CN114206024B - Mems封装载板的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种MEMS封装载板的制作方法，包括以下步骤开料与烘烤、顶层线路、镭射开窗、镭射钻孔及填孔、底层线路、阻焊、电镀镍金和电金后处理，通过该一系列工艺，最终得到封装载板，该封装载板采用一种全新的电金引线导通工艺，即由产品顶面镭射通孔至底面，利用通孔导通底面的电金引线，电金引线上设有光学点及“+”Mark，从而有效地控制了底面光学点及“+”Mark的镍厚并使其外观不变形，镍厚控制在10μm以内达到了客户的要求，便于SMD打件时CCD识别定位。
Description
技术领域
本发明涉及封装载板，具体涉及一种MEMS封装载板的制作方法。
背景技术
MEMS封装载板中底面上设有光学点及“+”Mark用于光学定位，目前MEMS封装载板中底面的电金引线是通过载板边沿的导电结构导通的，存在面次镍厚偏大(30μm)、板面上光学点及“+”Mark镍厚严重超标，进而引起SMD打件CCD定位无法识别的情况发生。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种MEMS封装载板的制作方法，该封装载板从顶面至底面镭射形成通孔，以通孔导通底面的电金引线，从而降低了底面上的光学点和“+”Mark镍厚，满足客户需求。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：。
一种MEMS封装载板的制作方法，包括以下步骤：
步骤1：开料与烘烤：将基板裁切成一定的尺寸，并放于烘箱中烘烤，所述基板具有中间层以及位于中间层上下两侧的顶层和底层，所述顶层的上表面为基板的顶面，顶层下表面贴合于中间层，所述底层的下表面为基板的底面，底层上表面贴合于中间层，所述顶层和底层为铜箔层；
步骤2：顶层线路：对基板上的顶层进行压干膜、曝光、显影、蚀刻和退膜处理，得到顶层具有线路的基板；
步骤3：镭射开窗、镭射钻孔及填孔：
镭射开窗：对顶层和底层分别进行镭射开窗作业，以形成能裸露出中间层局部表面的窗口；
顶层钻孔：镭射机利用CO2激光将顶层开窗内需要去除的中间层部分去除而形成盲孔，所述盲孔的深度H1为中间层厚度H2的40-70％，所述盲孔呈圆台型结构，盲孔开口处的直径为D1，其底部的直径为D2，且D2为35％-65％D1；
底层钻孔：镭射机利用CO2激光将底层开窗内需要去除的中间层去除而将盲孔打通，形成通孔，且通孔的底层开口处和顶层开口处的直径皆为D1；
填孔：对孔内进行去胶渣、化学铜和电镀铜处理，从而使顶层和底层相互导通，所述通孔用以导通底面的电金引线；
步骤4：底层线路：对基板上的底层进行压干膜、曝光、显影、蚀刻和退膜处理，得到底层具有线路的基板；
步骤5：阻焊：在顶层和底层表面形成一层防焊油墨层；
步骤6：电镀镍金：在防焊油墨层开窗露出线路部分即形成焊盘，在焊盘上电镀一层镍层，并在镍层上电镀一层金层而形成电金引线；
步骤7：电金后处理：去除金面上残留药水避免金面氧化。
优选地，所述步骤2具体包括以下步骤：
(1)前处理：利用含有双氧水的清洗液对基板进行清洗，再利用硫酸溶液对顶层的上表面进行粗化；
(2)压干膜：利用热压的方式将感光干膜贴附于顶层的上表面上；
(3)曝光：使用LDI曝光机将感光干膜中的光敏物质进行聚合反应，从而使设计的图形转移到感光干膜上；
(4)显影：利用显影液与未曝光干膜的皂化反应，将其去除；
(5)蚀刻：通过蚀刻机将氯化铜药水喷洒在铜面上，利用药水与铜的化学反应，对未被干膜保护的铜面进行蚀刻，形成线路；
(6)腿模：通过褪膜机将NaOH或KOH药水喷淋在板面上，利用药水与干膜的化学反应将干膜去除，完成顶层线路的制作；
(7)AOI：AOI***对照蚀刻后顶层线路与原始的设计线路之间的差异，对顶面上的线路进行检验。
优选地，在所述步骤3中，顶层和底层镭射钻孔时的条件为：脉宽为2-6ms、能量为2-4mj、发数为1-2个、Mask为1-2。
优选地，所述步骤3中填孔具体包括以下步骤：
(1)去胶渣：利用等离子法去除钻孔时产生的胶渣；
(2)化学铜：在孔内通过化学作用沉积上一层薄层均匀、具有导电性的化学铜层；
(3)电镀铜：在化学铜层表面通过电镀方式镀上一层电镀铜层。
优选地，所述步骤4中底层线路具体包括以下步骤：
(1)压干膜：利用热压的方式将感光干膜贴附于底层的下表面上；
(2)曝光：使用LDI曝光机将感光干膜中的光敏物质进行聚合反应，从而使设计的图形转移到感光干膜上；
(3)显影：利用显影液与未曝光干膜的皂化反应，将其去除；
(4)蚀刻：通过蚀刻机将氯化铜药水喷洒在铜面上，利用药水与铜的化学反应，对未被干膜保护的铜面进行蚀刻，形成线路；
(5)腿模：通过褪膜机将NaOH或KOH药水喷淋在板面上，利用药水与干膜的化学反应将干膜去除，完成底层线路的制作；
(6)AOI：AOI***对照蚀刻后底层线路与原始的设计线路之间的差异，对底面上的线路进行检验。
优选地，所述步骤5具体包括以下步骤：
(1)前处理：将蚀刻后铜面氧化物去除，经微蚀作用后酸洗再烘干；
(2)网印和预烘烤：通过丝网印刷将绿油均匀的涂覆于顶面和底面，并通过预烘烤使其局部固化；
(3)曝光：通过LDI曝光机来定义绿漆开窗部位，利用紫外线照射，使感光部分聚合键结、结构加强；
(4)显影：以显影液将未曝光的感光油墨溶解去除达到显影目的；
(5)后烘烤和UV固化：利用热烤结合UV固化设备加速热聚反应使绿漆完全反应，进一步键结及强化，形成稳定的网状结构，使防焊油墨彻底固化，达到一定的抗物性和耐化性。
本发明的有益效果是：本发明通过开料与烘烤、顶层线路、镭射开窗、镭射钻孔及填孔、底层线路、阻焊、电镀镍金、电金后处理等一系列工艺，最终得到封装载板，该封装载板采用一种全新的电金引线导通工艺，即由产品顶面镭射通孔至底面，利用通孔导通底面的电金引线，电金引线上设有光学点及“+”Mark，从而有效地控制了底面光学点及“+”Mark的镍厚并使其外观不变形，镍厚控制在10μm以内达到了客户的要求，便于SMD打件时CCD识别定位；利用通孔作为引线，还可以使底面镍厚与顶面镍厚接近，降低了R值过大的问题，并解决了由原来几根引线导通，引线长短不一、阻值也不一，导致板面镍厚R值偏大、R值异常的问题；同时也减少了电镀时夹点的个数，由原来一面10个夹点，变成现在一面只要4个夹点即可；本封装载板可以制作成双面板、四面板、六面板、八面板等更高层次板，应用范围广，实用性强。
附图说明
图1为本发明中基板的结构示意图；
图2为本发明中基板镭射开窗后的结构示意图；
图3为本发明中基板开盲孔后的结构示意图；
图4为本发明中基板开通孔后的结构示意图；
图中：10-基板，11-顶层，12-底层，13-中间层，14-通孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以使这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
实施例：如图1-4所示，一种MEMS封装载板的制作方法，包括以下步骤：
步骤1：开料与烘烤：将基板裁切成一定的尺寸，并放于烘箱中烘烤，所述基板10具有中间层13以及位于中间层上下两侧的顶层11和底层12，所述顶层11的上表面为基板的顶面，顶层下表面贴合于中间层，所述底层12的下表面为基板的底面，底层上表面贴合于中间层，所述顶层11和底层12为铜箔层；开料的目的是方便后续设备加工；烘烤的条件为：温度为122-148℃，烘烤的时间为2-4h；对基板进行烘烤以消除基板的应力防止基板翘曲，提高基板尺寸稳定性，减少基板的涨缩；
步骤2：顶层线路：对基板上的顶层11进行压干膜、曝光、显影、蚀刻和退膜处理，得到顶层11具有线路的基板；
步骤3：镭射开窗、镭射钻孔及填孔：
镭射开窗：如图2所示，对顶层和底层分别进行镭射开窗作业，以形成能裸露出中间层局部表面的窗口；
顶层钻孔：如图3所示，镭射机利用CO2激光将顶层开窗内需要去除的中间层部分去除而形成盲孔，所述盲孔的深度H1为中间层厚度H2的40-70％，所述盲孔呈圆台型结构，盲孔开口处的直径为D1，其底部的直径为D2，且D2为35％-65％D1；
底层钻孔：如图4所示，镭射机利用CO2激光将底层开窗内需要去除的中间层去除而将盲孔打通，形成通孔14，且通孔的底层开口处和顶层开口处的直径皆为D1；因此，通孔为两端大、中间小的结构，且通孔上下两端开口处的直径皆为D1、中间最窄处的直径为D2，这种“瘦腰”通孔设计，有利于填孔电镀时，药水在此处迅速形成一个起镀点，从“瘦腰”处往两端孔口方向增铜，便于在面铜增厚最薄的前提下将孔填满；
填孔：对孔内进行去胶渣、化学铜和电镀铜处理，从而使顶层11和底层12相互导通，所述通孔14用以导通底面的电金引线；
步骤4：底层线路：对基板上的底层12进行压干膜、曝光、显影、蚀刻和退膜处理，得到底层具有线路的基板；
步骤5：阻焊：在顶层和底层表面形成一层防焊油墨层；阻焊的目的为在基板表面覆盖一层保护膜，防止线路、铜面被氧化，防止湿气、各种电解质及机械外力对线路造成伤害，并有阻焊限焊的功能；
步骤6：电镀镍金：在防焊油墨层开窗露出线路部分即形成焊盘，在焊盘上电镀一层镍层，并在镍层上电镀一层金层而形成电金引线；因此，在底层上形成了电金引线，所述电金引线中覆盖众多光学点及“+”Mark，所述光学点及“+”Mark用于后续工艺中的光学定位，所述电金引线是通过若干通孔14来导通的，从而有效降低了光学点及“+”Mark处的镍厚；
步骤7：电金后处理：去除金面上残留药水避免金面氧化。
所述步骤2具体包括以下步骤：
(1)前处理：利用含有双氧水的清洗液对基板进行清洗，再利用硫酸溶液对顶层的上表面进行粗化；对板面进行清洗以去除其上的附着物，如污渍、氧化物等；利用硫酸溶液微蚀可以使铜面粗化，增加与干膜的附着力，主要的化学反应为：Cu+H2O2→CuO+H2O；CuO+H2SO4→CuSO4+H2O；
(2)压干膜：利用热压的方式将感光干膜贴附于顶层的上表面上；在顶层的上表面上压覆一层感光干膜，作为后续影像转移使用，当干膜受热后，具有流动性和一定的填充性，利用此特性将其以热压的方式贴附于板面上；
(3)曝光：使用LDI曝光机将感光干膜中的光敏物质进行聚合反应，从而使设计的图形转移到感光干膜上；LDI曝光机(Laser Direcl Imaging激光直接成像)利用紫外线(UV)的能量完成图形转移；
(4)显影：利用显影液与未曝光干膜的皂化反应，将其去除；经过曝光的干膜不与显影液反应，显影主要化学反应：R-COOH+Na2CO3→R-COO-Na++2NaHCO3；
(5)蚀刻：通过蚀刻机将氯化铜药水喷洒在铜面上，利用药水与铜的化学反应，对未被干膜保护的铜面进行蚀刻，形成线路；主要化学反应：3Cu+NaClO3+6HCl→3CuCl2+3H2O+NaCl；
(6)腿模：通过褪膜机将NaOH或KOH药水喷淋在板面上，利用药水与干膜的化学反应将干膜去除，完成顶层线路的制作；
(7)AOI：AOI***对照蚀刻后顶层线路与原始的设计线路之间的差异，对顶面上的线路进行检验。AOI为Automatic Optical Inspection自动光学检验)，Genesis***将原始的设计线路的CAM资料处理成检测用的参考资料，输出给AOI***。AOI***利用光学原理，对照蚀刻后线路与设计线路之间的差异，对短路、断路、缺口等不良进行判别。
在所述步骤3中，顶层和底层镭射钻孔时的条件为：脉宽为2-6ms、能量为2-4mj、发数为1-2个、Mask为1-2。
所述步骤3中填孔具体包括以下步骤：
(1)去胶渣：利用等离子法去除钻孔时产生的胶渣；在镭射的高温中，当温度超过树脂的Tg点时，树脂将呈现软化甚至气化状态，形成的流体会涂满孔壁，冷却后形成胶渣糊(smear)，使得内层铜孔环后续所做铜壁之间形成隔阂，因此在化学铜(PTH)之前，必须对已形成的胶渣进行清除，以利于后续制程孔内化学铜的顺利附着；
(2)化学铜：在孔内通过化学作用沉积上一层薄层均匀、具有导电性的化学铜层；即将原非金属化孔壁金属化，以利于后续电化学铜顺利镀上；
(3)电镀铜：在化学铜层表面通过电镀方式镀上一层电镀铜层。在电镀槽内，对于溶液中的铜离子成分，利用施加交流电的方式(阴极得电子镀铜，阳极失电子溶铜)，将其均匀还原在铜表面及孔内，达到规格要求铜层厚度。
所述步骤4中底层线路具体包括以下步骤：
(1)压干膜：利用热压的方式将感光干膜贴附于底层的下表面上；
(2)曝光：使用LDI曝光机将感光干膜中的光敏物质进行聚合反应，从而使设计的图形转移到感光干膜上；
(3)显影：利用显影液与未曝光干膜的皂化反应，将其去除；
(4)蚀刻：通过蚀刻机将氯化铜药水喷洒在铜面上，利用药水与铜的化学反应，对未被干膜保护的铜面进行蚀刻，形成线路；
(5)腿模：通过褪膜机将NaOH或KOH药水喷淋在板面上，利用药水与干膜的化学反应将干膜去除，完成底层线路的制作；
(6)AOI：AOI***对照蚀刻后底层线路与原始的设计线路之间的差异，对底面上的线路进行检验。
所述步骤5具体包括以下步骤：
(1)前处理：将蚀刻后铜面氧化物去除，经微蚀作用后酸洗再烘干；这样增加了铜面粗糙度使绿漆涂布后可以得到更紧密的结合，防止涂布的绿漆脱落；
(2)网印和预烘烤：通过丝网印刷将绿油均匀的涂覆于顶面和底面，并通过预烘烤使其局部固化；
(3)曝光：通过LDI曝光机来定义绿漆开窗部位，利用紫外线照射，使感光部分聚合键结、结构加强；未感光部分则随显影液清洗而去除；
(4)显影：以显影液将未曝光的感光油墨溶解去除达到显影目的；本工艺还具有去除残胶的功能；
(5)后烘烤和UV固化：利用热烤结合UV固化设备加速热聚反应使绿漆完全反应，进一步键结及强化，形成稳定的网状结构，使防焊油墨彻底固化，达到一定的抗物性和耐化性。
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种MEMS封装载板的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：开料与烘烤：将基板裁切成一定的尺寸，并放于烘箱中烘烤，所述基板（10）具有中间层（13）以及位于中间层上下两侧的顶层（11）和底层（12），所述顶层（11）的上表面为基板的顶面，顶层下表面贴合于中间层，所述底层（12）的下表面为基板的底面，底层上表面贴合于中间层，所述顶层（11）和底层（12）为铜箔层；
步骤2：顶层线路：对基板上的顶层（11）进行压干膜、曝光、显影、蚀刻和退膜处理，得到顶层（11）具有线路的基板；
步骤3：镭射开窗、镭射钻孔及填孔：
镭射开窗：对顶层和底层分别进行镭射开窗作业，以形成能裸露出中间层局部表面的窗口；
顶层钻孔：镭射机利用CO2激光将顶层开窗内需要去除的中间层部分去除而形成盲孔，所述盲孔的深度H1为中间层厚度H2的40-70%，所述盲孔呈圆台型结构，盲孔开口处的直径为D1，其底部的直径为D2，且D2为35%-65%D1；
底层钻孔：镭射机利用CO2激光将底层开窗内需要去除的中间层去除而将盲孔打通，形成通孔（14），且通孔的底层开口处和顶层开口处的直径皆为D1；
填孔：对孔内进行去胶渣、化学铜和电镀铜处理，从而使顶层（11）和底层（12）相互导通，所述通孔（14）用以导通底面的电金引线；
步骤4：底层线路：对基板上的底层（12）进行压干膜、曝光、显影、蚀刻和退膜处理，得到底层具有线路的基板；
步骤5：阻焊：在顶层和底层表面形成一层防焊油墨层；
步骤6：电镀镍金：在防焊油墨层开窗露出线路部分即形成焊盘，在焊盘上电镀一层镍层，并在镍层上电镀一层金层而形成电金引线，所述电金引线覆盖光学点及“+”Mark，所述光学点及“+”Mark处的镍厚在10μm以内；
步骤7：电金后处理：去除金面上残留药水避免金面氧化；
在所述步骤3中，顶层和底层镭射钻孔时的条件为：脉宽为2-6ms、能量为2-4mj、发数为1-2个、Mask为1-2。
2.根据权利要求1所述的MEMS封装载板的制作方法，其特征在于：所述步骤2具体包括以下步骤：
（1）前处理：利用含有双氧水的清洗液对基板进行清洗，再利用硫酸溶液对顶层的上表面进行粗化；
（2）压干膜：利用热压的方式将感光干膜贴附于顶层的上表面上；
（3）曝光：使用LDI曝光机将感光干膜中的光敏物质进行聚合反应，从而使设计的图形转移到感光干膜上；
（4）显影：利用显影液与未曝光干膜的皂化反应，将其去除；
（5）蚀刻：通过蚀刻机将氯化铜药水喷洒在铜面上，利用药水与铜的化学反应，对未被干膜保护的铜面进行蚀刻，形成线路；
（6）退膜：通过退膜机将NaOH或KOH药水喷淋在板面上，利用药水与干膜的化学反应将干膜去除，完成顶层线路的制作；
（7）AOI：AOI***对照蚀刻后顶层线路与原始的设计线路之间的差异，对顶面上的线路进行检验。
3.根据权利要求1所述的MEMS封装载板的制作方法，其特征在于：所述步骤3中填孔具体包括以下步骤：
（1）去胶渣：利用等离子法去除钻孔时产生的胶渣；
（2）化学铜：在孔内通过化学作用沉积上一层薄层均匀、具有导电性的化学铜层；
（3）电镀铜：在化学铜层表面通过电镀方式镀上一层电镀铜层。
4.根据权利要求1所述的MEMS封装载板的制作方法，其特征在于：所述步骤4中底层线路具体包括以下步骤：
（1）压干膜：利用热压的方式将感光干膜贴附于底层的下表面上；
（2）曝光：使用LDI曝光机将感光干膜中的光敏物质进行聚合反应，从而使设计的图形转移到感光干膜上；
（3）显影：利用显影液与未曝光干膜的皂化反应，将其去除；
（4）蚀刻：通过蚀刻机将氯化铜药水喷洒在铜面上，利用药水与铜的化学反应，对未被干膜保护的铜面进行蚀刻，形成线路；
（5）退膜：通过退膜机将NaOH或KOH药水喷淋在板面上，利用药水与干膜的化学反应将干膜去除，完成底层线路的制作；
（6）AOI：AOI***对照蚀刻后底层线路与原始的设计线路之间的差异，对底面上的线路进行检验。
5.根据权利要求1所述的MEMS封装载板的制作方法，其特征在于：所述步骤5具体包括以下步骤：
（1）前处理：将蚀刻后铜面氧化物去除，经微蚀作用后酸洗再烘干；
（2）网印和预烘烤：通过丝网印刷将绿油均匀的涂覆于顶面和底面，并通过预烘烤使其局部固化；
（3）曝光：通过LDI曝光机来定义绿漆开窗部位，利用紫外线照射，使感光部分聚合键结、结构加强；
（4）显影：以显影液将未曝光的感光油墨溶解去除达到显影目的；
（5）后烘烤和UV固化：利用热烤结合UV固化设备加速热聚反应使绿漆完全反应，进一步键结及强化，形成稳定的网状结构，使防焊油墨彻底固化，达到一定的抗物性和耐化性。
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