張良靜*，吳梅珠，高艷麗，郭永剛

（江南計算技術(shù)研究所，江蘇 無錫 214083）

封裝基板(也稱載板)是用于承載電子元器件的印制電路板，可為芯片提供電連接、保護(hù)、支撐、散熱、組裝等功效，以實現(xiàn)多引腳化，縮小封裝產(chǎn)品體積， 改善電性能及散熱性，超高密度或多芯片模塊化的目的。如圖1所示，先將裸芯片(Die)安裝到封裝基板上，再安裝到常規(guī)密度的大尺寸PCB 基板上。

IC 芯片互聯(lián)通常采用鍵合(Bonding)方式進(jìn)行，其中一種方法需要將金線打在芯片與封裝基板鍵合點(綁定盤)上形成電路連接，一般要求對封裝基板的鍵合點進(jìn)行電鍍金處理。而封裝基板與PCB 板的互聯(lián)通常采用球柵陣列(BGA)方式進(jìn)行，有時也要求對基板背面布置的二維球柵陣列進(jìn)行電鍍薄金處理。

電鍍金時需要將鍍金焊盤連成一個網(wǎng)絡(luò)形成電流回路，因此必須設(shè)計電鍍工藝線將所有焊盤連接并引出至導(dǎo)電夾頭[1]，電鍍完畢，必須斷開工藝線。無論采用何種方式斷開，均會有一部分工藝線殘留，因此需要設(shè)計盡量少的鍍金引線并采用合適的方法將工藝線去除。本文分別對封裝基板內(nèi)埋鍵合點和球柵陣列電鍍金工藝線的設(shè)計及工藝實現(xiàn)流程進(jìn)行了研究，并分析了其工藝難點。

1 工藝線設(shè)計

圖2a為基板底層球柵陣列的初始CAM(計算機輔助制造)數(shù)據(jù)，此類陣列排布的焊盤鍍金線可以通過CAM 工具Genesis2000 中的BGA Tie Line Generation功能自動生成，如圖2b所示，建立鍍金陣列(Array)，在有效圖形邊框外加一閉合框，使所有引線全部連通成一個網(wǎng)絡(luò)。

圖3a為基板埋孔外層初始CAM 數(shù)據(jù)，由圖可見內(nèi)埋的鍵合點全部位于有效圖形內(nèi)部邊框線周圍，通過在廢料區(qū)鋪設(shè)銅皮并將工藝線全部引向銅皮使所有鍵合點連通成一個網(wǎng)絡(luò)，再從外圍銅皮4 個角各引一條線至有效圖形外的輔助框上，如圖3b所示。

2 工藝流程

2.1 球柵陣列鍍金流程

圖4所示為封裝基板球柵陣列鍍金制造流程。

首先通過圖形轉(zhuǎn)移蝕刻工藝形成外層圖形及鍍金工藝線圖形，接著用網(wǎng)印的阻焊膜覆蓋不需焊接的線路和過孔盤，起到保護(hù)和防焊作用，同時在阻焊層上設(shè)計斷線圖形，斷線圖形的位置與外層表面鍍金工藝線需要斷開的位置相對應(yīng)[2]，如圖5所示，這樣阻焊顯影時需要斷開的工藝線上方的阻焊膜將被顯掉，為后續(xù)蝕刻掉這一位置的工藝線做準(zhǔn)備。

為防止露出的工藝線在后續(xù)鍍金過程中被鍍上金，需要采用耐鍍金干膜將剛剛阻焊露出的鍍金工藝線先保護(hù)起來，即用耐鍍金干膜將斷線圖形完全覆蓋住，將需要鍍金的焊盤露出進(jìn)行鍍金處理，設(shè)計鍍金圖形菲林時將鍍金焊盤處設(shè)計成遮光區(qū)，其余位置包括 斷線圖形處設(shè)計成透光區(qū)，這樣曝光顯影后再鍍金時，鍍金焊盤表面鍍覆了金，工藝線有干膜保護(hù)沒有鍍上金，而金具有抗蝕性。褪除耐鍍金干膜后，再進(jìn)行堿性蝕刻時，鍍金工藝線斷線圖形部分被蝕刻掉，不會影響已鍍金焊盤及其他覆蓋阻焊的線路層。

圖4 封裝基板球柵陣列鍍金制造流程Figure 4 Manufacturing process of gold plating on BGA package substrate

2.2 內(nèi)埋鍵合點鍍金流程

圖6所示為封裝基板內(nèi)埋式鍵合點鍍金制造流程。

圖6 內(nèi)埋鍵合點鍍金制造流程Figure 6 Process of gold plating on embedded bonding pads

內(nèi)埋鍵合點鍍金工藝與球柵陣列鍍金工藝的差異在于要求將鍍金的鍵合點鍍金后經(jīng)壓合而埋置于基板內(nèi)部，需將鍵合點上部挖空形成臺階。具體為：首先通過圖形轉(zhuǎn)移蝕刻工藝形成埋孔外層圖形及鍍金工藝線圖形，接著采用常規(guī)鍍金工藝，即貼耐鍍金干膜 并通過曝光、顯影，使需要鍍金的焊盤露出，需要鍵合的區(qū)域在電鍍金后再褪除耐鍍金干膜，此時需從埋孔單元頂、底層分別盲銑，從頂層向底層盲銑是為了銑開與焊盤相連的鍍金工藝線，從底層向頂層盲銑則是為成品盲銑銑通槽做準(zhǔn)備，然后預(yù)先開盲槽的芯板與埋孔單元配套層壓，此時鍵合點已經(jīng)被埋入基板內(nèi)部， 通過成品盲銑將上方的芯板揭開即形成臺階，露出鍵合區(qū)域。

圖6所示為僅有一個臺階時的制造流程示意圖，基板存在多階臺階時(如圖7)的制造流程與此類似，僅需增加在不同位置的盲銑。

3 工藝難點

采用堿性蝕刻工藝去除球柵陣列鍍金工藝線的難點在于控制每次圖形曝光對位精度，因此阻焊斷線圖形設(shè)計時要考慮到曝光設(shè)備的能力，一般要求阻焊開窗邊緣距外層圖形(Coverage)≥25 μm。

采用盲銑工藝去除內(nèi)埋鍵合焊盤鍍金工藝線的難點在于盲銑的深度公差控制，一般需要控制盲銑深度為0.10～0.15 mm。

4 結(jié)語

本文根據(jù)2 種封裝基板鍍金區(qū)域的特點，設(shè)計出專用的鍍金工藝線及相應(yīng)的鍍金工藝，可滿足封裝基板不同鍍金設(shè)計和制造需求。

[1]韓建波,張鵬.帶電插拔的金手指設(shè)計[J].電子工藝技術(shù),2003,24 (2): 71-72.

[2]淳華科技(昆山)有限公司.軟式印刷電路板電鍍金引線斷線刻蝕設(shè)計方法: CN,101841977 [P].2010-09-22.