TWI437930B - 封裝載板及其製作方法 - Google Patents

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Description

封裝載板及其製作方法
本發明是有關於一種封裝結構及其製作方法,且特別是有關於一種封裝載板及其製作方法。
晶片封裝的目的是提供晶片適當的訊號路徑、導熱路徑及結構保護。傳統的打線(wire bonding)技術通常採用導線架(leadframe)作為晶片的承載器(carrier)。隨著晶片的接點密度逐漸提高,導線架已無法再提供更高的接點密度,故可利用具有高接點密度的封裝載板(package carrier)來取代之,並藉由金屬導線或凸塊(bump)等導電媒體,將晶片封裝至封裝載板上。
以目前常用的發光二極體封裝結構來說,發光二極體晶片在使用前需先進行封裝,且發光二極體晶片在發出光線時會產生大量的熱能。倘若熱能無法逸散而不斷地堆積在發光二極體封裝結構內,則發光二極體封裝結構的溫度會持續地上升。如此一來,發光二極體晶片可能會因為過熱而導致亮度衰減及使用壽命縮短,嚴重者甚至造成永久性的損壞。因此,現今採用的發光二極體封裝結構都會配置散熱塊(heat sink)以對發光二極體晶片進行散熱。
習知的封裝載板主要是由多層圖案化導電層與至少一絕緣層所構成,其中絕緣層配置於相鄰之二圖案化導電層之間用以達到絕緣的效果。散熱塊是透過黏著層而固定於封裝載板的下表面上。一般來說,發光二極體晶片與封裝載板電性連接,而發光二極體晶片所產生的熱可經由圖案化導電層、絕緣層而傳遞至散熱塊以進行導熱。然而,由於黏著層與絕緣層的導熱率較差,所以發光二極體晶片所產生的熱經由絕緣層、黏著層而傳遞至散熱塊時,會造成熱阻(thermal resistance)增加,進而導致導熱不易。因此,如何使發光二極體晶片所產生熱能夠更有效率地傳遞至外界,儼然成為設計者在研發上關注的議題之一。
本發明提供一種封裝載板,適於承載一發熱元件。
本發明提供一種封裝載板的製作方法,用以製作上述之封裝載板。
本發明提出一種封裝載板的製作方法,其包括下述步驟。提供一基材。基材具有彼此相對的一第一表面與一第二表面以及一連通第一表面與第二表面的開口。形成一第一黏著層於基材的第一表面上,其中第一黏著層與基材定義出一凹口。配置一導熱元件於凹口內,其中導熱元件透過第一黏著層而固定於凹口內。形成一第二黏著層及一位於第二黏著層上的金屬層於基材的第一表面上,其中金屬層連接導熱元件的一底表面,且導熱元件位於金屬層與第一黏著層之間。移除第一黏著層,以暴露出基材的第一表面。
在本發明之一實施例中,上述之封裝載板的製作方法,更包括:形成第二黏著層及金屬層於基材的第一表面上時,第二黏著層覆蓋導熱元件的底表面,且導熱元件位於第一黏著層與第二黏著層之間;移除部分金屬層與部分第二黏著層,以暴露出導熱元件的部分底表面;以及形成多個導電柱於導熱元件被暴露出部分底表面上,其中導熱元件透過導電柱與金屬層相連接,且導電柱與金屬層相對遠離第二黏著層的一表面實質上齊平。
在本發明之一實施例中,上述之第二黏著層位於基材的第二表面與金屬層之間,而金屬層具有一容置凹槽,且導熱元件的底表面配置於容置凹槽內。
在本發明之一實施例中,上述之第二黏著層位於基材的第二表面與金屬層之間,而金屬層具有一突出部,且導熱元件的底表面配置於突出部上。
在本發明之一實施例中,上述之導熱元件包括一第一導電層、一第二導電層以及一絕緣材料層,而絕緣材料層位於第一導電層與第二導電層之間。
在本發明之一實施例中,上述之絕緣材料層的材質為陶瓷材料。
在本發明之一實施例中,上述之基材包括一絕緣層與一位於絕緣層上的圖案化銅層,其中圖案化銅層暴露出部分絕緣層,且於移除第一黏著層之後,形成一防銲層於圖案化銅層與部分絕緣層上。
本發明還提出一種封裝載板,其適於承載一發熱元件。封裝載板包括一基材、一黏著層、一金屬層以及一導熱元件。基材具有彼此相對的一第一表面與一第二表面以及一連通第一表面與第二表面的開口。黏著層配置於基材的第二表面上。金屬層透過黏著層而貼附於基材上,且金屬層與開口定義出一容置空間。導熱元件配置於容置空間中,且具有彼此相對的一頂表面與一底表面,其中金屬層連接導熱元件的底表面,而發熱元件配置於導熱元件的頂表面上。
在本發明之一實施例中,上述之導熱元件包括一第一導電層、一第二導電層以及一絕緣材料層,而絕緣材料層位於第一導電層與第二導電層之間。
在本發明之一實施例中,上述之絕緣材料層的材質為陶瓷材料。
在本發明之一實施例中,上述之封裝載板更包括多個導電柱,黏著層延伸配置於導熱元件的底表面與金屬層之間,而導電柱貫穿金屬層及黏著層而與導熱元件的部分底表面相連接。
在本發明之一實施例中,上述之黏著層位於基材的第二表面與金屬層之間,而金屬層具有一容置凹槽,且導熱元件的底表面配置於容置凹槽內。
在本發明之一實施例中,上述之黏著層位於基材的第二表面與金屬層之間,而金屬層具有一突出部,且導熱元件的底表面配置於突出部上。
在本發明之一實施例中,上述之基材包括一絕緣層與一位於絕緣層上的圖案化銅層,且圖案化銅層暴露出部分絕緣層。
在本發明之一實施例中,上述之封裝載板更包括一防銲層,配置於圖案化銅層與部分絕緣層上。
基於上述,由於本發明之封裝載板具有導熱元件,因此當將一發熱元件配置於封裝載板的導熱元件上時,發熱元件所產生的熱可透過導熱元件以及金屬層而快速地傳遞至外界。如此一來,本發明之封裝載板可以有效地排除發熱元件所產生的熱,進而改善發熱元件的使用效率與使用壽命。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1A至圖1I為本發明之一實施例之一種封裝載板的製作方法的剖面示意圖。請先參考圖1A,依照本實施例的封裝載板的製作方法,首先,提供一基材110,其中基材110具有一第一表面111以及一相對於第一表面111的第二表面113。於此,基材110是由一絕緣層112以及一位於絕緣層112上的銅層114所組成,其中絕緣層112的材質例如是聚亞醯胺(polyimide,PI)或環氧樹脂(epoxy)。但,於其他未繪示的實施例中,基材亦可為一由一絕緣層與二位於絕緣層相對兩側之銅箔層所構成之雙面板。
接著,請參考圖1B,形成一連通基材110之第一表面111與第二表面113的開口116,其中開口116的形成方法例如是沖切或以開槽(routing)方式。
接著,請參考圖1C,形成一第一黏著層120於基材110的第一表面111上,其中第一黏著層120與基材110定義出一凹口C。接著,並配置一導熱元件130於凹口C內,其中導熱元件130具有彼此相對的一頂表面131與一底表面133,且導熱元件130透過第一黏著層120而固定於凹口C內。詳細來說,導熱元件130包括一第一導電層132、一絕緣材料層134以及一第二導電層136,其中絕緣材料層134位於第一導電層132與第二導電136層之間,且絕緣材料層134的材質為陶瓷材料,例如是氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)、氮化矽(SiC)或石墨。此外,導熱元件130的第一導電層132可為一圖案化導電層,且導熱元件130的第一導電層132貼附於第一黏著層120上。
接著,請參考圖1D,形成一第二黏著層140a及一位於第二黏著層140a上的金屬層150a於基材110的第二表面113上,其中第二黏著層140a覆蓋導熱元件130的底表面133,且導熱元件130位於第一黏著層130與第二黏著層140a之間。於此,金屬層150a例如是一單一金屬層、一合金層或一金屬化合物層。
接著,請參考圖1E,移除第一黏著層120,以暴露出基材110的第一表面111。此時,第二黏著層140a與開口116定義出可定義出一容置空間S1,而導熱元件130位於容置空間S1中。接著,並移除部分金屬層150a,以暴露出部分第二黏著層140a。此外,移除金屬層150a的方法例如是物理性蝕刻或化學性蝕刻。
接著,請參考圖1F,移除部分第二黏著層140a,以暴露出導熱元件130的部分底表面133。於此,移除第二黏著層140a的方法包括雷射處理或電漿處理。
在此必須說明的是,本實施例並不限定移除第一黏著層120、部分金屬層150a及部分第二黏著層140a的順序,雖然於此是先移除第一黏著層120,而後移除部分金屬層150a及部分第二黏著層140a。但,於其他實施例中,亦可先移除部分金屬層150a及部分第二黏著層140a,而後再移除第一黏著層120。
接著,請參考圖1G,形成多個導電柱160於導熱元件130被暴露出部分底表面133上,其中導熱元件130的第二導電層136透過這些導電柱160與金屬層150a相連接,且這些導電柱160與金屬層150a相對遠離第二黏著層140a的一表面151實質上齊平。於此,形成這些導電柱160的方法包括有電電鍍法或無電電鍍法。
之後,請參考圖1H,圖案化基材110的銅層114,以形成一圖案化銅層115,其中圖案化銅層115暴露出部分絕緣層112。
最後,請參考圖1I,形成一防銲層170於圖案化銅層115及部分絕緣層112上。至此,已完成封裝載板100a的製作。
於結構上,請再參考圖1I,本實施例之封裝載板100a包括基材110、導熱元件130、第二黏著層140a、金屬層150a、多個導電柱160以及防銲層170。基材110具有彼此相對的第一表面111與第二表面113以及連通第一表面111與第二表面113的開口116,其中基材110是由絕緣層112與圖案化銅層115所組成,其中圖案化銅層115暴露出部分絕緣層112。導熱元件130具有彼此相對的頂表面131與底表面133,其中導熱元件130包括第一導電層132、絕緣材料層134以及第二導電層136,且絕緣材料層134位於第一導電層132與第二導電136層之間,且第一導電層132可為一圖案化導電層。第二黏著層140a配置於基材110的第二表面113與導熱元件130的底表面133上,其中第二黏著層140a與開口116定義出容置空間S1,而導熱元件130配置於容置空間S1中。金屬層150a透過第二黏著層140a而貼附於基材110上。這些導電柱160貫穿金屬層150a及第二黏著層140a而與導熱元件130的部分底表面133相連接。防銲層170配置於基材110的圖案化銅層115與部分絕緣層112上。
圖1J為圖1I之封裝載板承載一發熱元件的剖面示意圖。請參考圖1J,在本實施例中,封裝載板100a適於承載一發熱元件200a,其中發熱元件200a配置於導熱元件130的第一導電層132上,而發熱元件200a例如是一電子晶片或一光電元件,但並不以此為限。舉例來說,電子晶片可以是一積體電路晶片,其例如為一繪圖晶片、一記憶體晶片等單一晶片或是一晶片模組。光電元件例如是一發光二極體(LED)、一雷射二極體或一氣體放電光源等。在此,發熱元件200a是以一發光二極體(LED)作為舉例說明。
詳細來說,發熱元件200a(例如是發光二極體)可透過覆晶接合的方式而電性連接至導熱元件130的第一導電層132上,且亦可藉由一封裝膠體210來包覆發熱元件200a以及部分封裝載板100a,用以保護發熱元件200a與封裝載板100a之間的電性連接關係。由於本實施例之發熱元件200a是直接配置於封裝載板100a的導熱元件130上,因此發熱元件200a所產生的熱可透過導熱元件130、這些導熱柱160以及金屬層150a而快速地傳遞至外界。如此一來,本實施例之封裝載板100a可以有效地排除發熱元件200a所產生的熱,進而改善發熱元件200a的使用效率與使用壽命。
值得一提的是,本發明並不限定發熱元件200a與封裝載板100a的接合形態以及發熱元件200a的型態,雖然此處所提及的發熱元件200a具體化是透過覆晶接合的方式而電性連接至封裝載板100a的導熱元件130。不過,於另一實施例中,請參考圖2,發熱元件200b亦可透過多條銲線220以打線接合而電性連接至封裝載板100a之導熱元件130a的第一導電層132a上。在另一未繪示的實施例中,發熱元件亦可為一晶片封裝體,並以表面黏著技術(SMT)安裝至封裝載板100a。上述之發熱元件200a、200b與封裝載板100a的接合形態以及發熱元件200a、200b的形態僅為舉例說明之用,並非用以限定本發明
以下將再利用多個不同之實施例來說明封裝載板100b、100c及其製作方法。在此必須說明的是,下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容,其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件,並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例,下述實施例不再重複贅述。
圖3為本發明之一實施例之另一種封裝載板的剖面示意圖。請參考圖3,本實施例之封裝載板100b相似於圖1I之封裝載板100a,差異之處僅在於:圖3之封裝載板100b並無這些導電柱160(請參考圖1I),且導熱元件130的底表面133是直接連接金屬層150b。詳細來說,本實施例之封裝載板100b的第二黏著層140b僅位於基材110的第二表面113與金屬層150b之間,而金屬層150b具有一容置凹槽152,導熱元件130配置於金屬層150b的容置凹槽152內,且其底表面133直接接觸金屬層150b。
於製程上,本實施例的封裝載板100b可以採用與前述實施例之封裝載板100a大致相同的製作方式,並且在圖1C之步驟後,即形成第一黏著層120於基材110的第一表面111上,且第一黏著層120與基材110定義出凹口C之後,形成第二黏著層140b及位於第二黏著層140b上的金屬層150b於基材110的第二表面113上。其中,金屬層150b具有容置凹槽152,而導熱元件130配置於容置凹槽152內,且導熱元件130的底表面133直接接觸金屬層150b。接著,移除第一黏著層120(請參考圖1D),之後,再依序進行圖1H與圖1I的步驟,即可大致完成封裝載板100b的製作。
在後續的製程中,當發熱元件(可例如是發光二極體晶片)(未繪示)經由打線接合製程或覆晶接合製程與封裝載板100b之導熱元件130的第一導電層132電性連接時,發熱元件所發出的熱可直接藉由導熱元件130與金屬層150b而快速地傳遞至外界。簡言之,本實施例之封裝載板100b可以有效的排除發熱元件所產生的熱,進而改善發熱元件的使用效率與使用壽命。
圖4為本發明之一實施例之又一種封裝載板的剖面示意圖。請參考圖4,本實施例之封裝載板100c相似於圖3之封裝載板100b,差異之處僅在於:圖4之封裝載板100c的第二金屬層150c具有一突出部154,且導熱元件130配置於金屬層150c的突出部154上,且其底表面133直接接觸突出部154。
於製程上,本實施例的封裝載板100c可以採用與前述實施例之封裝載板100b大致相同的製作方式,並且在圖1C之步驟後,即形成第一黏著層120於基材110的第一表面111上,且第一黏著層120與基材110定義出凹口C之後,形成第二黏著層140b及位於第二黏著層140b上的金屬層150c於基材110的第二表面113上。其中,金屬層150c具有突出部154,而導熱元件130配置於金屬層150c的突出部154上,且導熱元件130的底表面133直接接觸突出部154。接著,移除第一黏著層120(請參考圖1D),之後,再依序進行圖1H與圖1I的步驟,即可大致完成封裝載板100c的製作。
在後續的製程中,當發熱元件(可例如是發光二極體晶片)(未繪示)經由打線接合製程或覆晶接合製程與封裝載板100b之導熱元件130的第一導電層132電性連接時,發熱元件所發出的熱可直接藉由導熱元件130與金屬層150c而快速地傳遞至外界。簡言之,本實施例之封裝載板100c可以有效的排除發熱元件所產生的熱,進而改善發熱元件的使用效率與使用壽命。
綜上所述,由於本發明之封裝載板具有導熱元件,因此當將一發熱元件配置於封裝載板的導熱元件上時,發熱元件所產生的熱可直接透過導熱元件以及金屬層而快速地傳遞至外界。如此一來,本發明之封裝載板可以有效地排除發熱元件所產生的熱,進而改善發熱元件的使用效率與使用壽命。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,故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。
100a、100b、100c...封裝載板
110...基材
111...第一表面
112...絕緣層
113...第二表面
114...銅層
115...圖案化銅層
116...開口
120...第一黏著層
122...凹口
130、130a...導熱元件
131...頂表面
132、132a...第一導電層
133...底表面
134‧‧‧絕緣材料層
136‧‧‧第二導電層
140a、140b‧‧‧第二黏著層
150a、150b、150c‧‧‧金屬層
151‧‧‧表面
152‧‧‧容置凹槽
154‧‧‧突出部
160‧‧‧導電柱
170‧‧‧防銲層
200a、200b‧‧‧發熱元件
210‧‧‧封裝膠體
220‧‧‧銲線
C‧‧‧凹口
S1‧‧‧容置空間
圖1A至圖1I為本發明之一實施例之一種封裝載板的製作方法的剖面示意圖。
圖1J為圖1I之封裝載板承載一發熱元件的剖面示意圖。
圖2為本發明之一實施例之一種封裝載板承載一發熱元件的剖面示意圖。
圖3為本發明之一實施例之另一種封裝載板的剖面示意圖。
圖4為本發明之一實施例之又一種封裝載板的剖面示意圖。
100a...封裝載板
110...基材
111...第一表面
112...絕緣層
113...第二表面
115...圖案化銅層
116...開口
130...導熱元件
131...頂表面
132...第一導電層
133...底表面
134...絕緣材料層
136...第二導電層
140a...第二黏著層
150a...金屬層
151...表面
160...導電柱
170...防銲層
S1...容置空間

Claims (14)

  1. 一種封裝載板的製作方法,包括:提供一基材,該基材具有彼此相對的一第一表面與一第二表面以及一連通該第一表面與該第二表面的開口;形成一第一黏著層於該基材的該第一表面上,其中該第一黏著層與該基材定義出一凹口;配置一導熱元件於該凹口內,其中該導熱元件透過該第一黏著層而固定於該凹口內;形成一第二黏著層及一位於該第二黏著層上的金屬層於基材的該第二表面上,其中該金屬層連接該導熱元件的一底表面,且該導熱元件位於該金屬層與該第一黏著層之間;以及移除該第一黏著層,以暴露出該基材的該第一表面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之封裝載板的製作方法,更包括:形成該第二黏著層及該金屬層於該基材的該第二表面上時,該第二黏著層覆蓋該導熱元件的該底表面,且該導熱元件位於該第一黏著層與該第二黏著層之間;移除部分該金屬層與部分該第二黏著層,以暴露出該導熱元件的部分該底表面;以及形成多個導電柱於該導熱元件被暴露出部分該底表面上,其中該導熱元件透過該些導電柱與該金屬層相連接,且該些導電柱與該金屬層相對遠離該第二黏著層的一表面實質上齊平。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之封裝載板的製作方法,其中該第二黏著層位於該基材的該第二表面與該金屬層之間,而該金屬層具有一容置凹槽,且該導熱元件的該底表面配置於該容置凹槽內。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之封裝載板的製作方法,其中該第二黏著層位於該基材的該第二表面與該金屬層之間,而該金屬層具有一突出部,且該導熱元件的該底表面配置於該突出部上。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之封裝載板的製作方法,其中該導熱元件包括一第一導電層、一第二導電層以及一絕緣材料層,而該絕緣材料層位於該第一導電層與該第二導電層之間。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之封裝載板的製作方法,其中該絕緣材料層的材質為陶瓷材料。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之封裝載板的製作方法,其中該基材包括一絕緣層與一位於該絕緣層上的圖案化銅層,該圖案化銅層暴露出部分絕緣層,且於移除該第一黏著層之後,形成一防銲層於該圖案化銅層與部分該絕緣層上。
  8. 一種封裝載板,適於承載一發熱元件,該封裝載板包括:一基材,具有彼此相對的一第一表面與一第二表面以及一連通該第一表面與該第二表面的開口;一黏著層,配置於該基材的該第二表面上; 一金屬層,透過該黏著層而貼附於該基材上,且該金屬層與該開口定義出一容置空間;以及一導熱元件,配置於該容置空間中,且具有彼此相對的一頂表面與一底表面,其中該金屬層連接該導熱元件的該底表面,而該發熱元件配置於該導熱元件的該頂表面上,且該導熱元件包括一第一導電層、一第二導電層以及一絕緣材料層,而該絕緣材料層位於該第一導電層與該第二導電層之間。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之封裝載板,其中該絕緣材料層的材質為陶瓷材料。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之封裝載板,更包括多個導電柱,該黏著層延伸配置於該導熱元件的該底表面與該金屬層之間,而該導電柱貫穿該金屬層及該黏著層而與該導熱元件的部分該底表面相連接。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之封裝載板,其中該黏著層位於該基材的該第二表面與該金屬層之間,而該金屬層具有一容置凹槽,且該導熱元件的該底表面配置於該容置凹槽內。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之封裝載板,其中該黏著層位於該基材的該第二表面與該金屬層之間,而該金屬層具有一突出部,且該導熱元件的該底表面配置於該突出部上。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之封裝載板,其中該基材包括一絕緣層與一位於該絕緣層上的圖案化銅層,該 圖案化銅層暴露出部分絕緣層。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之封裝載板,更包括一防銲層,配置於該圖案化銅層與部分該絕緣層上。
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