TWI404482B - 電路板及其形成方法 - Google Patents

Description

電路板及其形成方法

本發明係有關於一種電路板，特別有關於一種具有導電凸塊之電路板。

隨著電子產品持續朝輕、薄、短、小、高速、高頻、及多功能之方向發展，使得晶片之體積隨之縮小，且I/O數隨之增多，其導致佈線結構更為密集，並使銲接導電結構之數量與間距分別增加與縮短，使電路板與晶片之間的整合難度提高。

此外，電路板之製作流程為配合晶片之縮小化而更趨複雜，導致電路板之製作流程耗時過多。而且，往往所生產之電路板僅能適用於某一特定設計的晶片，產品應用彈性因而受限。

因此，業界亟需新穎的電路板及其形成方法，以期能解決或減輕上述問題。

本發明一實施例提供一種電路板的形成方法，包括：形成主載板，包括提供基板，具有至少一導電墊，於基板之表面露出；於基板及導電墊上形成保護層；以及圖案化保護層以露出導電墊。提供子載板，子載板包括導電層；第二圖案化保護層，位於導電層上，第二圖案化保護層具有至少一開口，露出部分的導電層；以及導電連接塊，位於第二圖案化保護層之開口中，導電連接塊電性連接導電層，且凸出於第二圖案化保護層之表面。使子載板之導電連接塊與主載板之露出的導電墊直接接觸；使子載板之導電連接塊與主載板之導電墊相互連結；以及將子載板之導電層圖案化以形成至少一導電凸塊。

本發明一實施例提供一種電路板，包括：一基板；至少一導電墊，位於該基板之上；一保護層，位於該基板之上，該保護層具有至少一開口，露出部分的該導電墊；一第二保護層，固定於該保護層之上；一導電凸塊，位於該第二保護層之上；以及一導電連接塊電性連接該導電墊與該導電凸塊，該導電連接塊位於該第二保護層之中，且延伸進入該開口而與該導電墊連結，其中該導電連接塊與該導電墊之間具有一接合界面。

為了讓本發明之上述目的、特徵、及優點能更明顯易懂，以下配合所附圖式，作詳細說明如下：

以下以實施例並配合圖式詳細說明本發明，應了解的是以下之敘述提供許多不同的實施例或例子，用以實施本發明之不同樣態。以下所述特定的元件及排列方式儘為本發明之簡單描述。當然，這些僅用以舉例而非本發明之限定。此外，在不同實施例中可能使用重複的標號或標示。這些重複僅為了簡單清楚地敘述本發明，不一定代表所討論之不同實施例及/或結構之間具有任何關連性。再者，當述及一第一材料層位於一第二材料層上或之上時，包括第一材料層與第二材料層直接接觸或間隔有一或更多其他材料層之情形。且在圖式中，實施例之形狀或是厚度可擴大，以簡化或是方便標示。再者，圖中未繪示或描述之元件，為所屬技術領域中具有通常知識者所知的形式。

第1A-1I圖顯示根據本發明一實施例之電路板的製程剖面圖。本發明之實施例透過接合主載板與子載板而形成電路板結構。

首先，形成主載板10。如第1A圖所示，提供基板100，其具有至少一導電墊102，於基板100之表面露出。雖然，在第1A圖所示實施例中，導電墊102係凸出於基板100之表面，然本發明實施例不限於此。在其他實施例中，導電墊102可能係全部或部分內嵌於基板100之中。基板100例如為一印刷電路板，具有許多與導電墊102電性連接之內部線路結構。內部線路結構例如是多層金屬層結構，為此技藝人士所週知，且可有多種變化，為簡化圖式未於圖式中繪出。

如第1A圖，接著，於基板100及導電墊102上形成保護層104。保護層104例如為防銲層，其材質例如為(但不限於)綠漆、抗銲絕緣層(SR)、ABF、聚亞醯胺(PI)、甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、或前述之組合。接著，透過例如是噴附或塗佈的方式於保護層104上形成黏著層106。黏著層106例如是高黏性的膠合層，其材質包括樹脂等高分子聚合物。在一實施例中，保護層104係採用熱壓後可膠連之材質，例如是ABF或PMMA等。在此情形下，黏著層106可省略。

請參照第1B圖，接著將保護層104及黏著層106圖案化以使導電墊102至少部分露出。例如，可透過影像轉移或雷射鑽孔(或刻劃)的方式形成露出導電墊102之開口105。至此，主載板10之製作暫告一段落。此外，應注意的是，主載板10之形式不限於第1B圖所示之結構，其佈線形式可視需求調整。或者，亦可形成多種常用之主載板10備用。可視需求選用適合的主載板10以進行後續的電路板製程。

接著，提供子載板20。子載板20於後續製程中將與主載板10接合而共同形成本發明一實施例之電路板。相似地，子載板20之形式亦可有多種變化而可視需求調整。另外，亦可形成多種常用之子載板20備用，以視需求而與適合的主載板10接合。

如第1C圖所示，首先提供承載基板200。承載基板200之材質可包括金屬材料、半導體材料、高分子材料、或陶瓷材料等。在一實施例中，承載基板200較佳選用具導電性之材質以利於後續製程的進行。

如第1C圖所示，於承載基板200之一表面上設置導電層204。導電層204之材質可例如為銅、錫、銀、鎳、鋁、鉻、鎢、金、前述之合金、或前述之組合。由於在後續製程中，將分離承載基板200與導電層204，因此在一實施例中，可選擇性於承載基板200與導電層204之間形成隔離膜202。隔離膜202將有助於承載基板200之脫離。隔離膜202包括聚亞醯胺(PI)、乾膜(dry film)、熱脫膜、耐熱離形膜、或高分子耐熱膜等。此外，在一實施例中，隔離膜202具有至少一通孔，較佳為複數個通孔。於隔離膜202中形成通孔將有利於後續製程之進行，將於下文中另作說明。

如第1C圖所示，在一實施例中，可將一導電片壓合於承載基板200及隔離膜202之上以作為導電層204。在一實施例中，係以熱壓合之方式將導電片壓合於承載基板200上以形成導電層204。在此情形下，隔離膜202之材質較佳選用耐熱材質。

接著，如第1C圖所示，於導電層204上形成保護層206。保護層206例如為防銲層，其材質例如為(但不限於)綠漆、抗銲絕緣層(SR)、ABF、聚亞醯胺(PI)、甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、或前述之組合。

如第1D圖所示，接著透過例如影像轉移或雷射鑽孔(或刻劃)等方式將保護層206圖案化以於其中形成開口208。開口208露出導電層204。

接著，於開口208中形成導電連接塊212。導電連接塊212之形成方式例如包括物理氣相沉積、化學氣相沉積、導電膠塗佈、電鍍、無電解電鍍等。在第1D圖之實施例中，係以電鍍方式形成導電連接塊212。例如，可於開口208之側壁及底部上形成晶種層210。晶種層210之材質例如包括銅、錫、鎳、鉛、銀、鋁、鉻、鎢、導電陶瓷、導電高分子、或前述之組合。在一實施例中，晶種層210為一化學金屬層，例如是化銅。

由於在一實施例中，隔離膜202中預先形成有通孔，晶種層210將與導電層204及承載基板200電性連接。在承載基板200具有導電性的情形下，可於承載基板200施加電流而於晶種層210上電鍍導電材料。在第1D圖之實施例中，可預先於晶種層210上形成圖案化阻擋層214，使導電材料僅於特定區域形成，因而形成了導電連接塊212。阻擋層214例如是光阻層。

接著，可將阻擋層214及其下方之晶種層210移除而形成出如第1E圖所示之子載板20。導電連接塊212位於保護層206之開口208中，並電性連接導電層204。此外，導電連接塊212還進一步凸出於保護層206之表面。在此實施例中，導電連接塊212係完全貫穿保護層206。

如第1F圖所示，將承載基板200與隔離膜202自子載板20移除。應注意的是，為清楚於第1E圖中顯示隔離膜202，隔離膜202的厚度係刻意放大。實際上，隔離膜202的厚度相對較小，因此在移除隔離膜202之後，導電層204之上表面仍大抵平坦。接著，使子載板20之導電連接塊212對準於主載板10所露出之導電墊102，並將子載板20放置於主載板10之上。透過先前形成於主載板10上之黏著層106，子載板20可固定於主載板10之上。此外，導電連接塊212係與主載板10之露出的導電墊102直接接觸。

接著，如第1G圖所示，使子載板20之導電連接塊212與主載板10之導電墊102相互連結。導電連接塊212與導電墊102之間的連結可為相同材質間的接合，或亦可為不同材質之間的接合，視導電連接塊212與導電墊102所選用之材質而定。例如，在一實施例中，導電連接塊212與導電墊102所選用之材質皆為銅。

在一實施例中，可透過於導電連接塊212與導電墊102之間的接觸面施加能量，例如可進行加壓、加熱、施加超音波、加電弧、電磁或低能量雷射加熱等製程而使導電連接塊212與導電墊102間之接觸面處的原子發生熱遷移，因而使導電連接塊212與導電墊102彼此接合，或彼此焊接。因此，導電連接塊212與導電墊102之間具有接合界面300。在一實施例中，可例如透過高電壓產生高溫，並施加壓力之方式(thermal compressing/resistance bonding)、超音波加壓鍵結法(ultra-sonic bonding)、或低能量雷射鍵結法(low power laser bonding)而使導電連接塊212與導電墊102彼此接合。當導電連接塊212與導電墊102之材質彼此不同時，其間之接合界面處可能具有個別材料之合金或混合物。當導電連接塊212與導電墊102之材質彼此相同時，接合界面處之微結構仍可能不同。例如，透過電子顯微鏡之觀察，其交界處之微結構可能具有不同排列結構的接合界面。

如第1H圖所示，接著例如藉由影像轉移製程將子載板20之導電層204圖案化以形成至少一導電凸塊204a。導電凸塊204a之尺寸、位置、及形狀等皆可視需求而自由調整。在一實施例中，還可選擇性於導電凸塊204a之表面上形成表面處理層216。表面處理層216之材質可例如包括(但不限於)錫、鎳、金、鈀、銀、前述之合金、或前述之組合。表面處理層216例如可保護其下之導電凸塊204a免受汙染或氧化，並可有利於導電凸塊204a與其他導電構件接合。在一實施例中，表面處理層216完全覆蓋導電凸塊204a之表面。

在一實施例中，第1H圖所示之電路板結構可與晶片整合。例如，可將導電凸塊204a與表面處理層216所共同組成之導電凸塊插入晶片之銲球中或與晶片之導電柱結合，而將晶片設置於電路板上。或者，在另一實施例中，亦可進一步於導電凸塊204a上設置銲球。

如第1I圖所示，在一實施例中，可選擇性於導電凸塊204a上設置銲球218。由於已預先形成了導電凸塊204a，因此所形成之銲球218的體積及其所占面積可較少，因而能有效縮短銲球與銲球之間的間距。此外，銲球218的高度亦能更為有效地控制，有助於提升與晶片端之導電柱的共平面性。在一實施例中，第1I圖所示之電路板結構可與晶片整合。例如，可使用銲球218而與晶片上之銲球接合(即，覆晶封裝)。或者，晶片上可形成有導電柱，而可將晶片上之導電柱插入電路板之銲球218之中，而將晶片設置於電路板上。

雖然，第1I圖顯示本發明一實施例之電路板的結構。然應注意的是，第1I圖僅為舉例說明用，本發明實施例之實施方式不限於此。如先前所述，當保護層104係採用熱壓後可膠連之材質時(例如是ABF或PMMA等)，黏著層106可省略。因此，子載板與主載板可直接於熱壓製程之後彼此接合。子載板之保護層與主載板之保護層之間將不具有黏著層。上述結構顯示於第2圖之中，其中相同或相似之元件將以相同或相似之標號標示。第2圖實施例之電路板的製程與第1圖實施例相似，主要差別在於第2圖實施例不需採用黏著層。其製程細節可參照第1圖實施例，在此不作贅述。

本發明實施例之電路板係由接合主載板及子載板而成。主載板與子載板可於不同的生產線製作，可縮短生產時間。此外，還可視應用或需求之不同，接合所需規格之主載板與子載板，具有較大之生產彈性。再者，在一實施例中，銲球與銲球之間的間距可有效縮減，與晶片端之導電結構(導電柱或銲球)的共平面性可獲提升。

雖然本發明已揭露較佳實施例如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定為準。

10．．．主載板

20．．．子載板

100．．．基板

102．．．導電墊

104、206．．．保護層

105、208．．．開口

106．．．黏著層

200．．．承載基板

202．．．隔離膜

204．．．導電層

204a．．．導電凸塊

212．．．導電連接塊

214．．．阻擋層

216．．．表面處理層

218．．．銲球

300．．．接合界面

第1A-1I圖顯示根據本發明一實施例之電路板的製程剖面圖。

第2圖顯示根據本發明一實施例之電路板的剖面圖。

100．．．基板

102．．．導電墊

104、206．．．保護層

105、208．．．開口

204a．．．導電凸塊

212．．．導電連接塊

216．．．表面處理層

218．．．銲球

300．．．接合界面

Claims (20)

1. 一種電路板的形成方法，包括：形成一主載板，包括：提供一基板，具有至少一導電墊，於該基板之一表面露出；於該基板及該導電墊上形成一保護層；以及圖案化該保護層以露出該導電墊；提供一子載板，該子載板包括：一導電層；一第二圖案化保護層，位於該導電層上，該第二圖案化保護層具有至少一開口，露出部分的該導電層；以及一導電連接塊，位於該第二圖案化保護層之該開口中，該導電連接塊電性連接該導電層，且凸出於該第二圖案化保護層之一表面；使該子載板之該導電連接塊與該主載板之露出的該導電墊直接接觸；使該子載板之該導電連接塊與該主載板之該導電墊相互連結；以及將該子載板之該導電層圖案化以形成至少一導電凸塊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電路板的形成方法，更包括於該保護層上形成一黏著層，並透過該黏著層而將該子載板固定於該主載板之上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電路板的形成方法，其中該子載板之提供，包括：提供一承載基板；於該承載基板上設置該導電層；於該承載基板及該導電層上形成該第二圖案化保護層，該第二圖案化保護層具有至少一開口，露出部分的該導電層；於該圖案化保護層之該開口中形成該導電連接塊，該導電連接塊電性連接該導電層，且凸出於該第二圖案化保護層之一表面；以及移除該承載基板。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電路板的形成方法，更包括：於該承載基板與該導電層之間形成一隔離膜；以及在形成該導電連接塊之後，移除該隔離膜。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電路板的形成方法，更包括於該隔離膜中形成至少一通孔。
6. 如申請專利範圍第3項所述之電路板的形成方法，其中於該承載基板上設置該導電層之步驟包括將該導電層熱壓合於該承載基板上。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電路板的形成方法，其中使該子載板之該導電連接塊與該主載板之該導電墊相互連結之步驟包括於該導電連接塊與該導電墊之間的一接觸面施加一能量。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電路板的形成方法，其中該能量之施加方式包括加壓、加熱、施加超音波、加電弧、電磁或低能量雷射加熱。
9. 如申請專利範圍第1項所述之電路板的形成方法，更包括於該導電凸塊上形成一表面處理層。
10. 如申請專利範圍第9項所述之電路板的形成方法，更包括於該表面處理層上形成一銲球。
11. 一種電路板，包括：一基板；至少一導電墊，位於該基板之上；一保護層，位於該基板之上，該保護層具有至少一開口，露出部分的該導電墊；一第二保護層，固定於該保護層之上；一導電凸塊，位於該第二保護層之上；以及一導電連接塊電性連接該導電墊與該導電凸塊，該導電連接塊位於該第二保護層之中，且延伸進入該開口而與該導電墊連結，其中該導電連接塊與該導電墊之間具有一接合界面。
12. 如申請專利範圍第11項所述之電路板，更包括一黏著層，位於該保護層與該第二保護層之間。
13. 如申請專利範圍第11項所述之電路板，其中該接合界面位於該基板與該第二保護層之間。
14. 如申請專利範圍第11項所述之電路板，更包括一晶種層，位於該導電連接塊與該第二保護層之間。
15. 如申請專利範圍第14項所述之電路板，其中部分的該晶種層位於該導電連接塊與該導電凸塊之間。
16. 如申請專利範圍第11項所述之電路板，其中該導電連接塊之材質相同於該導電墊之材質。
17. 如申請專利範圍第11項所述之電路板，其中該導電連接塊之材質不同於該導電墊之材質。
18. 如申請專利範圍第11項所述之電路板，其中該導電連接塊完全貫穿該第二保護層。
19. 如申請專利範圍第11項所述之電路板，更包括一表面處理層，覆蓋於該導電凸塊之表面上。
20. 如申請專利範圍第11或19項所述之電路板，更包括一銲球，位於該導電凸塊之上。