TWI251301B - Substrate core and method for fabricating the same - Google Patents

Description

1251301 13897twf.doc/m 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 基板及基板製作方法，且特別是 兒性佳的基板及其所對應的製作 本發明是有關於一種 有關於一種導熱性佳及導 方法。 【先前技術】 菩“Γΐί在工商社會所扮演的角色已愈來愈重要，隨 口 ί: 新，電子產品的功能亦愈趨多樣化， ，口口的外型亦朝向小型化的趨勢發展，不但如此，電子 9亦更1狀。在產品縮小化的同時，散熱的議題 決的問題’使得高功率的晶片，比如是中央處理 :或舍光二極體等，可以快速地將熱散出，以維持穩定運 配置在紐上⑽I輯而言，基板是晶片散 j塑途控’且扮演關鍵性的角色，基板的性能良窥 运衫響日日片才呆作的可靠性。 。二參恥圖1 ’繪不習知基板的剖面示意圖。就製作過 耘而’香係先提供核心層110(corelayer)，接著形成多個孔 洞112貫穿核心層nG，錢利用氧化還原反應及電鑛的 方式，形成金屬層122、124、126於核心層11〇的上 ，上及孔洞112内之孔壁上。之後，利用微影綱的方 定義金屬層122、124的圖案。接著，分卿成絕緣層13^、 134 136、138及圖案化金屬層142、144於核心層ι1〇的 兩面上’透過金屬層122、124、126，可以使位在核心層 110上下兩面之圖案化金屬層142、144電性連接。 曰 1251301 13897twf.doc/m 就上述基板100的散熱性而言，由於導熱性佳的金屬 層126僅形成在核心層11〇之孔洞112内的孔壁表面上， 並未填滿於孔洞Π2中，因此當熱量欲從核心層no的一 面傳至另一面時，因為垂直於散熱路徑之金屬層126的截 面積甚小，故無法^供甚佳的散熱效能及電性效能。 【發明内容】 因此本發明目的之一就是提供一種基板，可以具有甚 佳的導熱性及導電性。 本叙明目的之一就是提供一種基板製作方法，可以製 作出導熱性佳及導電性佳的基板。 ^發明的目的及解决其技術的方法是採用以下技術 依據本發明提出的—種基板，包括—第一圖 木化至屬層 第一圖案化金屬層及一絕緣體。第一圖案 2屬層之-φ與第二圖案化金屬麟紅—面接合，且 触-圖案化金屬層與第二圖案化金屬層係—體成形。絕緣 於第—圖案化金屬層的間隙與第二圖案化金屬層的 的—種基板製作方法，包括下列步 -第lit 屬板，其具有^第―表面及與其相對之 ^^ ，進行第—半蝕刻製程，蝕刻金屬板之第〆表 S弟η，形成—第—圖案化金屬層於第一ΐ面。 進行第二象體於第一圖案化金屬層的間隙中； 度，並暴露出至二r八刻金t板之第二表面至第二深 夕邛分弟一絕緣體，以形成一第二圖案化 1251301 13897twf.doc/m 第表面。其中，第~深度與第二深度之總和等 二=之厚度。最後，填人―第二絕緣體於第二圖案化 金屬層的間隙中。 总皂2於第圖案化金屬層及第二圖案化金屬層的線路 Ϊ貝t、的，當熱量欲從基板的一面傳至另一面時，因為 實^的第-gj案化金屬層及第二圖案化金屬層具有較大之 接δ面私可增力^散熱路彳&之截面積，故可以提供甚佳的 散熱效能H在電性傳輸上，由於實心的第一圖案化 金屬層及第二®案化金屬層之線路係錢接合，因此具有 幸乂大之垂直於訊號傳輸路徑之截面積，故可以提供較佳的 電性效能。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易II，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細 說明如下： 【實施方式】 ”首先介紹本發明之基板結構，請參照圖2，其繪示依 照本發明一較佳實施例之基板的剖面示意圖。 基板200包括一絕緣體210及二圖案化金屬層232、 234 ’圖案化金屬層232、234分別具有間隙233、235，間 隙233係連通間隙235，且間隙233暴露出圖案化金屬層 234，間隙235暴路出圖案化金屬層232’圖案化金屬層232 之線路佈局係相異於圖案化金屬層234之線路佈局。絕緣 體210比如是由二絕緣層212、214所構成，分別填入於圖 1251301 13897twf.doc/m 案化金屬層232、234之間隙233、235中。絕緣體210具 有一上表面216及與其相對之一下表面218，絕緣體21〇 之上表面216比如是共平面於圖案化金屬層232之上表面 237,纟巴緣體210之下表面218比如是共平面於圖案化金屬 層234之下表面238。而圖案化金屬層232的下表面2〇5 與圖案化金屬層234的上表面是重合的，也就是其二者結 構上是面對面的接合，並且一體成形。 圖案化金屬層232、234的材質比如包括銅、鋁或不 銹鋼，且圖案化金屬層232、234之間係相互連接。在本實 施例中，圖案化金屬層232、234所加總的厚度t比如係介 於0.25mm到3.0mm之間。 由於圖案化金屬層232、234之線路係為實

Ό TP 成形，且彼此接合，當熱量欲從基板的一面傳至另一面時， 因為實心的圖案化金屬層232、234具有較大之接合面積， 可以增加散熱路徑240、250之截面積，故可以提供甚佳、的 政熱效此。並且，在電性傳輸上，由於實心的圖案化金屬 層232、234的線路也因為具有較大接合面積，因此可增加 訊號傳輸路徑之截面積，故可以提供較佳的電性效能。 在本發明之一實施例中，基板200具有晶片墊236， 比如是高功率晶片或發光二極體晶片之發熱源可以配設於 晶片墊236上，一般而言，晶片的材質比如包括矽、砷化 鎵(GaAs)或鍺(Ge)。由於晶片墊236係由實心的圖案化金 屬層232、234所形成，故晶片塾236可以具有較大之垂直 於散熱路徑240之截面積，因此可以提供甚佳的散熱效能。 1251301 13897twf.doc/m 一然而，本發明的應用並不限於此，如圖3所示，其繪 不依照本發明另一實施例之基板的剖面示意圖。基板2㈨ 還可以包括二層介電層26〇、27〇及另外二層之圖案化金屬 層280、290,介電層26〇、27〇係分別位於絕緣層212、214 上及圖案化金屬層232、234上，圖案化金屬層280、290 係分別位於介電層260、27〇上，介電層26〇、27〇分別具 有多個導通孔262、272，圖案化金屬層280、290係經由 介電層260、270之導通孔262、272分別電性連接於圖案 化金屬層232、234。在本實施例中，圖案化金屬層232、 234的厚度tl、t2係大於圖案化金屬層28〇、29〇的厚度〇、 t4。 基板200還可以包括二焊罩層264、274，分別位於介 電層260、270上及圖案化金屬層280、290上，焊罩層264、 274分別具有多個開口 266、276，暴露出圖案化金屬層 280 、 290 。 9 然而’本發明的應用並不限於此，亦可以形成兩層咬 是更多層的介電層及圖案化金屬層於絕緣層212上及^案 化金屬層232上，或者亦可以形成兩層或是更多層的介電 層及圖案化金屬層於絕緣層214上及圖案化金屬層234 上。此外’本發明的應用並不限於此，亦可以省去形成介 電層及圖案化金屬層於絕緣層214上及圖案化金屬層234 上的步驟，或者，亦可以省去形成介電層及圖案化金屬層 於絶緣層212上及圖案化金屬層232上的步驟。也就是說， 以上述之圖案化金屬層232、234作為基板核心層，可以在 1251301 13897twf.doc/m 二面或任-面堆疊其他的圖案化金屬層，彼此以絕緣層間 隔，且彼此以導通孔電性連接，以形成多層的電路基^。 另外:本發明之基板可以利用各種方式電性連接於晶 片’比如是湘覆晶接合方式或是打線方式，使晶片與本 發明之基板接合。 〃 二、基板製作方法之一 =至圖7料依照本發明—實施例之基板製程的剖 面不思圖。 請參照圖4，首先提供一金屬板32〇，具有一 面320a及與其相對之一第二表面32%。接著，進行 半蝕刻製程，蝕刻金屬板320之第一表面32〇a至第一深产 dl，以形成圖案化金屬層34〇於第一表面32此。第_半二 刻製程的詳細步驟包括··形成—光阻層（树示)於第一表 面320a及第二表面320b。接著，對第一表面32〇a的光阻 層進行曝光顯影，圖案化光阻層以暴露出部分第一表面 320a。以光阻層為罩幕，進行蝕刻步驟，蝕刻暴露出之金 屬板320表面至第一深度以，以形成圖案化金屬層323， 而圖案化金屬層線路間形成間隙322。最後移除光阻層。 请參照圖5，接著可以填入絕緣體33〇之預聚物 (polymer)於間隙322中，之後可以利用加熱的方式，固化 (curmg)絕緣體330。接著，可以進行一研磨製程，藉以研 磨圖案化金屬層323及突出於間隙322外的絕緣體33〇， 直到絕緣體330之表面330a共平面於圖案化金屬層323 之表面320a為止。然而，本發明的應用益不限於此，亦可 1251301 13897twf.doc/m 以省去研磨圖案化金屬層323及絕緣體33〇的製程。 請參照圖6，接著進行第二半姓刻製程，侧金屬板 320之第二表面320b至第二深度d2，並暴露出至少部分絕 緣體330之表面330b，以形成圖案化金屬層325於第二表 面320b。其中第一深度dl與第二深度汜之總和等於金屬 板320之厚度，也就是圖案化金屬層323及325 一體成形， 構成金屬板320。第二半蝕刻製程詳細步驟包括：先形 一光阻層（未繪示)於第一表面32〇a及第二表面32%。接 著，對第二表面320b的光阻層進行曝光顯影，圖案化光阻 層以暴露出部分第二表面32〇b。以光阻層為罩幕，進行蝕 刻步驟，蝕刻暴露出之金屬板32〇第二表面32%至第二深 度d2，以形成圖案化金屬層325，而圖案化金屬層線路間 形成間隙324。最後移除光阻層。 凊參照圖7，接著可以填入絕緣體34〇之預聚物 (polymer)於間隙324中，之後可以利用加熱的方式，固化 (curing)絕緣體340。接著，可以進行一研磨製程，研磨圖 案化金屬層325及突出於間隙324外的絕緣體34〇，直到 絕緣體340之表面340b共平面於圖案化金屬層325之表面 320b為止。然而，本發明的應用並不限於此，亦可以省去 研磨圖案化金屬層325及絕緣體340的製程。 藉由上述的製程，即可形成如圖2所示的基板結構。 之後明參知、圖3，比如可以利用疊壓(iaminating)的方式 或增層法(built-up)的方式，形成介電層26〇、27〇及圖案化 金屬層280、290於圖7之基板上，如此可以製作出如圖3 11 1251301 13897twf.doc/m 所示的基板結構。 請參照圖3，就製作方法而言，比如可以先形成圖案 化介電層260、270於絕緣體210及圖案化金屬層232、234 上’之後’再形成圖案化金屬層280、290於介電層260、 27〇上及導通孔262、272中，經由導通孔262、272，圖案 化金屬層280、290可以分別電性連接於圖案化金屬層 232、234;接著，可以形成圖案化之焊罩層264、274於介 電層260、270上及圖案化金屬層28〇、290上。 三、結論 · 綜上所述，本發明至少具有下列優點： 1·本發明之基板，由於晶片墊或線路係由實心的圖案 化金屬層彼此面對面接合所形成，故晶片墊或線路可以具 有較大之垂直於散熱路徑之截面積，因此可以提供甚佳的 散熱效能。 2.本务明之基板，由於基板之核心層係由實心的圖案 化金屬層彼此面對面接合所構成，故核心層可以具有較大 之之接合面積’亦即較大電流路徑之截面積，因此可以提 供較佳的電性效能。 _ 3·本發明之基板製作方法，可以製作出散熱性佳及 電性佳之基板。 〜雖然本發明已以較佳實施觸露如上，然其並非用以 限^本發明’任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 ^耗圍内’當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之隔離 摩巳圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 12 1251301 13897twf.doc/m 【圖式簡單說明】 圖1繪不習知基板的剖面不意圖。 圖2繪示依照本發明一較佳實施例之基板的剖面示意 圖。 圖3繪示依照本發明另一實施例之基板的剖面示意 圖。 圖4至圖7繪示依照本發明一實施例之基板製程的剖 面示意圖。 【主要元件符號說明】 110 :核心層 112 :孔洞 122、124、126 :金屬層 132、134、136、138 :絕緣層 142、144 :圖案化金屬層 200 :基板 210 :絕緣體 205 :圖案化金屬層下表面 212、214 :絕緣層 216 :上表面 218 ··下表面 232、 234 :圖案化金屬層 233、 235 :間隙 236 :晶片墊 238 :圖案化金屬層下表面 13 1251301 13897twf.doc/m 240 :散熱路徑 250 :電流路徑 260 :介電層 262 :導通孔 264 :焊罩層 266 :開口 270 :介電層 272 ··導通孔 274 :焊罩層 276 ··開口 280 :圖案化金屬層 290 :圖案化金屬層 320 :金屬板 320a:金屬板之第一表面 320b :金屬板之第二表面 322 間隙 323 圖案化金屬層 324 間隙 325 圖案化金屬層 330 絕緣體 330a、330b :絕緣體之表面 340 :絕緣體 340b ··絕緣體之表面 tl、t2、t3、t4 :圖案化金屬層的厚度 14 1251301 13897twf.doc/m t :金屬板厚度 dl ··第一深度 d2 ··第二深度

Claims (1)

1251301 13897twf.doc/m 十、申請專利範圍： 1 · 一種基板，包括： 一第一圖案化金屬層； 一第二圖案化金屬層，兮 該第二圖案化金顧對應之案化金屬層之-面與 屬層與該第二圖案化金屬層面接合’且該第—圖案化金 一絕緣體，配置於該第！：體成形；以及 二圖案化金屬層的間隙中。圖案化金屬層的間隙與該第 2.如申請專利範圍第丨 案化金屬層及該第二_化=奴基板’其巾該第-圖 如申請專利範圍第 案化金屬層及該第二圖案化金c二該第-圖 4.如申請專利範圍第貝匕括鋁。 案化金屬層及該第二圖幸^ 、 ； 土反其中該第一圖 安如申請專·圍第包=錄？。 〇.25mm到3.Gmm之間/、一屬層所加總的厚度係介於 介電層及—= 所述^板，還包括-第一 及該絕緣體 =電層上，該第一介電層具有至少於 ^化i屬層係經由該第—介電層之該間隙電性連接於^ 弟一圖案化金屬層。 7·如申請專利範圍第6頊所述之基板，還包括一第二 1251301 13897twf.doc/m 介電層及一第四圖案化金屬層，該第二介電層位於該第二 圖案化金屬層上及該絕緣體上，該第四圖案化金屬層位於 該第二介電層上，該第二介電層具有至少一間隙，該第四 圖案化金屬層係經由該第二介電層之該間隙電性連接於該 第二圖案化金屬層。 8. 如申請專利範圍第6項所述之基板，其中該第一圖 案化金屬層的厚度係大於該第三圖案化金屬層的厚度。 9. 如申請專利範圍第1項所述之基板，其中該第一圖 案化金屬層遠離該第二圖案化金屬層具有一表面，係共平 面於該絕緣體之一上表面。 10. 如申請專利範圍第9項所述之基板，其中該第二圖 案化金屬層遠離該第一圖案化金屬層具有一表面，係共平 面於該絕緣體之一下表面。 11. 一種基板製作方法，包括： 提供一金屬板，具有一第一表面及與其相對之一第二 表面； 進行一第一半蝕刻製程，蝕刻該金屬板之該第一表面 至一第一深度，以形成一第一圖案化金屬層於該第一表面； 填入一第一絕緣體於該第一圖案化金屬層的間隙中； 進行一第二半蝕刻製程，蝕刻該金屬板之該第二表面 至一第二深度，並暴露出至少部分該第一絕緣體，以形成 一第二圖案化金屬層於該第一表面，其中該第一深度與該 第二深度之總和等於該金屬板之厚度；以及 填入一第二絕緣體於該第二圖案化金屬層的間隙中。 17 1251301 13897twf.doc/m 12·如申請專利範圍第^項所述之基板製作方法，其 中該第一半蝕刻製程包括： 形成一光阻層於該第一表面及該第二表面； 對該第一表面的該光阻層進行曝光顯影，圖案化該光 阻層以暴露出部分該第一表面； 以該光阻層為罩幕，進行蝕刻步驟，蝕刻暴露出之該 金屬板表面至該第一深度，以形成該第一圖案化金屬層； 以及 曰， 移除該光阻層。 如申請專利範圍第^項所述之基板製作方法，其 中在填入該第一絕緣體於該第一圖案化金屬層的間隙中之 後，更包括研磨該第一表面及該第一絕緣體。 14·如申請專利範圍第11項所述之基板製作方法，其 中該第二半蝕刻製程包括： /、 形成一光阻層於該第一表面及該第二表面； 對該第二表面的該光阻層進行曝光顯影，圖案化該光 阻層以暴露出部分該第二表面； 以該光阻層為罩幕，進行蝕刻步驟，蝕刻暴露出之該 金屬板表面至該第二深度，以形成該第二圖案化金 ·" 以及 曰， 移除該光阻層。 15·如申請專利範圍第11項所述之基板製作方法，其 中在填入該第二絕緣體於該第二圖案化金屬層的間隙中之 後’更包括研磨該第二表面及該第二絕緣體。 18 1251301 13897twf.doc/m 16. 如申請專利範圍第11項所述之基板製作方法，還 包括： 形成一第一介電層於該第一絕緣體上及該第一圖案 化金屬層上，該第一介電層具有至少一間隙； 形成一第三圖案化金屬層於該第一介電層上，該第一 圖案化金屬層係經由該第一介電層之該間隙電性連接於該 第一圖案化金屬層。 17. 如申請專利範圍第16項所述之基板製作方法，還 包括： 形成一第二介電層於該第二絕緣體上及該第二圖案 化金屬層上，該第二介電層具有至少一間隙； 形成一第四圖案化金屬層於該第二介電層上，該第四 圖案化金屬層係經由該第二介電層之該間隙電性連接於該 第二圖案化金屬層。 19