合薄膜;FR4材料;陶瓷;和金属氧化物。
【文档编号】H05K1/02GK205693969SQ201620005914
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年1月4日 公开号201620005914.1, CN 201620005914, CN 205693969 U, CN 205693969U, CN-U-205693969, CN201620005914, CN201620005914.1, CN205693969 U, CN205693969U
【发明人】E·周, K·王, K·朱, S·郭, W·张
【申请人】奥特斯(中国)有限公司