專利名稱：塑料芯片載具的無毛邊堡形通孔的制造方法和產品的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種新和改進之堡形通孔制造方法，該制造方法能夠防止因在傳統制造方法產生的毛邊和微塵顆粒而引起“電氣短路”和/或“電氣開路”的問題。
背景技術：
傳統上，無接腳芯片載具是以陶瓷材料和制造方法以及非常高的成本生產的。為了降低成本，塑料芯片載具被發展出來，作為這種陶瓷無接腳芯片載具的替代物，而這成本的節省大約是3對1之比例的降低。對于這種新的塑料載具，要能夠成為原有陶瓷的功能替代物應注意到的一個重要特征是能夠對半圓柱形(堡形)之側面接觸腳，提供高品質結構和表面的精密加工，這種側面接觸腳是以挖出一個全圓柱形電鍍貫穿孔的一半來生成的。但是制造此類塑料芯片載具的現有技術很容易發生“毛邊”310的現象，這種現象引起很多問題，包括在制造后立即發生的電氣開路和短路，以及在該產品的使用壽命期間內發生的電氣開路和短路。
發明內容
本發明之目的在于提供一種新和改進的堡形通孔制造方法，該制造方法能夠預防由于在傳統制造方法里產生的毛邊和灰塵顆粒引起的電氣短路和開路問題。依照本發明，無接腳半導體芯片載具制造程序的毛邊和灰塵顆粒可以被減少到最低的程度、或被完全消除——這種制造程序包括將載具基底以鍍銅處理，形成一個鍍銅芯片載具基底，以及在該鍍銅芯片載具基底里挖出一個或多個溝槽。這種改進包含在挖掘一個或多個溝槽之前，先以一種厚度只有大約2微米至6微米之范圍內的薄電鍍層進行鍍銅處理，以防止發生毛邊。在挖出這些溝槽以后，接著以電鍍使銅的厚度加厚到達最終的厚度范圍以內，這種最終厚度較佳是在15至25微米之間。本制造方法的另一個特性是一個保護性的覆蓋層，譬如在薄電鍍制造方法之后，涂布一種可用紫外線(UV)固化的油墨。該UV固化油墨層能夠對薄銅層在挖掘期間提供保護，并且在挖掘溝槽之后，就予以剝離或去除。該UV被覆層提供底部的支撐，并且防止薄銅層在挖掘溝槽期間被拉離而形成毛邊。
由此而產生一個無接腳半導體芯片載具，該載具表面有銅鍍層的基底，和一個或多個貫穿該銅鍍層與基底之機械挖掘溝槽，其中之改進在于鍍銅系由一個第一薄銅鍍層(具有一個約為2至6微米范圍內之厚度)組成，且該薄銅層施加于機械挖溝之前；在機械挖掘溝槽之后，再施加至少一層較厚的銅質被覆層，以便銅鍍層的厚度是較佳地大概為15微米至25微米之間。
附圖簡述考慮以下說明和隨附圖式，本發明之以上和其它的目標、優點和特征將可變得更加明白。
圖1為一帶有鉆孔之基底核心材料之等角投影圖。
圖2為該基底的等角投影圖，說明該基材上面帶有銅被覆層。
圖3為該基底的等角投影圖，說明該基底上面已涂布有阻焊遮蔽層(solder mask)。
圖4為一等角投影圖，說明帶有干膜開孔之鎳/金區域。
圖5為一等角投影圖，顯示一條用以挖掘溝槽之直線。
圖6A和圖6B為沿圖5挖掘線的剖面線剖切之剖面視圖和俯視圖。
圖7是一說明圖，顯示多個結合本發明之塑料芯片載具。
圖8是一個結合有本發明之塑料芯片載具的俯視圖。
圖9是該基底之仰視平面圖。
圖10是結合本發明之結構與其角落部份的剖面輪廓之圖解說明圖。
圖11是一個結合有本發明之堡形芯片載具之部份等角投影圖。
圖12是一個現有技術之說明圖，說明在傳統制造方法中的一些缺點。
圖號說明(110)開孔；(120)支撐板；(125)銅；(130)貫穿孔；(135)側面接觸腳；(140)銅；(150)鎳；(160)金；(170)阻焊遮蔽層；(210)溝槽；(220)塑料載具；(310)毛邊；(320)粉末狀灰塵顆粒；(330)側邊接觸。
實施發明的較佳方式對現有技術作仔細觀察，便可以明白以上所討論造成現有技術之缺點的原因。
以下為遵循現有技術制造方法的典型步驟1.鉆削多個開孔110。
2.薄層覆蓋貫穿孔(PTH)130和銅140。利用蝕刻非電路區域上的銅材125和140之方式界定電路系統。
3.涂布阻焊遮蔽層170。
4.薄層覆蓋Ni/Au160(鎳150/金160)。
5.挖掘溝槽210。
6.層壓結合支撐板120，譬如以防火型4(FR4)或是Bismaleimide三氯化物(BT)120(即Bismaleimide Triazine120)材料。
7.最終精整挖掘溝槽210加工。
在步驟5之中，該步驟是要挖掘溝槽210以便形成半圓形坑(在三次元立體視圖中，它們是半圓柱體形)，會產生嚴重的毛邊310和粉末狀灰塵顆粒320(參見圖12)。已廣為人所知的是金屬毛邊310會造成短路，而塑料粉末灰塵顆粒320會堵塞住開孔110，當完成品夾合住側面接觸點的時候，產生電氣的開路。
此外，即使沒有毛邊，在側墻上面，銅層會因為挖掘加工的關系而曝露出來。銅/鎳/金層也可能被挖掘刀具拉開，并且與層壓結合的側壁之間變得剝離或松動。這兩種現象都造成產品使用期間的可靠性問題。
毛邊310和灰塵顆粒320的根本原因是由于厚的銅/鎳/金之金屬層125、140、150和160是非常具有彈性的，且不能夠被挖掘加工輕易斷裂分離開來。
在本發明之中，一種用于制造此類側邊接觸330的新生產制造方法被開發出來；在這個新制造方法里面，不會有毛邊和粉末灰塵顆粒產生，或它們能夠被減少到最小的程度，并因而減輕以上所提及的所有問題。
以下說明較佳之制造方法步驟順序，雖然熟悉印刷電路板(PCB)和高密度連接(HDI)制造技術的人士可很容易地作各種變化，本發明之制造方法步驟順序是建議如下1.在核心材料120(BT120材料，厚度約在0.4mm，但也可使用范圍在0.2mm至1mm之間的任何所想要的厚度之材料，且該厚度不是一個極重要的參數)里，鉆取開孔110(孔徑大小是大約為0.5mm，一般范圍可在0.25mm至1mm之間)。
2.薄薄地覆蓋貫穿孔(PTH)130和銅，厚度較佳為從大約2微米至大約6微米的范圍，較佳的厚度是大約5微米。
3.預蝕刻銅，在高密度和靠近溝槽邊緣區域135里面產生電氣線路圖案。
4.挖掘溝槽210以產生半圓柱形內側面接觸表面。
5.完全覆蓋這些貫穿孔和銅140，使達到它的最終厚度(范圍為大約15微米到大約25微米之間，較佳的厚度為20微米)。
6.以干膜開孔界定非高密度區域里面的鎳/金區域150-160，同時保持高密度區域或側緣區域完全開放，并且以電解電鍍方式覆蓋以鎳/金，其中鎳150是大約5微米厚(其范圍是大約3微米至大約7微米)，而金是大約0.75微米厚(其范圍是大約0.5微米至大約1微米)。換句話說，鎳/金是被覆蓋在(i)側緣區域，(ii)高密度區域，以及(iii)非高密度區域里的電路上面；只有非高密度區域里的非線路部份是維持在裸銅狀態，以作為在鎳/金之電解電鍍期間覆蓋總線連接的信道。
7.使用金160作為遮蔽層，以蝕刻非高密度電氣線路區域里的銅。
8.層壓結合支撐板120(FR4或BT120材料)。
9.進行最終之精整挖掘溝槽210加工。
應注意到在這個舉例性質之制造方法里面，沒有使用阻焊遮蔽層170。在需要使用阻焊遮蔽層170作為非鍍金表面區域之保護層的應用上，可以采用以下兩種選擇其中任一種(a)修改步驟7，使用干膜遮蔽層來保護除了自然的金遮蔽層160之外的銅區域，然后蝕刻出電鍍之總線區域，并繼之以一個額外的阻焊遮蔽層170之印刷和開孔步驟，造成對任何銅表面的完全覆蓋；或，(b)假如不需要非鎳/金/銅區域130-140，在步驟7之后，只加上一個阻焊遮蔽層170步驟。
采用修改選擇項目(a)將會產生以下的程序步驟1.鉆取開孔110。
2.薄薄地覆蓋貫穿孔130和銅，其厚度范圍約在2微米到6微米之間。
3.預先蝕刻高密度或靠近溝槽側緣區域135里的銅線路圖案。
4.挖掘溝槽210。
5.完全覆蓋貫穿孔130和銅140到它的最終厚度(大約15微米至大約25微米之間)。
6.在保持高密度區域或側緣區域完全開放的同時，在非高密度區域里，以干膜開孔界定鎳/金區域150-160，并且以電鍍法覆蓋鎳/金150-160。
7.干膜覆蓋必須保持的銅區域，并蝕刻銅；(同時，在高密度區域或靠近側緣的部位，使用鎳/金150-160作為自然的蝕刻遮蔽層)。
8.涂布阻焊遮蔽層170，以保護不得曝露的區域；阻焊遮蔽層的厚度是大約在20微米到大約30微米，雖然，也可以使用高達50微米的較厚遮蔽層。
9.層壓結合支撐板120(FR4或是BT120材料)。
10.作最終的精整挖溝加工。
采用修改選項(b)將會產生以下的制造方法步驟1.鉆取開孔110。
2.薄薄地覆蓋貫穿孔130和銅，其厚度范圍約在2微米到6微米之間。
3.預先蝕刻高密度或靠近溝槽側緣區域135里的銅線路圖案。
4.挖掘溝槽210。
5.完全覆蓋貫穿孔和銅140到它的最終厚度(大約15微米至大約25微米范圍之間)。
6.在保持高密度區域或側緣區域完全開放的同時，在非高密度區域里，以干膜開孔界定鎳/金區域150-160，并且以電鍍法覆蓋鎳/金150-160。
7.使用金160作為遮蔽層，蝕刻非高密度線路區域里的銅。
8.涂布阻焊遮蔽層170，以保護不得曝露的區域；阻焊遮蔽層的厚度是大約在20微米到大約30微米，雖然，也可以使用高達50微米的較厚遮蔽層170。
9.層壓結合支撐板120(FR4或是BT120材料)。
10.作最終的精整挖掘溝槽210加工。
一種可更進一步地減少毛邊之更精細制造方法順序為了要更進一步地減少毛邊，我們添加兩個額外的步驟到原先的制造方法中。
(3.1)涂布紫外線(UV)可固化之油墨進入到貫穿孔里面，并且以紫外線固化該油墨，以堵塞住貫穿孔(PTH)。
(4.1)以NaOH(氫氧化鈉)剝離劑，剝離掉覆蓋在貫穿孔內表面(在.挖掘溝槽210之后留下的一半貫穿孔內表面)上的紫外線可固化之油墨。
注意步驟3.1應該在本制造方法之所有變化應用里的步驟3之后完成。而步驟4.1應該在本制造方法之所有變化應用里的步驟4之后完成。
即使額外的步驟會增加制造方法的時間和成本，它能夠更進一步地減少毛邊310的可能性，因為在挖掘溝槽期間，可以紫外線固化的油墨是覆蓋在薄銅上面，而防止了銅125、130、和140被剝離。雖然，可以紫外線固化的油墨是被引用作為一個堵塞貫穿孔壁的例子，但可在挖掘溝槽之前涂布并且可在挖掘溝槽之后剝離的其它材料和機構都可以被使用。
雖然，本發明已經以較佳的實施例來作為說明，顯而易見地，本發明其它實施例的修改和變化對熟悉本技術領域之人士來說是可被察知的。
權利要求
1.一種用于制造無接腳半導體芯片載具的制造方法，其特征在于該無接腳半導體芯片載具包含有金屬導體覆蓋在該載具的基底上，該載具的基底具有多個可挖掘的開孔，以形成一個被導體金屬覆蓋的芯片載具基底，并且在所述之導體金屬覆蓋的芯片載具基材里挖掘有一個或多個溝槽，其中，用于防止產生毛邊的改進包括所述的導體金屬覆蓋是在(a)挖掘所述的一個或多個溝槽以前，使用厚度在大約2微米至大約6微米范圍以內的薄導體金屬電鍍來完成的，以及(b)在挖掘所述溝槽之后，加厚所述的導體金屬電鍍被覆層到一個最終的厚度。
2.如權利要求1所述之制造方法，其特征在于所述之導體金屬系為銅，以及，所述之最終厚度是在大約為15微米至大約25微米范圍之間。
3.一種在如權利要求1所述之制造方法里可更進一步地防止產生毛邊之制造方法，其特征在于借助此制造方法，在該薄導體金屬被覆和圖案蝕刻之后，涂布一種譬如是可利用紫外線固化之油墨被覆層，以作為在挖掘溝槽期間該薄導體金屬被覆層的保護層，并且在挖掘溝槽之后予以剝離，所述之覆蓋層藉此提供支撐作用，并且防止該薄銅被扯脫。
4.如權利要求3所述之制造方法，其特征在于所述之導體金屬是銅，以及所述之最終厚度是在大約15微米至大約25微米之間的范圍之間。
5.一種無接腳半導體芯片載具，其特征在于具有導體金屬被覆層掩蓋在的基底上面，以及一個或多個以機械加工挖掘的溝槽貫穿所述之導體金屬被覆層和基底，其所述導體金屬被覆層之改進在于所述之導體金屬被覆層是由一個第一薄導體金屬層和至少一個第二較厚之導體金屬層組成，所述之第一薄導體金屬層是在所述一個或多個機械挖掘溝槽之前被施加在基座上的，而所述之第二較厚之導體金屬層是在所述之機械挖掘溝槽之后被施加以達到所述導體金屬被覆層之最終厚度。
6.如權利要求5所述之芯片載具，其特征在于所述之第一薄金屬層具有一個介于大約2微米至大約6微米范圍之間的厚度。
7.如權利要求6所述之芯片載具，其特征在于所述之最終厚度是介于大約15微米至大約25微米范圍之間。
8.如權利要求5所述之芯片載具，其特征在于所述之導體金屬是銅。
9.如權利要求6所述之芯片載具，其特征在于所述之導體金屬是銅。
10.如權利要求7所述之芯片載具，其特征在于所述之導體金屬是銅。
全文摘要
本發明系結合一種用于制造塑料芯片載具里的堡形通孔之新制造方法和結構,它可以產生均勻的半圓柱形側壁接觸,而沒有任何毛邊和粉末灰塵顆粒,當這些粉末灰塵顆粒出現在塑料芯片載具里面的時候,會引起電氣上的短路或開路而妨礙電氣接觸的可靠性。因此,本發明使塑料芯片載具能夠成為傳統陶瓷芯片載具的實用之替代品。
文檔編號H05K3/42GK1349659SQ00806923
公開日2002年5月15日 申請日期2000年4月25日 優先權日1999年4月29日
發明者愛德華·黃, 強尼·馬, 史考特·陳, 吳保羅 申請人:耀文電子工業股份有限公司