TWI331387B - Embedded passive device and methods for manufacturing the same - Google Patents

Description

1331387 、 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 鲁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s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，it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 鲁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（Mental-Insulator-Mental ; MIM)電容與垂直 中金屬/絕緣體/金屬電容器是利用位於多層線路板1〇〇之間的 上下兩片金屬平板101a和1〇lb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 87 夂：疊而&為了改善内埋式電容元件的電容特性，此二種 電容元件以⑸m構⑷屬平板以及多層線路板）的疊 層 僅佔據了有限的基板空間，又會使基板的厚度陡 然增加。 【發明内容】 因此’非常需要—㈣進的内埋式電容元件結構及其製 造方法’可以不需要增加基板厚度即可增進内埋式電容元件 的電容特性’來解決習知内埋電容元件爲了增加電容特性而 導致基板厚度大幅增加的等問題。 本發月之目的係在於提供—種具有埋人被動元件之基 板，包含：具有第-導電電路的夾層電路板、介電層、第一 電 帛冑極以及第二導電電路。其中設於夹層電路板上 的介電層具有第-凹洞與第二凹洞。第-電極設於第一凹洞 中，第一電極6又於第二凹洞中，藉由第一與第二電極以及位 於第^ 一電極與第"'雷iS P, + yv «fe ja '弗一電極間之介電層形成埋入被動元件。第二 導電電路電性連接第一電極與第二電極。 本發明之另一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 電路的夾層電路板（lntedayer b。叫。再形成介電層於 夹層電路板上。之後再於介電層中形成第一凹洞與第二凹 洞。然後將導電材料填入介電層之第—凹洞與第：凹洞中， 、刀别形成第一電極與第二電極，藉由第一電極 '第二電極 以及位於第-電極與第二電極之間的介電層來形成埋入被動 山 1387 疋件接著形成第二導電電路於第—電極與第二電極上。 本發明之又一目的係在於提供一種製造具有埋 件之基板的製程’其包含下列步驟：首先提供具 = 電路的夹層電路板，在提供表面具有一介電層的—導電 層壓於夾層電路板之上，使得絕緣層係與央 層電路板上之第一導電電路接觸。再於金屬片與介 =第-凹狗與第二凹洞。然後，將導電材料填人第—凹盘 第二凹洞中，以形成第-電極與第二電極，藉由第—電和/、 第一電極以及位於第一電極與第二電極間之介 :被動元件。再形成一第二導電電路於第一電極與第二： 根據上述較佳實施例，可4 私#於八雷思n 了知本發明的技術特徵係採用 嵌…丨電層之同一側的兩個電極、位於兩電極之間 層’以及導通兩電極的電路來構成一個埋入被動元件 減少基板的叠層數目，縮短電路佈局並減少訊號傳輸距：省 佈線空間’具有不會使基板的厚度增加的優點，解決習 埋被動7L件爲了增進卫作效能而必須大幅增加基板厚度的 題0 4 【實施方式】 本發明的實施例係在於提供一種具有埋入被動元件 板。為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優 ： 易懂，特舉-内埋有埋入式電容元件3()之基板則作二 實施例來加以說明。 k 7 1331387 • 請參照第3圖’第3圖係'根據本發明的較佳實施例所緣 示的-種内埋有埋入式電容元件30之基板3〇〇的縱向結構别 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3 1 3 上，且第一導電電路301形成於核心層（3〇2)之上。其中下壓 合層3 13係一介電層；另外，在本發明的一些較佳實施例之 • 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具有第一凹洞3〇4a 與第二凹洞304b，且第一凹洞304a與第二凹洞304b相距有 一段距離。第一電極306設於第一凹洞304a中；第二電極3〇8 設於第二凹洞304b中。 請參照第4A圖，第4A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。其中第一凹洞304a與第二凹洞304b : 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中，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 1331387 306和第二電極308。 在本發明的另外一些實施例之中’第一凹洞3〇4a與第二 凹洞3〇4b係分別為梳子狀窄孔結構。請參照第4B圖，第4B 圖係根據本發明的較佳實施例所繪示的另一種内埋有埋入式 電容元件之基板的橫向結構剖面圖。在本實施例之中，第— .凹洞304a與第二凹洞3〇4b係藉由雷射鑽孔法或曝光顯影法 所分別形成的一種梳狀溝槽結構，其中第一凹洞3〇乜與第二 凹洞304b的梳狀溝槽結構係彼此叉合（interdigitated)。導電材 •料則藉由網板印刷法法或電鍍法填入第一凹洞304a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 (plate comb structure)所構成的第一電極3〇6和第二電極3如。 請再參照第3圖，第一電極3〇6與第二電極3〇8則藉由 第二導電電路310電性導通至其他線路層；而第一電極3〇6、 第二電極308以及位於第一電極3〇6與第二電極3〇8間之介 ，層304三者即可形成埋人式電容元件3()。在本發明的較佳 實轭例之中，第二導電電路3 1 〇係形成於介電層304上，且 籲具^一導通迴路的圖案化金屬層，用以電性導通第一電極则 和第二電極308至其他線路，並且可以與基板3〇〇外部之其 -他電子π件（未繪示），例如晶粒、電子元件或其它離散式被動 元件，藉由打線（未纟會示）電性連結。 值得注意的是，基板3〇〇還具有一第二電容元件^ 成在下壓合層313之中。在本實施例之中，埋入式被動 31々係由第三電極305、第四電極3〇7以及位於第三電極 與第四電極307間的下壓合層313三者所構成。其令第三電 9 1331387 極305係形成於下壓合層313中的第三凹洞3〇3a中，第四電 極307則係形成於下壓合層313中的第四凹洞3〇3b中。 第三凹洞303a和第四凹洞3〇3b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，且第三凹洞3〇3a 與第四凹洞303b相距有_段距離。其中第三電極3〇5和第四 電極307則係藉由電鍍或沉積的方式將導電材質分別填充於 第一凹洞303a中和第二凹洞3〇3b之中所形成並藉由第四 導電電路3 12彼此電性連結。在本實施例之中，帛四導電電 路312係俱有-導通迴路的圖案化金屬f，形成於下壓合層 3 13，形成有第二凹洞3〇3a與第四凹洞3〇3b的表面上可用 來導通第二電極305和第四電極3〇7。 另外基板300還包含有防銲層（s〇lder mask)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3i2上， 使得第二導電電路310及第四^電電路312帛以與外部之電 子元件（未繪示）電性連接之區域分別由防銲層3〇9和311裸露 出來。且第二導電電路3 1〇及第四導電電路312裸露的部分 上方還分別覆蓋有-層金屬覆蓋層314和316作為後續打線 或覆晶製程的鲜塾（Pad)。 請參照第5圖。帛5圖係根據本發明的一個較佳實施例 所繪示之，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 3CU的夾層電路板302。在本發明的較佳實施例之令，夹層電 路板302包括下壓合層313以及核心層⑽），可用來做為多 1331387 層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，失層電路板302係用來做為多層線路板封裝結構中 的層壓板（Laminated Layer)。 請參照步驟S52，再於夹層電路板302上形成介電層 3 04。在本發明的較佳實施例之中，介電層3〇4係藉由熱壓合 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 法於；I電層304中形成第一凹洞304a與第二凹洞304b。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 係兩條互相平行的溝槽或窄孔，或是兩個彼此叉合的梳狀溝 槽結構。 …後π再參照步驟S 5 4 ’藉由網板印刷法或電鑛法將導電 材料填入介電層304之第一凹洞3〇4a與第二凹洞3〇外中， 以分別形成第一電極3〇6與第二電極3〇8，藉由第一電極 306、第二電極308以及位於第一電極300與第二電極308之

間的介電層304來形成埋入被動元件。在本發明的較佳實施 例中，第一電極306和第二電極3〇8分別由兩個互相平行的 板狀結構，或兩個彼此叉合之薄板梳狀結構所構成。 接著請再參照步驟S55,形成第二導電電路31〇於第一電 極306與第二電極3〇8 i。形成第二導電電路電31〇的步驟 包括在介電層304形成有第一凹洞304a和3〇4b之一側上沉 積-導電層，接著圖案化此一導電層以形成具有導通迴路的 圖案化金屬層，介以電性連結第一電㉟3〇6以及第二電極 3〇8 °在本發明較佳實施例之中，導電層與第-電極306和第 11 1331387 二電極308同時形成。 請再參照第6 ® ’第6圖貝系根據本發明的另一個較佳 -實施例m繪示之製造如帛3以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S61，提供具有第一導電電路3〇1的夾層 •電路板302’以及表面具有一介電層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3〇2包括下壓合層313以 及核心層（302) ’彳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，夹層電路板302係用來做為多層 線路板封裝結構中的層壓板。介電層3〇4係由一預浸潰體 (prepreg)所形成用來彼覆金屬層的覆蓋層。 、又' 接著請參照步驟S62,將金屬片層壓於夾層電路板3〇2之 上，使得介電層304係與夹層電路板3〇2之第一導電電路％工 接觸。 請再參照步驟S63,藉由例如藉由雷射鑽孔法或曝光顯影 法於金屬片與介電層304中形成第一凹洞3〇鈍與第二凹洞 • 3〇4b。其中第一凹洞304a與第二凹洞304b並不限形狀與尺 寸，較佳係兩條互相平行的溝槽或窄孔，或是兩個彼此叉合 • 的梳狀溝槽結構。 σ 然後請再參照步驟S 6 4，藉由網板印刷法或電鍍法將導電 材料填入介電層304之第一凹洞3〇4a與第二凹洞3〇仆中， 以分別形成第一電極306與第二電極3〇8，藉由第一電極 306、第二電極3〇8以及位於第一電極3〇6與第二電極之 間的介電層304來形成埋入被動元件。在本發明的較佳實施 12 1331387 例中’第一電極3〇6和第二電極3〇8分別由兩個互相平行的 板狀結構’或兩個彼此叉合之薄板梳狀結構所構成。 接著請再參照步驟S65，形成第二導電電路3 10以電性連 接第一電極306與第二電極.308<)形成第二導電電路電31〇的 步驟包括圖案化金屬層以形成一導通迴路使第一電極306與 第二電極3 0 8電性連結。 另外开> 成如第3圖所繪示的基板300還包括：形成一防 銲層309覆蓋在第二導電電路3 1〇上，並使得第二導電電路 • 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銲墊。 根據上述較佳實施例，可知本發明的技術特徵係採用 形成於夾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 φ層之中，因此即使爲了增進内埋電容元件的電容特性，而增 加導電電極數量或密度，也不需要增加夾層電路板的疊層數 . 量’造成夾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 1331387 % 主要元件符號說明

100 :多層線路板 l〇la :金屬片 l〇lb :金屬片 200 :多層線路板 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 3 1 :電容元件 300 :基板 301 :第一導電電路 302 :夾層電路板 3〇3a: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 :第二電極 309 :防銲層 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 一導電電路的夹層 S52 :於夾層電路板上形成介電層。 S 53 :於介電層中形成第一 凹洞與第二凹洞。 S54 :將導電材料填入第一 凹洞斑笛-nn A 一雷炻命铉-而 一从刀奶肜取示 -電極二：.極’糟由第一電極、第二電極以及位於第 “5.带成第：電極之間的介電層來形成埋入被動元件。 ::=Γ電路於第一電極與第二電極上。 •介St一屬=電路的夾層電路板，以及表面具 15 1331387 % .S62:將金屬片層壓於夾層電路板之上，使 電路板之第一導電電路接觸。 曰’、與失層 S63,藉由例如藉由雷射鑽孔法或 芦中拟Λ势 〜 元,居衫法於金屬片與介雪 層肀形成第一凹洞與第二凹洞。 '"電 S64 :將導電材料填入介 別m 層之第—凹洞與第二凹洞中，以八 另J形成第一電極與第二電極， 乂刀 及位於第一電極與第_ 9 一電極、第二電極以 動元件。 第-電極之間的介電層來形成埋入被 形成第二導電電路 於第一電極與第二電極上。 16

Claims (1)

1. 丄331387 、申請專利範圍 h —種具有埋入被動元件之基板製程，其包含下列步驟： 提供一失層電路板（interlayer circuh b〇ard)，其上具有— 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-導電材料於該介電層之該第二洞與第二凹洞 該筮：形纟帛電極與一第二電極，藉由該第-電極與、 〇乂第—電極以及位於該第一雷 w ^ 東極與該第二電極其間之介電層 形成該埋入被動元件；及 电曰 形成-第二導電電路於該第-電極與第二電極上。 2.如申請專利範圍第丨項 板製程，其另包含： '斤边之具有埋入被動元件之基 形成一防銲層（s〇lder ma 得該第二導電電 ）覆盍於该弟二導電電路上，使 至外部之區域由該防銲層 ^導電電路上用以電性連 裸露出來；以及 導電電路之裸露部分 形成一金屬覆蓋層於該第 3.如申請專利範圍第〗項 板製程，其中該凹洞#述之具有埋入被動元件之基 也成步驟係利用雷射鑽孔法達成。 埋入被動元件之基 4.如申請專利範圍第1項所述之具有 17 1331387 板製程’其中該凹洞形成步驟係利用曝光顯影法達成。 5.如申請專利範圍第1項所述之具有埋入被動元件之美 板製程，其中該導電材料填入步 動儿件之基 ㈣㈣法達成。料7驟係利用網板印刷法⑽咖

   6.如申請專利範圍第1 板製程，其中該導電材料填 項所述之具有埋入被動元件之基 入步驟係利用電鍍法。 7.如申請專利範 板製程，其中該第 structure)且彼此平行 圍第1項所述之具有埋入被動元件之基 一與第二電極具有一板狀結構（plate 8.如申明專利範圍帛i項$述之具有埋入被動元件之基 板製程’纟中該第-電極具有複數個第一薄板梳子結構⑻心 comb structure)，該第二電極具有複數個第二薄板梳子結構， 並且s亥些第一薄板梳子結構係與該些第二薄板梳子結構彼此 又合（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 1331387 . 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。 10.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，使得該 籲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 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，其中該第一與第二電極具有一板狀結構（plate structure) 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，其中該第一電極具有複數個第一薄板梳子結構（plate 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 又合。 13. —種具有埋入被動元件之基板製程，其包含下列步 驟： 1331387 提供一夾層電路板，其具有-第-導電電路； 提供一金屬片其表面具有—介電層； 層壓將該金屬片於該夹層電蹊 帝“ 穴曰冤路板之上’使得該絕緣層係 與該夾層電路板上之該第一導電電路接觸； 形成一第一凹洞盘一坌t '、 一 洞於該金屬片與該介電層； 填入導電材料於該第一凹洞盘 第-電極與-第二電極，藉由3該，凹洞中，以形成- 於該第-電極與該第二電極間：：：=、第二電極以及位 元件；以& ^極間之該介電層來形成該埋入被動 形成一第二導電電路於該第—電極與第二電極上。 14. 如申請專利範圍第13項 _ 基板製程，其胃# t & $ 、 八有里入被動兀件之 "電層係為—預浸潰體（prepreg)。 15. 如申請專利範圍第13項 基板製程，其另包含： 之/、有埋入破動7L件之 形成一防銲層覆蓋於該 電電路上用以電性連接 .路上，使得該第二導 來；以及 叩之&域由於該防銲層裸露出 形成一金屬覆蓋層於該第_ 乐一導電電路之裸露部分。 16. 如申請專利範圍第13 基板製程，J:中_ Μ、 α之八有埋入被動元件之 該凹洞形成步驟係利用雷射鑽孔法達成。 20 1331387 17. 如申請專利範圍第13 基板製程，其中該凹洞形成步所述之具有埋入被動元件之 騍係利用曝光顯影法達成。 18. 如申請專利範圍第13 基板製程，其中該導電材料填：：迷之具有埋入被動元件之 成。 、v驟係利用網板印刷法法達 19.如申請專利範圍第u 甘上制 #丄 $所遂之具有埋入被動元件之 基板製程，其中該導電材料填入半 竹付具入步驟係利用電鍍法。 2〇.如申請專利範㈣13 $所述之具有埋人被動元件之 基板製程，其中該第-電極與第二電極具有—板狀結構⑻❿ structure)且彼此平行》 21.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’其中該第-電極具有複數個第_薄板梳子結構 • (pUte c〇mb 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》 21