TW200830510A - Embedded passive device and methods for manufacturing the same - Google Patents

Description

200830510 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種封裝結構及其製造方法，特別是有 關於一種具有埋入被動元件之基板及其製造方法。 【先前技術】 内埋電容元件結構為一種依照模組的電路特性與需求， 採用多層線路板封裝（Multiple Stacked Package ; MSP)技術將 f 電容以介電材料内埋於基板的中，實際應用時可以依照電路 特性與需求，而採用具有不同介電係數及電阻的基板材料來 應用在内埋電容、電阻或高頻傳輸線等設計上。透過内埋元 件基板技術的構裝整合，來縮短電路佈局並減少訊號傳輸距 離來提升整體元件的工作性能，藉以取代傳統離散式被動元 件例如電容器、電阻及電感等，其優點為減少離散式被動元 件的使用數量，進而降低產品的相關製作與檢測成本，縮減 基板厚度，並減少元件的銲點數目，提高模組的電氣高頻響 I 應以提昇產品構裝密度與可靠度。 以内埋式電容元件為例，習知的内埋式電容元件主要有 金屬/絕緣體/金屬（MentaMnsulator-Mental ;MIM)電容與垂直 指插電容（Vertically-Interdigitated-Capacitor ; VIC)兩種，其 中金屬/絕緣體/金屬電容器是利用位於多層線路板100之間的 上下兩片金屬平板101a和101b來構成的電容結構（請參照第 1圖）。而垂直指插式電容器（請參照第2圖）則是由位於於多層 線路板200間的多層金屬平板201a、201b、201c和20 Id互相 5 200830510 父錯璺而成。為了改盖 六_ — ϋ内埋式電各兀件的電容特性，此二種 電谷元件皆需增加電定么士雄 a ^ 谷、、、°構（五屬千板以及多層線路板）的疊 =:不僅佔據了有限的基板空間，又會使基板的嫩 【發明内容】 造方：，b可：二：要一種先進的内埋式電容元件結構及其製 的電容特性，來：基板厚度即可增進内埋式電容元件 導致美板严声“、白°内埋電各兀件爲了增加電容特性而 v致基板；度大幅增加的等問題。 板，ΓΓ:二的係在於提供—種具有埋入被動元件之基 ::!有弟一導電電路的夾層電路板、介電層、第一 迅和弟一電極以及第二 的介雷屏且女斤 具中汉於夾層電路板上 中·：：電：弟-凹洞與第二凹洞。第-電極設於第1洞 二弟電極…二凹洞中，藉由第一與第二電極以及位 ” &與弟二電極間之介電層形成埋入被動元件。第一 導電電路電性連接第—電極與第二電極。 弟― 件之一目的係在於提供—種製造具有埋入被動元 Η土的其包含下列步驟：首先提供具有第_導希 電路的夾層雷玫 央声-心 circuit board)。再形成介電層於 板上。之後再於介電層中形成第-凹洞盥第-凹 以八射1 介電層之第一凹洞與第二凹洞令， Z 乂成弟-電極與第二電極，藉由第一 以及位於第—雷炻 乐一电極 電參/、弟一電極之間的介電層來形成埋入 6 200830510 元件。接著形成第二導電電路於第一電極與第二電極上。 Γ 本發明之又-目的係在於提供一種製造具有埋入被動元 件之基板的製程，其包含下列步驟：首先提供具有第一導電 電=的夾層電路板，在提供表面具有一介電層的一金屬片。 接著’將金屬>}層壓於夾層電路板之上’使得絕緣層係與失 層電路板上之第-導電電路接觸。再於金屬片與介電層中形 成第-凹洞與第二凹洞 '然後，將導電材料填人第—凹洞盘 :二凹洞中，以形成第一電極與第二電極，藉由第一電極了 弟二電極以及位於第一電極與第二電極間之介電層來形成埋 入被動元件。再形成一第二導電電路於第一電極與第二電極 上0 山根據上述較佳實施例，可知本發明的技術特徵係採用 肷設於介電層之同一側的兩個電極'位於兩電極之間的介泰 層’以及導通兩電極的電路來構成一個埋入被動元件，葬： 減少基板的疊層數目，縮短電路佈局並減少訊㈣ 佈線空間，具有不會使基板的厚度增加的優點，解決習知二 埋被動元件爲了增進工作效能而必須大幅增加基板厚度的： 【實施方式】 本發明的實施例係在於提供一 吸1、 種具有埋入被動元件之 板。為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更 易懂，特舉-内埋有埋入式電容元件3〇之基板作月續 實施例來加以說明。 7 200830510 請參照第3圖，第3圖係根據本發明的較佳實施例所繪 示的一種内埋有埋入式電容元件3〇之基板3〇〇的縱向結構^ 面圖。此基板300包含：下壓合層313、具有第一導電電路 301的夾層電路板302、介電層3〇4、第一電極3〇6、第二電 極308以及第二導電電路310。 其中夾層電路板302係一核心層（3〇2)位於下壓合層33 上，且第一導電電路301形成於核心層（3〇2)之上。其^下壓 合層3 13係一介電層；另外，在本發明的一些較佳實施例之 Γ 中，還包含一第三導電電路303形成於下壓合層313與核心 層（302)之間。第一導電電路301和第三導電電路3〇3則係分 別形成於核心層（302)上下兩側的圖案化導電層。 設於夾層電路板302上的介電層304具有第一凹洞3〇^ 與第二凹洞304b，且第一凹洞304a與第二凹洞3〇仆相距有 一段距離。第一電極306設於第一凹洞3〇4a中；第二電極3〇8 設於第二凹洞304b中。 請參照第4 A圖，第4 A圖係根據本發明的較佳實施例所 ( 繪示的一種内埋有埋入式電容元件之基板的橫向結構剖面 圖。在本實施例之中，第4A圖係沿著第3圖所繪示的切線s 方向所作的橫向剖面圖。其中第一凹洞3〇4a與第二凹洞3〇4b 係分別介由雷射鑽孔法或曝光顯影法所形成的溝槽或窄孔， 其中第一凹洞304a與第二凹洞304b所形成的溝槽或窄孔係 互相平行。導電材料則介由網板印刷法（screen printing)法或 電鍍法填入第一凹洞304a與第二凹洞304b _，藉以形成由 兩個彼此平行之板狀結構（plate structure)所構成的第一電極 8 200830510 306和第二電極308。 在本發明的另外一些實施例之中，第一凹洞304a與第二 凹洞304b係刀別為梳子狀窄孔結構。請參照帛冑，第 圖=根據本發明的較佳實施例所繪示的另一種内埋有埋入式 電容το件之基板的橫向結構剖面圖。在本實施例之中，第一 凹洞鳥與第二凹洞觸係藉由雷射鑽孔法或曝光顯影法 所分別形成的-種梳狀溝槽結構，其中第—凹洞购盘第二 凹洞304b的梳狀溝槽結構係彼此叉合加如叫如㈣)。導電材 料則藉由網板印刷法法或電鍍法填入第一凹洞3〇乜與第二凹 洞304b中’藉以分別形成由兩個彼此又合之薄板梳狀結構 (Plate⑶mb价⑽㈣）所構成的第—電極鳩和第二電極地 請再參照第3圖，第—電極雇與第二電極⑽則 =二導電電路3H)電性導通至其他線路層；而第—電極州' 弟-電極308以及位於第—電極遍與第二電極地間之入 :層304三者即可形成埋入式電容元件％。在本發明的較二 ί 貫施例之中，第二導電電路31〇係形成於介電I 3〇4上二 具有一導通迴路的圖案化金屬層’用以電性導通第— 和弟二電極308至其他線路，並且可以與基板3〇〇外邛之立 他^子^件（未繪示），例如晶粒、電子元件或其它離散式被動 凡件，猎由打線（未繪示）電性連結。 動 、值得注意的是，基板3⑻還具有H容元件 成在下壓合層3 13之中。在本實施例之中，埋入 ^ 31係由第三電極305、第四電極307以及位於繁二動兀件 與第四電極307間的下壓合層313三者所構成。其中 9 1 200830510 極3 05係形成於下壓合層3 M_ 广i 口層313中的第三凹洞3〇3a中， 極307 :係形成於下壓合層313中的第四凹洞3㈣中。 弟—凹洞3 〇 3 a和第四四、、p| 2 a q κ於八 罘四凹洞303b係分別形成於下壓合 層313與核心層(302)接觸的相對一表面上 與第四凹洞303b相距有一段距離。1由楚一币 仅距離。其中弟二電極305和第四 電極307則係藉由電鍵或沉積的方式將導電材質分別殖充於 第三凹洞303a中和第二凹洞_之中所形成，並藉由第四

i 導電電路犯彼此電性連結。在本實施例之中，第四導電電 路3U係倶有-導通迴路的圖案化金制，形成於下壓合層 313，形成有第三凹洞3〇3a與第四凹洞3〇扑的表面上可用 來導通第二電極305和第四電極307。 另外基板300還包含有防銲層（s〇lder则叫3〇9和 311，分別覆蓋於第二導電電路31〇及第四導電電路312上， 使得第二導電電路310及第四導電電路312用以與外部之電 子元件（未繪示）電性連接之區域分別由防銲層309和31i裸2 出來。且第二導電電路310及第四導電電路312裸露的部分 上方還分別覆蓋有一層金屬覆蓋層3丨4和3丨6作為後續打線 或覆晶製程的銲墊（Pad)。 請苓照第5圖。第5圖係根據本發明的一個較佳實施例 所繪不之，製造如第3圖之具有埋入被動元件基板的製造流 程圖。其包含下列步驟： 首先請參照步驟S51，提供至少一個具有第一導電電路 301的夾層電路板302。在本發明的較佳實施例之中，夹層電 路板302包括下壓合層313以及核心層（302)，可用來做為多 10 200830510 ㈢線路板封裝結構中的核心基材（C〇re Layer)，但在其他實施 例之中，夾層電路板3〇2係用來做為多層線路板封裝結構中 的層[板（Laminated Layer)。 請參照步驟S52，再於夾層電路板3〇2上形成介電層 304。在本發明的較佳實施例之中，介電層3〇4係藉由埶 所形成的上壓合層。 … ° 之後再參照步驟S53,藉由例如藉由雷射鑽孔法或曝光顯 影=於介電層304中形成第一凹洞3〇4a與第二凹洞3〇4b。其 中第一凹洞304a與第二凹洞3〇4b並不限形狀與尺寸，較佳 :兩條互相平行的溝槽或窄孔，或是兩個彼此又合的梳狀‘ 然後請再參照步驟A S54，藉由網板印刷法或恭 材料填入介一之第一凹洞购與第二凹洞二 以分別形成第-電極鳩與第二電極308,藉由第一電極 306、弟二電極遣以及位於第—電極鳩與第二電極鳩之 來形成.埋入被動元件。在本發明的較佳實施 板狀社構：^ 3〇6和弟二電極3〇8分別由兩個互相平行的 板狀、、“冓’或兩個彼此叉合之薄板梳狀結構所構成。 j著料參照㈣S55，形成第二導電電路3ι〇於第—電 極3 06與第—電極3〇8上。 _ 包括在介電層30”成有第“電電路電310的步驟 積一導電層，接著圖凹洞3G4a#3G4b之一側上沉 圖案化金屬層二;:Γ 以形成具有導通迴路的 —在本發；二=結第一電極3〇6以及第二電極 月之中’導電層與第—電極3〇6和第 11 200830510 二電極308同時形成。 請再參照第6圖，第6 Hi目丨丨总# & ^ 图則係根據本發明的另一個較佳 貫施例所繪示之製造如第3圖之呈右揀 181之具有埋入破動元件基板的製 造流程圖。其包含下列步驟·· 首先請參照步驟S61，提供具有第一導電電路3〇ι的失芦 電路板302，以及表面具有_介带 9 ^ ，丨屯層3〇4的一金屬片。在本發 明的較佳實施例之中，夾層電路板302包括下壓合層313以 及核心層（302)，可用來做為多層線路板封裝結構中的核心基 材，但在其他實施例之中，夾層電路板302係用來做為多層 線路板封裝結構中的層壓板。介 傲"窀層304係由一預浸潰體 (prepreg)所形成用來披覆金屬層的覆蓋層。 接著請參照步驟S62,將金屬片層壓曰於夾層電路板Μ2之 上，使得介電層304係與夾層電路板⑽之第一導電電路3〇1 接觸。 L· 請再參照㈣S63’藉由例如藉由雷射鑽孔法或曝光顯影 法於金屬片與介電| 304中形成第—凹 '洞购與第二凹;同 鳩:其中第-凹洞3〇4a與第二凹洞遍並不限形狀與尺 寸，較佳係兩條互相平行的溝槽切孔，或是兩個彼此叉合 的梳狀溝槽結構。 然後請再參照步驟S64,藉由網板印刷法或電鍍法將導電 材料真人’丨電f 3G4之第-凹洞3Q4a與第二凹洞3叫中， 以分別形成第一電㉟306與第二電極3〇8,藉由第一電極 306、第二電極3〇8以及位於第—電極鳩與第二電極綱之 間的介電I 304來形成埋入被動元件。在本發明的較佳實施 12 200830510 例中，第一電極306和第二電極308分別由兩個互相平行的 板狀結構，#兩個4皮此叉合之薄板梳狀結構所構《。丁、 斤接著請再參照步驟S65，形成第二導電電路31〇以電性連 接第-電極306與第二電極3〇8。形成第二導電電路電3 步驟包括目案化金屬層以形成一導通迴路使第-電極3〇6鱼 第二電極308電性連結。 、 另外形成如第3圖所繪示的基板300還包括：形成一 銲層309覆蓋在第二導電電路3 1()Ji，並使得第二導電電= f 上310用來與外部電子元件（未繪示）電性連的區域由該防銲 層309裸露出來。並在第二導電電路31〇之裸露部分形成— 金屬覆蓋層3 14於其上，作為後續打線或覆晶製程的鲜塾。 根據上述較佳實施例，可知本發明的技術特徵係採用 形成於夹層電路板上之至少一個介電層中的二個凹洞來填充 導電材料，藉以形成兩個彼此分離的電極；並藉由兩電極和 位於兩電極之間的介電層，以及導通兩電極的電路來直接構 成一個埋入被動元件。由於兩個電極係直接嵌設於單一介電 〇層之中，因此即使爲了增進内埋電容元件的電容特性，而增 力曰口導電電極數量或密度，也不需要增加夾層電路板的疊層妻1 里’ 成夹層電路板厚度大幅增加。 應用上述之實施例，不僅可縮短封裝基板的電路佈局並 減少訊號傳輸距節省佈線空間，具有不會使基板的厚度增加 的優點，可以解決習知内埋被動元件爲了增進工作效能而必 須大幅增加基板厚度的問題。另外由於形成埋入被動元件的 電極皆形成於介電層之同一側，因此相較於習知内埋被動元 13 200830510 件’ ϊΐΐΐ單純，故亦可減少製程步驟降低製程成本。 雖；、、、、本ι明已以數個較佳實施例揭露如上，然苴並 以：定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和耗圍内’當可作各種之更動與潤飾，因此 圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 之保遵乾 【圖式簡單說明】 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、 易懂，下文转兴卜几—ρ μ 傻.、、、占月匕更明顯 易It Τ文特舉-車父佳貫施例，並配合所附圖式，作詳細言,、 明如下： ' w 立第1圖係繪示一種傳統金屬/絕緣體/金屬電容器的結構示 意圖。 ’、 立第1圖係緣示—種傳統中金屬/絕緣體/金屬電容的結構示 意圖。 η圖係繪示-種傳統垂直指插式電容器的結構示意圖。 弟3圖係根據本發明的較佳實施例所繪示的— 埋入式電容元件30之基板300的縱向結構剖面圖。 有 第4Α圖係根據本發明的較佳實施例所繪示的— 埋入式電容元件之基板的橫向結構剖面圖。 鬥埋有 第4Β圖係根據本發明的較佳實施例所繪示 有埋入式電容元件之基板的橫向結構剖面圖。另—種内埋 第5圖係根據本發明的一個較佳實施例所繪示 如第3圖之具有埋入被動元件基板的製造流程圖。 第6圖則係根據本發明的另—個較佳實施例所“之製 14 200830510 造如第3圖之具有埋入被動元件基板的製造流程圖 主要元件符號說明 100 :多層線路板 101a： 金屬片 101b :金屬片 200 ： 夕層線路板 201a :金屬平板 201b :金屬平板 201c :金屬平板 201d :金屬平板 30 ： 電容元件 31 ·· 電容元件 300 ’基板 301 第一導電電路 302 ： 夾層電路板 303a :第三凹洞 303b ••第四凹洞 304 ： :介電層 304a :第一凹洞 304b :第二凹洞 305 ： 第三電極 306 第一電極 307 ： 第四電極 308 弟—電極 309 ·· 防鲜層 310 第二導電電路 311 : 防銲層 313 下壓合層 314 ： 金屬覆蓋層 316 金屬覆蓋層 S :切線 S51 提供至少一個具有第一導電電路的夾層 S52 於夾層電路板上形成介電層 r ° S53 於"電層中形成第一凹洞與第二凹洞。 S54 將導電材料填入第一凹洞輿 ^第二凹洞中 一電極與第二電極 ’藉由第- -電極、第二 15 200830510 561 ·提供具有第一導電電路的夾層電路板，以及表面具有— 介電層的一金屬片。 562 ·+將至屬片層壓於夾層電路板之上，使得介電層係與夾層 電路板之第一導電電路接觸。 563 如错由雷射鑽孔法或曝光顯影法於金屬片與介電 層中形成第一凹洞與第二凹洞。 罨 S 6 4 ·將導電材料填 別开… 之第一凹洞與第二凹洞中，以分 別形成弟—電極與第 γ以刀 f 及位於第一電極與第二泰精由弟—電極、第二電極以 動元件。 屯極之間的介電層來形成埋入被 S65 ··形成第二導電電路於 弟一電極與第二電極上。 16

Claims (1)

1. 200830510 十、申請專利範圍 1. 一種具有埋入被動元件之基板製程，其包含下列步驟： 提供一夾層電路板（interlayer circuit board)，其上具有一 第一導電電路； 形成一介電層於該夾層電路板上； 形成一第一凹洞與一第二凹洞於該介電層； 填入一導電材料於該介電層之該第一凹洞與第二凹洞 中，以形成一第一電極與一第二電極，藉由該第一電極與、 該第二電極以及位於該第一電極與該第二電極其間之介電層 形成該埋入被動元件；及 形成一第二導電電路於該第一電極與第二電極上。 2·如申請專利範圍第1項所述之具有埋入被動元件之基 板製程，其另包含： 形成一防銲層（solder mask)覆蓋於該第二導電電路上，使 得該第二導電電路上用以電性連接至外部之區域由該防銲層 裸露出來；以及 形成一金屬覆蓋層於該第二導電電路之裸露部分。 3·如申請專利範圍第1項所述之具有埋入被動元件之基 板製程，其中該凹洞形成步驟係利用雷射鑽孔法達成。 4·如申請專利範圍第1項所述之具有埋入被動元件之基 17 200830510 板製程’其中該凹洞形成步驟係利用曝光顯影法達成。 制5’如申請專利範圍第1項所述之具有埋入被動元件之基 板製程，其中該導電材料填入步驟係利用網板印刷法（screen printing)法達成。 ,6·如巾請專利範圍第i項所述之具有埋人被動元件之基 板製私，其中該導電材料填入步驟係利用電鍍法。 " 7·如申凊專利範圍第丨項所述之具有埋入被動元件之基 板製程，其中該第一盘笛—垂士目士 币 /、弟一電極具有一板狀結構（plate structure)且彼此平行。 8·如申請專利範圍第丨項所述之具有埋入被動元件之基 板製程，其中該第一電極具有複數個第一薄板梳子結構awe comb structure)，該第二電極具有複數個第二薄板梳子結構， C並且該些第一薄板梳子結構係與該些第二薄板梳子結構彼此 叉合（interdigitated)。 9 · 一種具有埋入被動元件之基板，其包含： 一夾層電路板，其上具有一第一導電電路； 一介電層，設於該夾層電路板上，該介電層具有一第一 凹洞與一第二凹洞； 一第一電極設於該介電層之第一凹洞中； 18 200830510 一第二電極，設於該介電層之第二凹洞中，藉由該第一 與第二電極以及位於該第一電極與第二電極間之該介電層形 成該埋入被動元件；及 一第二導電電路設置於該第一電極與第二電極上。 ίο.如申請專利範圍第9項所述之具有埋入被動元件之 基板，其另包含： 一防銲層（solder mask)覆蓋於該第二導電電路上使得續 接至外部之區域由該防銲層裸露 出來，以及 一金屬覆蓋層位於該第二導電電路之裸露部分。 11·如申請專利範圍第9項所述之具有埋入被動元件之 基板，其中該第-與第二電極具有—板狀結構（ρ1_价⑽㈣ 且彼此平行。 12.如申請專利範圍第9項所述之具有埋入被動元件之 基板，其中該第-電極具有複數個第—薄板梳子結構⑻仙 comb structure)，該第二電極具有複數個第二薄板梳子結構， 並且該些第一薄板梳子結構係與該些第二薄板梳子結構彼此 叉合。 13· —種具有埋入被動元件之基板製程，其包含下列步 19 200830510 提供一夹層雷牧^ 路板，其具有一第一導電電路； 提供一金屬片复I ’、表面具有一介電層； 層壓將該金屬片於兮+ Α β @ + 片於该夾層電路板之上，使得該絕緣屌係 與該夾層電路板上之 眾層係 邊弟一導電電路接觸； 形成一第一凹洄命 ^ 士 … 门。一弟二凹洞於該金屬片與該介電屑· 填入導電材料於一 曰’ 、以弟一凹洞與該第二凹洞中，以形忐 第一電極盎一笼一 +丄 ❿成一 於w 2第 藉由該第-電極、第二電極以及位 於該弟一電極鱼續笛一 久位 一从 .一 ^弟一電極間之該介電層來形成該埋入#叙 凡件；以及 饭動 形成一第 電電路於該第一電極與第二電極上 之 =如中請專利範圍第13項所述之具有埋人被動元件 製程，其該介電層係為-預浸潰體（prepreg)。 之 15.如申請專利範圍第13項所述之具有埋入被動元 基板製程，其另包含： Ο + +形成一防銲層覆蓋於該第二導電電路上，使得該第二… ^路上用以電性連接至外部之區域由於 ^ 來；以及 卞曰俅路出 形成一金屬覆蓋層於該第二導電電路之裸露部分。 美\6·如申請專利範圍第1 3項所述之具有埋入被動元件之 土板製程，其中該凹洞形成步驟係利用雷射鑽孔法達成。 20 200830510 17·如申請專利範圍第13項所述之具有埋入被動元件之 基板製程，其中該凹洞形成步驟係利用曝光顯影法達成。 18·如申請專利範圍第13項 ^ $所返之具有埋入被動兀件之 基板製程，其中該導電材料埴入牛取 才，、入步驟係利用網板印刷法法達 成0 19 丨·如申請專利範圍第1 3項戶斤汁

   貝所逑之具有埋入被動元件之 基板製程，其中該導電材料填入+ _ & ^ 具八步驟係利用電鍍法。 20·如申請專利範圍第13 基板製程，其中該第一電極與 structure)且彼此平行。 貝所述之具有埋入被動元件之 第一電極具有一板狀結構（plate 2 1 ·如申請專利範圍第1 3項所什十曰+ ^ ^ ^ ^ 少 貝所迷之具有埋入被動元件之 基板衣私’其中该弟一電極具有福盤彳# ,1 设數個弟一薄板梳子結構 :c = :::re) ?第二電極具有複數個第二薄板梳子 :::二結構係與該些第二薄板梳子結 構彼此叉合。 21