TW569359B - A method for compressing and fabricating a package substrate - Google Patents

Description

569359 五、發明說明（1) 發明所屬之技術領域 本發明是有關於一種封裝基板之製程及其壓合的方 法，且特別是有關於一種陶瓷生胚基板之製程及其壓合 的方法。 先前 近年來，隨著電子技術的日新月異，高科技電子產 業的相繼問世’使得更人性化、功能更佳的電子產品不 斷地推陳出新，並朝向輕、薄、短、小的趨勢設計。目 前在半導體製程當中，基板型承載器（substrate type carrier)是經常使用的構裝元件，其主要包括堆疊壓合 式（lamination)及積層式（build up)二大類型之基板。 其中，基板型承載器主要由多層圖案化線路層及多層絕 緣層交替疊合所構成，而圖案化線路層可藉由貫穿絕緣 層之導通孔（Plating Through Hole，PTH)或導電孔 (v i a)而彼此電性連接。由於基板型承載器具有佈線細 密、組裝緊湊以及性能良好等優點，係已成為晶片封裝 結構中不可或缺的構件之一。 目前晶片封裝之製程中，主要係將一晶片以打線接 &及/或覆晶接合（wire bonding Mlip chip)的方式與 ^載器連接。以打線接合之晶片封裝結構為例，晶片配 置於承載器的表面上，而一金線鮮於晶片之接人塾 (bonding pad)與承載器之接點（c〇nnect) 口， 性連接晶片以及承載器。晶片之訊號可藉由金曰 1 而連接至承載器，並藉由承載器之圖案化線路層傳導至

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五、發明說明（2) 外部之電子元件 料 一般承載器之絕緣層材料可分為有機材料與無 竹，有機材料例如玻璃環氧基樹脂（F R - 4、p i 5 ) 材 丁 烯二酸醯亞胺（Bismaleimide-Triaz：[ne / 雙順 樹脂（e p o x y )等，而無機材料例如為陶究（c e ^ •或者％氧 或玻璃（g 1 as s )材料等。以陶瓷材料組成之^am =材料 首先會進行陶瓷生胚（green tap)的製作，发為例， 主要係由陶瓷粉末（ceramic powder)、玻璃、八μ究生胚 及黏著劑所組成。接著以雷射穿孔或機械 ^上，以 對陶兗生胚之表面進行開孔（via)、開口的的方式’ 孔的目的係用以連接圖案化線路層，並作為^專乍訊、中開 電氣，路或散熱通孔之用，而開口的目的例如用i =恶 晶片等主動> 元件或電容等被動元件。然後已 = 生胚例如以印刷的方式將一導電材料填入於：，陶兗 中，其中導電材料例如具有金屬顆粒， （via)之 之後:再形成一圖案化線路層於陶竞生胚上，1 3 =料 材料係與圖案化線路層電性連接。如此，陶其 電 層陶瓷生胚之製作大致上已完成。 土板之各 接下來請參考第1A〜lc圖，其繪示習知陶瓷生 100堅合的方法的流程圖。當各層陶瓷生胚製作^ 土反 後，接著進行壓合的步驟。以六層疊合之陶瓷生7^之 例，其中第一、第二層之陶瓷生胚102、104在 眸 其開口的位置已經製作完成，因此當第一、 I乍時， 瓷生胚102、104與底部四層之陶瓷生胚1〇6壓合之9日^陶會

l〇399twf.ptd 第7頁 569359 五、發明說明（3) 形成一凹穴1 0 8 ( c a v i t y )，此時，必須使用特殊的壓合模 具1 1 0，其中壓合模具1 1 0必須特別製作一凸塊1 1 2以配合 凹穴1 0 8的形狀以及深度。然而，凹穴1 0 8的深度通常小 於2 5 0微米，因此相對地必須製作深度約為2 5 0微米之凸 塊1 1 2，以避免在壓合時所產生之不當的破壞，而影響凹 穴1 0 8之成型，降低壓合之後成品的良率。若考量製作之 成本，此種壓合的方法所使用的壓合模具1 1 0其凸塊1 1 2 f之精度要求高，而加工之成本亦相當高。另一方面，使 用此壓合模具1 1 0所製作的陶瓷基板1 0 0，其凹穴1 0 8的位 置、尺寸以及深度均已固定，對於其他不同的凹穴（如位 置改變、尺寸改變或深度改變）的陶瓷基板並不適用，因 此無法提供一貫的生產需求。 發明内容 因此，本發明的目的在提出一種封裝基板之製程及 其壓合的方法，係先將一膠料注入於生胚基板之凹穴 中，再壓合生胚基板。如此，壓合之後之封裝基板的凹 穴尺寸、形狀、深度可任意變換，不受壓合模具的限 制，以符合一貫的生產需求。 為達本發明之上述目的，提出一種封裝基板之製 程，首先，製作一第一生胚基板以及一第二生胚基板， 第一生胚基板具有至少一開口 ，並配置第一生胚基板於 第二生胚基板之表面上，而第二生胚基板之表面係暴露 於開口中，接著注入一膠料於開口中，且膠料凝固於開 口中。然後加溫加壓於第一生胚基板以及第二生胚基

10399twf.ptd 第8頁 569359 五、發明說明（4) 板’其中膠料受壓於開口中，且第一生胚基板以及第二 生胚基板受壓而成型。之後取出膠料，最後燒結第一生 胚基板以及第二生胚基板。 為達本發明之上述目的，提出一種基板壓合的方 法，適於壓合一組生胚基板，此組生胚基板具有至少一 凹穴。首先，注入一膠料於此凹穴中，且膠料凝固於凹 穴中’接著加溫加壓於此組生胚基板，其中膠料受壓於 凹穴中’且生胚基板受壓而成型。 依照本發明一較佳實施例，此組生胚基板係由多層 陶瓷生胚疊合而成，而陶瓷生胚之材料包括陶瓷粉末、 玻璃、分散劑以及黏著劑。此外，膠料之材質包括橡 膠、環氧樹脂或高分子聚合物與黏著劑所組成之混合 物。 為讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易 懂’下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細 說明如下： i施:^ 第2〜4圖繪示本發明一較佳實施例之一種封裝基板之 製程及其壓合的流程圖，適用於製作一低溫共燒陶瓷 (Low Temperature Cofire Ceramic, LTCC)以及高溫共 燒陶莞（High Temperature Cofire Ceramic，HTCC)之封 裝基板。 請參考第2圖，以六層疊合之陶瓷生胚基板200為 例 其中母一層陶竞生胚均依序完成生胚（green tape)

l〇399twf.ptd 第9頁 569359 五、發明說明（5) ^----- 成型、開孔（via)、填入導電材料、印刷線 第一層、第二層陶瓷生胚2 0 2、2 0 4疊合之後/、製作，而 口 2 0 2 a、20 4a之第一生胚基板21〇，且且第—思係為具有開 究生胚2 0 2、2 04係以雷射穿孔或機械衝孔的方式^一成智㈤ 口 202a、204a。此外，第二層到第六層陶瓷生胚2〇6疊合 之後係為第二生胚基板220。第一生胚基板21〇配置於第 二生胚基板220之表面上，而第二生胚基板22〇之表面係 暴露於開口 202a、204a中。因此，當第一生胚基板21〇與 底部之第二生胚基板220壓合之時，會形成一凹穴 2 0 8 (cav i ty)，用以放置晶片等主動I件或電容等被動元 件。由於晶片等主動元件在高速運算時，會產生高溫高 熱，因此在凹穴2 0 8的底部或晶片（未繪示）背面的接觸區 域上可設置一散熱片（未繪示），使得晶片所產生的熱能 能透過散熱片加以散逸。此外，凹穴2 〇 8之另一功能係可 使連接於晶片（未繪示）以及封裝基板2 〇 〇之間的金線（未 繪示）其長度縮短，以縮短訊號傳遞之路徑，並減少金屬 線寄生電感的效應。 接著請參考第3圖，由於凹穴208之深度小於250微 米’因此本發明藉由印刷或點膠的方式注入一液態狀之 膠料2 3 0於凹穴2〇8中，待膠料2 3〇凝固於凹穴2〇8之後， 再利用壓合模具2 4 0加以壓合，如此可避免在壓合時所產 生之不當的破壞’而影響凹穴208之成型。其中，膠料 230例如為橡膠、j哀氧樹脂（ep〇Xy resin)或其他高分子 聚合物與黏著劑所組成之混合物，其具有與陶瓷生胚材

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第10頁 569359 五、發明說明（6) 料相似的普松比（poisson’s ratio)，即陶瓷生胚與膠料 均勻受/壓時，陶瓷生胚與膠料在各方向的應變量 (strain)相當。由於膠料230可輕易地完全充填於凹穴 2 0 8之中，不受凹穴2 0 8之尺寸、形狀以及深度所限制， 因此壓合模具2 4 0不須製作一凸塊以配合凹穴2 0 8尺寸、 形狀以及深度。故在壓合第一生胚基板2 1 0以及第二生胚 基板2 2 0時，僅須利用二面平板的壓合模具2 4 0加壓至 3000psi ，並在特定的溫度75度下加以壓合成型，此時， 由於膠料2 30受壓並支撐於凹穴2 08中，因此壓合之後的 第一生胚基板210以及第二生胚基板220其凹穴208不會產 生彎曲或變形。 接著請參考第4圖，取出膠料2 3 0之後，最後將已壓 合之第一生胚基板210以及第二生胚基板220加以燒結成 一封裝基板2 5 0。其中，先以較低的溫度將生胚基板中之 有機溶劑加以氣化，再以較高的溫度（例如8 5 0度以上）將 生胚基板中之玻璃燒結而固化。如此，封裝基板2 5 0之製 作大致上已完成。 由上述之說明可知，本發明提出一種封裝基板之製 程及其壓合的方法，先將一膠料注入於生胚基板之凹穴 中，待膠料凝固於凹穴中之後，接著再加溫加壓此生胚 基板。由於膠料可輕易地完全充填於凹穴之中，因此僅 須利用二面平板的壓合模具加以壓合成型即可，且所使 用的膠料取得容易，價格便宜，故可降低壓合加工之成 本。另一方面，使用注入膠料的方法來壓合生胚基板

10399twf.ptd 第11頁 569359 五、發明說明（7) 時，由於膠料可完全填充於不同類型之凹穴中，因此即 使凹穴的位置、形狀以及深度改變時，一樣能在同一壓 合模具下進行壓合，因此可符合一貫的生產需求。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非 用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明 之精神和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發 明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10399twf.ptd 第12頁 569359 圖式簡單說明 第1 A〜1 C圖繪示習知陶瓷生胚基板壓合的方法的流程 圖；以及 第2〜4圖繪示本發明一較佳實施例之一種封裝基板之 製程及其壓合的流程圖。 圖式之標示說明： 1 0 0、1 0 2、1 0 4、1 0 6 :陶瓷基板 108 凹 穴 110 壓 合模具 112 凸 塊 2 0 0 > 2 0 2、2 0 4、2 0 6 ··陶瓷生胚 2 1 0 :第一生胚基板 220 ··第二生胚基板 202a、 204a:開口 208 凹穴 230 膠料 240 壓合模具 250 封裝基板

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Claims (1)

1. 569359 六、申請專利範圍 1. 一種封裝基板之製程，至少包括： 製作一第一生胚基板以及一第二生胚基板，其中該 第一生胚基板具有至少一開口； 配置該第一生胚基板於該第二生胚基板之表面上， 而該第二生胚基板之表面係暴露於該開口中； 注入一膠料於該開口中，且該膠料凝固於該開口 中； 加溫加壓於該第一生胚基板以及該第二生胚基板， 其中該膠料受壓於該開口中，且該第一生胚基板以及該 第二生胚基板受壓而成型； 取出該膠料；以及 燒結該第一生胚基板以及該第二生胚基板。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之封裝基板之製程，其 中該第一生胚基板及該第二生胚基板係由複數層陶瓷生 胚疊合而成，而該些陶瓷生胚之材料包括陶瓷粉末、玻 璃、分散劑以及黏著劑。 3. 如申請專利範圍第1項所述之封裝基板之製程，其 中該膠料之材質係選自由橡膠、環氧樹脂以及高分子聚 合物所組成之群組的其中之一。 4. 如申請專利範圍第1項所述之封裝基板之製程，其 中該開口係以雷射穿孔以及機械衝孔其中之一所形成。 5 ·如申請專利範圍第1項所述之封裝基板之製程，其 中注入該膠料的方式係利用印刷以及點膠的方式其中之

   10399twf.ptd 第14頁 569359 六、申請專利範圍 6 . —種基板壓合的方法，適於壓合一組生胚基板， 該組生胚基板具有至少一凹穴，而該基板壓合的方法至 少包括： 注入一膠料於該凹穴中，且該膠料凝固於該凹穴 中；以及 加溫加壓於該組生胚基板，其中該膠料受壓於該凹 穴中，且該組生胚基板受壓而成型。 7. 如申請專利範圍第6項所述之基板壓合的方法，其 中該組生胚基板係由複數層陶瓷生胚疊合而成，而該些 陶瓷生胚之材料包括陶瓷粉末、玻璃、分散劑以及黏著 劑。 8. 如申請專利範圍第6項所述之基板壓合的方法，其 中該膠料之材質係選自由橡膠、環氧樹脂以及高分子聚 合物所組成之群組的其中之一。 9 .如申請專利範圍第6項所述之基板壓合的方法，其 中注入該膠料的方式係利用印刷以及點膠的方式其中之 ^- 〇 1 0.如申請專利範圍第6項所述之基板壓合的方法， 其中該組生胚基板係以一壓合模具加以壓合，而該壓合 模具係利用二面平板加壓於該組生胚基板上。

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