CN102738319B - 散热基板的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种散热基板的制作方法，包括下列步骤：提供一基板，其中基板包括金属层、绝缘层及第一导电层，绝缘层位于金属层及第一导电层之间，且金属层的厚度大于第一导电层的厚度；移除部分金属层，以形成金属凸块；提供胶合层，其中胶合层包括开口，开口对应金属凸块；提供第二导电层；压合第二导电层、胶合层及基板；于绝缘层及第一导电层形成开孔，其中开孔位于金属凸块的下方；以及于开孔处形成第三导电层。

Description

散热基板的制作方法
技术领域
本发明涉及一种电路板结构的制作方法，特别是一种散热基板的制作方法。
背景技术
许多芯片(chip)在运作时会产生热能，效能越强的芯片产生的热能可能会越高，而这些热能会使得芯片的温度上升，进而发生芯片过热的情形，倘若无法迅速地将热能排除掉时，这除了会使得芯片不能正常地运作外，也可能会导致芯片永久性的损坏之外，甚至过热会导致在封装材与线路板基材的热涨程度不一致情形，使相异材质间的接口断裂产生细缝，或直接冲击元件与线路板间的电性连接强度，而使产品失效。
为了避免上述情形发生，目前已发展出具有散热结构的芯片载板(chippackage carrier)，以避免芯片发生过热的情形。在一现有技术中，首先以放置的方法将散热块(譬如铜块或陶瓷块)先预贴至一铜基板上，接着将具有对应散热块的孔洞的绝缘基板(譬如聚丙烯)与具有散热块的铜基板对位结合，最后再贴上另一铜基板在绝缘基板另一面，散热块穿过孔洞与另一铜基板接触，最后进行后续加工(譬如显影及蚀刻工序)；当芯片置于铜基板上时，产生的热能可经由散热块传导至另一铜基板进行散热。然而，在上述的制作方法中，每道步骤皆须进行对位，易产生误差造成对位不易；铜块或陶瓷块以机械加工成型，但加工不易且良率低；陶瓷块的热膨胀系数(约)与铜和绝缘基板的热膨胀系数相差大，若以陶瓷块作为散热块，将因陶瓷块、铜及绝缘基板在受热膨胀时，因各自的膨胀程度不一，使散热结构严重变形甚至造成分层。
在另一现有技术中，以激光钻孔工序于载板上先形成多个激光孔，并于激光孔内填充导热物质；当芯片置于铜基板上时，产生的热能可经由多个激光孔内的导热物质传导至另一面(譬如铜基板)进行散热。然而，此激光孔的直径很小，其散热能力没有散热块好，若以增加大量激光孔加强散热，则使用激光钻孔所需的时间与制造成本也提高许多。
因此，有必要提供一种散热基板的制作方法，以改善上述所存在的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种散热基板的制作方法，以解决现有技术散热效果差或制造成本高的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：
一种散热基板的制作方法，包括下列步骤：
提供一基板，其中该基板包括一金属层、一绝缘层及一第一导电层，该绝缘层位于该金属层及该第一导电层之间，且该金属层的厚度大于该第一导电层的厚度；
移除部分该金属层，以形成一金属凸块；
提供一胶合层，其中该胶合层包括一开口，该开口对应该金属凸块；
提供一第二导电层；
压合该第二导电层、该胶合层及该基板，其中该胶合层位于该基板上，该第二导电层位于该胶合层上；
于该绝缘层及该第一导电层形成一开孔，其中该开孔位于该金属凸块的下方；以及
至少于该开孔处形成一第三导电层。
依照本发明所述的散热基板的制作方法，在提供该基板步骤中，还包括下列步骤：提供一复合板，其中该复合板包括一金属薄层、该绝缘层及该第一导电层，其中该绝缘层位于该金属薄层及该第一导电层之间；以及使该金属薄层的厚度增加以形成该金属层，且该复合板形成该基板。
依照本发明所述的散热基板的制作方法，其中，在提供该基板步骤中，还包括下列步骤：提供一复合板，其中该复合板包括二金属导层及一树脂载层，其中该树脂载层位于各该金属导层之间；于各该金属导层外压合一复合层，其中该复合层包括一绝缘层及一金属薄层，各该绝缘层分别配置于各该金属导层与各该金属薄层之间；增加各该金属薄层的厚度；以及移除该树脂载层以形成该二基板，其中该金属导层形成该第一导电层，该增加厚度的金属薄层即形成该金属层。
依照本发明所述的散热基板的制作方法，其中，该金属层的厚度介于38微米至65微米之间。
依照本发明所述的散热基板的制作方法，其中，该绝缘层的厚度介于5微米至25微米之间。
依照本发明所述的散热基板的制作方法，其中，该第一导电层的厚度介于10微米至38微米之间。
依照本发明所述的散热基板的制作方法，其中，该绝缘层的材质包括聚丙烯或树脂。
依照本发明所述的散热基板的制作方法，其中，该胶合层的材质包括聚丙烯或树脂。
依照本发明所述的散热基板的制作方法，其中，该金属凸块包括一上表面及一下表面，该下表面与该绝缘层接合，且该下表面的面积大于该上表面的面积。
依照本发明所述的散热基板的制作方法，其中，该上表面的面积与该下表面的面积的比值范围介于25％至95％之间。
依照本发明所述的散热基板的制作方法，其中，移除部分该金属层的方法包括微影与蚀刻工序。
依照本发明所述的散热基板的制作方法，，其中，于该开孔处形成该第三导电层的方法包括化学镀工序或电镀工序。
由于采用了以上的技术特征，使得本发明相比于现有技术，具有如下的优点和积极效果：
通过本发明的散热基板的制作方法，除需要现有技术中须预先对散热块机械加工，减少对散热块的加工成本外，还可减少在现有技术中因多次定位可能造成的对位良率下降的缺失。
附图说明
图1为关于本发明的散热基板的制作方法的一实施例的步骤流程图；
图2为关于本发明的散热基板的制作方法的一实施例的示意图；
图3为关于本发明的基板的制作方法的一实施例的步骤流程图；
图4为关于本发明的基板的制作方法的一实施例的示意图；
图5为关于本发明的基板制作方法另一实施例的步骤流程图；
图6至图7为关于本发明的基板的制作方法另一实施例的示意图；
图8至图13为关于本发明的散热基板的制作方法的一实施例的示意图；
图14为关于本发明的散热基板应用于芯片载板的一实施例的示意图。
具体实施方式
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
本发明的实施例的示意图均为简化后的示意图，仅以示意方式说明本发明的散热基板的制作方法，其所显示的元件非为实际实施时的态样，其实际实施时的元件数目、形状及尺寸比例为一选择性的设计，且其元件布局型态可更为复杂。
请参考图1，关于依据本发明的一实施例的散热基板的制作方法的步骤流程图。
本发明的散热基板的制作方法首先进行步骤S701：提供基板。
如图2所示，基板1包括金属层11、绝缘层12及第一导电层13，绝缘层12位于金属层11及第一导电层13之间，且金属层11的厚度大于第一导电层13的厚度。
在本发明的一实施例中，金属层11及第一导电层13的材质为铜或铜合金，但本发明不以此为限；绝缘层12的材质为聚丙烯(polypropylene，PP)或树脂(譬如环氧树脂)，但本发明不以此为限。
在本发明的一实施例中，金属层11的厚度实质上介于38微米至65微米之间，绝缘层12的厚度实质上介于5微米至25微米之间，第一导电层13的厚度实质上介于10微米至38微米之间，但本发明不以此为限。
在本发明的一较佳实施例中，金属层11的厚度实质上介于40微米至60微米之间，绝缘层12的厚度实质上介于8微米至20微米之间，第一导电层13的厚度实质上介于12微米至35微米之间。
如图3所示，本发明另提供基板1的制作方法，首先进行步骤S7011：提供复合板。
如图4所示，复合板1a包括金属薄层15a、绝缘层12a及第一导电层13a，其中绝缘层12a位于金属薄层15a及第一导电层13a之间，且金属薄层15a的厚度实质上相当于第一导电层13a的厚度，但本发明不以此为限。在本发明的一实施例中，复合板1a还包括干膜16a，干膜16a贴附在第一导电层13a的另一面，干膜16a用以避免之后的电镀工序将金属(譬如铜)电镀至第一导电层13a上。
在本发明的一实施例中，金属薄层15a的材质为铜或铜合金；绝缘层12a的材质为聚丙烯(polypropylene，PP)或树脂，但本发明不以此为限。
接着进行步骤S7012：使金属薄层的厚度增加。
在本发明的一实施例中，步骤S7012使用电镀工序电镀金属(譬如铜)至金属薄层15a上，可控制金属薄层15a的厚度达到需求，最后再移除干膜16a；从而，如图2所示，金属薄层15a增加厚度后即形成金属层11，复合板1a即为基板1。
如图5所示，本发明另提供基板1的制作方法，首先进行步骤S7016：提供复合板。
如图6所示，复合板1b包括二金属导层17b及树脂载层18b，其中树脂载层18b位于二金属导层17b之间。在本发明的另一实施例中，树脂载层18b与各金属导层17b之间还可以分别贴覆易剥离的薄膜(未绘示)，利用树脂载层18b与各金属导层17b可在后续步骤完成后，容易被一外力加以分离。
在本发明的一实施例中，金属导层17b的材质为铜或铜合金；树脂载层18b的材质为聚丙烯或树脂，但本发明不以此为限。
接着进行步骤S7017：于各金属层外压合复合层。
如图7所示，步骤S7017于各金属导层17b外压合复合层5b，其中复合层5b包括绝缘层51b及金属薄层52b，各绝缘层51b与各金属导层17b相接触。在本发明的一实施例中，金属薄层52b的材质为铜或铜合金；绝缘层51b的材质为聚丙烯或树脂，但本发明不以此为限。
接着进行步骤S7018：使各金属薄层的厚度增加。
步骤S7018使用电镀工序电镀金属(譬如铜)至金属薄层52b上，可控制金属薄层52b的厚度达到需求(图未绘示)。
接着进行步骤S7019：移除树脂载层以形成二基板。
如图2所示，将各金属导层17b与树脂载层18b分离，如此，各金属导层17b即为第一导电层13，绝缘层51b即为绝缘层12，金属薄层52b增加厚度后即形成金属层11，可同时得到二基板1。须注意的是，当树脂载层18b与各金属导层17b之间分别贴覆易剥离的薄膜(未绘示)时，在分离树脂载层18b与各金属导层17b时，可轻易被一外力加以分离。
请继续参考图1，本发明的散热基板的制作方法接着进行步骤S702：移除部分金属层，以形成金属凸块。
如图8所示，步骤S702移除部分金属层11，以形成金属凸块111，在本发明的一实施例中，移除部分金属层11的方法可包括显影与蚀刻工序。金属凸块111包括上表面1111及下表面1112，下表面1112与绝缘层12接合，且下表面1112的面积大于上表面1111的面积。在本发明的一实施例中，上表面1111的面积与下表面1112的面积的比值范围实质上介于25％至95％之间，但本发明不以此为限。须注意的是，金属凸块111具有倾斜的侧面，但本发明的金属凸块111的外形不以图8所示为限。
本发明接着进行步骤S703：提供胶合层。
如图9所示，胶合层2包括开口21，在本发明的一实施例中，胶合层2的材质为聚丙烯或树脂，开口21的形成方法可预先由外形切割(routing)、冲压(punching)等机械切割的方法或以激光烧蚀而形成，但本发明不以此为限。须注意的是，开口21的形状及位置对应金属凸块111。
本发明接着进行步骤S704：提供第二导电层。
如图9所示，在本发明的一实施例中，第二导电层3的材质为铜或铜合金，但本发明不以此为限。
本发明接着进行步骤S705：压合第二导电层、胶合层及基板。
请参考图9，步骤S705依序压合第二导电层3、胶合层2及基板1，其中胶合层2位于基板1上，第二导电层3位于胶合层2上，金属凸块111与开口21相嵌合(如图10所示)。由于金属凸块111具有倾斜的侧面，即下表面1112的面积大于上表面1111的面积，可使金属凸块111与开口21顺利嵌合。
本发明接着进行步骤S706：于绝缘层及第一导电层形成开孔。
如图11所示，步骤S706于绝缘层12及第一导电层13形成开孔14，其中开孔14位于金属凸块111的下方，并曝露出部分金属凸块111的下表面1112。在本发明的一实施例中，形成开孔14的方法可以使用激光直接成像(Laser Direct Imaging，LDI)于绝缘层12及第一导电层13制作，但本发明不以此方法为限。
本发明最后进行步骤S707：至少于开孔处形成第三导电层。
如图12所示，步骤S707在开孔14处形成第三导电层4，使第三导电层4与第一导电层13电性连接，即完成本发明的散热基板6。在本发明的一实施例中，开孔14处形成第三导电层4的方法为电镀工序，可直接由金属凸块111的底部起镀，第三导电层4的成形范围可视需求扩大至第一导电层13外或第三导电层4只形成在开孔14内(如图13所示)，但本发明不以此为限。在本发明的一实施例中，第三导电层4的材质为铜或铜合金，但本发明不以此为限。
接下来请参考图14，关于本发明的散热基板应用于芯片载板的一实施例的示意图。
如图14所示，芯片载板8包括发热元件81及散热基板6，其中发热元件81置于散热基板6上，发热元件81与第二导电层3接触，当发热元件81运作产生热能时，热能可以透过第二导电层3及金属凸块111传导至第三导电层4，第三导电层4处可与冷却机构相接以作为散热端，如此，发热元件6所产生的热能可有效地经由散热基板6排至散热端。在本发明的一实施例中，发热元件81为发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)模块，但本发明不以此为限；举例来说，发热元件81也可为其它芯片、芯片封装体或被动元件(例如电容、电感及电阻)。
通过本发明的散热基板的制作方法，除了不用如现有技术中须预先对散热块机械加工，减少对散热块的加工成本外，本发明仅在步骤S705时需要定位，减少在先前技术中因多次定位可能造成的对位良率下降的缺失。
综上所陈，本发明无论就目的、手段及功效，均显示其迥异于现有技术。但应注意的是，上述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，本发明所主张的保护范围非仅限于上述实施例。

Claims (10)

1.一种散热基板的制作方法，其特征在于，包括下列步骤：
提供一基板，其中该基板包括一金属层、一绝缘层及一第一导电层，该绝缘层位于该金属层及该第一导电层之间，且该金属层的厚度大于该第一导电层的厚度；其中在提供该基板步骤中，还包括下列步骤：
提供一复合板，其中该复合板包括二金属导层及一树脂载层，该树脂载层位于各该金属导层之间；
于各该金属导层外压合一复合层，其中该复合层包括一绝缘层及一金属薄层，各该绝缘层分别配置于各该金属导层与各该金属薄层之间；
增加各该金属薄层的厚度；以及
移除该树脂载层以形成两个所述基板，其中该金属导层形成该第一导电层，该增加厚度的金属薄层即形成该金属层；
移除部分该金属层，以形成一金属凸块；
提供一胶合层，其中该胶合层包括一开口，该开口对应该金属凸块；
提供一第二导电层；
压合该第二导电层、该胶合层及该基板，其中该胶合层位于该基板上，该第二导电层位于该胶合层上；
于该绝缘层及该第一导电层形成一开孔，其中该开孔位于该金属凸块的下方；以及
至少于该开孔处形成一第三导电层。
2.如权利要求1所述的散热基板的制作方法，其特征在于，该金属层的厚度介于38微米至65微米之间。
3.如权利要求1所述的散热基板的制作方法，其特征在于，该绝缘层的厚度介于5微米至25微米之间。
4.如权利要求1所述的散热基板的制作方法，其特征在于，该第一导电层的厚度介于10微米至38微米之间。
5.如权利要求1或3所述的散热基板的制作方法，其特征在于，该绝缘层的材质包括聚丙烯或树脂。
6.如权利要求1所述的散热基板的制作方法，其特征在于，该胶合层的材质包括聚丙烯或树脂。
7.如权利要求1所述的散热基板的制作方法，其特征在于，该金属凸块包括一上表面及一下表面，该下表面与该绝缘层接合，且该下表面的面积大于该上表面的面积。
8.如权利要求7所述的散热基板的制作方法，其特征在于，该上表面的面积与该下表面的面积的比值范围介于25％至95％之间。
9.如权利要求1所述的散热基板的制作方法，其特征在于，移除部分该金属层的方法包括微影与蚀刻工序。
10.如权利要求1所述的散热基板的制作方法，其特征在于，于该开孔处形成该第三导电层的方法包括化学镀工序或电镀工序。
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