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CN111800945B - 一种临时承载板及使用其制造无芯基板的方法 - Google Patents

一种临时承载板及使用其制造无芯基板的方法 Download PDF

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CN111800945B CN202010592220.3A CN202010592220A CN111800945B CN 111800945 B CN111800945 B CN 111800945B CN 202010592220 A CN202010592220 A CN 202010592220A CN 111800945 B CN111800945 B CN 111800945B
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Abstract

本申请公开了一种临时承载板，包括核心层和在所述核心层两侧表面上的第一铜箔层和第二铜箔层，其中所述第一铜箔层和第二铜箔层均为双层铜箔并且两层铜箔物理附着在一起。本发明还公开了一种利用所述临时承载板制造无芯基板的方法。

Description

一种临时承载板及使用其制造无芯基板的方法
技术领域
本发明涉及临时承载板，具体涉及用于制造无芯基板的临时承载板及无芯基板的制造方法。
背景技术
现今所有电子产品的元器件都在追求轻、薄、短、小，为此负载元器件的电路板也要求越来越薄。传统工艺是采用有芯基板作为电路板，但是有芯基板的厚度即使可以达到例如0.06mm，但在工艺制作过程中，设备能力很难满足传输如此薄的基板，而且人员的上、下板操作也很容易带来不可控的板破、折板的风险，大大降低产品的良率。
为此，无芯基板技术应运而生，无芯基板技术的关键是在临时承载板上预先将基板增层到一定的厚度，达到设备和人员可以安全操作的厚度，如0.08mm、0.1mm厚度，然后去除临时承载板，完成后续的工艺流程。因此，临时承载板是无芯基板前期增层作业的关键要素。
中国专利公报CN101241861B公开了一种多层无芯支撑结构及其制造方法，其中使用金属承载板如铜板作为临时承载板。在完成前期增层后，通常用蚀刻的方法去除该金属承载板。金属承载板具有0.2mm～0.3mm厚度才能在支撑强度和成本上实现最优搭配，这种厚度的金属承载板例如铜板一般采用压延方式制作，在铜板表面不可避免会有大量凸起和凹陷，深度为3～8微米左右。通常会采用电镀或气相沉积的方式在金属承载板上制作一层蚀刻阻挡层，而这层阻挡层只会复制铜箔上缺陷。在蚀刻移除金属承载板的过程中，至少需要0.25～0.35mm的蚀刻量才能完成蚀刻，而蚀刻液可轻松通过缺陷位置穿透阻挡层破环或蚀穿上方的线路层或铜柱层，因无芯基板上一般都是薄的线路层(10～40um)和铜柱(30～100um)，远小于蚀刻承载板的蚀刻量，因此使用金属承载板制作的产品缺陷高。另外0.2mm～0.3mm厚度的金属承载板很重，人员搬运、设备的吸附和传送难度都很大，不利于量产，而且成本也很高。
专利公报TWI425900B公开了一种无核心基板的制造方法及电路薄板的制造方法，其中采用覆铜板作为临时承载板，在覆铜板上引入能够选择性粘合覆铜板而不与后续压合的绝缘层粘合的耐热膜，此种耐热膜由于直接压合绝缘层，不能直接做嵌埋线路，存在产品设计局限，而且由于需要一整套新的设备和配套药剂，导致成本高，难以普及。
显然，上述现有技术的技术方案存在以下技术缺陷：1)成本高、良率低、难操作，而且只能进行单侧增层作业，产出率低；2)需要使用新的设备和材料(例如新的贴膜设备、新的显影设备和药水、新的退膜药水材料等)，普及率低、工艺适配性低、成本高，而且流程对产品的设计局限大。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种可以用于制造无芯基板的临时承载板，以克服现有技术中的技术缺陷。本发明的另一个目的是提供一种利用该临时承载板制造无芯基板的方法。
在一个方面，提供一种临时承载板，包括核心层和在所述核心层两侧表面上的第一铜箔层和第二铜箔层，其中所述第一铜箔层和第二铜箔层均为双层铜箔并且两层铜箔物理附着在一起。
在一些实施方案中，所述核心层包括至少一层半固化片。优选地，所述核心层包括彼此粘合在一起的两层半固化片，分别粘附第一铜箔层和第二铜箔层。作为替代方案，所述核心层还可以包括夹在半固化片之间的覆铜板。优选地，所述核心层的厚度为0.1-0.5mm。
在一些实施方案中，所述双层铜箔包括外层铜箔和内层铜箔，其中内层铜箔的厚度大于外层铜箔的厚度。优选地，外层铜箔的厚度为2-5微米，内层铜箔的厚度为15～20微米。更优选地，外层铜箔的厚度为3微米，内层铜箔的厚度为18微米。
在一些实施方案中，外层铜箔的宽度小于内层铜箔的宽度，从而暴露出内层铜箔的外缘区域。
在一些实施方案中，在第一铜箔层和第二铜箔层的表面上施加有蚀刻阻挡层，并且所述蚀刻阻挡层覆盖所述外缘区域以密封外层铜箔与内层铜箔之间的缝隙。优选地，所述蚀刻阻挡层包括镍层。更优选地，所述蚀刻阻挡层还包括在所述镍层上的铜层。优选地，所述镍层的厚度为5-10微米，所述铜层的厚度为2-5微米。
在另一方面，提供一种制造无芯基板的方法，包括以下步骤：
(a)制造如权利要求1-11中任一项所述的临时承载板；
(b)在所述承载板的两面上分别进行增层操作；
(c)沿与所述内层铜箔的外周边缘重叠的切割线整体切割；
(d)通过分别将所述双层铜箔中间分开以移除临时承载板，由此得到第一无芯基板和第二无芯基板。
在一些实施方案中，步骤(a)还包括：
(a1)在核心层的两个表面上分别压合第一铜箔层和第二铜箔层，其中所述第一铜箔层和第二铜箔层均为双层铜箔并且两层铜箔物理压合附着在一起；
(a2)在第一铜箔层和第二铜箔层上涂布光刻胶层并曝光显影，其中光刻胶层的外周边缘与第一和第二铜箔层的外周边缘间隔一定距离形成暴露的外缘区域；
(a3)蚀刻所述外缘区域的外层铜箔，直至暴露出第一和第二铜箔层的内层铜箔；
(a4)移除所述光刻胶层。
在一些实施方案中，步骤(a)还包括(a5)在移除光刻胶层后，在第一和第二铜箔层的表面上施加蚀刻阻挡层，其中蚀刻阻挡层覆盖所述外缘区域。优选地，所述蚀刻阻挡层包括镍层。更优选地，所述蚀刻阻挡层还包括在所述镍层上的铜层。优选地，所述镍层的厚度为5-10微米，所述铜层的厚度为2-5微米。
在一些实施方案中，所述核心层包括至少一层半固化片或夹在半固化片之间的覆铜板。
在一些实施方案中，步骤(d)包括从所述双层铜箔中间用机械外力分开外层铜箔和内层铜箔。优选地，在用机械外力分开外层铜箔和内层铜箔时，外层铜箔和内层铜箔之间的分离夹角为30度-60度。
在一些实施方案中，所述方法还包括(e)蚀刻移除第一无芯基板和第二无芯基板上的内层铜箔和蚀刻阻挡层。
在一些实施方案中，所述方法还包括在第一和第二无芯基板上继续增层形成最终产品。
附图说明
为了更好地理解本发明并示出本发明的实施方式，纯粹以举例的方式参照附图。
现在具体参照附图，必须强调的是，具体图示仅为示例且出于示意性讨论本发明优选实施方案的目的，提供图示的原因是确信附图是最有用且易于理解本发明的原理和概念的说明。就此而言，没有试图将本发明的结构细节以超出对本发明基本理解所必需的详细程度来图示。在附图中：
图1是本发明的临时承载板的侧视示意图；
图2(a)和2(b)是本发明的临时承载板的两种叠合方式的侧视示意图；
图3(a)-3(h)示意性示出使用本发明的临时承载板制造无芯基板的步骤的中间结构的图示。
具体实施方式
本发明涉及用于制造无芯基板的临时承载板，临时承载板作为无芯基板制造工艺的起始支撑板起到临时支撑的作用，常规厚度范围是0.1mm～0.5mm。
如图1所示，临时承载板100包括核心层140和在核心层140两侧表面上的第一铜箔层141和第二铜箔层142，其中第一铜箔层141和第二铜箔层142均为双层铜箔并且两层铜箔物理附着在一起。通常双层铜箔是通过物理层压结合在一起，彼此之间不存在化学键而只是以物理方式附着，这样可以便于后续制程的分板和移除临时承载板的操作。
参考图2(a)和2(b)，在厚度要求和成本的综合因素下，通常核心层140与铜箔层141、142存在两种叠合方式。如图2(a)所示，叠合方式1是内部全部使用半固化片120，上下两面各附上一张双层铜箔110，在温度压力条件下完成压合。如图2(b)所示，叠合方式2是在覆铜板130两侧叠合一定厚度的半固化片120，然后在上下两面各附上一张双层铜箔110，在温度压力条件下完成压合。两种方式中半固化片120的厚度和张数不限，可以根据最终厚度的要求选择，半固化片120是内部有玻璃纤维的环氧树脂材料。覆铜板(CCL,copper cladlaminate)是传统PCB和基板工艺的起始材料，使用覆铜板可以进一步减小厚度和成本。
双层铜箔110包括外层铜箔111和内层铜箔112，通常外层铜箔111的厚度为2-5微米，优选3微米；内层铜箔112的厚度为15-20微米，优选18微米。
由于临时覆铜板100的外层铜箔111只是覆盖在内层铜箔112的表面，当经过一定厚度的无芯基板增层工艺以及反复的热应力(例如，压合和金属喷溅工艺)和机械应力(例如，磨板抛光工艺)可能会导致外层铜箔111与内层铜箔112之间的边缘分开。特别是，在经过电镀、蚀刻、退膜等有药水的工艺时，外层铜箔111和内层铜箔112分开的缝隙内会留藏水汽，容易导致双层铜箔在制程中途爆开(爆板)，只会导致产品完全失效。
为此，有必要在外层铜箔111和内层铜箔112之间的边缘实施密封以防止水汽侵入。作为一个优选实施方案，可以将双层铜箔110制作为外层铜箔111的宽度小于内层铜箔112的宽度，从而暴露出内层铜箔112的外缘区域160。再在双层铜箔的表面上施加蚀刻阻挡层，使得蚀刻阻挡层覆盖外缘区域160，从而起到完全密封双层铜箔边缘，防止水汽侵入的作用。蚀刻阻挡层可以包括镍层，优选在镍层上还有铜层。
由于本发明的临时承载板在上下两个表面上均具有双层铜箔，因此可以在制造无芯基板的过程中实现双侧同时实现增层，在去除核心层140后，一块板变成2块无芯基板，从而显著降低加工成本。
图3(a)-(h)示意性示出使用本发明的临时承载板制造无芯基板的方法步骤的中间结构。参考图3(a)-(h)，该方法包括获得包括核心层140和具有双层铜箔的第一铜箔层141和第二铜箔层142的临时承载板100。在铜箔层141、142的表面上施加光刻胶层150并曝光显影(参见图3(a)，其中仅示出一侧)。
核心层140可以是至少一片半固化片PP，也可以是夹在半固化片PP之间的覆铜板CCL。核心层140的厚度通常为0.1-0.5mm，以满足后续制程对于基板强度的要求。
光刻胶150经曝光显影后保留板内绝大部分区域，只露出板周边外缘区域160。外缘区域160到板边的宽度通常小于板图形无效区，例如，以510×410mm的面板为例，板面有效区500×400mm，无效区在X和Y方向上的宽度都是10mm，因此外缘区域160在X和Y方向上的宽度可以是2～6mm。外缘区域的尺寸可以根据实际情况进行确定，本发明对此不作限定。
在本发明中，光刻胶150可以采用低成本产品，而不需要高解析率的，厚度通常为15～25微米，以使退膜反应时间短。
接着，利用光刻胶层150作为阻挡层，对临时承载板100的外缘区域160的外层铜箔111进行蚀刻，直至暴露出第一和第二铜箔层的内层铜箔112(参见图3(b))。
然后，移除光刻胶层150(参见图3(c))。
在临时承载板100的上下两面同时整板电镀一层蚀刻阻挡层170(参见图3(d))。蚀刻阻挡层170例如可以是镍层，厚度为5～10微米，通常为了避免镍层表面的氧化和污染，在电镀镍层后会再镀上2～5微米的铜层。蚀刻阻挡层170主要起到对双层铜箔的密封作用，防止双层铜箔的外层和内层铜箔111和112在制程中间发生分层或侵入水汽等。
接着，在临时承载板100的两面上分别进行增层操作，在增层厚度达到可以独立进行后续制程之后，对临时承载板100进行切割(参见图3(e))。完成增层后沿切割线180切割一周，其中切割线180与双层铜箔的外层铜箔111蚀刻后的外边缘重叠。
完成增层是指增层后的厚度在去除临时承载板的核心层140后能够在制程中安全搬运，不易折板，无严重板翘，可以只增一层绝缘层181(如图3(e)所示)，也可以增加多层绝缘层。
切割之后，临时承载板100的双层铜箔111和112之间的结合边缘被暴露出来，通过将双层铜箔110的外层铜箔111和内层铜箔112分开就可以移除临时承载板100的核心层140(参见图3(f))，得到第一无芯基板L1和第二无芯基板L2。
分板操作可以简单地通过在双层铜箔110的结合边缘处施加机械外力实现。图3(g)给出了一个分板操作的实施例，示出如何将临时承载板100从双层铜箔中间结合处用机械外力分开。例如，将板2固定在台面上，以夹角30°～60°对边2的双层铜箔施加外力，这是因为角度大于60度容易导致板1折板。在板2完成分板后，再将板1面固定在台面上，用相同的方法分开板1。
最后，可以蚀刻移除第一无芯基板和第二无芯基板上的内层铜箔112和蚀刻阻挡层170(参见图3(h))。由此，通过一块临时承载板就能够得到两片无芯基板。从此开始，在后续针对无芯基板的制程中，待处理的基板数变成初始投料数的两倍。
由此所得的无芯基板具有适合进行加工的厚度和强度，可以进行进一步的后续制程以得到最终产品。
本发明的临时承载板通过在两面上分别形成双层铜箔，使得移除临时承载板的操作只需机械分离双层铜箔即可，极大简化了分板操作。此外，通过蚀刻阻挡层密封双层铜箔的边缘，可以防止双层铜箔在制程期间由于水汽侵入等原因发生分层而导致爆板。而且，利用本发明的临时承载板制造无芯基板只需蚀刻一层极薄铜箔，蚀刻量非常小，不会破坏上层的线路层和铜柱层，而且蚀刻成本降低。同时，本发明的临时承载板适合双面同时加工，显著提高了生产效率，同时由于结构简单以及分板容易，极大减少了无芯基板生产的成本。
本领域技术人员将会认识到，本发明不限于上文中具体图示和描述的内容。而且，本发明的范围由所附权利要求限定，包括上文所述的各个技术特征的组合和子组合以及其变化和改进，本领域技术人员在阅读前述说明后将会预见到这样的组合、变化和改进。

Claims (15)

1.一种临时承载板，包括核心层和在所述核心层两侧表面上的第一铜箔层和第二铜箔层，其中所述第一铜箔层和第二铜箔层均为双层铜箔并且两层铜箔物理附着在一起；所述双层铜箔包括外层铜箔和内层铜箔，所述外层铜箔的宽度小于所述内层铜箔的宽度，从而暴露出所述内层铜箔的外缘区域；在所述第一铜箔层和第二铜箔层的表面上施加有蚀刻阻挡层，并且所述蚀刻阻挡层覆盖所述外缘区域；其中所述蚀刻阻挡层包括镍层。
2.根据权利要求1所述的临时承载板，其中所述核心层包括至少一层半固化片。
3.根据权利要求2所述的临时承载板，其中所述核心层包括两层半固化片，分别粘附第一铜箔层和第二铜箔层。
4.根据权利要求2所述的临时承载板，其中所述核心层还包括夹在半固化片之间的覆铜板。
5.根据权利要求1所述的临时承载板，其中所述内层铜箔的厚度大于所述外层铜箔的厚度。
6.根据权利要求5所述的临时承载板，其中所述外层铜箔的厚度为2-5微米，所述内层铜箔的厚度为15～20微米。
7.根据权利要求1所述的临时承载板，其中所述蚀刻阻挡层还包括在所述镍层上的铜层。
8.根据权利要求7所述的临时承载板，其中所述镍层的厚度为5-10微米，所述铜层的厚度为2-5微米。
9.一种制造无芯基板的方法，包括以下步骤：
(a)制造如权利要求1-8中任一项所述的临时承载板；
(b)在所述临时承载板的两面上分别进行增层操作；
(c)沿与所述内层铜箔的外周边缘重叠的切割线整体切割；
(d)通过分别将所述双层铜箔从中间分开以移除临时承载板，由此得到第一无芯基板和第二无芯基板。
10.根据权利要求9所述的方法，其中步骤(a)还包括：
(a1)在核心层的两个表面上分别压合第一铜箔层和第二铜箔层，其中所述第一铜箔层和第二铜箔层均为双层铜箔并且两层铜箔物理压合附着在一起；
(a2)在第一铜箔层和第二铜箔层上涂布光刻胶层并曝光显影，其中光刻胶层的外周边缘与第一和第二铜箔层的外周边缘间隔一定距离形成暴露的外缘区域；
(a3)蚀刻所述外缘区域的外层铜箔，直至暴露出第一和第二铜箔层的内层铜箔；
(a4)移除所述光刻胶层。
11.根据权利要求10所述的方法，其中步骤(a)还包括：
(a5)在移除光刻胶层后，在第一和第二铜箔层的表面上施加蚀刻阻挡层，其中所述蚀刻阻挡层覆盖所述外缘区域。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述核心层包括至少一层半固化片或夹在半固化片之间的覆铜板。
13.根据权利要求9所述的方法，其中步骤(d)包括从所述双层铜箔中间用机械外力分开外层铜箔和内层铜箔。
14.根据权利要求13所述的方法，其中用机械外力分开外层铜箔和内层铜箔时，外层铜箔和内层铜箔之间的分离夹角为30度-60度。
15.根据权利要求9所述的方法，还包括：
(e)蚀刻移除第一无芯基板和第二无芯基板上的内层铜箔和蚀刻阻挡层。
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