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TWI616981B - 基板結構 - Google Patents

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TWI616981B
TWI616981B TW106109262A TW106109262A TWI616981B TW I616981 B TWI616981 B TW I616981B TW 106109262 A TW106109262 A TW 106109262A TW 106109262 A TW106109262 A TW 106109262A TW I616981 B TWI616981 B TW I616981B
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conductive pillar
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conductive
material layer
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周保宏
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恆勁科技股份有限公司
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Abstract

一種基板結構包含一第一介電材料層、一第二介電材料層、一第一導線層、一第二導線層、一第一導電柱層以及一第二導電柱層。第一導線層部份地嵌設於第一介電材料層內。第一導電柱層嵌設於第二介電材料層內並設置於第一導線層以及第二導線層之間,其具有一第一導電柱。第二導電柱層設置於第二導線層上,其具有一第二導電柱。第一導線層以及第二導線層藉由第一導電柱層電性連接。第二導電柱係┴型導電柱、┬型導電柱或+型導電柱。

Description

基板結構
本發明係關於一種基板結構,更詳細地說,本發明係關於一種半導體基板結構。
在新一代的電子產品中,使用者不但追求更輕薄短小,更要求其具有多功能以及高性能。因此,電子產品製造商必須在積體電路(integrated circuit;IC)之有限的區域中,容納更多電子元件以達成高密度與微型化之要求。據此,電子產品製造商開發了新型封裝技術,例如覆晶(Flip-Chip)、晶片尺寸封裝(Chip Scale Package;CSP)、晶圓級封裝以及立體封裝(3D Package)技術等。
然而,在數位、類比、記憶體及無線射頻等領域的應用中,不同功能的電子電路會產生不同的需求及結果,因此,在單一晶粒上整合不同功能的產品已然不是最佳化的產品解決方案。隨著系統單晶片(System on Chip;SOC)、系統級封裝(System-in-Package;SiP)、PiP(Package-in-Package)封裝、堆疊式封裝(Package-on-Package;PoP)以及晶片尺寸構裝(Chip Scale Package;CSP)技術的快速發展,近年來最有效能的系統晶片應朝向單一封裝結構中,藉由充分利用多維空間的架構,整合使用異質性技術及不同電壓操作環境的各種不同功能的晶粒。因此,目前的系統晶片的封裝已朝向立體封裝技術的方向前進,立體封裝技術可將晶粒、封裝與被動元件整合成一封裝體,而可成為系統封裝的一種解決方式。
雖然傳統之多層堆疊式封裝架構可藉由使用剛性導體作為層架支撐的方式控制層間高度,但這種方式在製程上的準位控制相當困難。相對地,若使用銲球作為層架支撐,雖然能輕 易地解決準位控制的問題,但卻有著高度限制的問題存在,尤其是將容易使得上層基板壓制於下層元件上。此外,傳統的立體架構中,越多層的架構代表運作的系統模組越多,而每個元件運作時所產生的廢熱將會產生加乘的效應,進而使得傳統之多層堆疊式封裝架構的散熱效果極差。
前段所述之種種因素均會影響立體封裝技術之可靠度,並大大地降低封裝製程的良率,導致成本大幅提高。因此,如何提供一種具有剛性與散熱性且滿足高良率的基板結構,乃是業界亟待解決的問題。
本發明之一目的在於提供一種基板結構。該基板結構包含一第一介電材料層、一第二介電材料層、一第一導線層、一第二導線層、一第一導電柱層以及一第二導電柱層。該第一導線層部份地嵌設於該第一介電材料層內。該第一導電柱層嵌設於該第二介電材料層內並設置於該第一導線層以及該第二導線層之間,其具有至少一第一導電柱。該第二導電柱層設置於該第二導線層上,其具有至少一第二導電柱。該第一導線層以及該第二導線層係藉由該至少一第一導電柱電性連接。該至少一第二導電柱係┴型導電柱、┬型導電柱或+型導電柱。
綜上所述,本發明之基板結構係利用較簡易的製作流程形成不同型態之導電柱,並以這些導電柱作為層架支撐,進而取代傳統之多層堆疊式封裝架構。據此,本發明之基板結構可縮小多層堆疊式封裝架構的厚度,同時增加剛性與散熱性,並兼具高良率。如此一來,將可縮短基板結構之加工時間並大幅降低製作成本。
在參閱圖式及隨後描述之實施方式後,所屬技術領域具有通常知識者便可瞭解本發明之其它目的、優點以及本發明之技術手段及實施態樣。
1、2、3、4‧‧‧基板結構
11、21、31、41‧‧‧介電材料層
11a、21a、31a‧‧‧第一介電材料層
11b、21b、31b‧‧‧第二介電材料層
21c、31c、31c'‧‧‧第三介電材料層
13‧‧‧第一導線層
15‧‧‧第一導電柱層
17‧‧‧第二導線層
19A、19B、23A、23B‧‧‧導電柱
61‧‧‧承載板
第1圖係為本發明之第一實施例之基板結構之示意圖。
第2圖係為本發明之第二實施例之基板結構之示意圖。
第3圖係為本發明之第三實施例之基板結構之示意圖。
第4圖係為本發明之第四實施例之基板結構之示意圖。
第5圖係為本發明之第五實施例之基板結構之製作方法之流程圖。
第6A圖至第6G圖係為本發明之第五實施例之基板結構之製作示意圖。
第7圖係為本發明之第六實施例之基板結構之製作方法之流程圖。
第8A圖至第8B圖係為本發明之第六實施例之基板結構之製作示意圖。
第9圖係為本發明之第七實施例之基板結構之製作方法之流程圖。
第10A圖至第10B圖係為本發明之第七實施例之基板結構之製作示意圖。
第11圖係為本發明之第七實施例之基板結構之另一製作示意圖。
第12圖係為形成介電材料層之流程圖。
以下將透過實施例來解釋本發明內容,本發明的實施例並非用以限制本發明須在如實施例所述之任何特定的環境、應用或特殊方式方能實施。因此,關於實施例之說明僅為闡釋本發明之目的,而非用以限制本發明。須說明者,以下實施例及圖式中,與本發明非直接相關之元件已省略而未繪示;且圖式中各元件間之尺寸關係僅為求容易瞭解,非用以限制實際比例。
本發明之第一實施例如第1圖所示,係為一基板結構1之示意圖。基板結構1包含一介電材料層11、一第一導線層13、一第二導線層17、一第一導電柱層15以及一第二導電柱層。介電材料層11具有一第一介電材料層11a及一第二介電材料層 11b。第一導電柱層15具有複數個導電柱;類似地,第二導電柱層具有複數個導電柱19A、19B。第一導線層13嵌設於第一介電材料層11a與第二介電材料層11b內。
介電材料層11係為一鑄模化合物(Molding Compound)層,其具有酚醛基樹脂(Novolac-based Resin)、環氧基樹脂(Epoxy-based Resin)、矽基樹脂(Silicone-based Resin)或其它適當之鑄模化合物,但不以此為限。此外,在本實施例中,第一導電柱層15具有五個導電柱;第二導電柱層具有四個導電柱19A以及五個導電柱19B。然而,在其它實施例中,依據基板結構1之不同用途與類型,第一導電柱層15以及第二導電柱層可分別具有任意數目之導電柱,並不以本實施例所述之導電柱的數量為限。
第一導電柱層15嵌設於第二介電材料層11b內,並設置於第一導線層13以及第二導線層17之間;同時,第一導電柱層15電性連接第一導線層13以及第二導線層17。第二導電柱層之導電柱19A、19B設置於第二導線層17上;同時,第二導電柱層之導電柱19A、19B電性連接第二導線層17。在本實施例中,如圖所示由一縱向截面觀之,第二導電柱層之導電柱19A係┴型導電柱,第二導電柱層之導電柱19B係口型導電柱,且┴型導電柱以及口型導電柱,例如係以電鍍銅製成之單一結構體。導電柱19A在視覺上係為一個二階段式(或階梯狀)的導電柱,以形成┴型導電柱,而導電柱19B在視覺上係為一塊狀的導電柱,以形成口型導電柱。
本發明之第二實施例如第2圖所示,係為一基板結構2之示意圖。基板結構2之一結構類似於本發明之第一實施例所述之基板結構1之結構,其差異在於基板結構2中,介電材料層21與基板結構1之介電材料層11不同;且第二導電柱層具有複數個導電柱23A、23B。詳細地說,介電材料層21具有一第一介電材料層21a、一第二介電材料層21b及一第三介電材料層21c。第二導線層17嵌設於介電材料層21內,第二導電柱層之導 電柱23A、23B部份地嵌設於介電材料層21內。在本實施例中,如圖所示由一縱向截面觀之,第二導電柱層之導電柱23A係+型導電柱,第二導電柱層之導電柱23B係┬型導電柱,且+型導電柱以及┬型導電柱,例如係以電鍍銅製成之單一結構體。
本發明之第三實施例如第3圖所示,係為一基板結構3之示意圖。基板結構3之一結構類似於本發明之第一實施例所述之基板結構1之結構,其差異在於基板結構3中,介電材料層31與基板結構1之介電材料層11不同。詳細地說,介電材料層31具有一第一介電材料層31a、一第二介電材料層31b及一第三介電材料層31c。第二導線層17及第二導電柱層之導電柱19A嵌設於第三介電材料層31c內,且第二導電柱層之導電柱19B部份地嵌設於第三介電材料層31c內。類似於第一實施例之基板結構1,在本實施例中,如圖所示由一縱向截面觀之,第二導電柱層之導電柱19A係┴型導電柱,第二導電柱層之導電柱19B係口型導電柱,且┴型導電柱以及口型導電柱,例如係以電鍍銅製成之單一結構體。
本發明之第四實施例如第4圖所示,係為一基板結構4之示意圖。基板結構4之一結構類似於本發明之第一實施例所述之基板結構1之結構,其差異在於基板結構4中,介電材料層41與基板結構1之介電材料層11不同。詳細地說,介電材料層41具有一第一介電材料層31a、一第二介電材料層31b及一第三介電材料層31c'。第二導線層17嵌設於第三介電材料層31c'內,第二導電柱層之導電柱19A、19B分別部份地嵌設於第三介電材料層31c'內。類似於第一實施例之基板結構1,在本實施例中,如圖所示由一縱向截面觀之,第二導電柱層之導電柱19A係┴型導電柱;第二導電柱層之導電柱19B係口型導電柱,且┴型導電柱以及口型導電柱,例如係以電鍍銅製成之單一結構體。
本發明之第五實施例如第5圖所示,其係為一種基板結構之製作方法之流程圖。本實施例所述之製作方法可用於製作一基板結構,例如:第一實施例所述之基板結構1。以下將透過 第5圖以及第6A圖至第6G圖進一步說明本實施例之基板結構之製作方法的步驟。
首先,於步驟501中,提供如第6A圖繪示之一承載板61。其中,承載板61係由鋁、銅、不銹鋼或其組合製成之一金屬板。
接著,於步驟503中,形成如第6B圖繪示之一第一介電材料層11a於承載板61之一表面。其中,於步驟503中,係應用一真空壓合製程將介電材料層壓合於承載板61之表面,其具有以下之優點:(1)僅需真空壓合單層之介電材料層以縮短製作時間;以及(2)適合進行大面積的封裝製程以降低成本與生產時間。
於步驟505中,如第6C圖所示,形成一第一導線層13於前述之第一介電材料層11a上。接著,於步驟507中,如第6D圖所示,形成一第一導電柱層15於第一導線層13上。於步驟509中,如第6E圖所示,形成一第二介電材料層11b,使其包覆第一導線層13以及第一導電柱層15,並露出第一導電柱層15之一端。
於步驟511中,如第6F圖所示,形成一第二導線層17於露出之第一導電柱層15之一端上與第二介電材料層11b上。接著,於步驟513中,如第6G圖所示,形成一第二導電柱層於第二導線層17上。其中,第二導電柱層具有複數個導電柱19A、19B;且第二導電柱層之導電柱19A係┴型導電柱;第二導電柱層之導電柱19B係口型導電柱。最後,於步驟515中,移除承載板61,以形成如第1圖繪示之基板結構1。
本發明之第六實施例如第7圖所示,其係為一種基板結構之製作方法之流程圖。本實施例所述之製作方法可用於製作一基板結構,例如:第二實施例所述之基板結構2。其中,第7圖所示之第六實施例之步驟701至步驟711與本發明之第五實施例之步驟501至步驟511相同,故在此不再贅述。以下將透過第7圖以及第8A圖至第8B圖進一步說明本實施例之基板結構之製作 方法的後續步驟。需說明的是,本實施例之第一介電材料層21a以及第二介電材料層21b係與前述實施例之第一介電材料層11a以及第二介電材料層11b為相同。
於步驟713中,如第8A圖所示,形成一第三介電材料層21c於第二導線層17上,並露出第二導線層17之一端。其中,第8A圖所示之第一介電材料層21a、第二介電材料層21b及第三介電材料層21c即構成基板結構2之介電材料層21。接著,於步驟715中,如第8B圖所示,形成一第二導電柱層於露出之第二導線層17之一端上。其中,第二導電柱層具有複數個導電柱23A、23B,且第二導電柱層之導電柱23A係+型導電柱,第二導電柱層之導電柱23B係┬型導電柱。最後,於步驟717中,移除承載板61,以形成如第2圖繪示之基板結構2。
本發明之第七實施例如第9圖所示,其係為一種基板結構之製作方法之流程圖。本實施例所述之製作方法可用於製作一基板結構,例如:第三實施例所述之基板結構3或第四實施例所述之基板結構4。其中,第9圖所示之第七實施例之步驟901至步驟913與本發明之第五實施例之步驟501至步驟513相同,故在此不再贅述。以下將透過第9圖、第10A圖至第10B圖以及第11圖進一步說明本實施例之基板結構之製作方法的後續步驟。需說明的是,本實施例之第一介電材料層31a以及第二介電材料層31b係與前述實施例之第一介電材料層21a以及第二介電材料層21b為相同。
於步驟915中,如第10A圖所示,形成一第三介電材料層31c,使其包覆第二導線層17以及第二導電柱層,並露出第二導電柱層之一端。其中,第二導電柱層具有複數個導電柱19A、19B;且第二導電柱層之導電柱19A係┴型導電柱;第二導電柱層之導電柱19B係口型導電柱。
於步驟917中,蝕刻第三介電材料層31c,形成如第10B圖所繪示之介電材料層31。其中,第二導電柱層之導電柱19A嵌設於第三介電材料層31c內,且第二導電柱層之導電柱19B部 份地嵌設於第三介電材料層31c內。需說明的是,於步驟917中,蝕刻第三介電材料層31c'亦可形成如第11圖所繪示之介電材料層41。其中,第二導電柱層之導電柱19A、19B部份地嵌設於第三介電材料層31c'內。
最後,於步驟919中,移除承載板61,以形成如第3圖繪示之基板結構3或如第4圖繪示之基板結構4。
此外,於上述形成第一介電材料層11a、21a、31a、第二介電材料層11b、21b、31b或第三介電材料層21c、31c、31c'之步驟中,更包含如第12圖繪示之步驟。首先,於步驟1201中,提供一鑄模化合物。其中,鑄模化合物可為酚醛基樹脂、環氧基樹脂、矽基樹脂或其它適當之鑄模化合物。於步驟1203中,加熱鑄模化合物至一液體狀態。接著,於步驟1205中,注入呈現該液體狀態之鑄模化合物,使呈現該液體狀態之鑄模化合物包覆第一導線層13、第一導電柱層15、第二導線層17或第二導電柱層。最後,於步驟1207中,固化呈現液體狀態之鑄模化合物以形成一鑄模化合物層。
綜上所述,本發明之基板結構係利用較簡易的製作流程形成不同型態之導電柱,並以這些導電柱作為層架支撐,進而取代傳統之多層堆疊式封裝架構。據此,本發明之基板結構及其製作方法可縮小多層堆疊式封裝架構的厚度,同時增加剛性與散熱性,並兼具高良率。如此一來,將可縮短基板結構之加工時間並大幅降低製作成本。
上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣,以及闡釋本發明之技術特徵,並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍,本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

Claims (6)

  1. 一種基板結構,包含:一第一介電材料層;一第一導線層,部份地嵌設於該第一介電材料層內;一第二導線層;一第一導電柱層,嵌設於一第二介電材料層內並設置於該第一導線層以及該第二導線層之間,具有至少一第一導電柱;以及一第二導電柱層,設置於該第二導線層上,具有至少一第二導電柱;其中,該第一導線層以及該第二導線層藉由該至少一第一導電柱電性連接,該至少一第二導電柱係一┴型導電柱、一┬型導電柱以及一+型導電柱其中之一。
  2. 如請求項1所述之基板結構,其中,該第二導線層嵌設於一第三介電材料層內,該至少一第二導電柱部份地嵌設於該第三介電材料層內。
  3. 如請求項2所述之基板結構,其中,該至少一第二導電柱嵌設於該第三介電材料層內。
  4. 如請求項2所述之基板結構,其中,該第三介電材料層係為一鑄模化合物層,該鑄模化合物層具有酚醛基樹脂、環氧基樹脂以及矽基樹脂其中之一。
  5. 如請求項1所述之基板結構,其中,該第一介電材料層及該第二介電材料層係分別為一鑄模化合物層,該鑄模化合物層具有酚醛基樹脂、環氧基樹脂以及矽基樹脂其中之一。
  6. 如請求項1所述之基板結構,其中,該┴型導電柱、該┬型導電柱或該+型導電柱係為一單一結構體。
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