无芯封装载板的制作方法

1.本技术涉及电子封装技术领域，特别是涉及一种无芯封装载板。


背景技术：

2.随着光电产业及ic产业的蓬勃发展，芯片越来越多的应用在日常生活中，无芯封装载板是芯片的重要组成部分，不仅为芯片提供支撑、保护、散热作用，同时为芯片与pcb母板之间提供电子连接。目前的芯片封装正向着小型化、薄型化、高传输性的方向发展，无芯封装载板开展了半加成技术、堆叠封装技术、无芯层技术和埋入式线路技术的研发与产业化。
3.在芯片封装载板的众多技术中，无芯层技术因其无芯封装载板厚度超薄、对芯片的保护性更好、制造成本低得到重视。然而在现有的无芯层技术中，一方面，依然存在较薄的芯板层，限制了产品的薄型化，另一方面，无芯封装载板的介质和金属电极都在其承载板上，封装完成后，需要移除封装载板和介质，此过程中，容易对芯片的尺寸、结构产生影响，且介质会容易残留在封装体上，影响封装后产品的性能。


技术实现要素：

4.基于此，有必要提供一种无芯封装载板，以解决目前芯片载板较厚，且在封装过程中对尺寸、结构影响较大的问题。
5.本实用新型提供一种无芯封装载板，包括承载板、隔离层、分离层和铜柱，其中，承载板具有承载面，所述隔离层设置于所述承载面上，所述分离层设置于所述隔离层背离所述承载面的一侧，所述隔离层设置有第一孔位，所述分离层设置有第二孔位，所述第二孔位与所述第一孔位对应连通，所述铜柱的部分结构设置于所述第一孔位和第二孔位内。
6.在其中一个实施例中，所述铜柱接近上端面的一端设置有钉头，所述钉头的端面包括平整区，所述平整区的面积与端面的总面积之比大于80％。
7.在其中一个实施例中，所述承载面形成有第一焊接层，所述铜柱形成于所述第一焊接层的背向所述承载板的一侧板，且所述铜柱的背向所述承载板的一侧形成有第二焊接层，所述第一焊接层和第二焊接层通过所述铜柱电性连接。
8.在其中一个实施例中，所述第一焊接层和第二焊接层的材质包含金、钯、银或锡。
9.在其中一个实施例中，所述承载板的材质为热膨胀系数取值范围在4.3
×ꢀ
10-6
/k～5.2
×
10-6
/k的固体金属材料。
10.在其中一个实施例中，所述承载板的材质为4j29合金或4j44合金。
11.在其中一个实施例中，所述隔离层的材料为感光油墨。
12.在其中一个实施例中，所述隔离层的材料为环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂或酚醛树脂。
13.在其中一个实施例中，所述分离层的材料包括离型剂和感光树脂。
14.在其中一个实施例中，所述离型剂为水溶性非硅离型剂。
15.在其中一个实施例中，所述钉头的长度的取值范围为8μm～15μm。
16.在其中一个实施例中，所述承载面的粗糙度范围为ra0.2μm～ra0.8μm。
17.本实用新型的无芯封装载板，通过设置承载板，使得在芯片封装过程中，无芯封装载板的尺寸和结构更加稳定，并通过设置在承载板上的隔离层和分离层，对铜柱起到了良好的支撑与定位的作用，通过在隔离层上端设置分离层，使得在芯片封装完成之后，承载板、隔离层和分离层更易去除，且避免在封装体上留下残余物，提升了封装后产品的性能。
附图说明
18.图1为一实施例的无芯封装载板的结构示意图；
19.图2为图1中a处的局部放大图。
20.附图标记说明:
21.110、承载板；111、承载面；120、隔离层；130、分离层；210、铜柱；211、钉头；220、第一焊接层；230、第二焊接层。
具体实施方式
22.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
23.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
24.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
25.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以
是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
27.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
28.结合图1至图2所示，图1示出了本实用新型一实施例中的无芯封装载板的结构示意图。无芯封装载板用于与芯片主体连接，不仅可用于实现对芯片主体的支撑、保护和散热，同时，还可实现芯片主体与pcb母板之间的电连接，本实用新型的无芯封装载板包括承载板110、隔离层120、分离层130和铜柱210，承载板110用于为隔离层120、分离层130和铜柱210提供支撑，承载板110具有承载面111，隔离层120设置于承载面111上，分离层130设置于隔离层120 背离承载面111的一侧，隔离层120上设置有第一孔位，分离层130上设置有第二孔位，第二孔位与第一孔位对应连通，铜柱210设置于第一孔位和第二孔位内，第一孔位和第二孔位用于铜柱210的定位与支撑。
29.在本实施方式中，在无芯封装载板与芯片主体封装完成之后，承载板110、隔离层120、分离层130可以从芯片主体移除，即本无芯封装载板在芯片封装完成之后，芯片部分仅保留铜柱210，使得芯片厚度得以减薄，在无芯封装载板的结构中，通过设置承载板110，使得在芯片封装过程中，无芯封装载板的尺寸和结构更加稳定，并通过设置在承载板110上的隔离层120和分离层130，对铜柱 210起到了良好的支撑与定位的作用，通过在隔离层120上端设置分离层130，使得在芯片封装完成之后，承载板110、隔离层120和分离层130更易去除，且避免在封装体上留下残余物，进而可提升封装后产品的贴合性能。
30.在其中一些实施方式中，铜柱210接近上端面的一端设置有钉头211，钉头 211的直径大于铜柱210钉头211以下部分的直径，钉头211的端面包括平整区，平整区的面积与端面的总面积之比大于80％。在铜柱210上设置钉头211的好处在于，提升了芯片封装时的气密性，同时在芯片封装完成后，设置有钉头211 的铜柱210具备更好的防脱性，可进一步提升芯片整体结构的稳定性。
31.在本实施方式中，钉头211长度的取值范围为8μm～15μm，例如可以是 8μm、10μm、12μm或15μm，在此对钉头211的具体长度不做限定。
32.在其中一些实施方式中，承载板110的材质为热膨胀系数取值范围在4.3
ꢀ×
10-6
/k～5.2
×
10-6
/k的金属材料，例如承载板110的热膨胀系数可以是 4.3
×
10-6
/k、4.5
×
10-6
/k、5.0
×
10-6
/k或5.2
×
10-6
/k，具体地，承载板110的材质可以是4j29、4j44或其他热膨胀系数在4.3
×
10-6
/k～5.2
×
10-6
/k内的固体金属材料，在此，对承载板110的材质不做限定。选用低膨胀系数的承载板 110的好处在于，承载板110在制造过程中变形较小，有利于控制无芯封装载板的尺寸精度，在芯片封装的过程中，承载板110在受热时变形较小，有利于提升铜柱210的定位精度和封装的连接强度，进而提升芯片的寿命。
33.在其中一些实施方式中，铜柱210的下端面与承载面111之间设置有第一焊接层220，铜柱210的上端面附着有第二焊接层230，通过设置在铜柱210两端部的第一焊接层220和第二焊接层230不仅提升了铜柱210的可焊性，同时对铜柱210起到了保护作用，避免了铜柱210直接暴露于空气时产生腐蚀。
34.在其中一些实施方式中，第一焊接层220和第二焊接层230的材质包含金、钯、银或锡，即第一焊接层220和第二焊接层230既可以选用单质的金、钯、银、或锡，也可以时包含金、钯、银、锡的合金。这样设置的好处在于，上述金属与铜柱210具有较好的亲和性，可与铜柱210形成稳定地连接，在常规环境中，上述金属化学性质稳定，当附着于铜柱210上时，对铜柱210表层形成保护，避免铜柱210受到侵蚀，同时，上述金属的可焊接性优于铜，可提升铜柱210与芯片主体、铜柱210与pcb模板之间的焊接稳定性。
35.在其中一些实施方式中，隔离层120材质为感光油墨，例如可以是环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂或酚醛树脂等感光油墨，在此对隔离层120的具体材质不做限定，选用感光油墨的好处在于，感光油墨不仅具有极佳的图形分辨率，更加适用于无芯封装载板的高进度加工，同时，感光油墨具备优异的抗酸性和抗电腐蚀性，有利于保证芯片载板的结构稳定性。
36.在其中一些实施方式中，隔离层120通过印刷、曝光、显影的方式形成于承载面111上。通过上述步骤不仅实现了隔离层120的形成，同时实现了隔离层120与承载板110的连接。
37.在其中一些实施方式中，分离层130的材料包括离型剂和感光树脂，离型剂可选用水溶性非硅离型剂。在芯片封装完成之后需要移除载板、隔离层120、分离层130时，含有离型剂的分离层130与芯片主体分离时更加容易，且不会在分离后的芯片上留下残胶，使得采用无芯封装载板的芯片的表面的平整度更好，能够更加稳固地连接于pcb母板。
38.在其中一些实施方式中，分离层130层通过印刷、曝光、显影的方式形成于隔离层120背离装载板的一侧。通过上述步骤不仅实现了分离层130的形成，同时实现了分离层130与隔离层120的连接。
39.在其中一些实施方式中，承载面111经过粗化处理，其表面粗糙度的取值范围为ra0.2μm～ra0.8μm，这样设置的好处在于，在承载面111形成隔离层 120时，隔离层120与承载面111之间具有良好的接触面，有利于提升隔离层 120与承载板110之间的连接强度。
40.在本实施方式中，承载面111的粗化可通过机械喷砂或化学腐蚀的方法，其中机械喷砂是将硬质砂粒高速喷射到承载面111上，通过砂粒对承载面111 的机械冲刷作用而使承载面111粗化，采用机械喷砂粗化的好处在于，粗化速度快，承载面111的表面粗糙度容易控制，在一定程度上提升了承载面111的表面强度，进而提升了无芯封装载板的结构强度。化学腐蚀粗化是通过对承载面111进行腐蚀处理，提升承载面111的粗糙度，通过化学腐蚀粗化的好处在于，承载面111各个位置的粗糙度更加一致，有助于提升承载板110与隔离层120的连接强度。
41.在其中一些实施方式中，制造上述无芯封装载板的方法包括以下步骤：
42.步骤s102，提供承载板110；
43.步骤s104，在承载面111涂覆隔离层120材料，通过曝光、显影等工艺形成设有第一孔位的隔离层120；
44.步骤s106，在分离层130表面涂覆一层感光抗电镀干膜材料，通过曝光、显影等工艺形成设有第二孔位的分离层130；
45.步骤s108，通过电镀在第一孔位和第二孔位内形成铜柱210。
46.在其中一些实施方式中，在步骤s102和步骤s104之间，还包括步骤s103，对承载板
110面进行粗化处理，这样处理的好处在于，增加了承载面111的粗糙度，有利于提升隔离层120与承载板110之间的连接强度。具体地，粗化处理可通过机械喷砂或化学腐蚀的方法实现。
47.在其中一些实施方式中，在步骤s104和步骤s106之间，还包括步骤s105，在承载面111上形成第一焊接层220；在步骤s108之后，在包括步骤s110，在铜柱210的上断面形成第二焊接层230，这样设置的好处在于，第一焊接层220 和第二焊接层230设置在铜柱210的两侧，不仅提升了铜柱210的可焊性，同时对铜柱210起到了保护作用，避免了铜柱210直接暴露于空气时产生腐蚀。
48.在其中一些实施方式中，在步骤s108之后，在包括步骤s109，在铜柱210 接近上端面的一端形成钉头211，具体地，可通过酸性镀铜技术形成钉头211。在铜柱210上形成钉头211的好处在于，一方面可增加芯片封装后的气密性，另一方面，也可增加封装后铜柱210的连接稳定性。
49.在其中另一些实施方式中，制造上述无芯封装载板的方法包括以下步骤：
50.步骤s202，提供承载板110；
51.步骤s204，在承载面111涂覆隔离层120材料，并在隔离层120表面涂覆一层感光抗电镀干膜材料，通过曝光、显影等工艺形成设有第一孔位的隔离层 120和设有第二孔位的分离层130；
52.步骤s206，通过电镀在第一孔位和第二孔位内形成铜柱210。
53.上述制造上述无芯封装载板的方法的好处在于，形成隔离层120和分离层 130近通过一次曝光和显影完成，减少了生产工序，提高了生产效率。
54.在其中一些实施方式中，在步骤s202和步骤s204之间，还包括步骤s203，对承载板110面进行粗化处理，这样处理的好处在于，增加了承载面111的粗糙度，有利于提升隔离层120与承载板110之间的连接强度。具体地，粗化处理可通过机械喷砂或化学腐蚀的方法实现。
55.在其中一些实施方式中，在步骤s204和步骤s206之间，还包括步骤s105，在承载面111上形成第一焊接层220；在步骤s206之后，在包括步骤s208，在铜柱210的上断面形成第二焊接层230，这样设置的好处在于，第一焊接层220 和第二焊接层230设置在铜柱210的两侧，不仅提升了铜柱210的可焊性，同时对铜柱210起到了保护作用，避免了铜柱210直接暴露于空气时产生腐蚀。
56.在其中一些实施方式中，在步骤s206之后，在包括步骤s207，在铜柱210 接近上端面的一端形成钉头211，具体地，可通过酸性镀铜技术形成钉头211。在铜柱210上形成钉头211的好处在于，一方面可增加芯片封装后的气密性，另一方面，也可增加封装后铜柱210的连接稳定性。
57.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
58.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于
本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。