CN102036498B - 内埋式组件基板结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种内埋式组件基板结构的制作方法。首先提供一核心电路板，包含有一开孔及多个连接铜垫，其上设有多个第一导电凸块；提供一载板，包含一基材及一表面铜层，其上设有多个第二导电凸块，以及一内埋式组件，置于导电凸块上并与其接合；提供一中间接合材，在相对应于该核心电路板的该开孔处，设有一贯穿孔；以及进行一压合工艺，将该核心电路板、该中间接合材及该载板压合在一起，使该第一导电凸块穿过该中间接合材而与该表面铜层电连接，并形成一合金界面。

Description

内埋式组件基板结构及其制作方法

技术领域

本发明是有关于一种电路板及其制作方法，特别是有关于一种内埋式组件基板结构及其制作方法。

背景技术

近年来，随着电子技术的日新月异，更人性化、功能更佳的电子产品不断地推陈出新，并朝向轻、薄、短、小的趋势设计。在这些电子产品内通常会配置电路板，用以承载单个芯片或多个芯片，以作为电子产品的数据处理单元，然而芯片配置于电路板表面上会造成承载面积增加，因而将芯片或组件内嵌于电路基板中的内埋式组件基板，已成为当前的技术趋势。

图1所示的是现有内埋式组件基板的剖面示意图。如图1所示，现有内埋式组件基板400主要由核心板410、外层线路板420及外层线路板430压合而成，在核心板410中设有一开孔410a用来容置一内埋式组件500，其中，内埋式组件500是以锡膏表面贴装(SMT)上件，也就是说，在外层线路板430上必须预作面积较大的SMT铜垫432，并且必须确保锡膏440不会溢流，例如预作阻锡膏流动的沟槽或其它结构。

此外，现有内埋式组件基板400的导通孔460通常为充填银颗粒与树脂复合材料所组成的银胶，由于仅利用细小银颗粒之间的物理接触作为电性传导，故其电导通性较差，加上导通孔与铜垫的接口无金属结合，造成现有内埋式组件基板的信赖性较差。

由此可知，该领域目前仍需要一种改良的内埋式组件基板结构及其工艺方法，以解决上述现有技术的不足与缺点。

发明内容

本发明主要目的在提供一种改良的内埋式组件基板结构及其制作方法。

本发明一优选实施例提供一种内埋式组件基板结构的制作方法。首先提供一核心电路板，包含有一开孔及多个连接铜垫，其上设有多个第一导电凸块；提供一载板，包含一基材及一表面铜层，其上设有多个第二导电凸块，以及一内埋式组件，置于导电凸块上并与其接合；提供一中间接合材，在相对应于该核心电路板的该开孔处，设有一贯穿孔；以及进行一压合工艺，将该核心电路板、该中间接合材及该载板压合在一起，使该第一导电凸块穿过该中间接合材而与该表面铜层电连接，并形成一合金界面。

本发明另一优选实施例提供一种内埋式组件基板结构，包含有一核心电路板，其包含有一开孔及多个连接铜垫；一内埋式组件，置于该开孔内；以及多个合金插塞，分别设于该多个连接铜垫上，并与一外层线路电连接，且各该合金插塞与该外层线路之间具有一合金界面。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举优选实施方式，并配合所附图式，作详细说明如下。然而如下的优选实施方式与图式仅供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。

附图说明

图1所示的是现有内埋式组件基板的剖面示意图。

图2至图9为依据本发明优选实施例所绘示的内埋式组件基板结构制作方法示意图。

其中，附图标记说明如下：

1        核心电路板            1a       上表面

1b       下表面                10       核心基板

10a      导线图案              10b      导线图案

12a      连接铜垫              12b      连接铜垫

14a      细线路                14b      细线路

16       导电通孔结构          18       开孔

112      导电凸块              112a     合金插塞

2       载板             20       基材

22      表面铜层         212      导电凸块

212a    合金插塞         220      电路图案

222     铜垫             224      细线路

3       载板             30       基材

32      表面铜层         300      内埋式组件

312     导电凸块         312a     合金凸块

320     电路图案         322      铜垫

324     细线路           332      铜垫

4       中间接合材       48       贯穿孔

5       中间接合材       60       合金界面

70      防焊阻剂层       70a      防焊开孔

72      锡球             80       防焊阻剂层

80a     防焊开孔         82       保护层

400     内埋式组件基板   410      核心板

410a    开孔             420      外层线路板

430     外层线路板       432      SMT铜垫

440     锡膏             460      导通孔

500     内埋式组件

具体实施方式

请参阅图2至图9，其为依据本发明优选实施例所示的内埋式组件基板结构制作方法示意图。需注意的是，图2至图9中仅以「1+2+1」四层线路板为例示范说明，但本发明不限于此种多层电路板结构，本领的技术人员应能理解本发明也可以被应用于核心板、连结板及其它多层板结构或者其工艺。

首先，如图2所示，提供一核心电路板1，包括一核心基板10，例如，绝缘材，其中，核心基板10包含有一上表面1a以及一下表面1b，且在核心基板10的上表面1a及下表面1b已分别形成导线图案10a及10b。例如，导线图案10a至少可以包括连接铜垫12a以及细线路14a，导线图案10b至少可以包括连接铜垫12b以及细线路14b。

此外，在核心基板10中已形成有多个连通上表面1a及下表面1b的导线图案10a及10b的导电通孔结构16，例如，导电通孔结构16电连接形成在核心基板10上表面1a的连接铜垫12a以及形成在核心基板10下表面1b的连接铜垫12b。

举例来说，形成上述的核心电路板1的步骤可以包括有：(1)提供一核心层薄板或一铜箔基板；(2)进行机械或激光钻通孔工艺；(3)铜电镀通孔；及(4)线路蚀刻。

如图3所示，在核心电路板1的预定位置进行开孔工艺，例如，以激光或者机械成型机具，在核心电路板1的预定位置形成一贯穿核心基板10上表面1a及下表面1b的开孔18。此开孔18是用来在后续步骤中容置一内埋式组件。

如图4A所示，接着，至少在核心电路板1的上表面1a的连接铜垫12a上，利用印刷方式形成锥形的导电凸块112，其中，导电凸块112可以是铜-铋-锡(Cu/Bi/Sn)、铜-银-铋-锡(Cu/Ag/Bi/Sn)、铜-铋-锌-锡(Cu/Bi/Zn/Sn)等铜膏或铜合金胶，其熔点应低于210℃，甚至低于200℃以下。

根据本发明的优选实施例，导电凸块112较佳为铜-铋-锡(Cu/Bi/Sn)配方铜合金胶，其熔点为190℃左右。在印刷步骤后，接着进行一烘烤工艺，在作业温度约90-120℃的环境下，使导电凸块112硬化。

如图4B所示，另外提供一载板2，其包含一基材20以及一表面铜层22。例如，载板2可以是一可撕离铜箔，或是金属载板上电镀12μm铜层。同样的，利用印刷方式，在载板2的表面铜层22上的预定位置形成锥形的导电凸块212，其中，导电凸块212可以是铜-铋-锡(Cu/Bi/Sn)、铜-银-铋-锡(Cu/Ag/Bi/Sn)、铜-铋-锌-锡(Cu/Bi/Zn/Sn)等铜膏或铜合金胶，其熔点应低于210℃，甚至低于200℃以下。

根据本发明的优选实施例，导电凸块212较佳为铜-铋-锡(Cu/Bi/Sn)配方铜膏或铜合金胶所构成者，其熔点较佳为190℃左右。在印刷步骤后，接着进行一烘烤工艺，在作业温度约90-120℃下，使导电凸块212硬化。

如图4C所示，另外提供一载板3，其包含一基材30以及一表面铜层32。例如，载板3可以是一可撕离铜箔，或是金属载板上电镀12μm铜层。同样的，利用印刷方式在载板3的表面铜层32上的预定位置形成导电凸块312，其中，导电凸块312可以是铜-铋-锡(Cu/Bi/Sn)、铜-银-铋-锡(Cu/Ag/Bi/Sn)、铜-铋-锌-锡(Cu/Bi/Zn/Sn)等铜膏或铜合金胶，其熔点应低于210℃，甚至低于200℃以下。

根据本发明的优选实施例，导电凸块312较佳为铜-铋-锡(Cu/Bi/Sn)配方铜合金胶，其熔点为190℃左右。在印刷步骤后，接着将一内埋式组件300置于导电凸块312上并与其接合。随后进行一烘烤工艺，在作业温度约90-120℃下，使导电凸块312硬化。前述的内埋式组件300可以是半导体集成电路芯片或被动组件等等。

如图4D所示，另外提供一中间接合材4，例如，片状胶片(Prepreg)、FR5或ABF(Ajinomoto build-up film)介电层膜等材质，在相对应于核心电路板1的开孔18的预定位置上，形成一预设贯穿孔48。

如图5A及图5B所示，接着将图4A所示的核心电路板1、图4B所示的载板2及图4C所示的载板3在一低压下以及相对低温下层迭并压合在一起，其中，核心电路板1被夹在载板2与载板3之间，核心电路板1与载板3之间是图4D所示的中间接合材4，其预设贯穿孔48相对应于核心电路板1的开孔18，用来容置内埋式组件300，核心电路板1与载板2之间则是另一中间接合材5。

根据本发明的优选实施例，前述的低压约为0.5Mpa～3Mpa，而前述的相对低温约为180-200℃，例如，190℃左右。前述的相对低温范围是用来使中间接合材4及中间接合材5固化的温度范围。

在进行前述的压合工艺时，核心电路板1上的导电凸块112会穿过中间接合材4，直接与载板3的表面铜层32电连接，并且在前述的相对低温环境下，导电凸块112会与载板3的表面铜层32反应形成合金界面60，例如，铜-铋-锡(Cu/Bi/Sn)合金，形成良好的电性接触，而导电凸块112本身也会转变成合金插塞112a。

同样的，载板2上的导电凸块212会穿过中间接合材5，与核心电路板1上的连接铜垫12b电连接，并且在前述的相对低温环境下，导电凸块212会与连接铜垫12b反应形成合金界面，例如，铜-铋-锡(Cu/Bi/Sn)合金，形成良好的电性接触，而导电凸块212本身也会转变成合金插塞212a。此外，在前述的压合过程中，载板3上的导电凸块312也会转变成合金凸块312a，与内埋式组件300之间形成良好的电性接触。

如图6所示，接着进行载板剥离工艺，利用蚀刻或手动方式，分别将载板2的基材20及载板3的基材30剥除，仅留下表面铜层22及32。

如图7所示，在剥除载板2的基材20及载板3的基材30后，随后进行一外层线路蚀刻工艺，将表面铜层22及32分别蚀刻成所要的电路图案220及320，其中，电路图案220至少包括铜垫222及细线路224，电路图案320至少包括铜垫322、332及细线路324。根据本发明的优选实施例，铜垫222与核心电路板1上的连接铜垫12b之间为合金插塞212a，铜垫322与核心电路板1上的连接铜垫12a之间为合金插塞112a，铜垫332与内埋式组件300之间为合金凸块312a。

如图8所示，在完成外层线路蚀刻工艺后，接着分别在电路图案220及320上覆盖一防焊阻剂层70以及一防焊阻剂层80，并在防焊阻剂层70形成防焊开孔70a，在防焊阻剂层80形成防焊开孔80a，使其分别曝露出部分的铜垫322及铜垫222。

如图9所示，在形成防焊阻剂层70、80及防焊开孔70a、80a后，接着，进行后段锡球加工及表面处理步骤，在防焊开孔70a曝露出的铜垫322上形成锡球72，而在防焊开孔80a曝露出的铜垫222上形成保护层82，例如，化镍金、有机保焊剂(organic solderability preservative，OSP)等。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (12)

1.一种内埋式组件基板结构的制作方法，其特征在于包含有：

提供核心电路板，其包含有开孔以及多个连接铜垫，设于该核心电路板的第一面上，其中该多个连接铜垫上设有以铜膏印刷而成的多个第一导电凸块；

提供载板，包含基材以及表面铜层，其中该表面铜层上设有以铜膏印刷而成的多个第二导电凸块，以及内埋式组件置于该第二导电凸块上并与其接合；

提供中间接合材，在相对应于该核心电路板的该开孔处，设有贯穿孔；以及

进行压合工艺，将该核心电路板、该中间接合材及该载板压合在一起，使该第一导电凸块穿过该中间接合材而与该表面铜层电连接，并使该第一导电凸块与该表面铜层之间在该压合工艺过程中形成合金界面。

2.如权利要求1所述的内埋式组件基板结构的制作方法，其特征在于另包含：进行烘烤工艺，使该多个第一导电凸块及该第二导电凸块硬化。

3.如权利要求1所述的内埋式组件基板结构的制作方法，其特征在于该铜膏包含铜-铋-锡、铜-银-铋-锡或铜-铋-锌-锡。

4.如权利要求1所述的内埋式组件基板结构的制作方法，其特征在于该压合工艺的作业温度在150-200℃之间，且该合金界面在该压合工艺的该作业温度下形成。

5.一种内埋式组件基板结构的制作方法，其特征在于包含有：

提供核心电路板，其包含有开孔、多个第一连接铜垫，设于该核心电路板的第一面上，及多个第二连接铜垫，设于该核心电路板的第二面上，其中该多个第一连接铜垫上设有以铜膏印刷而成的多个第一导电凸块；

提供第一载板，包含第一基材以及第一表面铜层，其中该第一表面铜层上设有以铜膏印刷而成的多个第二导电凸块，以及内埋式组件置于该第二导电凸块上并与其接合；

提供第二载板，包含第二基材以及第二表面铜层，其中该第二表面铜层上设有以铜膏印刷而成的多个第三导电凸块；

提供中间接合材，在相对应于该核心电路板的该开孔处，设有贯穿孔；以及

进行压合工艺，将该核心电路板、该中间接合材及该第一、第二载板压合在一起，使该第一导电凸块穿过该中间接合材而与该第一载板的该第一表面铜层电连接，并使该第三导电凸块分别与设于该核心电路板的该第二表面上的该多个第二连接铜垫电连接，其中该第一导电凸块与该第一表面铜层以及该第三导电凸块与该第二连接铜垫之间均形成合金界面。

6.如权利要求5所述的内埋式组件基板结构的制作方法，其特征在于另包含：进行烘烤工艺，使该多个第一、第二及第三导电凸块硬化。

7.如权利要求5所述的内埋式组件基板结构的制作方法，其特征在于该铜膏包含铜-铋-锡、铜-银-铋-锡或铜-铋-锌-锡。

8.如权利要求5所述的内埋式组件基板结构的制作方法，其特征在于该压合工艺的作业温度在150-200℃之间，且该合金界面在该压合工艺的该作业温度下形成。

9.如权利要求5所述的内埋式组件基板结构的制作方法，其特征在于在该压合工艺后，另包含有：剥除该第一基材及该第二基材。

10.一种内埋式组件基板结构，其特征在于包含有：

核心电路板，其包含有开孔及多个连接铜垫，其中该开孔贯穿该核心电路板；

内埋式组件，置于该开孔内；以及

多个合金插塞，分别设于该多个连接铜垫上，并与外层线路电连接，且各该合金插塞与该外层线路之间具有合金界面。

11.如权利要求10所述的内埋式组件基板结构，其特征在于该合金界面包含铜-铋-锡合金。

12.如权利要求1所述的内埋式组件基板结构的制作方法所形成的内埋式组件基板结构。

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