TW201241969A - Method for fabricating heat dissipation substrate - Google Patents

Description

201241969 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種電路板結構之製作方法’特別是一種 散熱基板之製作方法。 【先前技術】 許多晶片（chip)在運作時會產生熱能，效能越強之晶片產 生之熱能可能會越高，而這些熱能會使得晶片的溫度上升，進 而發生晶片過熱的情形，倘若無法迅速地將熱能排除掉時，這 除了會使得晶片不能正常地運作外，也可能會導致晶片永久性 的損壞之外，甚至過熱會導致在封裝材與線路板基材之熱漲程 度不一致情形，使相異材質間的介面斷裂產生細縫，或直接衝 擊元件與線路板間的電性連接強度，而使產品失效。 為了避免上述情形發生，目前已發展出具有散熱結構的 晶片載板(chip package carrier)，以避免晶片發生過熱的情形。 在一先前技術中，首先以放置之方法將散熱塊(譬如銅塊或陶 瓷塊)先預貼至一銅基板上’接著將具有對應散熱塊之孔洞之 絕緣基板(譬如聚丙烯)與具有散熱塊之銅基板對位結合，最後 再貼上另一銅基板在絕緣基板另一面，散熱塊係穿過孔洞與另 一銅基板接觸，最後進行後續加工(譬如微影及蝕刻製程）；當 晶片置於銅基板上時，產生之熱能可經由散熱塊傳導至另一銅 基板進行散熱。然而，在上述之作法中，每道步驟皆須進行對 位，易產生誤差造成對位不易；銅塊或陶瓷塊係以機械加工成 型，但加工不易且良率低；陶瓷塊之熱膨脹係數(約)與銅和絕 201241969 緣基板之”，、膨脹係數相差大，若以陶舰作為散熱塊，將因陶 曼塊、銅及絕緣紐在钱膨脹時，目各自轉脹程度不一， 使散熱結構嚴重變形甚至造成分層。 在另-先前技射，細雷機孔製程於載板上先形成 複數雷射孔，並於雷射孔内填充導熱物f;當晶片置於銅基板 上時’產生之熱能可經由複數雷射孔内之導熱物質傳導至另一 面(譬如銅基板)進行散熱。然而，此雷射孔之直街艮小其散 熱能力沒有散減佳’若明加大量雷射孔加強散熱， 雷射鑽孔所需的時間與製造成本亦提高許多。μ 因此，有必要提供一種散熱基板之製作方法，以改善上 述所存在的問題。 【發明内容】 本發明之主要目的係在提供一種散熱基板之製作方法。 本發明之散熱基板之製作方法包括下列步驟：提供基板，其中 基板包括金屬層、絕緣層及第-導電層，絕緣層係位於金屬層 及第一導電層之間，且金屬層之厚度大於第一導電層之厚度； 移除部分金屬層’⑽成金屬凸塊；提供膠合層，其中膠合層 包括開口，開口係對應金屬凸塊；提供第二導電層；壓合第二 導電層、膠合層及基板，其中膠合層係位於第二導電層與基板 之間；於絕緣層及第-導電層形成開孔，其中開孔係位於金屬 凸塊之下方’並曝露出部分下表面；以及至少於開孔處形成第 三導電層。 、在本發明之一實施例中，金屬層之厚度實質上係介於％ 微米至65微米之間。在本發明之一實施例中，絕緣層之厚度 201241969 實質上係介於5微米至25微米之間。在本發明之一實施例中， 第一導電層之厚度實質上係介於1〇微米至38微米之間。 在本發明之一實施例中，金屬凸塊包括上表面及下表面， 下表面係與絕緣層接合，且下表面的面積係大於上表面的面 積’其中上表面之©積與下表面之面積的比值範圍實質上係介 於25%至95%之間。 【實施方式】 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明 顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作 詳細說明如下。 本發明之實施例之示意圖均為簡化後之示意圖，僅 以不意方式說明本發明之散熱基板之製作方法，其所顯示 之元件非為實際實施時之態樣，其實際實施時之元件數 目、形狀及尺寸比例為一選擇性之設計，且其元件佈局 型態可更為複雜。 請參考圖1，關於依據本發明之一實施例之散熱基 板之製作方法之步驟流程圖。 本發明之散熱基板之製作方法首先進行步驟87〇1:提 供基板。 如圖2所示，基板1包括金屬層11、絕緣層及第一導 電層13，絕緣層12係位於金屬層u及第一導電層13之間， 且金屬層11之厚度大於第一導電層13之厚度。 在本發明之一實施例中，金屬層11及第一導電層13之 材質係銅或銅合金，但本發明不以此為限；絕緣層12之材質 係聚丙烯(polypropylene, PP)或樹脂(譬如環氧樹脂），但本發明 201241969 不以此為限。 在本發明之一實施例中，金屬層u之 38微米至65微米之間，絕緣層12之厚係介於 米至25微米之間，第—導雷 質上係介於5微 米至― 介於厚度實㈣ 8料層之厚度實質上係介於 微未至20微未之間，第一導電層13之厚 微米至35微米之間。 貝貝上係μ於12 "半!I圖3所不’本發明另提供基板1之製作方法，首先進 仃步驟S7011 ··提供複合板。 光進 如圖4所示，複合板la包括金屬薄層、絕緣層以 及導電層，其中絕緣層12a係位於金屬薄層15a及第 一導電層13a之間，且金屬薄層15a之厚度實質上相當於第一 導電層13a之厚度，但本發明不以此為限。在本發明之一實施 例中，複合板la更包括乾膜16a，乾膜16a貼附在第一導電層 之另一面，乾膜16a係用以避免之後的電鍍製程將金屬（譬 如銅)電鍍至第一導電層13a上。 。 在本發明之一實施例中’金屬薄層15a之材質係銅或銅 &金’絕緣層12a之材質係聚丙烯(polypropylene，PP)或樹脂， 但本發明不以此為限。 接著進行步驟S7012 :使金屬薄層之厚度增加。 在本發明之一實施例中，步驟S7012係使用電鍍製程 電錢金屬（譬如銅)至金屬薄層15a上，可控制金屬薄層15a之 厚度達到需求，最後再移除乾膜16a ;藉此’如圖2所示’金 屬薄層15a増加厚度後即形成金屬層11 ’複合板la即為基板 7 201241969 1 ° 如圖5所示，本發明另提供基板1之製作方法，首先進 行步驟S7016 :提供複合板。 如圖6所示，複合板lb包括二金屬導層17b及樹脂載層 18b，其中樹脂載層係位於二金屬導層17b之間。在本發 明之另一實施例中，樹脂載層18b與各金屬導層17b之間還可 以分別貼覆易剝離之薄膜（未繪示），藉此樹脂載層18b與各 金屬導層17b可在後續步驟完成後，容祕_外力加以分離。 在本發明之一實施例中，金屬導層17b之材質係銅或銅 合金；樹脂載層18b之材質係聚丙烯或樹脂，但本發明不以此 為限。 接著進行步驟S7017 :於各金屬層外壓合複合層。 如圖7所示，步驟S7017於各金屬導層l7b外壓合複合 層北’其中複合層沁包括絕緣層51b及金屬薄層52b，各絕 緣層51b係财金料層17b相接觸。在本發明之一實施例 =’金屬薄層52b之材質係銅或銅合金；絕緣層训之材質係 聚丙稀或樹脂’但本發料以此為限。 ’、 接著進行步驟S7018 :使各金屬薄層之厚度增加。 魅步驟S7018使用電鑛製程電錢金屬(譬如銅)至金屬 / 上’可控制金屬薄層现之厚度達到需求(圖未繪示)。 接著進行步驟S7G19 :移除獅載相形成二基板。 如圖2所示，將各金屬導層17b與樹脂载層i8b分離， =麻各金屬導層17b即為第一導電層13，絕緣層训 心二12 ’金屬薄層52b增加厚度後即形成金屬層η，可同 ^刀舰覆易剝離之薄膜（未繪示）時，在分離樹脂载 8 201241969 層18b與各金屬導層17b時，可輕易被-外力加以分離。 _請繼續參考圖卜本發明之散熱基板之製作方法接著進 行步驟S7G2 :移除部分金屬層，以形成金屬凸塊。 如圖8所不，步驟S7〇2係移除部分金屬層u，以形成 金屬凸塊11卜在本發明之—實施射，移除部分金屬層11 的方法可包括微影與_製程。金屬凸塊U1包括上表面iui 及下表面1112，下表面1112係與絕緣層12接合且下表面 m2的面積係大於上表自lln的面積。在本發明之一實施例 ，上表面1111之面積與下表面1112之面積的比值範圍實質 Θ係”於25/6至95%之間’但本發明不以此為限。須注意的 疋’金屬凸塊111具有傾斜之侧面，但本發明之金屬凸塊1U 之外形不以圖8所示為限。 本發明接著進行步驟S703 :提供膠合層。 如圖9所示，膠合層2包括開口 21，在本發明之一實施 丨中膠合層2之材質係聚丙稀或樹脂，開口 21之形成方法 Z預先由外型切割(r〇uting)、衝壓㈣咖哗)等機械切割的方法 或以雷射触而軸，但本發明不以此為限。歡意的是，開 口 21之形狀及位置係對應金屬凸塊ill。 本發明接著進行步驟S704 :提供第二導電層。 如圖9所示’在本發明之—實施例中，第二 材質係銅或銅合金，但本發明不以此為限。 θ 本發明接著進行步驟S7〇5 :壓合第二導電層、膠合廣 及基板。 曰 人廢印參考圖9，步驟S7〇5係依序壓合第二導電層3、膠 2及基板丨，其中膠合層2係位於基板1上第二導電層 糸位於膠合層2上，金屬凸塊111係與開口 2丨相嵌合(如^ 201241969 10所示）。由於金屬凸塊ill具有傾斜之侧面，即下表面1112 的面積係大於上表面1U1的面積，可使金屬凸塊u 口 21順利嵌合。 尔興開 本發明接著進行步驟S706 :於絕緣層及第一導電声形 成開孔。 如圖11所示，步驟S706係於絕緣層12及第一導電層 13形成開孔14，其中開孔14係位於金屬凸塊lu之下方，並 曝露出部分金屬凸塊ln的下表面在本發明之一實施例 中’形成· Η之方法可以使用雷射直接成像知游Direct

Imaging，LDI)於絕緣層12及第一導電層13製作，但本發明不 以此方法為限。 本發明最後進行步驟S707:至少於開孔處形成第三導 電層。 如圖12所示，步驟S707係在開孔14處形成第三導電 層4，使第二導電層4與第一導電層13電性連接，即完成本 發明之散熱基板6。在本發明之一實施例中，開孔14處形成 第三導電層4之方法為電鍍製程，可直接由金屬凸塊m之底 部起鍍’第三導電層4之成形範圍可視需求擴大至第一導電層 13外或第三導電層4只形成在開孔14内(如圖13所示），但本 發明不以此為限。在本發明之一實施例中，第三導電層4之材 質係銅或銅合金，但本發明不以此為限。 接下來請參考圖14,關於本發明之散熱基板應用於 晶片載板之一實施例之示意圖。 如圖14所示’晶片載板8包括發熱元件81及散熱基 板6’其中發熱元件81係置於散熱基板6上，發熱元件81 係與第二導電層3接觸，當發熱元件81運作產生熱能時，熱 201241969 能可以透過第二導電層3及金屬凸塊⑴傳導至第三導電層 4 ’第三導電層4處可與冷卻機構相接以作為散熱端如此， 發熱讀6所產生之熱能可有效地經由散熱基板6排至散妖 端。在本發明之-實施例中，發熱元件81係發光二極& (Llght-EmittingDiode，LED)模組，但本發明不以此為限；舉例 來說，發熱元件81亦可為其他晶片、晶片封裝體或被動元件(例 如電容、電感及電阻）。 藉由本發明之散熱基板之製作方法，除了獨如先前技 術中須預先對餘塊機械加工，減少對散純之加卫成本外， 本發明僅在步驟S7G5時需要定位，減少在先前技術中因 多次定位可能造成之對位良率下降之缺失。 綜上所陳，本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯 示其週異於習知技術之特徵，騎f審查委貞贿，早曰賜 准專利，俾嘉惠社會，實感德便。惟應注意的是，上述諸多實 施例僅係為了便於說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍 自應以中請專利範贿述為準，而非僅限於上述實施例。 【圖式簡單說明】 圖1係關於本發明之散熱基板之製作方法之一實施例之步驟 流程圖。 圖2係關於本發明之散熱基板之製作方法之一實施例之示意 圖。 圖3係關於本發明之基板之製作方法之一實施例之步驟流程 圖。 圖4係關於本發明之基板之製作方法之一實施例之示意圖。 圖5係關於本發明之基板之製作方法之另一實施例之步驟流 201241969 程圖。 圖6至圖7_於本發明之基板之製作方法之另—實施例之示 意圖。 圖8至圖13係關於本發明之散熱基板之製作方法之一實施例 之示意圖。 圖丨4係關於本發明之散熱基板應用於晶片載板之一實施例 之示意圖。 【主要元件符號說明】 基板1 複合板la、lb 金屬層11 金屬凸塊111 上表面1111 下表面1112 絕緣層12、51b 第一導電層13、13a 金屬薄層15a、52b 乾膜16a 金屬導層17b 樹脂載層18b 開孔14 膠合層2 開口 21 第二導電層3 第三導電層4 201241969 複合層5b 散熱基板6 晶片載板8 發熱元件81

Claims (1)

1. 201241969 七 1. 、申請專利範圍： 一種散熱基板之製財法，包括下列步驟： 提供-基板，其中該基板包括—金屬層、—絕緣層及—第 電層，該絕緣層係位於該金屬層及該第一導電層之間，且 金屬層之厚度大於該第一導電層之厚度； μ 移除部分該金屬層，以形成一金屬凸塊； 1 -膠合層，其中該膠合層包括—開口，該開口係對應· 屬凸塊； 提供一第二導電層； 壓合該第二導電層、該膠合層及該基板，其中郷合層係位於 該基板上，該第二導電層係位於該膠合層上； 、 於該絕緣層及該第一導電層形成一開孔，其中該開孔係位於該 金屬凸塊之下方；以及 至少於該開孔處形成一第三導電層。 2.如申請專利範圍第1項所述之散熱基板之製作方法，其中在提 供該基板之步驟中，更包括下列步驟： 提供一複合板’其中該複合板包括一金屬薄層、該絕緣層及該 第一導電層，其中該絕緣層係位於該金屬薄層及該第一導電 層之間；以及 使該金屬薄層之厚度增加以形成該金屬層，且該複合板形成該 基板。 3.如申請專利範圍第1項所述之散熱基板之製作方法，其中在提 供該基板之步驟中，更包括下列步驟： 提供一複合板，其中該複合板包括二金屬導層及一樹脂载層， 其中該樹脂載層係位於各該金屬導層之間； 於各該金屬導層外壓合一複合層’其中該複合層包括一絕緣層 201241969 及一金屬薄層’各該絕緣層分別配置於各該金屬導層與各該 金屬薄層之間； 增加各該金屬薄層之厚度；以及 移除該樹脂載層以形成該二基板’其中該金屬導層形成該第一 導電層，該增加厚度的金屬薄層即形成該金屬層》 4. 如申請專利範圍第1項所述之散熱基板之製作方法，其中該金 屬層之厚度實質上係介於38微米至65微米之間。 5. 如申請專利範圍第1項所述之散熱基板之製作方法，其中該絕 緣層之厚度實質上係介於5微米至25微米之間。 6. 如申請專利範圍第1項所述之散熱基板之製作方法，其中該第 一導電層之厚度實質上係介於1〇微米至38微米之間。 7. 如申請專利範圍第^'345項所述之散熱基板之製作方法， 其中該絕緣層之材質包括聚丙稀或樹脂。 8·如申請專利範圍第1項所述之散熱基板之製作方法，其中該膠 合層之材質包括聚丙烯或樹脂。 9. 如申請專利範圍第1項所述之散熱基板之製作方法，其中該金 2凸塊包括一上表面及一下表面，該下表面係與該絕緣層接 合’且該下表面的面積係大於該上表面的面積。 10. 如申請專利範圍第9項所述之散熱基板之製作方法其中該上 表面之面積與該下表面之面積的比值範圍實質上係介於25% 至95%之間。 1 h，申請專利範圍帛1項所述之散熱基板之製作方法，其中移除 部分該金屬層之方法包括微影與侧製程。 12.如申請專利範圍第1項所述之散熱基板之製作方法，其中於該 開孔處形_第三導電狀方法包括化學織程或賴製程。 15