TWI505755B - 封裝載板及其製作方法 - Google Patents

Description

封裝載板及其製作方法

本發明是有關於一種封裝結構及其製作方法，且特別是有關於一種封裝載板及其製作方法。

近年來，隨著電子技術的日新月異，高科技電子產業的相繼問世，使得高速處理化、多功能化、高密度化、小型輕量化及低價化之電子產品不斷地推陳出新。在這些電子產品內通常會配置一封裝載板，此封裝載板除了具有導電線路以外，亦可承載例如是電容器、電感器、電阻器或是IC晶片之電子元件，以作為電子產品的資料處理單元。然而，電子元件若全部配置於封裝載板上，則易產生承載面積增加與佈線空間降低的問題，且無法滿足市面上對電子產品之小型輕量化的需求。

再者，一般來說，封裝載板主要是由多層圖案化導電層與至少一絕緣層所構成，其中絕緣層配置於相鄰之二圖案化導電層之間用以達到絕緣的效果。為了增加封裝載板的散熱效果，通常會將散熱塊透過黏著層而固定於封裝載板的下表面上，以使配置於封裝載板上之電子元件所產生的熱可經由圖案化導電層、絕緣層而傳遞至散熱塊以進行導熱。由於黏著層與絕緣層的導熱率較差，所以電子元件所產生的熱經由絕緣層、黏著層而傳遞至散熱塊時，會造成熱阻(thermal resistance)增加，進而導致導熱不易。因此，如何將部分電子元件內埋於封裝載板中以降低封裝載板的厚度與增加佈線空間，以及如何使電子元件所產生熱能夠更有效率地傳遞至外界，儼然成為設計者在研發上關注的議題之一。

本發明提供一種封裝載板，具有較佳的導熱效果與較薄的封裝厚度。

本發明提供一種封裝載板的製作方法，用以製作上述之封裝載板。

本發明提出一種封裝載板的製作方法。提供一基材。基材具有彼此相對的一上表面與一下表面以及一連通上表面與下表面的開口。配置一電子元件於基材的開口內，電子元件具有彼此相對的一頂面與一底面。壓合一第一絕緣層與一位於第一絕緣層上之第一金屬層於基材的上表面上，以及壓合一第二絕緣層與一位於第二絕緣層上之第二金屬層於基材的下表面上，其中第一絕緣層與第二絕緣層填入開口中。形成多個第一盲孔、多個第二盲孔以及一導熱通道。第一盲孔從第一金屬層延伸至第一絕緣層且暴露出電子元件的部分頂面。第二盲孔從第二金屬層延伸至第二絕緣層且暴露出電子元件的部分底面。導熱通道貫穿第一金屬層、第一絕緣層、基材、第二絕緣層與第二金屬層。形成一第三金屬層於第一盲孔、第二盲孔以及導熱通道的內壁上。配置一導熱元件於導熱通道內，其中導熱元件透過一絕緣材料而固定於導熱通道內，且絕緣材料位於導熱元件與位於導熱通道的內壁上之部分第三金屬層之間。圖案化第一金屬層與第二金屬層，以形成一第一圖案化金屬層與一第二圖案化金屬層。

在本發明之一實施例中，上述於圖案化第一金屬層與第二金屬層之後，更包括：形成一防銲層於部分第一圖案化金屬層、第一圖案化金屬層所暴露出的部分第一絕緣層、部分第二圖案化金屬層以及第二圖案化金屬層所暴露出的部分第二絕緣層上；以及形成一表面保護層，以覆蓋部分第一圖案化金屬層、部分第二圖案化金屬層、第三金屬層、絕緣材料以及導熱元件。

在本發明之一實施例中，上述之基材包括一第一銅箔層、一第二銅箔層以及一核心介電層。核心介電層配置於第一銅箔層與第二銅箔層之間。

在本發明之一實施例中，上述之導熱元件的材質包括陶瓷、矽、碳化矽、鑽石或金屬。

在本發明之一實施例中，上述之電子元件包括一射頻元件、一主動元件或一被動元件。

在本發明之一實施例中，上述之形成第三金屬層的方法包括電鍍法。

本發明還提出一種封裝載板，其包括一基材、一電子元件、一第一絕緣層、一第一圖案化金屬層、一第二絕緣層、一第二圖案化金屬層、一導熱通道、一第三金屬層以及一導熱元件。基材具有彼此相對的一上表面與一下表面以及一連通上表面與下表面的開口。電子元件配置於基材的開口內，且電子元件具有彼此相對的一頂面與一底面。第一絕緣層配置於基材的上表面上，且填入開口中，其中第一絕緣層具有多個暴露出電子元件之部分頂面的第一盲孔。第一圖案化金屬層配置於第一絕緣層上，且暴露出部分第一絕緣層。第二絕緣層配置於基材的下表面上，且填入開口中，其中第二絕緣層具有多個暴露出電子元件之部分底面的第二盲孔。第二圖案化金屬層配置於第二絕緣層上，且暴露出部分第二絕緣層。導熱通道貫穿第一絕緣層、第一圖案化金屬層、基材、第二圖案化金屬層以及第二絕緣層。第三金屬層填滿第一盲孔與第二盲孔，且覆蓋導熱通道的內壁，其中第三金屬層連接第一圖案化金屬層與第二圖案化金屬層。導熱元件配置於導熱通道內。

在本發明之一實施例中，上述之封裝載板更包括一防銲層以及一表面保護層。防銲層配置於部分第一圖案化金屬層、第一圖案化金屬層所暴露出的部分第一絕緣層、部分第二圖案化金屬層以及第二圖案化金屬層所暴露出的部分第二絕緣層上。表面保護層覆蓋部分第一圖案化金屬層、部分第二圖案化金屬層、第三金屬層以及導熱元件。

在本發明之一實施例中，上述之導熱元件的材質包括陶瓷、矽、碳化矽、鑽石或金屬。

在本發明之一實施例中，上述之電子元件包括一射頻元件、一主動元件或一被動元件。

基於上述，由於本發明之封裝載板具有導熱元件，且導熱元件是內埋於基材內。因此，當將一發熱元件配置於封裝載板上時，發熱元件所產生的熱可透過導熱元件而快速地傳遞至外界，可以有效地排除發熱元件所產生的熱，進而改善發熱元件的使用效率與使用壽命。再者，由於本發明之電子元件內埋於基材內，因此本發明之封裝載板可具有較薄的封裝厚度與較多的佈線空間。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1A至圖1G為本發明之一實施例之一種封裝載板的製作方法的剖面示意圖。請先參考圖1A，依照本實施例的封裝載板的製作方法，首先，提供一基材110，其中基材110具有彼此相對的一上表面111與一下表面113以及一連通上表面111與下表面113的開口115。在本實施例中，基材110例如是由一第一銅箔層112、一核心介電層114以及一第二銅箔層116，其中核心介電層116配置於第一銅箔層112與第二銅箔層114之間。也就是說，本實施例之基材110為一雙面板。當然，於其他實施例中，基材110亦可為一多層板，或者是，基材110為一玻纖基板(FR4)。於此，對基材110的型態並不加以限制。此外，形成開口115的方法例如是沖切或以開槽(routing)方式。

接著，請參考圖1B，配置一電子元件120於基材110的開口115內，其中基材110之開口115的孔徑大於電子元件120的直徑。電子元件120具有彼此相對的一頂面122與一底面124，且電子元件120可透過一配置於基材110之下表面113上的黏合膠(未繪示)而暫時固定於開口115中。於此，電子元件120例如是一射頻元件、一主動元件、一被動元件、一記憶體或一電子連接器。由於基材110之開口115的孔徑大於電子元件120的直徑，因此當電子元件120配置於基材110的開口115內時，可具有較佳的製程裕度(process window)。

接著，請參考圖1C，壓合一第一絕緣層132與一位於第一絕緣層132上之第一金屬層142於基材110的上表面111上，以及壓合一第二絕緣層134與一位於第二絕緣層134上之第二金屬層144於基材110的下表面113上。在本實施例中，壓合第一絕緣層132與第一金屬層142於基材110的上表面111上以及壓合第二絕緣層134與第二金屬層144於基材110的下表面113上的方法例如是熱壓合法。此外，第一絕緣層132的材質與第二絕緣層134的材質例如是聚亞醯胺(polyimide,PI)或環氧樹脂(epoxy)。

由於本實施例是透過熱壓合的方式壓合第一絕緣層132與第二絕緣層134，因此部分第一絕緣層132與部分第二絕緣層134延伸於開口115中且填滿開口115，以將電子元件120固定於開口115內，如圖1C所示。需說明的是，在壓合第一絕緣層132與第一金屬層142於基材110的上表面111上之後，與在壓合第二絕緣層134與第二金屬層144於基材110的下表面113上之前，可先移除暫時將電子元件120固定於開口115內的黏合膠(未繪示)。

接著，請參考圖1D，形成多個第一盲孔152、多個第二盲孔154以及一導熱通道156。詳細來說，這些第一盲孔152從第一金屬層142延伸至第一絕緣層132且暴露出電子元件120的部分頂面122。這些第二盲孔154從第二金屬層144延伸至第二絕緣層134且暴露出電子元件120的部分底面124。導熱通道156貫穿第一金屬層142、第一絕緣層132、基材110、第二絕緣層134與第二金屬層144。在本實施例中，形成這些第一盲孔152、這些第二盲孔154以及導熱通道156的方法例如是機械鑽孔或雷射鑽孔。

接著，請參考圖1E，形成一第三金屬層160於這些第一盲孔152、這些第二盲孔154以及導熱通道156的內壁上，其中形成第三金屬層160的方法例如是電鍍法。在本實施例中，第三金屬層160填滿這些第一盲孔152以及這些第二盲孔154，且覆蓋導熱通道156的內壁。第三金屬層160連接第一金屬層142與第二金屬層144，其中第三金屬層160的表面可實質上切齊或略低於第一金屬層142的表面，而第三金屬層160的表面可實質上切齊或略低於第二金屬層144的表面。

接著，請在參考圖1E，配置一導熱元件170於導熱通道156內，其中導熱元件170透過一絕緣材料182而固定於導熱通道156內，且絕緣材料182位於導熱元件170與位於導熱通道156的內壁上之部分第三金屬層160之間。導熱元件170的材質例如是陶瓷、矽、碳化矽、鑽石或金屬。此外，絕緣材料182的材質例如是樹脂、環氧樹脂(epoxy)或膠類材料。

之後，請參考圖1F，圖案化第一金屬層142與第二金屬層144，以形成一第一圖案化金屬層142a與一第二圖案化金屬層144a。在本實施例中，第一圖案化金屬層142a暴露出部份第一絕緣層132，而第二圖案化金屬層144a暴露出部分第二絕緣層134。

最後，請參考圖1G，形成一防銲層184於部分第一圖案化金屬層142a、第一圖案化金屬層142a所暴露出的部分第一絕緣層132、部分第二圖案化金屬層144a以及第二圖案化金屬層144a所暴露出的部分第二絕緣134層上。接著，並形成一表面保護層186以覆蓋部分第一圖案化金屬層142a、部分第二圖案化金屬層144a、第三金屬層160、絕緣材料182以及導熱元件170。其中，表面保護層156例如是一鎳層、一金層、一銀層、一鎳鈀金層或其他適當的材料層，在此並不加以限制。至此，已完成封裝載板100的製作。

由於本實施例之電子元件120配置於基材110的開口115中，且第一絕緣層132與第一圖案化金屬層142a以及第二絕緣層132與第二圖案化金屬層144a疊置於電子元件120上，意即電子元件120內埋於封裝載板100內。因此，本實施例之封裝結構100可具有較薄之封裝厚度。此外，由於基材110之開口115的孔徑大於電子元件120的直徑，因此當電子元件120配置於基材110的開口115中，可具有較佳的製程裕度(process window)。

在結構上，請再參考圖1G，本實施例之封裝載板100包括基材110、電子元件120、第一絕緣層132、第一圖案化金屬層142a、第二絕緣層134、第二圖案化金屬層144a、導熱通道156、第三金屬層160以及導熱元件170。基材110是由第一銅箔層112、核心介電層114、第二銅箔層116所構成，且基材110具有上表面111、相對於上表面111的下表面113、連通上表面111與下表面113的開口115。電子元件120配置於基材110的開口115內，且電子元件120具有彼此相對的頂面122與底面124，其中電子元件120例如是一射頻元件、一主動元件或一被動元件。第一絕緣層132配置於基材110的上表面111上，且填入開口115中，其中第一絕緣層132具有暴露出電子元件120之部分頂面122的這些第一盲孔152。第一圖案化金屬層142a配置於第一絕緣層132上，且暴露出部分第一絕緣層132。第二絕緣層134配置於基材110的下表面113上，且填入開口115中，其中第二絕緣層134具有暴露出電子元件120之部分底面124的這些第二盲孔154。第二圖案化金屬層144a配置於第二絕緣層134上，且暴露出部分第二絕緣層134。導熱通道156貫穿第一絕緣層132、第一圖案化金屬層142a、基材110、第二圖案化金屬層144a以及第二絕緣層134。第三金屬層160填滿這些第一盲孔152與這些第二盲孔154，且覆蓋導熱通道156的內壁，其中第三金屬層160連接第一圖案化金屬層142a與第二圖案化金屬層144a。導熱元件170透過絕緣材料182而配置於導熱通道156內，其中絕緣材料182位於導熱元件170與部份第三金屬層160之間，導熱元件170的材質例如是陶瓷、矽、碳化矽、鑽石或金屬。

此外，本實施例之封裝載板100更包括防銲層184以及表面保護層186。防銲層184配置於部分第一圖案化金屬層142a、第一圖案化金屬層142a所暴露出的部分第一絕緣層132、部分第二圖案化金屬層144a以及第二圖案化金屬層144a所暴露出的部分第二絕緣層134上。表面保護層186覆蓋部分第一圖案化金屬層142a、部分第二圖案化金屬層144a、第三金屬層160以及導熱元件170。

圖2為圖1G之封裝載板承載一發熱元件的剖面示意圖。請參考圖2，在本實施例中，封裝載板100適於承載一發熱元件10，其中發熱元件10配置於對應導熱元件170之上方的表面保護層186上，而發熱元件10例如是一電子晶片或一光電元件，但並不以此為限。舉例來說，發熱元件10例如是一半導體積體電路晶片或一發光二極體(LED)晶片，於此並不加以限制。

詳細來說，發熱元件10可透過多條銲線20以打線接合的方式而電性連接至表面保護層186，且亦可藉由一封裝膠體30來包覆發熱元件10、這些銲線20以及部分封裝載板30，用以保護發熱元件10與這些銲線20及封裝載板30之間的電性連接關係。再者，當將發熱元件10配置於封裝載板100上時，發熱元件10所產生的熱可透過導熱元件170與表面保護層186而快速地傳遞至外界。如此一來，本實施例之封裝載板100可以有效地排除發熱元件10所產生的熱，進而改善發熱元件10的使用效率與使用壽命。

值得一提的是，本發明並不限定發熱元件10與封裝載板100的接合形態以及發熱元件10的型態，雖然此處所提及的發熱元件10具體化是透過打線接合而電性連接至封裝載板100的表面保護層186。不過，在另一實施例中，發熱元件10亦可透過多個凸塊(未繪示)以覆晶接合的方式而電性連接至位於導熱元件170上方之表面保護層186上。在另一實施例中，發熱元件10可為一晶片封裝體(未繪示)，並以表面黏著技術(SMT)安裝至封裝載板100。上述之發熱元件10與封裝載板100的接合形態以及發熱元件10的形態僅為舉例說明之用，並非用以限定本發明。

綜上所述，由於本發明之封裝載板具有導熱元件，且導熱元件是內埋於基材內。因此，當將一發熱元件配置於封裝載板上時，發熱元件所產生的熱可透過導熱元件而快速地傳遞至外界，可以有效地排除發熱元件所產生的熱，進而改善發熱元件的使用效率與使用壽命。再者，由於本發明之電子元件內埋於基材內，因此本發明之封裝載板可具有較薄的封裝厚度與較多的佈線空間。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10．．．發熱元件

20．．．銲線

30．．．封裝膠體

100．．．封裝載板

110．．．基材

111．．．上表面

112．．．第一銅箔層

113．．．下表面

114．．．核心介電層

115．．．開口

116．．．第二銅箔層

120．．．電子元件

122．．．頂面

124．．．底面

132．．．第一絕緣層

134．．．第二絕緣層

142．．．第一金屬層

142a．．．第一圖案化金屬層

144．．．第二金屬層

144a．．．第二圖案化金屬層

152．．．第一盲孔

154．．．第二盲孔

156．．．導熱通道

160．．．第三金屬層

170．．．導熱元件

182．．．絕緣材料

184．．．防銲層

186．．．表面保護層

圖1A至圖1G為本發明之一實施例之一種封裝載板的製作方法的剖面示意圖。

圖2為圖1G之封裝載板承載一發熱元件的剖面示意圖。

100．．．封裝載板

110．．．基材

111．．．上表面

112．．．第一銅箔層

113．．．下表面

114．．．核心介電層

115．．．開口

116．．．第二銅箔層

120．．．電子元件

122．．．頂面

124．．．底面

132．．．第一絕緣層

134．．．第二絕緣層

142a．．．第一圖案化金屬層

144a．．．第二圖案化金屬層

152．．．第一盲孔

154．．．第二盲孔

156．．．導熱通道

160．．．第三金屬層

170．．．導熱元件

182．．．絕緣材料

184．．．防銲層

186．．．表面保護層

Claims (8)

1. 一種封裝載板的製作方法，包括：提供一基材，該基材具有彼此相對的一上表面與一下表面以及一連通該上表面與該下表面的開口；配置一電子元件於該基材的該開口內，該電子元件具有彼此相對的一頂面與一底面，其中該電子元件包括一射頻元件、一主動元件或一被動元件；壓合一第一絕緣層與一位於該第一絕緣層上之第一金屬層於該基材的該上表面上，以及壓合一第二絕緣層與一位於該第二絕緣層上之第二金屬層於該基材的該下表面上，其中該第一絕緣層與該第二絕緣層填入該開口中；形成多個第一盲孔、多個第二盲孔以及一導熱通道，其中該些第一盲孔從該第一金屬層延伸至該第一絕緣層且暴露出該電子元件的部分該頂面，該些第二盲孔從該第二金屬層延伸至該第二絕緣層且暴露出該電子元件的部分該底面，而該導熱通道貫穿該第一金屬層、該第一絕緣層、該基材、該第二絕緣層與該第二金屬層；形成一第三金屬層於該些第一盲孔、該些第二盲孔以及該導熱通道的內壁上；配置一導熱元件於該導熱通道內，其中該導熱元件透過一絕緣材料而固定於該導熱通道內，且該絕緣材料位於該導熱元件與位於該導熱通道的內壁上之部分該第三金屬層之間；以及圖案化該第一金屬層與該第二金屬層，以形成一第一 圖案化金屬層與一第二圖案化金屬層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之封裝載板的製作方法，其中於圖案化該第一金屬層與該第二金屬層之後，更包括：形成一防銲層於部分該第一圖案化金屬層、該第一圖案化金屬層所暴露出的部分該第一絕緣層、部分該第二圖案化金屬層以及該第二圖案化金屬層所暴露出的部分該第二絕緣層上；以及形成一表面保護層，以覆蓋部分該第一圖案化金屬層、部分該第二圖案化金屬層、該第三金屬層、該絕緣材料以及該導熱元件。
3. 如申請專利範圍第1項所述之封裝載板的製作方法，其中該基材包括一第一銅箔層、一第二銅箔層以及一核心介電層，該核心介電層配置於該第一銅箔層與該第二銅箔層之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之封裝載板的製作方法，其中該導熱元件的材質包括陶瓷、矽、碳化矽、鑽石或金屬。
5. 如申請專利範圍第1項所述之封裝載板的製作方法，其中形成該第三金屬層的方法包括電鍍法。
6. 一種封裝載板，包括：一基材，具有彼此相對的一上表面與一下表面以及一連通該上表面與該下表面的開口；一電子元件，配置於該基材的該開口內，且該電子元 件具有彼此相對的一頂面與一底面，其中該電子元件包括一射頻元件、一主動元件或一被動元件；一第一絕緣層，配置於該基材的該上表面上，且填入該開口中，其中該第一絕緣層具有多個暴露出該電子元件之部分該頂面的第一盲孔；一第一圖案化金屬層，配置於該第一絕緣層上，且暴露出部分該第一絕緣層；一第二絕緣層，配置於該基材的該下表面上，且填入該開口中，其中該第二絕緣層具有多個暴露出該電子元件之部分該底面的第二盲孔；一第二圖案化金屬層，配置於該第二絕緣層上，且暴露出部分該第二絕緣層；一導熱通道，貫穿該第一絕緣層、該第一圖案化金屬層、該基材、該第二圖案化金屬層以及該第二絕緣層；一第三金屬層，填滿該些第一盲孔與該些第二盲孔，且覆蓋該導熱通道的內壁，其中該第三金屬層連接該第一圖案化金屬層與該第二圖案化金屬層；一導熱元件，配置於該導熱通道內；以及一絕緣材料，配置於該導熱元件與該第三金屬層之間，其中該導熱元件透過該絕緣材料而固定於該導熱通道內。
7. 如申請專利範圍第6項所述之封裝載板，更包括：一防銲層，配置於部分該第一圖案化金屬層、該第一圖案化金屬層所暴露出的部分該第一絕緣層、部分該第二 圖案化金屬層以及該第二圖案化金屬層所暴露出的部分該第二絕緣層上；以及一表面保護層，覆蓋部分該第一圖案化金屬層、部分該第二圖案化金屬層、該第三金屬層以及該導熱元件。
8. 如申請專利範圍第6項所述之封裝載板，其中該導熱元件的材質包括陶瓷、矽、碳化矽、鑽石或金屬。