TWI841502B - 抗彎折強化載板 - Google Patents

Abstract

一種抗彎折強化載板包含基板、複數個硬質絕緣板、複數個金屬柱、樹脂層、第一電路層及第二電路層。基板的上表面定義有複數個定位區，且基板具有貫穿基板的第一貫孔。硬質絕緣板設置於定位區上，且開設有貫穿硬質絕緣板的複數個第二貫孔。金屬柱填入於第二貫孔中。樹脂層覆蓋硬質絕緣板及基板的上表面，樹脂層包含複數個開口。第一電路層位於樹脂層的表面及開口中，連接金屬柱。第二電路層位於基板的下表面及第一貫孔中，連接金屬柱。透過嵌入硬質絕緣板，維持受熱時的穩定度、增加機械強度，而能提供高共平面性，適合應用在先進晶片封裝。

Description

抗彎折強化載板

本發明涉及晶片封裝領域，尤其是一種抗彎折強化載板。

在半導體的晶片2.0D至3.0D的封裝需求出現後，在密度或複雜度都大幅提升。為了符合半導體晶片的封裝需求，通常會引入中介板，以小晶片、大型拼接方式進行封裝。

然而，縱橫交錯大面積拼接的需求，對先進封裝最大的挑戰就是材料基底的平整度與穩定度，這尤其是面對大溫度變化的焊接過程考驗尤大。現階段，業者期透過增加核心板厚度，來提升組裝過程、產品實際運作，封裝平面的共平面性與穩定度。但是，現階段核心板以玻璃纖維製成，熱穩定度是其最大的缺點。在面對小晶片、大面積封裝，高共平面性與穩定度是必要特性，因此，提升載板的耐溫性與機械強度是現今重大的挑戰。

為了解決先前技術所面臨的問題，在此提供一種抗彎折強化載板。抗彎折強化載板包含基板、複數個硬質絕緣板、複數個金屬柱、樹脂層、第一電路層、以及第二電路層。

基板具有上表面及下表面，上表面定義有複數個定位區，基板還具有複數個第一貫孔，貫穿上表面及下表面。硬質絕緣板分別設置於定位區上，各硬質絕緣板開設有複數個第二貫孔，貫穿硬質絕緣板的第一表面及第二表面。金屬柱分別填入於第二貫孔中。樹脂層位於基板的上表面及硬質絕緣板上，覆蓋硬質絕緣板及基板的上表面，樹脂層包含複數個開口。第一電路層位於樹脂層的表面的一部份上及開口中，與金屬柱連接。第二電路層位於基板的下表面的一部分及第一貫孔中，且與金屬柱連接。

在一些實施例中，開口的位置分別對應於第二貫孔。

在一些實施例中，各硬質絕緣板的第一表面上更包含第三電路層，第三電路層連接第二貫孔中的金屬柱及第一電路層。進一步地，在一些實施例中，各硬質絕緣板的第二表面上更包含第四電路層，第四電路層連接第二貫孔中的金屬柱及第二電路層。

在一些實施例中，第二貫孔的側壁面與金屬柱之間，更包含塗層。較佳地，在一些實施例中，塗層為樹脂塗層。

在一些實施例中，基板的上表面開設有複數個凹槽，凹槽界定出定位區，硬質絕緣板分別卡設於凹槽中。

在一些實施例中，抗彎折強化載板更包含第一防銲漆層、第一銲墊層、第二防銲漆層及第二銲墊層。第一防銲漆層位於樹脂層之上，且開設有複數個第一銲墊開口，第一銲墊層填入於第一銲墊開口之中，且與第一電路層電性連接。第二防銲漆層位於基板的下表面，開設有複數個第二銲墊開口，第二銲墊層填入於第二銲墊開口之中，且與第二電路層電性連接。

進一步地，在一些實施例中，第一銲墊層包含複數個第一銲墊，第一銲墊突出於第一防銲漆層，第二銲墊層包含複數個第二銲墊，第二銲墊突出於第二防銲漆層，且第一銲墊之間的第一間距小於第二銲墊之間的第二間距。

進一步地，在一些實施例中，抗彎折強化載板更包含第一保護層、第一重分佈層、第二保護層及第二重分佈層。第一保護層位於樹脂層與第一防銲漆層之間，並覆蓋第一電路層，且具有複數個第一開口。第一重分佈層位於第一保護層的一部份上並填入第一開口，連接第一電路層與第一銲墊層。第二保護層位於基板的下表面與第二防銲漆層之間，並覆蓋第二電路層，且具有複數個第二開口。第二重分佈層位於第二保護層的一部份上並填入第二開口中，連接第二電路層與第二銲墊層。

更詳細地，在一些實施例中，第一開口的位置分別對應於第一銲墊開口，第二開口的位置分別對應第二銲墊開口。

在一些實施例中，各硬質絕緣板為陶瓷板、玻璃板、或碳化矽板。

在一些實施例中，各硬質絕緣板的長、寬的範圍是3至100公分，厚度為0.1至1公厘。

如同前述各實施例所示，抗彎折強化載板透過嵌入式的硬質絕緣板，能有效地維持受熱時的熱穩定度、並增加機械強度，從而能提供小晶片、大面積封裝的高共平面性與穩定度，而適合應用在高密度的先進晶片封裝。

應當理解的是，元件被稱為「設置」或「連接」於另一元件時，可以表示元件是直接位另一元件上，或者也可以存在中間元件，透過中間元件連接元件與另一元件。相反地，當元件被稱為「直接設置/連接在另一元件上」或「直接設置/連接到另一元件」時，可以理解的是，此時明確定義了不存在中間元件。

另外，術語「第一」、「第二」、「第三」這些術語僅用於將一個元件、部件、區域、層或部分與另一個元件、部件、區域、層或部分區分開，而非表示其必然的先後順序。此外，諸如「下」和「上」的相對術語可在本文中用於描述一個元件與另一元件的關係，應當理解，相對術語旨在包括除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。例如，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其他元件的「下」側的元件將被定向在其他元件的「上」側。此僅表示相對的方位關係，而非絕對的方位關係。

圖1為抗彎折強化載板第一實施例的俯視圖。圖2為抗彎折強化載板第一實施例的局部剖視圖。如圖1及圖2所示，抗彎折強化載板1包含基板10、複數個硬質絕緣板20、複數個金屬柱30、樹脂層40、第一電路層51、以及第二電路層53。圖1僅為了清楚呈現基板10及硬質絕緣板20相對位置，故省略了其他的元件。

如圖1及圖2所示，基板10具有上表面11及下表面13，上表面定義有複數個定位區15，基板10還具有複數個第一貫孔17，貫穿上表面11及下表面13。硬質絕緣板20分別設置於定位區15上，各硬質絕緣板20開設有複數個第二貫孔25，貫穿硬質絕緣板20的第一表面21及第二表面23。金屬柱30分別填入於第二貫孔25中。在此，硬質絕緣板20可以為陶瓷板、玻璃板、或碳化矽板。另外，硬質絕緣板20的長、寬的範圍是3至100公分，厚度為0.1至1公厘。然而，這僅為示例，而非用以限制，硬質絕緣板20實際的尺寸，將依據實際產品的需求而定。

樹脂層40位於基板10的上表面11及硬質絕緣板20上，覆蓋硬質絕緣板20及基板10的上表面11。樹脂層40包含複數個開口45。第一電路層51位於樹脂層40的表面的一部份上及開口45中，與金屬柱30連接。第二電路層53，位於基板10的下表面13的一部分及第一貫孔17中，且與金屬柱30連接。

在此，金屬柱30可以是以填入導電膏的厚膜技術來製作，也可以電鍍的方式來製作，主要的材料為銅或鋁。換言之，在製作方式的順序上，可以在硬質絕緣板20先雷射鑽孔後填入導電膏形成金屬柱30。再形成樹脂層40於其上。或者，在形成樹脂層40後，在進行雷射鑽孔後，以電鍍的方式填入金屬層，而形成金屬柱30及第一電路層51。若以後者的方式成形，則開口45及第二貫孔25為同時成形，開口45的位置上分別對應於第二貫孔25。

單一、大面積的硬質絕緣板20在後續製程中，可能遭受較大的應力，而產生局部破裂的問題，透過多片的硬質絕緣板20，可以降低了破裂的風險。進一步地，透過樹脂層40的包覆，可以確保硬質絕緣板20的邊緣不外露，避免介面的破裂。

圖3為抗彎折強化載板第二實施例的局部剖視圖。同時參照圖2，如圖3所示，不同於第一實施例的部分在於基板10的上表面11開設有複數個凹槽19，凹槽19界定出定位區15，硬質絕緣板20分別卡設於凹槽19中。換言之，硬質絕緣板20的側緣，與凹槽19的壁面191接觸。能夠理解的是，第一實施例是由基板10的上表面11放置硬質絕緣板20後，灌製樹脂層40的方式成形。而第二實施例，是將硬質絕緣板20卡設於凹槽19後，再形成樹脂層40於其上。

圖4為抗彎折強化載板第三實施例的局部剖視圖。如圖4所示，同時參照圖2及圖3，不同於第一實施例及第二實施例之處在於，第三實施例在硬質絕緣板20的第一表面21上更包含第三電路層55，第三電路層55連接第二貫孔25中的金屬柱30及第一電路層51。在此，可以理解的是，硬質絕緣板20可以在雷射鑽孔後，以厚膜技術於第一表面21上形成金屬膜，並填入第二貫孔25形成金屬柱30。接著，可以透過雷射燒蝕的方式，在其上形成第三電路層55。進一步地，在一些實施例中，各硬質絕緣板20的第二表面23上更包含第四電路層57，第四電路層57連接第二貫孔25中的金屬柱30及第二電路層53。

再次參照圖2至圖4，上述基板10、複數個硬質絕緣板20、複數個金屬柱30、樹脂層40、第一電路層51、以及第二電路層53可以被認為是一核心(core)板。進一步地，還可以在其上增層，例如，抗彎折強化載板1更包含第一防銲漆層61、第一銲墊層71、第二防銲漆層63及第二銲墊層73。第一防銲漆層61位於樹脂層40之上，且開設有複數個第一銲墊開口615。第一銲墊層71填入於第一銲墊開口615之中，且與第一電路層51電性連接。第二防銲漆層63位於基板10的下表面13，開設有複數個第二銲墊開口635，第二銲墊層73填入於第二銲墊開口635之中，且與第二電路層53電性連接。

更詳細地，第一銲墊層71包含複數個第一銲墊711，第一銲墊711突出於第一防銲漆層61，第二銲墊層73包含複數個第二銲墊731，第二銲墊731突出於第二防銲漆層63，且第一銲墊711之間的第一間距D1小於第二銲墊731之間的第二間距D2。換言之，抗彎折強化載板1可以做為晶片及系統母版之間的中介載板(interposer)，透過第一電路層51及第二電路層53來達到間距分配的功能。

進一步地，在一些實施例中，抗彎折強化載板1更包含第一保護層81、第一重分佈層91、第二保護層83及第二重分佈層93。第一保護層81位於樹脂層40與第一防銲漆層61之間，並覆蓋第一電路層51，且具有複數個第一開口815。第一重分佈層91位於第一保護層81的一部份上並填入第一開口815，連接第一電路層51與第一銲墊層71。第二保護層83位於基板10的下表面13與第二防銲漆層63之間，並覆蓋第二電路層53，且具有複數個第二開口835。第二重分佈層93位於第二保護層83的一部份上並填入第二開口835中，連接第二電路層53與第二銲墊層73。

實際上，第一重分佈層91、第二重分佈層93主要為了配合晶片及系統接腳的設計，而將線路引出到不同的位置，並配合不同的第一銲墊711、第二銲墊731的位置及間距。實際的情況，可以設置多層的第一保護層81、第一重分佈層91與第二保護層83及第二重分佈層93。

在一些實施例中，第一開口815的位置分別對應於第一銲墊開口615，第二開口835的位置分別對應第二銲墊開口635。但這僅為示例，而非用以限制。

圖5及圖6為硬質絕緣板20不同實施方式的局部剖視圖。如圖5及圖6所示，對於不同的精度、鑽孔、填孔型態。第二貫孔25可能如圖5所示，僅填入金屬柱30。或者，如圖6所示，在第二貫孔25的側壁面251與金屬柱30之間，更包含塗層255。較佳地，塗層255可以為樹脂塗層。

圖7為受熱抗彎折測試的比較圖。在此受熱抗彎折測試中，以第一實施例之結構，並陶瓷板為硬質絕緣板20作為實施例；以全玻璃纖維基板，增厚核心區域2公分的厚度做為比較例，模擬銲接的溫度升、降比較載板的翹曲狀況。如圖7所示，明顯地，比較例在溫度升溫到降溫，明顯地翹曲量明顯的變化。實施例的翹曲量數接近無變化，並幾乎等於測試設備的誤差範圍內。

綜上所述，抗彎折強化載板1透過嵌入複數個硬質絕緣板20，能有效地維持受熱時的熱穩定度、並增加機械強度，從而能提供小晶片、大面積封裝的高共平面性與穩定度，而適合應用在高密度的先進晶片封裝。

雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此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。

1:抗彎折強化載板 10:基板 11:上表面 13:下表面 15:定位區 17:第一貫孔 19:凹槽 191:壁面 20:硬質絕緣板 21:第一表面 23:第二表面 25:第二貫孔 251:側壁面 255:塗層 30:金屬柱 40:樹脂層 45:開口 51:第一電路層 53:第二電路層 55:第三電路層 57:第四電路層 61:第一防銲漆層 615:第一銲墊開口 71:第一銲墊層 711:第一銲墊 63:第二防銲漆層 635:第二銲墊開口 73:第二銲墊層 731:第二銲墊 81:第一保護層 815:第一開口 91:第一重分佈層 83:第二保護層 835:第二開口 93:第二重分佈層 D1:第一間距 D2:第二間距

圖1為抗彎折強化載板第一實施例的俯視圖。 圖2為抗彎折強化載板第一實施例的局部剖視圖。 圖3為抗彎折強化載板第二實施例的局部剖視圖。 圖4為抗彎折強化載板第三實施例的局部剖視圖。 圖5及圖6為硬質絕緣板不同實施方式的局部剖視圖。 圖7為受熱抗彎折測試的比較圖。

10:基板

11:上表面

13:下表面

17:第一貫孔

20:硬質絕緣板

21:第一表面

23:第二表面

25:第二貫孔

30:金屬柱

40:樹脂層

45:開口

51:第一電路層

53:第二電路層

61:第一防銲漆層

615:第一銲墊開口

71:第一銲墊層

711:第一銲墊

63:第二防銲漆層

635:第二銲墊開口

73:第二銲墊層

731:第二銲墊間

81:第一保護層

815:第一開口

91:第一重分佈層

83:第二保護層

835:第二開口

93:第二重分佈層

D1:第一間距

D2:第二間距

Claims (12)

1. 一種抗彎折強化載板，包含：一基板，具有一上表面及一下表面，該上表面定義有複數個定位區，該基板還具有複數個第一貫孔，貫穿該上表面及該下表面；複數個硬質絕緣板，分別設置於該等定位區上，各該硬質絕緣板開設有複數個第二貫孔，貫穿各該硬質絕緣板的一第一表面及一第二表面，其中各該硬質絕緣板的長、寬的範圍是3至100公分，厚度為0.1至1公厘；複數個金屬柱，該等金屬柱分別填入於該等第二貫孔中；一樹脂層，位於該基板的該上表面及該等硬質絕緣板上，覆蓋該等硬質絕緣板及該基板的該上表面，該樹脂層開設有複數個開口；一第一電路層，位於該樹脂層的一表面的一部份上及該等開口中，與該等金屬柱連接；以及一第二電路層，位於該基板的該下表面的一部分及該等第一貫孔中，且與該等金屬柱連接。
2. 如請求項1所述之抗彎折強化載板，其中該等開口的位置分別對應於該等第二貫孔。
3. 如請求項1所述之抗彎折強化載板，其中各該硬質絕緣板的該第一表面上更包含一第三電路層，該第三電路層連接該等第二貫孔中的該金屬柱及該第一電路層。
4. 如請求項3所述之抗彎折強化載板，其中各該硬質絕緣板的該第二表面上更包含一第四電路層，該第四電路層連接該等第二貫孔中的該金屬柱及該第二電路層。
5. 如請求項1所述之抗彎折強化載板，其中該等第二貫孔的一側壁面與該金屬柱之間，更包含一塗層。
6. 如請求項5所述之抗彎折強化載板，其中該塗層為一樹脂塗層。
7. 如請求項1所述之抗彎折強化載板，其中該基板的該上表面開設有複數個凹槽，該等凹槽界定出該等定位區，該等硬質絕緣板分別卡設於該等凹槽中。
8. 如請求項1所述之抗彎折強化載板，更包含一第一防銲漆層、一第一銲墊層、一第二防銲漆層及一第二銲墊層，該第一防銲漆層位於該樹脂層之上，且開設有複數個第一銲墊開口，該第一銲墊層填入於該等第一銲墊開口之中，且與該第一電路層電性連接；該第二防銲漆層位於該基板的該下表面，且開設有複數個第二銲墊開口，該第二銲墊層填入於該等第二銲墊開口之中，且與該第二電路層電性連接。
9. 如請求項8所述之抗彎折強化載板，其中該第一銲墊層包含複數個第一銲墊，該等第一銲墊突出於該第一防銲漆層，該第二銲墊層包含複數個第二銲墊，該等第二銲墊突出於該第二防銲漆層，且該等第一銲墊間的一第一間距小於該等第二銲墊間的一第二間距。
10. 如請求項8所述之抗彎折強化載板，更包含一第一保護層、一第一重分佈層、一第二保護層及一第二重分佈層，該第一保護層位於該樹脂層與該第一防銲漆層之間，並覆蓋該第一電路層，且具有複數個第一開口，該第一重分佈層位於該第一保護層的一部份上並填入該等第一開口中，連接該第一電路層與該第一銲墊層，該第二保護層位於該基板的 該下表面與該第二防銲漆層之間，並覆蓋該第二電路層，且具有複數個第二開口，該第二重分佈層位於該第二保護層的一部份上並填入該等第二開口中，連接該第二電路層與該第二銲墊層。
11. 如請求項10所述之抗彎折強化載板，其中該等第一開口的位置分別對應於該等第一銲墊開口，該等第二開口的位置分別對應該等第二銲墊開口。
12. 如請求項1所述之抗彎折強化載板，其中各該硬質絕緣板為一陶瓷板、一玻璃板、或一碳化矽板。