一种FCBGA陶瓷基板结构及其制作方法与流程

    技术2026-02-09  1


    本发明属于封装,涉及一种fcbga陶瓷基板结构及其制作方法。


    背景技术:

    1、封装基板又名ic载板,是半导体芯片封装的载体,同时也是芯片封装体的重要组成部分,主要起承载保护芯片与连接上层芯片和下层电路板作用。完整的芯片由裸芯片(晶圆片)与封装体(封装基板及固封材料、引线等)组合而成。封装基板作为芯片封装的核心材料,一方面能够保护、固定、支撑芯片,增强芯片导热散热性能,保证芯片不受物理损坏,另一方面封装基板的上层与芯片相连,下层和印刷电路板相连,以实现电气和物理连接、功率分配、信号分配,以及沟通芯片内部与外部电路等功能。

    2、随着电子技术的发展,异构集成应用越来越广泛,随着芯片引脚数量的增加,多芯片封装以及异构集成应用越来越广泛,对于封装基板的翘曲变形要求更高。传统的有机ic封装基板是由铜箔和芯层粘合而成,由于芯层是聚合物(如酚醛树脂)和玻璃纤维复合成的,粘合剂通常是酚醛、环氧等。在封装基板加工过程中由于热应力、化学因素、生产工艺不当等原因,导致涨缩变形大,很容易导致封装基板发生不同程度的翘曲。目前通常采用增加板厚的方式进行解决,但是板厚度过大,会导致ic封装基板整体板厚增加,重量大幅增加,给生产操作带来不便,严重影响生产效率,并且与封装基板的轻、薄等发展趋势相违背,严重限制了其应用领域。

    3、因此,如何提供一种fcbga陶瓷基板结构及其制作方法,以实现解决传统的封装基板翘曲变形问题,并且能够良好控制封装基板的厚度及重量,成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。

    4、应该注意,上面对技术背景的介绍只是为了方便对本技术的技术方案进行清楚、完整的说明,并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本技术的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。


    技术实现思路

    1、鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种fcbga陶瓷基板结构及其制作方法,用于解决现有技术中采用增加板厚的手段改善封装基板翘曲变形问题时导致的ic封装基板整体板厚增加,严重影响封装基板的生产效率及应用领域的问题。

    2、为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种fcbga陶瓷基板结构的制作方法,包括以下步骤:

    3、提供一载体;

    4、形成陶瓷芯层于所述载体上,所述陶瓷芯层包括芯层金属层及采用陶瓷3d打印方法形成的陶瓷层,所述陶瓷层中设有多个在水平方向上间隔排列的通孔,所述芯层金属层包括多个在水平方向上间隔排列的芯层金属单元,所述芯层金属单元包括填充于所述通孔内的通孔导电柱、位于所述通孔导电柱上表面的第一芯层金属导电图形及位于所述通孔导电柱下表面的第二芯层金属导电图形;

    5、形成增层复合层于所述陶瓷芯层的至少一面,所述增层复合层包括增层及增层金属层,所述增层位于所述陶瓷层表面且覆盖所述芯层金属导电图形,所述增层中设有多个盲孔,多个所述盲孔的位置与多个所述芯层金属导电图形的位置一一对应,且所述盲孔的底部线显露所述芯层金属导电图形的至少一部分表面,所述增层金属层包括多个填充于所述盲孔内的盲孔导电柱及多个位于增层远离所述陶瓷层的一面的增层金属导电图形,多个所述增层金属导电图形与多个所述盲孔导电柱一一对应连接。

    6、可选地,形成陶瓷芯层于所述载体上包括以下步骤:

    7、采用陶瓷3d打印方法形成带有多个所述通孔的所述陶瓷层于所述载体上;

    8、形成填充于所述通孔内的所述通孔导电柱及位于所述陶瓷层远离所述载体的一面的所述第二芯层金属导电图形;

    9、将结合有所述通孔导电柱及所述第二芯层金属导电图形的所述陶瓷层自所述载体上分离并倒扣于所述载体上;

    10、形成所述第一芯层金属导电图形于所述陶瓷层远离所述第二芯层金属导电图形的一面。

    11、可选地,形成陶瓷芯层于所述载体上包括以下步骤:

    12、形成所述芯层金属层于所述载体上;

    13、形成所述陶瓷层于所述载体上,所述陶瓷层位于所述第一芯层金属导电图形与所述第二芯层金属导电图形之间并包围于多个所述通孔导电柱的四周。

    14、可选地,形成增层复合层于所述陶瓷芯层的至少一面包括以下步骤:

    15、形成覆盖所述芯层金属导电图形的增层于所述陶瓷层表面,所述增层中设有多个盲孔,多个所述盲孔的位置与多个所述芯层金属块的位置一一对应,且所述盲孔的底部线显露所述芯层金属导电图形的至少一部分表面;

    16、形成增层金属层,所述增层金属层包括多个填充于所述盲孔内的盲孔导电柱及多个位于增层远离所述陶瓷层的一面的增层金属导电图形,多个所述增层金属导电图形与多个所述盲孔导电柱一一对应连接。

    17、可选地,所述增层包括环氧树脂层及abf层中的至少一种。

    18、可选地,形成所述abf层包括以下步骤:

    19、a.贴覆第一abf膜于所述陶瓷层的表面;

    20、b.形成多个在水平方向上间隔排列的第一子盲孔于所述第一abf膜中以形成第一子abf层,所述第一子盲孔显露出所述芯层金属单元;

    21、c.形成第一干膜于所述第一子abf层远离所述陶瓷层的一面并图形化所述第一干膜以形成多个间隔排列的第一窗口,多个所述第一窗口的位置与多个第一子盲孔的位置一一对应且显露出所述第一子盲孔;

    22、d.形成第一子增层金属层,所述第一子增层金属层填充进所述第一窗口及所述第一子盲孔中;

    23、e.剥离图形化后的所述第一干膜;

    24、重复上述步骤a至步骤e至少m次(m为大于等于0的整数),形成第m+1子abf层、第m+1子盲孔及第m+1子增层金属层,所述第一子abf层至所述第m+1子abf层构成所述abf层,所述abf层中所述第一子盲孔至所述第m+1子盲孔构成位于所述abf层的所述盲孔,所述第一子增层金属层至所述第m+1子增层金属层构成所述增层金属层。

    25、可选地,所述通孔的孔型包括圆形、三角形及矩形中的至少一种;所述通孔的路径呈竖直线型、斜线型、x型及不规则路径中的至少一种;所述通孔的孔径范围是50μm~200μm。

    26、可选地,所述芯层金属层的材料包括钛、钛合金、铝合金、铜、铜合金、银及银合金中的至少一种,所述增层金属层的材料包括钛、钛合金、铝合金、铜、铜合金、银及银合金中的至少一种。

    27、可选地,形成所述芯层金属层的方法包括金属3d打印方法、化学电镀法及磁控溅射法中的至少一种,形成所述增层金属层的方法包括金属3d打印方法、化学电镀法及磁控溅射法中的至少一种,所述金属3d打印方法包括直接金属粉末激光烧结及电子束熔化中的至少一种。

    28、本发明还提供一种fcbga陶瓷基板结构,包括:

    29、陶瓷芯层,包括芯层金属层及采用陶瓷3d打印方法形成的陶瓷层,所述陶瓷层中设有多个在水平方向上间隔排列的通孔,所述芯层金属层包括多个在水平方向上间隔排列的芯层金属单元,所述芯层金属单元包括填充于所述通孔内的通孔导电柱、位于所述通孔导电柱上表面的第一芯层金属导电图形及位于所述通孔导电柱下表面的第二芯层金属导电图形;

    30、增层复合层,位于所述陶瓷芯层的至少一面,所述增层复合层包括增层及增层金属层,所述增层位于所述陶瓷层表面且覆盖所述芯层金属导电图形,所述增层中设有多个盲孔,多个所述盲孔的位置与多个所述芯层金属导电图形的位置一一对应,且所述盲孔的底部线显露所述芯层金属导电图形的至少一部分表面,所述增层金属层包括多个填充于所述盲孔内的盲孔导电柱及多个位于增层远离所述陶瓷层的一面的增层金属导电图形,多个所述增层金属导电图形与多个所述盲孔导电柱一一对应连接。

    31、如上所述,本发明的fcbga陶瓷基板结构及其制作方法,采用陶瓷3d打印方法制作封装基板,能够实现高密度互连的封装基板芯层,用于实现低翘曲、低损耗的大尺寸封装基板产品,并且在制作过程中能够良好控制封装基板的厚度、形状以及重量等规格参数,有效扩展封装基板的应用场景,同时,有效提高材料利用率,节约生产成本。此外,采用3d打印方法制作陶瓷封装基板,可有效降低传统生产工艺在生产过程中产生的噪音对周边环境的影响,符合环境友好型的可持续发展战略。


    技术特征:

    1.一种fcbga陶瓷基板结构的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的fcbga陶瓷基板结构的制作方法,其特征在于,形成陶瓷芯层于所述载体上包括以下步骤:

    3.根据权利要求1所述的fcbga陶瓷基板结构的制作方法,其特征在于,形成陶瓷芯层于所述载体上包括以下步骤:

    4.根据权利要求1所述的fcbga陶瓷基板结构的制作方法,其特征在于,形成增层复合层于所述陶瓷芯层的至少一面包括以下步骤:

    5.根据权利要求1所述的fcbga陶瓷基板结构的制作方法,其特征在于:所述增层包括环氧树脂层及abf层中的至少一种。

    6.根据权利要求5所述的fcbga陶瓷基板结构的制作方法,其特征在于:形成所述abf层包括以下步骤:

    7.根据权利要求1所述的fcbga陶瓷基板结构的制作方法,其特征在于:所述通孔的孔型包括圆形、三角形及矩形中的至少一种;所述通孔的路径呈竖直线型、斜线型、x型及不规则路径中的至少一种;所述通孔的孔径范围是50μm~200μm。

    8.根据权利要求1所述的fcbga陶瓷基板结构的制作方法,其特征在于:所述芯层金属层的材料包括钛、钛合金、铝合金、铜、铜合金、银及银合金中的至少一种,所述增层金属层的材料包括钛、钛合金、铝合金、铜、铜合金、银及银合金中的至少一种。

    9.根据权利要求1所述的fcbga陶瓷基板结构的制作方法,其特征在于:形成所述芯层金属层的方法包括金属3d打印方法、化学电镀法及磁控溅射法中的至少一种,形成所述增层金属层的方法包括金属3d打印方法、化学电镀法及磁控溅射法中的至少一种,所述金属3d打印方法包括直接金属粉末激光烧结及电子束熔化中的至少一种。

    10.一种fcbga陶瓷基板结构,其特征在于,包括:


    技术总结
    本发明提供一种FCBGA陶瓷基板结构及其制作方法,包括:提供一载体;形成陶瓷芯层于载体上,陶瓷芯层包括芯层金属层及采用陶瓷3D打印方法形成的陶瓷层,陶瓷层设有多个通孔,芯层金属层包括多个由通孔导电柱、第一芯层金属导电图形、第二芯层金属导电图形构成的芯层金属单元;形成增层复合层于陶瓷芯层的至少一面,增层复合层包括增层及增层金属层,增层设有多个盲孔,增层金属层包括多个盲孔导电柱及多个增层金属导电图形。本发明的制作方法采用陶瓷3D打印方法能够制作得到高密度互连的封装基板芯层,用于实现低翘曲、低损耗的大尺寸封装基板产品,并且在制作过程中易于控制封装基板的厚度、形状及重量等,有效扩展封装基板的应用场景。

    技术研发人员:刘青林,汤加苗,颜国秋,付海涛
    受保护的技术使用者:上海美维科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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