具埋藏式金屬導通柱的線路板製作方法

2023-10-24 00:07:27

專利名稱：具埋藏式金屬導通柱的線路板製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具埋藏式金屬導通柱的線路板製作方法，尤指涉及一種以金屬板為基礎 開始製作的線路板，特別指以壓合方式將線路層間的金屬導通柱預埋於絕緣層中後，再以電 鍍等方式將上、下線路電性導通的製作方法。
背景技術：
隨著無線通訊的普及，輕薄短小已逐漸成為攜帶式電子產品新趨勢。因此，對於半導體 組件設計以及封裝與組裝等機構性能的要求也越來越嚴苛。所以，作為封裝結構內關鍵零組 件之一的線路板，其繞線能力與散熱特性遂成為新產品是否能順利開發的關鍵因素之一。
在已知印刷電路板的製作上，其製作方式是由一核心基板開始，經過鑽孔、電鍍金屬、 塞孔及線路製作等方式，完成一雙層線路板，如圖9所示，其為已知一種雙層基板的剖面示 意圖。該雙層基板3由一具預定厚度的芯層3 2及形成於此芯層3 2表面的線路層3 l所構 成，其中，該芯層3 2內形成有數個電鍍導通孔3 3，藉以連接該芯層3 2表面的線路層3 1 ，而該些電鍍導通孔3 3中填有絕緣的塞孔樹脂3 4 。
然而，上述製作方法因為需要經過鑽孔、電鍍金屬及塞孔等流程方可使上、下層電性導 通，因此，該線路板製作方法除了有製作流程較複雜的缺點外，亦有電鍍導通孔(Plated Through Hole, PTH)的電性不佳及可靠度不佳等問題發生。
日本公司Toshiba提出一種利用印刷導電銀膠，作為連接上、下兩層電性導通的方式， 如美國申請專利第5865934及7419382號，並請參閱圖10a至圖10d所示，其為已知一種線路板 的製作流程剖面示意圖。如圖10a所示，首先利用印刷與烘烤方式，形成數個導電銀膠凸塊 4 l於一銅箔4 0上；接著施力於一預浸布(Pr印reg) 4 2，使該些導電銀膠凸塊4 l刺 穿過該預浸布4 2，如圖10b所示；再將另一片銅箔4 3壓合於此預浸布4 2與數個顯露於 該預浸布4 2外的導電銀膠凸塊4 l上，如圖10c所示；最後形成一線路層4 4，如圖10d所 示。
雖然以上述壓合方式所形成的線路層4 4可經由該些導電銀膠凸塊4 l使上、下層電性 導通；然而，因其導電銀膠凸塊4 1與銅線路的接觸點並非金屬接合，所以在實際應用上將 產生因電阻過高及熱膨脹而導致脫層分離等可靠度的問題。另外，該導電銀膠凸塊4 l的導 電係數亦遠不及純金屬所能提供，因此亦無法被應用於高功率的組件上。
4另外，日本公司Matsushita亦提出一種利用印刷導電銀膠於絕緣層的通孔中，作為連接 上、下兩層電性導通的方式，如美國申請專利第5652042及7174632號，並請參閱圖lla至圖 lle所示，其為已知另一種線路板的製作流程剖面示意圖。如圖lla所示，首先提供一貼附有 一保護膜5 1的未熟化絕緣材料5 0 ;接著以鐳射鑽孔方式於該貼附保護膜5 1的未熟化絕 緣材料5 0上形成預定的通孔5 2，如圖llb所示；且將一導電膠材5 3塞入該通孔5 2內 ，並移除該保護膜5 1，如圖llc所示；之後以壓合方式將一銅箔5 4貼附於該已塞入導電 膠材5 3的未熟化絕緣材料5 0上，如圖lld所示；最後於該銅箔5 4上形成一線路5 5 ， 如圖lle所示。其中，該線路層可經由數個預定的導電膠通孔使上、下層電性導通。
然而，此種導通方式與上述Toshiba所提出的方式皆有非金屬鍵界面接合等相同現象， 所以在實際應用上將產生導電膠材5 3與銅箔5 4因熱膨脹係數差異太大而導致分離等可靠 度的問題。另外，該導電膠材5 3的導電係數亦遠不及純金屬所能提供，因此亦無法被應用 於高功率的組件上。
綜上述已知技術所遭遇的電鍍導通孔以及使用導電膠材作為電性導通柱所產生的導電性 與可靠度等問題，故， 一般無法符合使用者於實際使用時所需。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種具埋藏式金屬導通 柱的線路板製作方法，是以金屬板為基礎開始製作的線路板，以壓合方式將線路層間的金屬 導通柱預埋於絕緣層中後，再以電鍍等方式將上、下線路電性導通。
為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是 一種具埋藏式金屬導通柱的線路 板製作方法，至少包含下列步驟
A、 提供一具數個金屬凸塊的金屬底板；
B、 提供一具數個通孔的金屬層與至少一絕緣層；
C、 以加熱、加壓方式將該金屬層以該絕緣層壓合於該金屬底板具金屬凸塊的一面上， 且該金屬凸塊對應於該些通孔而顯露出其表面；
D、 形成一導電層於上述外露的絕緣層、金屬層及金屬凸塊的表面上，並以該導電層電 性連接該壓合的金屬層、該金屬凸塊及該金屬底板；
E、 於該壓合的金屬層以及導電層上形成線路，並於該金屬底板上形成相對應的線路， 且該線路上作為金屬導通柱的金屬凸塊與該金屬層電性連接的導電層，其厚度與其相連的線 路厚度並非一致；以及
至此，完成一具上、下電性相連的雙層線路板基本架構，並可進一步選擇繼續其它步驟或直接進行防焊層及阻障層的製作，以完成一完整圖案化的雙層線路板。
如此，該線路板以金屬板為基礎開始製作，其以壓合方式將線路層間的金屬導通柱預埋 於絕緣層中，之後再以電鍍等方式將上、下線路電性導通；於其中，該埋藏式金屬導通柱除 了可用於線路層間的電性連接外，亦可提供半導體組件散熱時所需的基座。據此，該線路板 因金屬導通柱於壓合時已成形於線路板內，而具有高導電性及高可靠度的特性並達到低成本 的優勢。


圖1是本發明的製作流程示意圖。
圖2是本發明一較佳實施例的實施步驟剖面示意圖一。
圖3是本發明一較佳實施例的實施步驟剖面示意圖二。
圖4是本發明一較佳實施例的實施步驟剖面示意圖三。
圖5是本發明一較佳實施例的實施步驟剖面示意圖四。
圖6是本發明一較佳實施例的實施步驟剖面示意圖五。
圖7是本發明一較佳實施例的實施步驟剖面示意圖六。
圖8是本發明一較佳實施例的實施步驟剖面示意圖七。
圖9是已知一種雙層基板的剖面示意圖。
圖10a是已知一種線路板的製作流程剖面示意圖一。
圖10b是已知一種線路板的製作流程剖面示意圖二。
圖10c是已知一種線路板的製作流程剖面示意圖三。
圖10d是已知一種線路板的製作流程剖面示意圖四。
圖lla是已知另一種線路板的製作流程剖面示意圖一。
圖llb是已知另一種線路板的製作流程剖面示意圖二。
圖llc是已知另一種線路板的製作流程剖面示意圖三。
圖lld是已知另一種線路板的製作流程剖面示意圖四。
圖lle是已知另一種線路板的製作流程剖面示意圖五。
標號說明
提供金屬底板11 提供金屬層與絕緣層12
壓合金屬層及絕緣層l 3 電性連接金屬層、金屬凸塊及金屬底板l 4
形成線路1 5 厚銅板2
銅凸塊2 1 銅基座2 2單面基板2 3絕緣層2 3 1
銅層2 3 2絕緣材料2 4
通孑L 2 5 、 2 6導電層2 7
上線路層2 8下線路層2 9
雙層基板3線路層3 1
芯層3 2電鍍導通孔3 3
塞孔樹脂3 4銅箔4 0
導電銀膠凸塊41預浸布4 2
銅箔4 3線路層4 4
未熟化絕緣材料5 0保護膜5 1
通孔5 2導電膠材5 3
銅箔5 4線路5 具體實施例方式
請參閱圖l所示，為本發明的製作流程示意圖。如圖所示本發明為一種具埋藏式金屬導通柱的線路板製作方法，其至少包括下列步驟
(A) 提供金屬底板l 1:提供一金屬底板，且於其一面上具有數個施以蝕刻、鑄模、 鐳射或電鍍等方式所形成的金屬凸塊，其中，該金屬底板為一不含介電材料的銅板、鋁板或 其它的金屬材料；
(B) 提供金屬層與絕緣層l 2:提供一金屬層與至少一絕緣層，且於該金屬層與該絕 緣層上具有數個施以衝壓、鐳射或銑刀成形等方式所形成的通孔，而該金屬層及至少一絕緣 層可為一單面基板與一未熟化的絕緣材料的組合，或可為一已單面圖案化的雙面基板與一未 熟化的絕緣材料的組合，其中，該絕緣層可為環氧樹脂絕緣膜(Ajinomoto Build-up Film, ABF)、苯環丁烯(Benzocyclo-buthene， BCB)、雙馬來亞醯胺-三氮雜苯樹脂( Bismaleimide Triazine， BT)、環氧樹脂板(FR4、 FR5)、聚醯亞胺(Polyimide， PI)、 聚四氟乙烯(Poly(tetra-floroethylene)， PTFE)或環氧樹脂及玻璃纖維所組成之一；
(C) 壓合金屬層及絕緣層l 3:以加熱、加壓方式將該金屬層以該絕緣層經套鉚釘的 方式壓合對位於該金屬底板具金屬凸塊的一面上，由該絕緣材料提供該金屬底板、該些金屬 凸塊及該金屬層間的黏合而填充於其間，且任何於壓合後外溢於該些金屬凸塊及該金屬層上 的絕緣材料都將予以清除，使該些金屬凸塊可對應於該些通孔而顯露出其表面，其中，該些 金屬凸塊表面與壓合的金屬層表面彼此可為一共平表面(即在同一平面上)，亦可為具有一高度差的表面，且藉由該絕緣層的阻隔，該些金屬凸塊與壓合的金屬層之間於此階段並無電 性導通；
(D) 電性連接金屬層、金屬凸塊及金屬底板l 4:施以無電電鍍與電鍍，或真空蒸鍍 等方式形成一導電層於上述外露的絕緣層、金屬層及金屬凸塊的表面上，並以該導電層電性 連接該壓合的金屬層、金屬凸塊及金屬底板；以及
(E) 形成線路l 5:於該壓合的金屬層以及導電層上施以蝕刻方式形成線路，並於該 金屬底板另一面上施以蝕刻方式形成相對應的線路，且該線路上作為金屬導通柱(即該些金 屬凸塊)與該金屬層電性連接的導電層，其厚度與其相連的線路厚度並非一致，其中，該線 路可包括數個電性接腳及至少一個散熱接墊。
至此，完成一具上、下電性相連的雙層線路板基本架構，並可進一步選擇繼續其它步驟 或直接進行防焊層及阻障層的製作，以完成一完整圖案化的雙層線路板，其中，該防焊層可 為一高感旋旋光性液態光阻，可施以印刷、旋轉塗布或噴塗等方式形成，而該阻障層則可為 電鍍鎳金、無電鍍鎳金、電鍍銀或電鍍錫中擇其一。
請參閱圖2至圖8所示，當本發明於實際操作時，於一較佳實施例中，其至少包括下列步
驟
(A) 如圖2、圖3所示，提供一不含介電材料的厚銅板2，並經貼合高感旋旋光性的幹 膜光阻層後，施以曝光、顯影及蝕刻方式移除部分厚銅，形成具有數個銅凸塊2 l的銅基座 2 2，其中，該些銅凸塊2 l將可分別作為半導體組件的散熱基座以及線路與電性接腳間的 電性導通柱之用；
(B) 如圖4所示，提供一單面基板2 3及一尚未熟化的絕緣材料2 4，其中該單面基 板2 3包含有一絕緣層2 3 l及一銅層2 3 2，並以相對應於該銅基座2 2第一面上的數個 銅凸塊2 l的位置，事先以銑刀成形出數個可供壓合定位用的通孔2 5，而該可作為黏合材 料的絕緣材料2 4，亦以相對於該銅基座2 2第一面上的數個銅凸塊2 l的位置，事先以銑 刀成形出數個可供壓合定位用的通孔2 6，並且，為使該銅基座2 2上的銅凸塊2 l可順利 套入該銅層2 3 2及該絕緣層2 3 1和該絕緣材料2 4上的通孔2 5、 26，該些通孔2 5 、2 6的開口面積至少等於或大於該些銅凸塊2 l面積；
(C) 如圖5、圖6所示，將上述單面基板2 3及尚未熟化的絕緣材料2 4，以數個銅凸 塊2 1相對應於數個通孔2 5 、 2 6的位置壓合於該銅基座2 2第一面之上，經加熱、加壓 後，使該絕緣材料2 4逐漸熟化而將該單面基板2 3穩固地接合於具有數個銅凸塊2 1的銅 基座2 2第一面上，於其中，本步驟的特點在於，經由對位壓合後，該銅基座2 2上的數個銅凸塊2 l與單面基板2 3第一面上壓合的銅層2 3 2形成共面，且已熟化的絕緣材料2 4 與該單面基板2 3上的絕緣層2 3 1密合成一體而介於壓合的銅層2 3 2與銅基座2 2之間
(D) 如圖7所示，於該壓合的銅層2 3 2 、數個銅凸塊2 l的表面以及外露的絕緣材 料2 4上，以無電電鍍與電鍍方式形成一導電層2 7，藉以連接壓合的銅層2 3 2及該些銅 凸塊2 1，其中，該些銅凸塊2 l與該銅層2 3 2之間，除此導電層2 7外，並無其它電性 導通；
(E) 如圖8所示，於該電鍍的導電層2 7上貼合一高感旋旋光性阻層，並以曝光、顯 影及蝕刻方式移除部分導電層2 7與該單面基板2 3上的銅層2 3 2而形成一上線路層2 8
，同時，亦於該銅基座2 2第二面上貼合一高感旋旋光性阻層，並以曝光、顯影及蝕刻方式 移除部分銅基座2 2而形成一相對應的下線路層2 9 ;
至此，已初步完成一具上、下電性相連的雙層線路板的基本架構，並可進一步選擇繼續 其它步驟或直接進行防焊層及阻障層的製作，以完成一完整圖案化的雙層線路板。
由上述可知，本發明是以金屬板為基礎開始製作的線路板，且該線路板中包含埋藏式金 屬導通柱以及壓合而成的線路層與絕緣層。其製程的特性在於以壓合方式將線路層間的金屬 導通柱預埋於絕緣層中，之後再以電鍍等方式將上、下線路電性導通；於其中，該埋藏式金 屬導通柱除了可用於線路層間的電性連接外，亦可提供半導體組件散熱時所需的基座。據此 ，依本方法所製成的線路板因金屬導通柱於壓合時已成形於線路板內，所以可具有高導電性 及高可靠度的特性並達到低成本的優勢。
綜上所述，本發明的具埋藏式金屬導通柱的線路板製作方法，可有效改善現有技術的種 種缺點，以壓合方式將線路層間的金屬導通柱預埋於絕緣層中後，再以電鍍等方式將上、下 線路電性導通，可具有高導電性及高可靠度的特性並達到低成本的優勢，進而能更進步、更 實用、更符合使用者所須，確已符合發明專利申請的要件，依法提出專利申請。
權利要求
1.一種具埋藏式金屬導通柱的線路板製作方法，其特徵在於至少包含下列步驟A、提供一具數個金屬凸塊的金屬底板；B、提供一具數個通孔的金屬層與至少一絕緣層；C、以加熱、加壓方式將該金屬層以該絕緣層壓合於該金屬底板具金屬凸塊的一面上，且該金屬凸塊對應於該些通孔而顯露出其表面；D、形成一導電層於上述外露的絕緣層、金屬層及金屬凸塊的表面上，並以該導電層電性連接該壓合的金屬層、該金屬凸塊及該金屬底板；E、於該壓合的金屬層以及導電層上形成線路，並於該金屬底板上形成相對應的線路，且該線路上作為金屬導通柱的金屬凸塊與該金屬層電性連接的導電層，其厚度與其相連的線路厚度並非一致；以及至此，完成一具上、下電性相連的雙層線路板基本架構，並可進一步選擇繼續其它步驟或直接進行防焊層及阻障層的製作，以完成一完整圖案化的雙層線路板。
2.如權利要求l所述的具埋藏式金屬導通柱的線路板製作方法，其特 徵在於所述步驟A提供的金屬底板為一不含介電材料的銅板或鋁板。
3.如權利要求l所述的具埋藏式金屬導通柱的線路板製作方法，其特 徵在於所述步驟B提供的金屬層及至少一絕緣層為一單面基板與一未熟化的絕緣材料的組合。
4.如權利要求l所述的具埋藏式金屬導通柱的線路板製作方法，其特徵在於所述步驟B提供的金屬層及至少一絕緣層為一已單面圖案化的雙面基板與一未熟化 的絕緣材料的組合。
5.如權利要求l所述的具埋藏式金屬導通柱的線路板製作方法，其特 徵在於所述通孔的開口面積至少等於或大於該金屬凸塊的面積。
6.如權利要求l所述的具埋藏式金屬導通柱的線路板製作方法，其特徵在於所述步驟C的金屬凸塊表面與壓合的金屬層表面彼此為一共平表面。
7 如權利要求l所述的具埋藏式金屬導通柱的線路板製作方法，其特徵在於所述步驟C的金屬凸塊表面與壓合的金屬層表面彼此為具有一高度差的表面。
8 如權利要求l所述的具埋藏式金屬導通柱的線路板製作方法，其特徵在於所述步驟C壓合後顯露的金屬凸塊表面無任何絕緣層。
9 如權利要求l所述的具埋藏式金屬導通柱的線路板製作方法，其特徵在於所述步驟D的導電層由無電電鍍與電鍍，或真空蒸鍍方式形成。
全文摘要
一種具埋藏式金屬導通柱的線路板製作方法，是以金屬板為基礎開始製作的線路板，且該線路板中包含埋藏式金屬導通柱以及壓合而成的線路層與絕緣層。其製程的特性在於以壓合方式將線路層間的金屬導通柱預埋於絕緣層中，之後再以電鍍等方式將上、下線路電性導通；於其中，該埋藏式金屬導通柱除了可用於線路層間的電性連接外，亦可提供半導體組件散熱時所需的基座。據此，依本方法所製成的線路板因金屬導通柱於壓合時已成形於線路板內，所以可具有高導電性及高可靠度的特性並達到低成本的優勢。
文檔編號H05K3/46GK101553094SQ200910301119
公開日2009年10月7日 申請日期2009年3月25日 優先權日2008年3月25日
發明者王家忠 申請人:鈺橋半導體股份有限公司