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IC载板RDL电镀技术

2023-01-10 08:30:02 5686 BRPCB RDL电镀

IC载板中封装布线最常见的电镀结构类型是重分布层(RDL),这种结构能够形成水平轴和垂直轴的互连,从而可重新定位集成电路的I/O焊盘。RDL可用于在异构设计中与其他元器件形成连接,实现在扇出封装等结构中更密集地布置引脚和中介层布线。

在博锐电路采用RDL前沿技术时,电镀化学物质可以在填充纵向导通孔的同时电镀后续板层较细的走线,整个过程只需一步就能完成。不论是在使用SAP工艺制造的IC载板上,还是在mSAP和高阶盖孔工艺(ATP)中使用的超薄金属箔载板,这类工艺都能形成尺寸精密的电解铜层,而且是高阶封装的支持技术。图1所示为芯片封装示意图中RDL镀层的位置。

图1:在二合一导通孔填充中形成的RDL特征,精细特征镀层实现了有机载板积层

RDL导通孔填充铜镀液中,铜离子的浓度很高(高达250 g/L),而硫酸的浓度较低(50 g/L),其中还有润湿剂(或载运剂)、增亮剂和整平剂以促进快速填充。这些添加剂共同作用,控制电镀速率、沉积层平整度以及整个铜层的物理性质。增亮剂用于加速电镀沉积。润湿剂是高分子量聚氧化烯化合物,可通过与氯离子作用吸附在铜层表面,抑制电镀。整平剂通过增加扩散层的厚度,抑制电镀速率。

通过这些综合反应的作用,这些化学添加剂可以在阴极表面的多个位置改变其电气性质,因为随着从底部往上填充导通孔,等表面变得均匀时就会使镀层平整。这种情况叫做曲率提升加速剂覆盖率(图2)。

图2:由下往上填充导通孔的过程中,润湿剂、增亮剂和整平剂的相互作用形成了曲率完善加速剂覆盖可针对不同电镀方法优化导通孔铜填充添加剂。在任意层的电镀过程中,都要为表面铜的高抑制而配制载运剂。电镀工艺就是全板电镀,所以几乎不存在表面电流密度差异。导通孔填充厚度可达10µm,跟表面铜层的厚度一致。这是在高级盖孔工艺中采用超薄mSAP金属箔和盖孔-蚀刻的优势。

可为图形电镀优化RDL导通孔填充添加剂。运载体剂分子的设计用于改善图形电镀的垂直度,使形成圆顶的可能降至最低。不论是精细走线,还是焊盘区域,RDL电镀的目标都是使让导体高度均匀。图3所示的面板采用Systek UVF-100进行了图形电镀,上面有128个特征(32mmx45mm的部件),导通孔宽60µm、深30µm,线宽/线距是18/25µm,使用VCP电镀工具在1.94ASD(18ASF)条件下电镀50分钟。

图3:采用Systek UVF 100图形电镀IC基板RDL

对于IC载板博锐电路工厂而言,RDL电镀液是一种多用途工艺。我司引进该工艺主要使用垂直连续电镀装置(VCP),用垂直分布器上安装的迷你喷射器直接产生撞击。撞击步骤有助于微导通孔中的溶液置换,在缩短电镀时间的同时增强了镀层均匀性。同样的RDL电镀液可以用于电镀各种直径和深度的导通孔,同时可以在不需要调整化学组成的前提下电镀芯材中的贯穿导通孔。图4所示是Systek UVF 100电镀的双射激光钻孔、金属化和图形电镀的芯材。为了简化工艺流程,重要的是在不同尺寸走线之间保持统一的高度,而且填充后的导通孔上凹陷最浅。

图4:最终蚀刻前,用Systek UVF 100成像电镀的双面激光钻孔芯板

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