包含多層內連線結構的載板及其製造、回收以及應用方法

2023-09-18 08:22:30 1

專利名稱：包含多層內連線結構的載板及其製造、回收以及應用方法
技術領域：
本發明是關於一種包含多層內連線結構的載板及其製造、回收方法、使用其的封裝方法與多層內連線裝置的製造方法，尤其是關於一種包含多層內連線結構的載板，其多層內連線結構與載板之間在部分區域實質附著，及其製造、回收方法、使用其的封裝方法與多層內連線裝置的製造方法。
背景技術：
隨著目前半導體製造工藝的進步，晶片的線寬、線間距與尺寸都愈來愈小，晶片所要求的傳輸速度要愈來愈快、輸出功率要愈來愈高，因此晶片電連接到外部的構裝技術也相對應的要求要愈來愈高，導線要愈來愈多且導線間距也需要愈來愈密集，因此晶片構裝的技術從引腳插入型漸漸轉進到表面粘著型，從導線架打金線的連接型態漸漸轉進到使用凸塊的方式，電路板從PCB硬板、軟性印刷電路板FPC漸漸轉進到IC基板。
一般六層BT材質的PCB硬板重約4克，厚度約1mm，因而無法撓曲，而軟性印刷電路板在厚度約50μm的情況下，僅能製作2層內連線，相對的，在厚度約50μm的情況下，IC基板可以製作出6層內連線基板，總重量約0.21克，因此IC基板的可撓曲性最好，並且最輕薄。此外在內連線密度上，PCB硬板與軟性印刷電路板的通孔最小需為50μm，通孔焊墊最小需為100μm，線寬與線間距最小需為25μm，而相對的，IC基板的通孔最小需為20μm，通孔焊墊最小需為25μm，線寬與線間距最小需為20μm，因此IC基板可大幅增加內連線密度。
隨著電路板尺寸的縮小化，對於電路板精密度的要求也提高，電路板的製造程序也面臨新的挑戰，尤其是在製造程序中如何提高線路密度是非常重要的，而提高線路密度的關鍵在於製造程序中電路板的尺寸安定性。習知的一種解決方法是在一堅硬的載板上進行IC基板的製作，藉由載板較佳的尺寸安定性而來增加IC基板在製程中的尺寸安定性，但是在IC基板製作完成後要如何將IC基板與載板分離是此類技術的一大課題。
在美國專利第4812191號中，揭露一種以犧牲載板製造技術來製作多層內連線結構的方法，其中是在載板上製作多層內連線結構，載板的熱膨脹係數小於多層內連線結構，接著進行硬化，在升溫、降溫的程序中使得載板與多層內連線結構之間產生足夠的張力，再以支持裝置吸附在多層內連線結構上及酸液浸蝕的方式將多層內連線結構與載板分離開。
在美國專利第5258236號中，揭露一種以雷射剝離法分離載板與多層內連線結構的方法，如圖1所示，其中在以聚合物層2、金屬層3與多層內連線結構4的次序依序地形成在透明載板1上的後，再以雷射紫外光透過透明載板1照射在聚合物層2上來分解聚合物層2，而使得透明載板1能夠與其他部分結構分離開。
然而，上述習知技術的分離方法較為繁瑣、複雜，因此，如何提供一個方法與結構，能夠同時製作尺寸精密度高的IC基板，又能使IC基板與載板的分離是簡單、低成本的，仍是電路板製造工藝目前所努力追尋的。

發明內容本發明的目的在於提供一種包含多層內連線結構的載板及其製造方法，其中多層內連線結構與載板的分離是簡單、快速且低成本的；本發明更提供使用此包含多層內連線結構的載板的封裝方法，以及回收該包含多層內連線結構的載板的方法。
在本發明提供的一利包含多層內連線結構的載板，包含一載板；以及一多層內連線結構，該多層內連線結構位在該載板上，其中該多層內連線結構與該載板間僅在部分區域實質附著。其中該部分區域可以是在載板的外圍區域、呈點狀分布、或呈網格狀分布等等。
在本發明的一種包含多層內連線結構的載板的製造方法，包含提供一載板；以及形成一多層內連線結構在該載板上，其中該多層內連線結構與該載板間僅在部分區域實質附著。其中該部分區域可以是在載板的外圍區域、呈點狀分布、或呈網格狀分布等等。
本發明另提供一種電子元件封裝方法，使用上述的包含多層內連線結構的載板，該封裝方法包含電氣連接至少一電子元件至該包含多層內連線結構的載板；封膠於該電子元件上；以及切割該多層內連線結構，使得切割下來的封裝有電子元件的多層內連線裝置與該載板自然分離。其中該電子元件為多個，封膠於該等多個電子元件上是僅在無該等多個電子元件的該多層內連線結構的載板的特定區域上封膠，使得剩餘區域上沒有封膠，藉以維持該封裝有電子元件的多層內連線裝置的可撓曲性。
本發明另提供一種電子元件封裝方法，使用如上述的包含多層內連線結構的載板，該封裝方法包含切割該多層內連線結構，使得切割下來的多層內連線裝置與該載板自然分離；電氣連接至少一電子元件至該多層內連線裝置；以及封膠於該電子元件上。其中其中該電子元件為多個，封膠於該等多個電子元件上是僅在無該等多個電子元件的該多層內連線裝置特定區域上封膠，使得剩餘區域上沒有封膠，藉以維持該封裝有電子元件的多層內連線裝置的可撓曲性。
本發明另提供一種回收如上述的包含多層內連線結構的載板的回收方法，包含提供包含多層內連線結構的載板，以及將該多層內連線結構從該載板移除。其中該多層內連線結構是有部分已被切割除去，該移除步驟可以使用硫酸與過氧化氫混合溶液來進行將該多層內連線結構從該載板移除，以研磨來將該多層內連線結構從該載板移除，或以撕離方式將該多層內連線結構從該載板移除。
本發明另提供一種多層內連線裝置的製造方法，包含提供一載板；形成一多層內連線結構在該載板上，其中該多層內連線結構與該載板間僅在部分區域實質附著；以及切割該多層內連線結構，使得切割下來的多層內連線裝置與該載板自然分離。其中該部分區域可以是在載板的外圍區域、呈點狀分布、或呈網格狀分布等等。
藉由本發明的技術手段，相較於習知技術須以溶劑、雷射等繁複的方式來將多層內連線結構與載板分離，本發明可以以簡單、快速且低成本的方式來製作多層內連線裝置。

圖1顯示一種習知以雷射剝離法分離載板與多層內連線結構的方法；圖2A、2B顯示如本發明的包含多層內連線結構的載板的頂視圖及橫剖面圖；圖3A-3D顯示以本發明的包含多層內連線結構的載板來電連接電子元件，並完成封裝的一方法；圖4A-4D顯示以本發明的包含多層內連線結構的載板來電連接電子元件，並完成封裝的另一方法；圖5顯示經如本發明封裝方法封裝後，所剩餘的包含多層內連線結構的載板；圖6顯示如本發明的選區附著區域為網格狀；圖7顯示如本發明的選區附著區域為點狀。
具體實施方式現在將參照圖式來說明本發明的較佳實施例，各個元件皆標示參考符號以便於說明與了解。注意所述的本發明實施例僅僅是用作於說明性，而非限制性，除非在實施例中有特別指出有此種限制存在。
圖2A、2B顯示如本發明的包含多層內連線結構的載板的頂視圖及橫剖面圖。本實施例所例示的多層內連線結構是為一雙面基板，即正面與背面皆電氣連接至外部，在此雙面基板的中，基板正面是電連接至基板背面，但多層內連線結構也可以是其他內連接方式，如同面多點的內連接或其他各種情形，此外，多層內連線結構的層數也沒有限制，可依各種應用來作適當的變化。
此外，須注意在圖2A、2B中，僅示意表示將一個多層內連線結構19用作為一個基板，但熟習此項技術人士可知，一個多層內連線結構19可以在後續製程切割而製作成數百數千個基板，在此僅為了方便表示與說明而簡化。
在本實施例中，載板11是使用六時矽晶圓，在載板11上依序交疊介電層與金屬層以形成多層內連線結構19，其中介電層12、14、16、18是選用低介電係數(小於4)的聚亞醯胺PI(polyimide)，厚度為8μm，上金屬層17與下金屬層13選用Cr/Cu/Ni/Au結構的凸塊底層金屬(UBM，under bump metallurgy)，以作為後續鍚球電連接之用，中間的金屬層15選用Cr/Cu/Cr多層金屬線。
在多層內連線結構19上可以利用蝕刻方法或雷射鑽孔方法貫通介電層18、14或16，使得金屬內連線可以彼此電氣連接，或電氣連接至外部。
載板11與介電層12是在外圍區域20具有實質附著，此種在部分區域選擇性附著的技術，稱為「選區附著法」，在本實施例中，在介電層12旋轉塗布在載板11上之前，先選用矽甲烷系的附著增強劑(杜邦公司所生產的VM-651)在載板11的外圍區域塗布以增加載板11與介電層12的附著力，而在載板11的其餘區域則不做任何處理，即可達成本發明所需的選區附著功效。
須注意在本發明中，載板可以是所有的固體材料，包含金屬、玻璃、陶瓷、矽晶圓、藍寶石基板、砷化鎵、聚亞醯胺等等。介電層材料可以是任何的有機材料，包含聚亞醯胺PI(polyimide)、苯環丁烯BCB(benzo-cyclobutene)、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA(poly(methyl-methacrylate))、液晶聚合物LCP(liquid crystal polymer)等等，對於封裝基板應用而言，低介電係數、低介電耗損有助於高速、高效能封裝的應用，適當機械性質(如熱膨脹係數CTE、楊氏係數)的材料選擇以匹配電子元件與多層內連線裝置的機械性質，更會有助於封裝產品的可靠性。介電層塗布的方式可以是旋轉塗布、擠壓式模具塗布、滾輪塗布。金屬內連線可以用蝕刻方法、金屬剝離法(MetalLift-off)等等方式製作。
在本發明中，選區附著可以是利用載板表面的原生特性，或利用提升表面能的方式，如以電漿處理等等，或利用加強介面分子交聯與交纏的材料，如塗布矽甲烷是的增強劑等等方式來達成。表一顯示各種不同載板材料與介電層材料可以選用的各種選區附著方式的示例，但不限於此。
表一
接著，說明利用上述包含多層內連線結構的載板來電連接電子元件，並完成封裝的方法。
圖3A至圖3D顯示以本發明的包含多層內連線結構的載板來電連接電子元件，並完成封裝的一方法。圖3A顯示如本發明的一包含多層內連線結構19的載板11，可先進行測試，以確認其內連線狀況是否良好；接著，如圖3B所示，將一電子元件21以凸塊22覆晶接合的方式電氣連接至包含多層內連線結構19上，須注意電子元件的數量並不限於一個，也不限於集成電路IC，其他元件如被動元件、印刷電路板都可以是本發明的多層內連線結構19電氣連接的元件，此外，電氣連接的接合方式也可以選擇其他方式，如打線、異方性導電膠膜ACF(anisotropic conductive film)、表面粘著技術SMT(surface mounttechnology)、球柵陣列封裝BGA(ball grid array)、平面柵格陣列LGA(landgrid array)、針腳柵格陣列PGA(pin grid array)等等；接著，如圖3C所示，在電子元件21上以封膠23進行封裝，封膠可以使用如環氧樹脂成型(epoxy molding)、圍壩與填充環氧樹脂(Dam Fill Epoxy)、圍壩與填充矽膠(Dam Fill Silicone)等等，此外封膠區域並不需要在全部的多層內連線結構19上，可以在適當區域上維持不上封膠，以保持多層內連線結構19在特定位置的可撓曲性，以配合各種應用情形；最後，如圖3D所示，在多層內連線結構19適當的位置上切割，使得所得封裝有電子元件21的多層內連線裝置24直接與載板11分離，針對本實施例的雙面基板情形，要再在基板背面以雷射鑽孔，使得底部UBM能夠電氣連接至外部，而完成電子元件的封裝。
圖4A至圖4D顯示以本發明的包含多層內連線結構的載板來電連接電子元件，並完成封裝的另一方法。圖4A顯示如本發明的包含多層內連線結構19的載板11；接著，圖4B顯示在多層內連線結構19適當的位置上切割，使得所得的多層內連線裝置25直接與載板11分離，針對本實施例的雙面基板情形，要再在基板背面以雷射鑽孔，使得底部UBM能夠電氣連接至外部，此外，可以先進行測試，以確認內連線狀況是否良好；接著，如圖4C所示，將一電子元件26以凸塊27覆晶接合的方式電氣連接至包含多層內連線裝置25上，如前所述，電子元件數量並不限於一個，也不限於集成電路IC，其他元件如被動元件、印刷電路板都可以是本發明的多層內連線裝置25電氣連接的元件，此外，電氣連接的接合方式也可以選擇其他方式，如打線、異方性導電膠膜ACF、表面粘著技術SMT、球柵陣列封裝BGA、平面柵格陣列LGA、針腳柵格陣列PGA等等；接著，如圖4D所示，在電子元件26上以封膠28進行封裝，如同前述，封膠28可以使用如環氧樹脂成型(epoxymolding)、圍壩與填充環氧樹脂(Dam Fill Epoxy)、圍壩與填充矽膠(Dam Fill Silicone)等等，此外封膠區域並不需要在全部的多層內連線裝置25上，可以在適當區域上維持不上封膠，以保持多層內連線裝置25在特定位置上的可撓曲性，以配合各種應用情形，而完成電子元件的封裝。
上述實例僅說明將電子元件封裝在本發明的多層內連線裝置上的情形，但是本發明的多層內連線裝置的使用方式並不局限於此情形，本發明的多層內連線裝置還可以作為電子元件與印刷電路板連接的中介層，印刷電路板與印刷電路板連接的中介層，多個電子元件之間彼此電氣連接的中介層，或是多層內連線裝置與其他多層內連線裝置電氣連接的情形。
本發明的另一實施態樣更包括對於包含多層內連線結構的載板的回收方法，圖5顯示經上述兩種封裝方法封裝後，所剩餘的包含多層內連線結構的載板，可以將上述剩餘的包含多層內連線結構的載板以各種移除分離多層內連線結構的方法，將該多層內連線結構與載板分離，例如浸入硫酸與過氧化氫的混合溶液中，以研磨的方式移除多層內連線結構，或是直接撕離開多層內連線結構的方式，而可將載板回收再重複使用。
選區附著法的附著區域並不限於上述實施例的外圍區域，可以是各種形狀，如網格狀、點狀，只要不至於在後續各種製程中產生脫層、氣泡等各種缺陷即可，圖6顯示如本發明的選區附著區域為網格狀的情形，圖7顯示如本發明的選區附著區域為點狀的情形。
本發明已以例證方式敘述說明，應了解上述的說明僅是描述性而非限制性。熟習此項技藝人士可根據上述說明而為本發明的各種變更修改。因此，本發明要包含所有落入本案保護範圍的修改及變化情形。
符號的說明1 載板
2 聚合物層3 金屬層4 多層內連線結構11 載板12 介電層13 下金屬層14 介電層15 金屬層16 介電層17 上金屬層18 介電層19 多層內連線結構20 區域21 電子元件22 凸塊23 封膠24 多層內連線裝置25 多層內連線裝置26 電子元件27 凸塊28 封膠。
權利要求
1.一種包含多層內連線結構的載板，其特徵在於包含一載板；以及一多層內連線結構，位在該載板上，其中該多層內連線結構與該載板間僅在部分區域實質附著。
2.如權利要求1所述的包含多層內連線結構的載板，其特徵在於其中該實質附著的部分區域是在載板的外圍區域、在載板內呈點狀分布、或在載板內呈網格狀分布。
3.一種包含多層內連線結構的載板的製造方法，其特徵在於包含如下步驟提供一載板；以及形成一多層內連線結構在該載板上，其中該多層內連線結構與該載板間僅在部分區域實質附著。
4.如權利要求3所述的包含多層內連線結構的載板的製造方法，其特徵在於該實質附著部分區域是在載板的外圍區域、在載板內呈點狀分布、或在載板內呈網格狀分布。
5.一種電子元件封裝方法，其特徵在於包含如下步驟提供如權利要求1所述的包含多層內連線結構的一載板；電氣連接至少一電子元件至該包含多層內連線結構的載板；封膠於該電子元件上；以及切割該多層內連線結構，使得切割下來的封裝有電子元件的多層內連線裝置與該載板自然分離。
6.如權利要求5所述的電子元件封裝方法，其特徵在於該電子元件為多個，封膠於該多個電子元件上是僅在無該等多個電子元件的該多層內連線結構的載板的特定區域上封膠，使得剩餘區域上沒有封膠，藉以維持該封裝有電子元件的多層內連線裝置的可撓曲性。
7.一種電子元件封裝方法，其特徵在於包含如下步驟提供如權利要求1所述的包含多層內連線結構的一載板；切割該多層內連線結構，使得切割下來的多層內連線裝置與該載板自然分離；電氣連接至少一電子元件至該多層內連線裝置；以及封膠於該電子元件上。
8.如權利要求7所述的電子元件封裝方法，其特徵在於其中該電子元件為多個，封膠於該等多個電子元件上是僅在無該等多個電子元件的該多層內連線裝置特定區域上封膠，使得剩餘區域上沒有封膠，藉以維持該封裝有電子元件的多層內連線裝置的可撓曲性。
9.一種載板回收方法，其特徵在於包含如下步驟提供一如權利要求1所述的包含多層內連線結構的載板，以及將該多層內連線結構從該載板移除。
10.如權利要求9所述的載板回收方法，其特徵在於該移除步驟是使用硫酸與過氧化氫混合溶液、以研磨方式、或以撕離方式來進行將該多層內連線結構從該載板移除。
11.如權利要求10所述的載板回收方法，其特徵在於該多層內連線結構是有部分已被切割除去。
12.一種多層內連線裝置的製造方法，其特徵在於包含如下步驟提供一載板；在該載板上形成一多層內連線結構，其中該多層內連線結構與該載板間僅在部分區域實質附著；以及切割該多層內連線結構，使得切割下來的多層內連線裝置與該載板自然分離。
13.如權利要求12所述的多層內連線裝置的製造方法，其特徵在於其中該實質附著的部分區域是在載板的外圍區域、在載板內呈點狀分布、或在載板內呈網格狀分布。
全文摘要
本發明提供一種包含多層內連線結構的載板，其包含一載板以及位在該載板上的一多層內連線結構，其中該多層內連線結構與該載板間僅在部分區域實質附著；且多層內連線結構與載板的分離簡單、快速且低成本。本發明也提供上述包含多層內連線結構的載板的製造方法、回收方法以及使用其的封裝方法與多層內連線裝置的製造方法。
文檔編號H01L21/02GK1996582SQ200610005788
公開日2007年7月11日 申請日期2006年1月6日 優先權日2006年1月6日
發明者楊之光 申請人:巨擘科技股份有限公司