内埋式线路基板的结构及其制造方法

摘要

一种内埋式线路基板的制造方法，包括：提供一基板；在基板处形成一通孔(through hole)与数个沟槽(trenches)，且通孔贯穿基板，该些沟槽则形成于基板的上表面和下表面处；和对基板进行一次电镀(one-plating step)，使通孔和该些沟槽同时镀满一导电材料。其中，基板为一厚树脂基板，包括一中心层、和形成于中心层的上下表面具有一定厚度的第一、二树脂层，且沟槽形成于第一、二树脂层处。且填充于该些沟槽的导电材料分别与第一、第二树脂层的表面齐平。

权利要求

1.一种内埋式线路基板的制造方法，包括：

将一玻璃纤维浸泡于树脂液以形成一中心层；

在该中心层的一上表面与一下表面别形成一第一树脂层与一第二树脂层；

形成一通孔贯穿该中心层、该第一树脂层与该第二树脂层；

形成该通孔之后形成数个沟槽，且该些沟槽形成于该第一树脂层和该第二树脂层，其中该沟槽的宽深比为1/4～4，且该沟槽的壁厚与深度比为1/4～4；

对该中心层、该第一树脂层与该第二树脂层进行一次电镀，使该通孔和该些沟槽同时镀满一导电材料；

去除该第一树脂表面与该第二树脂表面的该导电材料，使该导电材料表面与该第一树脂表面及该第二树脂表面齐平；

形成一第一焊料层与一第二焊料层于该第一树脂表面与该第二树脂表面，并分别露出该通孔与该沟槽处的该导电材料的部分表面；和形成一金属层于该通孔与该沟槽处露出的该导电材料的该部分表面。

2.如权利要求1所述的制造方法，其中利用一机械钻孔方式或一激钻孔方式，以打穿该基板而形成该通孔。

3.如权利要求1所述的制造方法，其中将该基板浸置于一电镀槽中，使该通孔和该些沟槽同时镀满该导电材料。

4.一厚树脂基板，包括：

一中心层，包括一玻璃纤维树脂层，该玻璃纤维树脂层的厚度为10μm～50μm；和一第一树脂层和一第二树脂层，分别形成于该中心层的一上表面和一下表面，该第一、第二树脂层的厚度分别为10μm～50μm，其中，该第一、第二树脂层更包括数个沟槽，且每一沟槽的一宽深比为1/4～4，该沟槽的壁厚与深度比为1/4～4。

5.如权利要求4所述的厚树脂基板，其中该厚树脂基板的一总厚度为30μm～

250μm。

6.如权利要求4所述的厚树脂基板，其中该玻璃纤维树脂层和该第一、第二树脂层所包括的一树脂材料为二氟化铵树脂、双马来酰亚胺树脂、玻璃布基有环氧树脂、聚亚醯胺树脂、液晶聚合树脂或环氧树脂。

7.一种两层式内埋线路的基板结构，包括：

一中心层，包括一玻璃纤维树脂层；

一第一树脂层和一第二树脂层，分别形成于该中心层的一上表面和一下表面，且该第一、第二树脂层处则具有数个沟槽，且每一沟槽的一宽深比为1/4～4，该沟槽的壁厚与深度比为1/4～4；和一导电材料，填充于该些沟槽中，且位于该些沟槽的该导电材料分别与该第一、第二树脂层的表面齐平。

8.权利要求7所述的基板结构，更包括至少一通孔贯穿该第一树脂层、该中心层和该第二树脂层，且该导电材料亦填充于该通孔中，且位于该通孔处的该导电材料分别与该第一、第二树脂层的表面齐平。

9.如权利要求7所述的基板结构，其中该中心层包括数个层玻璃纤维树脂层，该玻璃纤维树脂层的厚度为10μm～50μm，该第一、第二树脂层的厚度分别为10μm～50μm，

10.一种内埋式线路基板的结构，包括：

一基板结构，包括：

一中心层，包括一玻璃纤维树脂层；

一第一树脂层和一第二树脂层，分别形成于该中心层的一上表面和一下表面，且该第一、第二树脂层处则具有数个沟槽，且每一沟槽的一宽深比为1/4～4，该沟槽的壁厚与深度比为1/4～4；

一第一导电材料，填充于该些沟槽中，且位于该些沟槽的该第一导电材料分别与该第一、第二树脂层的表面齐平；

一第一焊料层和一第二焊料层，分别形成于该第一、第二树脂层上，且该第一、第二焊料层分别具有数个孔洞以暴露出该第一导电材料的部分表面；和一第二导电材料，形成于该第一、第二焊料层的该些孔洞处。

说明书

内埋式线路基板的结构及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明是有关于一种内埋式线路基板的结构及其制造方法，且特别是有关于一种具有厚树脂基板的内埋式线路基板的结构及其制造方法。

背景技术

[0002] 集成电路(IC)构装技术是电子产业中重要的一环，电子构装主要的功用在于保护、支撑、线路配置与制造出散热途径，并提供零件一个模块化与规格标准。在1990年代主要是利用球栅数组(Ball Grid Array，BGA)的封装方式进行电子构装，其优点为散热性佳与电性好、接脚数可以大量增加，可有效缩小封装体面积。

[0003] 然而，随着全球个人计算机、消费性电子产品及通讯产品不断要求轻薄短小更要具备高效能的趋势下，芯片所要求的电气特性不但要愈好，整体体积要愈小，但I/O埠的数目却是往上提高。随着I/O数量增加、集成化线路间距缩小，要想在BGA基板上高效率地布置走线变得困难，例如在点18工艺(线宽0.18μm)或是高速(如800MHz以上)的IC设计上，有大幅增加I/O密度的趋势。而覆晶(Flip Chip)技术正是可以解决此问题的构装方式之一，其具有高I/O和优良电性，成为现今载板发展的主流趋势之一。在2006年后覆晶载板已是各载板厂争相投资的产品项目，且各下游产品对覆晶载板的采用率已达一定水准。再者，除覆晶技术的需求外，下游产品系统整合化的要求将日趋明显，因此多芯片模块(Multi-chip Module，MCM)工艺对MCM载板的需求亦将大幅提高，可望与覆晶载板一同成为市场的成长潜力产品。

[0004] 而快速增加的微电子系统需求(特别是关于系统大小和芯片整合增益部分)也更加速了芯片级尺寸封装(Chip Scale Packaging，CSP)技术的采用。就像是表面黏装技术(surface-mount packaging technology，简称SMT)在过去逐渐战胜通孔插装技术(through-hole technology)一样，CSP技术目前也将逐渐取代SMT的技术。

[0005] 随着芯片级尺寸封装(CSP)技术的成熟，追求性能与成本的系统型半导体封装方式-系统封装(System in Package，SiP)也成为封装技术的主流，主要是因为产品的尺寸越来越小、功能越趋繁多，必须应用SiP技术以满足市场的需求。系统封装SiP包括了将芯片(chip)或是被动组件(Passive Components)或是其它模块进行构装。系统封装也包括了不同技术如PiP(Package in Package)、PoP(Package on Package)、平面型的多芯片模块封装、或是为节省面积将不同功能芯片堆栈(Stack)起来的3D堆栈封装，这些都属于系统封装(SiP)技术的发展范畴，该用何种型态封装也视应用需求而有所差异。因此SiP的定义十分广泛。在系统封装(SiP)技术中，所使用的接合技术也有很多种，例如是打线连接(Wire bonding)、覆晶式(Flip Chip)接合和使用多种接合技术(Hybrid-type)等等。

[0006] 以系统封装(System in Package)裸晶为例，它可将不同数字或模拟功能的裸晶，以凸块(bump)或打线(wire bond)方式连结于芯片载板上，该载板中已有部分内埋被动组件或线路设计，此具有电性功能的载板，称为整合性基板(Integrated Substrate)或功能性基板(Functional Substrate)。请参照图1，其绘示一种传统内埋式线路的整合性基板的示意图。如图1所示的传统基板是在一中心层(core)11的上下表面各形成第一导电层12和第二导电层13，导电层的材料例如是金属铜，再图案化导电层以形成整合性基板所需的线路图形。中心层11的材料例如是玻璃纤维和树脂所组成，制作时使玻璃纤维浸泡于树脂液中，因此所形成的中心层11是有如经纬线交错的玻璃纤维与树脂含浸混和而成。而图案化导电层后可在第一导电层12上例如形成通孔(Via)121和122，在第二导电层13上例如形成通孔131、132和沟槽(trench)133。然而，此种态样的整合性基板其导电图案是突出于中心层11外，使整个基板的上下表面呈现凹凸不平状，再者整体(包括中心层11和第一、二导电层12和13)的厚度较厚，在此种结构下要再使基板薄化的可能性很小，因此不利于应用在小型尺寸产品上。随着应用产品的尺寸和外型轻薄化的需求越来越高，此种具有一定厚度的传统基板结构实无法符合市场产品的需求。

[0007] 发明内容

[0008] 本发明有关于一种内埋式线路基板的结构及其制造方法，其以一厚树脂基板进行基板制造，以形成具平坦表面的基板结构，且整体厚度降低，符合市场产品高功能且轻薄化的需求。

[0009] 根据本发明，提出一种内埋式线路基板的制造方法，包括：提供一基板；在基板处形成一通孔(through hole)与数个沟槽(trench)，且通孔贯穿基板，该些沟槽则形成于基板的上表面和下表面处；和对基板进行一次电镀(one-plating step)，使通孔和该些沟槽同时镀满一导电材料。

[0010] 根据本发明，提出一种厚树脂基板(Thick Resin Core，TRC)，包括一中心层(central core)、一第一树脂层和一第二树脂层。中心层具有至少一玻璃纤维树脂层，且玻璃纤维树脂层的厚度约为10μm～50μm。第一、二树脂层分别形成于中心层的上下表面，且厚度分别约为10μm～50μm。

[0011] 根据本发明，提出一种两层式内埋线路的基板结构，包括一中心层、一第一树脂层、一第二树脂层、和一导电材料。中心层包括一玻璃纤维树脂层。第一、二树脂层分别形成于中心层的上下表面，且第一、第二树脂层处具有数个沟槽。导电材料填充于该些沟槽中，且位于该些沟槽的导电材料分别与第一、第二树脂层的表面齐平。

[0012] 根据本发明，提出一种内埋式线路基板的结构，包括一具第一导电材料的基板结构、第一、二焊料层和一第二导电材料。其中，基板结构包括一中心层、和形成于中心层上下表面的一第一树脂层和一第二树脂层，且第一、第二树脂层处具有数个沟槽。第一导电材料填充于该些沟槽中，且位于沟槽的第一导电材料分别与第一、第二树脂层的表面齐平。第一、第二焊料层分别形成于第一、第二树脂层上，且分别具有数个孔洞以暴露出第一导电材料的部分表面。至于第二导电材料则形成于第一、第二焊料层的该些孔洞处。

[0013] 为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

[0014] 图1绘示一种传统内埋式线路的整合性基板的示意图。

[0015] 图2A～2G绘示本发明一实施例的内埋式线路基板的制造方法。

[0016] 图3绘示依照本发明一较佳实施例的厚树脂基板的局部放大示意图。

[0017] 主要组件符号说明：

[0018] 11：中心层

[0019] 12：第一导电层

[0020] 13：第二导电层

[0021] 121、122、131、132：通孔

[0022] 20：厚树脂基板

[0023] 201、301：中心层

[0024] 203、303：第一树脂层

[0025] 205：第二树脂层

[0026] 21a：基板20的上表面

[0027] 21b：基板20的下表面

[0028] 22：通孔

[0029] 23a～23d、25a～25c：沟槽

[0030] 26：导电材料

[0031] 206：第一焊料层

[0032] 207：第二焊料层

[0033] 208a～208c：金属层

具体实施方式

[0034] 本发明提出一种内埋式线路基板的结构及其制造方法，主要是在一种厚树脂基板的表面上直接进行图案化步骤，如形成通孔(through hole)和沟槽(trench)，并且利用一次电镀(one-plating step)方式，使通孔和沟槽同时镀满一导电材料，之后进行后续处理使通孔和沟槽内的导电材料和基板表面齐平，再经过焊料层和适当表面处理加工后，完成本发明内埋式线路基板的制造。依据本发明所提出的内埋式线路基板，不但整体厚度可降低，且基板表面平整(不会有凸起的线路图案)，因此十分适合小尺寸应用产品的需求。

[0035] 以下根据本发明提出一实施例，以详细说明本发明的内埋式线路基板的制造方法。然而实施例中所提出的方法仅为举例说明之用，并非作为限缩本发明保护范围之用。再者，实施例的图标仅绘示本发明技术的相关组件，省略不必要的组件，以清楚显示本发明的技术特点。

[0036] 请参照图2A～2G，其绘示本发明一实施例的内埋式线路基板的制造方法。首先，提供一厚树脂基板(Thick Resin Core，TRC)20，如图2A所示。厚树脂基板20包括一中心层(central core)201、一第一树脂层203和一第二树脂层205。中心层201至少包括一层玻璃纤维树脂层，其厚度约为10μm～50μm。实际的玻璃纤维树脂层数可视应用所需作调整，例如2层或3层的玻璃纤维树脂层作为中心层201。第一树脂层203和第二树脂层205分别形成于中心层201的上表面和下表面，且第一、第二树脂层203、205的厚度分别约为10μm～50μm。当中心层201只有单一玻璃纤维树脂层且具有最薄厚度约10μm，第一、第二树脂层203、205也分别为最薄厚度约10μm时，厚树脂基板的总厚度仅有约30μm。当中心层201具有三层玻璃纤维树脂层且每层具有厚度约50μm，第一、第二树脂层203、205也分别具有厚度约50μm时，厚树脂基板的总厚度有约250μm。因此，厚树脂基板的总厚度范围约为30μm～250μm。

[0037] 厚树脂基板20的制法例如是将玻璃纤维浸泡于树脂液，使玻璃纤维与树脂混合而成中心层201，并在中心层201外侧形成具一厚度的第一、第二树脂层203、205。而中心层201的玻璃纤维树脂层，和第一、第二树脂层203、205所包括的树脂材料例如是二氟化铵树脂(Ammonium Bifluoride，ABF)、双马来酰亚胺树脂(Bismaleimide，BT)、玻璃布基有环氧树脂(FR4、FR5)、聚亚醯胺树脂(polyimide，PI)、液晶聚合树脂(LCP)、或环氧树脂(Epoxy)等。但本发明对此并不多作限制。

[0038] 接着，在如图2A所示的厚树脂基板20处形成通孔(through hole)与沟槽(trench)，其中，通孔贯穿基板20，而沟槽则形成于基板20的上表面21a和下表面21b处。

[0039] 在此实施例中则是先形成通孔22贯穿基板20，如图2B所示；之后清除形成通孔22时所产生的玻璃纤维和树脂削屑。再于第一树脂层203和第二树脂层205处分别形成多个沟槽23a～23d和25a～25c，如图2C所示；之后并清除形成沟槽23a～23d、25a～25c时所产生的树脂削屑。如先制作沟槽23a～23d、25a～25c再制作通孔22可能会使钻挖通孔22产生的削屑(玻璃纤维和树脂)掉至沟槽23a～23d、25a～25c内，而影响后续工艺与产品电性。然而，本发明并不特别限制实际制作时形成通孔22与沟槽23a～23d、25a～
25c的顺序。

[0040] 在此实施例中，可利用机械钻孔(mechanical drill)方式或激光钻孔(laser drill)方式，以打穿基板20而形成如图2B所示的通孔22。若选择激光钻孔方式，则可选择具有较高能量的一长波长激光以在基板20处形成通孔22，例如使用二氧化碳激光(CO2 Laser)。另外，可较佳地选用具有较低能量的一短波长激光如紫外光激光或准分子激光(UV or Excimer Laser)在第一树脂层203和第二树脂层205处切割出如图2C所示的沟槽23a～23d、25a～25c。本发明实施例选用激光钻孔和切割方式形成通孔22和沟槽23a～
23d、25a～25c，不需要使用传统的黄光工艺，而是使用具高精度定位系统的激光进行加工，因此不但工艺具有自对准(self-aligned)的步骤，制成的产品亦具有自对准的优点。

[0041] 接着，如图2D所示，对基板20进行一次电镀(one-plating step)，例如将基板20浸置于一电镀槽中，使通孔22和沟槽23a～23d、25a～25c都同时镀满一导电材料26。导电材料26例如是金属铜。不同于传统对于填镀孔洞/沟槽须先使用无电镀(electroless deposition)方式形成底铜，再使用电解电镀方式继续将该空间镀满，本发明实施例所使用的一次电镀可快速地将通孔22和沟槽23a～23d、25a～25c同时镀满，不但步骤简单也可缩短整体流程时间(quicker cycle time)，使制造成本降低。

[0042] 之后，如图2E所示，去除基板20的上表面21a和下表面21b处多余的导电材料26，使镀填于通孔22和沟槽23a～23d、25a～25c的导电材料26表面与基板20的上表面21a和下表面21b齐平。在此实施例中，可利用蚀刻(etching)方式或机械研磨(mechanical grinding)方式使表面薄化，以去除基板20上多余的导电材料26。也可应用电化学减薄(electrolytic thinning)、微量蚀刻(flash etching)、或表面烧蚀(surface ablation)/等离子清洗(plasma cleaning)等其它方式达到去除多余的导电材料和平坦化的目的。本发明对此并不多作限制。

[0043] 接着，在基板20的上表面21a和下表面21b分别形成一第一焊料层206和一第二焊料层207，且第一焊料层206、第二焊料层207分别露出通孔22和沟槽处的导电材料26的部分表面。如第2F图所示，第一焊料层206形成后暴露出填充于沟槽23b处的导电材料26的部分表面；第二焊料层207形成后暴露出填充于沟槽25a～25c处的导电材料26的部分表面。其中，第一焊料层206和第二焊料层207的厚度例如分别为约10μm～20μm。

[0044] 在此实施例中，于形成第一焊料层206、第二焊料层207后，在通孔22和沟槽23b、25a～25c处的导电材料26所露出的部分表面进行一表面处理，例如进行一无电镀金属工艺(Bus-less metal finish)，以相应地形成金属层208a～208c或是金属保护层，如图2G所示，以完成内埋式线路基板的制作。金属层208a～208c或是金属保护层的材料例如是使用对环境较无害的无铅焊料。其中，无铅焊料包括金属涂层和有机涂层。金属涂层例如化镍金(Electroless Nickel/Immersion Gold，ENIG)、浸镀银(Immersion Silver，ImAg)、浸镀锡(Immersion Tin，ImSn)或选择性镀锡(Selective Tin-Plating)等；有机涂层(金属保护层)例如有机可焊性保护剂(OrganicSolderability Preservative，OSP)。但本发明并不以此为限，选择表面处理材料时需视实际应用状况而定

[0045] 如上述本发明实施例所揭露的内埋式线路基板的制造方法，在厚树脂基板20的树脂上(第一树脂层203和第二树脂层205)直接定义出沟槽和形成通孔，且基板的线路图案(如图2E所示的导电材料26)，只要去除多余的导电材料和平坦化步骤后即可显露出来，并完全与树脂表面齐平。因此，与传统的内埋式线路基板结构(如图1)相较，本发明所制得的基板没有凸起的线路图案，而是具有平坦整齐的表面。再者，如前述，实施例所提出的厚树脂基板其总厚度范围约为30μm～250μm，在一连串的工艺后，内埋式线路基板的总厚度为厚树脂基板20厚度加上第一、二焊料层206、207的厚度(分别约10μm～20μm)，约为50μm～290μm。因此，本发明所制得的内埋式线路基板不但表面平整，其整体厚度也可降低至约290μm以下，十分符合应用产品日渐趋于轻薄短小的需求。

[0046] 另外，在现有工艺中蚀刻、激和电镀的能力下，此实施例更对于如图2C所示在树脂层处所形成的沟槽大小与形状作进一步研究。

[0047] 请参照图3，其绘示依照本发明一较佳实施例的厚树脂基板的局部放大示意图。其中在中心层301上方的第一树脂层303具有数个沟槽。图3中标示了与沟槽尺寸相关的三种参数，包括：沟槽壁厚TS(trench wall thickness)、沟槽宽度TW(trench width)和沟槽深度TD(trench depth)。此三种参数值对于最终产品的特性会造成影响，例如沟槽壁厚TS太薄，进行后续工艺时槽壁容易有损坏；若沟槽宽度过宽将不易进行后续导电材料电镀和平坦化步骤；而沟槽深度也会受到所在树脂层厚度和导电材料电镀能力的限制。

[0048] 因此，依照本发明一实施例，沟槽的宽深比TW/TD(aspect ratio)约为4～1/4。由于本发明所提出的内埋式线路基板，会在沟槽内填入导电材料以形成线路，因此沟槽的宽深比TW/TD会影响线路的信号完整性。而多个沟槽的宽深比可以相同或不同，其确切数值视应用状况而定，本发明并不特别限制。举例来说，若本发明的沟槽在应用中将成为保护频带线路(guardband circuit)，则可选用较低的宽深比数值，例如1/2或其它小于1的数值；若本发明的沟槽在应用中将成为导电线路(conducting circuit)，则可选用较高的宽深比数值，例如2或其它大于1的数值。

[0049] 再者，于一实施例中，每一沟槽的壁厚TS可约为5μm～15μm、或是5μm～12μm；每一沟槽的宽度TW可约为5μm～15μm、或是5μm～12μm。而对于选用第一、二焊料层206、207的厚度分别约10μm～20μm的线路基板(请参照图2F)，沟槽深度TD可约为5μm～12μm。

[0050] 再者，沟槽的壁厚和深度比TS/TD(aspect ratio)会影响槽壁的强度进而影响产品良率(yield)，也会影响产品的稳定度(reliability)如漏电流(leakage)或干扰(cross-talking)。因此，在实施例中沟槽的壁厚和深度比可例如是约4～1/4。但本发明对此并不特别限制，其确切数值视应用状况而定。举例来说，若应用本发明的产品要求内埋线路具高良率和高稳定度，则可选用较高的TS/TD比值例如2，且沟槽的壁厚TS值例如是15μm；若应用本发明的产品没有特别要求内埋线路具高良率和高稳定度，则可选用低一点的TS/TD比值例如1/2(或1/2以上)，且沟槽的壁厚TS值可选择5μm(或5μm以上)。

[0051] 综上所述，本发明实施例的内埋式线路基板的制造方法，在一厚树脂基板的树 脂上直接定义出沟槽和形成通孔，并利用一次电镀同时形成沟槽和通孔处的导电材料电镀，且经过去除多余的导电材料和平坦化步骤后即可形成基板的线路图案，且线路与树脂表面齐平。因此，依照本发明实施例的方法所制得的内埋式线路基板，其表面平坦整齐，且整体厚度亦大幅下降，十分符合应用产品日渐趋于轻薄短小的需求。

[0052] 综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视后附的申权利要求书所界定者为准。