TWI474766B - 電路板結構的製造方法 - Google Patents

Description

電路板結構的製造方法

本發明有關於一種電路板結構，且特別是有關於電路板結構的製造方法。

目前常見的電子產品，例如手機與筆記型電腦，在微型化的趨勢下，整體的封裝模組堆疊密度越來越高。因此，電子產品的功能越來越多，而所消耗的功率也越來越大，以至於電子產品在運作時會產生很多熱能，從而增加電子產品的溫度。據此，為了減少電子產品因為溫度過高而致使電子產品的可靠度下降，通常於電路板上設計銅柱作為電子元件的散熱路徑。

一般而言，以習知電鍍法製備散熱銅柱時，是以鑽孔而貫穿電路板的兩面銅層，再進行金屬化以電鍍方式於鈷孔內壁附著銅層，不過，銅離子容易附著於線路的邊緣、開口的側壁或者是散熱銅柱與開口的側壁的交界處壁上形成瘤狀粒子的分佈，進而在此處累積而形成多餘的銅瘤。

本發明實施例提供一種電路板結構的製造方法，其所形成的散熱金屬柱能幫助上述封裝模組的散熱。

本發明實施例提供一種電路板結構的製造方法，所述電路板結構的製造方法包括提供電路基板，其中電路基板包括絕緣層、第一金屬層以及第二金屬層，而絕緣層配置於第一金屬層以及第二金屬層之間，其中第一金屬層形成有一第一開孔，絕緣層形成有第二開孔以及預留區域，其中第一開孔的孔徑大於第二開孔的 孔徑，而預留區域位於第一開孔的側壁與第二開孔的側壁之間。形成第一遮罩層覆蓋於第一金屬層以及預留區域，其中第一遮罩層暴露第二開孔。以該第一遮罩層為遮罩，利用電鍍形成散熱金屬柱於第二開孔內。去除第一遮罩層。

本發明實施例提供一種電路板結構，其所形成的散熱金屬柱能幫助上述封裝模組的散熱。

本發明實施例提供一種電路板結構，所述電路板結構包括電路基板以及至少一散熱金屬柱。電路基板包括絕緣層、第一金屬層以及第二金屬層，而絕緣層配置於第一金屬層以及第二金屬層之間，其中第一金屬層形成有一第一開孔，絕緣層形成有第二開孔，第二開孔裸露出第二金屬層，其中第一開孔的孔徑大於第二開孔的孔徑。散熱金屬柱，配置於第二開孔內。

綜上所述，本發明實施例提供電路板結構及其製造方法，電路板結構的第一開孔的孔徑大於第二開孔的孔徑，而預留區域位於第一開孔的側壁與第二開孔的側壁之間。形成第一遮罩層覆蓋於第一金屬層以及預留區域，所以在電鍍製備散熱金屬柱的過程中，金屬離子不容易堆積第二開口的邊緣的交界處。據此，得以透過電鍍能促使散熱金屬柱完整地形成。

為了能更進一步瞭解本發明為達成既定目的所採取之技術、方法及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明、圖式，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得以深入且具體之瞭解，然而所附圖式與附件僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

100、200‧‧‧電路板結構

110、210‧‧‧電路基板

112‧‧‧絕緣層

114'‧‧‧第一線路層

116‧‧‧第二金屬層

116'‧‧‧第二線路層

120、120'、220‧‧‧散熱金屬柱

216'‧‧‧第二線路層

C1、C2‧‧‧第一電子元件

H1‧‧‧第一開孔

H2‧‧‧第二開孔

L1‧‧‧第一開孔的孔徑

L2‧‧‧第二開孔的孔徑

M1‧‧‧預留區域

S1‧‧‧第一遮罩層

S2‧‧‧第二遮罩層

圖1A至1F分別是本發明實施例的電路板結構的製造方法於各步驟所形成的半成品之示意圖。

圖2是本發明第一實施例的電路板結構的示意圖。

圖3是本發明第二實施例的電路板結構的示意圖。

圖1A至1F分別是本發明第一實施例的電路板結構的製造方法於各步驟所形成的半成品之示意圖。請依序配合參照圖1A~1F。

首先，請參閱圖1A，提供電路基板110，其中電路基板110包括絕緣層112、第一金屬層114以及第二金屬層116，而絕緣層112配置於第一金屬層114以及第二金屬層116之間。於本實施例中，電路基板110為一雙面金屬板，其中第一金屬層114以及第二金屬層116分別與絕緣層112並且位於絕緣層112上下兩側。一般而言，第一金屬層114以及第二金屬層116是由金屬薄片形成，而金屬薄片例如是銅箔片。不過，於其它實施例中，電路基板110也可以是一現成多層電路板。本發明並不對此加以限制。

請參閱圖1B，將第一金屬層114進行圖案化處理，以使第一金屬層114形成有第一開孔H1。詳細來說，可以藉由微影蝕刻的方式，去除部分第一金屬層114以形成第一開孔H1。據此，第一開孔H1得以露出部分的絕緣層112，而第一開孔H1的孔徑為L1。

請參閱圖1C，延伸第一開孔H1通過於絕緣層112以形成第二開孔H2。詳細而言，於第一開孔H1的位置，向絕緣層112方向向下形成第二開孔H2。值得注意的是，第二開孔H2裸露第二金屬層116，而第一開孔H1的孔徑L1大於第二開孔H2的孔徑L2。形成第二開孔H2的方法可以包括雷射鑽孔、銑床。詳細來說，以雷射鑽孔方式繼續延伸第一開口H1向下燒蝕絕緣層112，據以形成第二開孔H2。或者，也可以運用銑床的方式，將第一開孔H1所露出部的絕緣層112去除，據以形成第二開孔H2。除此之外，第二開孔H2也可以是先以銑床的方式向下去除部分的絕緣層112，然後再以雷射鑽孔的方式繼續去除絕緣層112，據以形成第二開孔H2。而後，可以藉由化學方法以去除殘留於第二金屬層表面的絕緣層。

絕緣層112具有預留區域M1，而預留區域M1位於第一開孔H1的側壁與第二開孔H2的側壁之間。具體而言，預留區域M1位於絕緣層112的上表面，而預留區域M1定義為第一開孔H1的側壁與第二開孔H2的側壁之間所相距的區域。也就是說，第一金屬層114並未全面覆蓋絕緣層112。經由上述步驟，電路基板110大致上已經形成。

接著，形成第一遮罩層S1覆蓋於第一金屬層114以及預留區域M1，形成第二遮罩層S2覆蓋於第二金屬層116。具體而言，第一遮罩層S1以及第二遮罩層S2可以是抗蝕刻乾膜(anti-etching dry film)、光阻(photo resist)或者其他絕緣材料，第一遮罩層S1覆蓋於第一金屬層114以及預留區域M1，而且第一遮罩層S1暴露第二開孔H2。第二遮罩層S2覆蓋於第二金屬層116的外側表面。值得說明的是，第一遮罩層S1以及第二遮罩層S2皆沒有覆蓋在第二開口H2所裸露出的第二金屬層116。

此外，須說明的是，為了製程上的考量，形成第一遮罩層S1與第二遮罩層S2以及第一開孔H1與第二開孔H2的步驟順序可以是同時或是順序對調，本發明並不對此加以限定。

依此，於其他發明實施例中，形成電路板結構100的製造方法也可以是在延伸第一開孔H1通過於絕緣層112以形成第二開孔H2的步驟之前，形成第一遮罩層S1覆蓋於第一金屬層114以及第一開孔H1，形成第二遮罩層S2覆蓋於第二金屬層116。詳細而言，將第一金屬層114進行圖案化處理，以使第一金屬層114形成有第一開孔H1後，形成第一遮罩層S1覆蓋第一金屬層114以及第一開孔H1所裸露出來的絕緣層112之上，而形成第二遮罩層S2於第二金屬層116的外側表面。接著，在通過第一遮罩層S1於絕緣層112上形成第二開口H2。

此外，值得說明的是，於其他發明實施例中，電路基板110也可以是運用增層法製程來形成。詳細而言，先提供絕緣層112。 接著，於絕緣層112上形成第二開口H2。之後，在絕緣層112上下兩側分別覆蓋位於外層的第一金屬層114以及第二金屬層116，其中第一金屬層114已形成有第一開口H1，亦即，第一金屬層114並未覆蓋預留區域M1。然後，進行高溫壓合，從而形成電路基板110。

請參閱圖1D，以第一遮罩層S1為遮罩，利用電鍍(plating)形成散熱金屬柱120'於第二開孔H2內。詳細而言，先以電鍍的方式，將銅金屬鍍滿第二開口H2，據以形成實心的散熱金屬柱120'。一般而言，以習知電鍍法製備散熱金屬柱時，金屬離子(例如銅離子)容易堆積於金屬層的邊緣，例如線路的邊緣或金屬層開口的邊緣，以至於金屬層的邊緣容易形成多餘的金屬瘤，例如銅瘤(copper nodule)，從而降低產品良率。

然而，相較於習知電鍍技術而言，由於第一遮罩層S1覆蓋於第一金屬層114以及預留區域M1，所以在電鍍製備散熱金屬柱120'的過程中，第二開口H2的邊緣不容易因金屬離子的堆積而形成金屬瘤。據此，得以透過電鍍以促使散熱金屬柱120'完整地形成。此外，第二遮罩層S2覆蓋於第二金屬層116的外側表面，主要用於防止金屬離子附著於第二金屬層116之上。

請參閱圖1E，去除第一遮罩層S1以及第二遮罩層S2。由於第一遮罩層S1以及第二遮罩層S2可以是抗蝕刻乾膜(anti-etching dry film)或者光阻(photo resist)，所以可以透過含氫氧化鈉的水溶液而去除。

接著，請參閱圖1F，為了使得散熱金屬柱120'的頂端平整以利後續裝設電子元件C1工序，電路板結構100的製造方法更包括對散熱金屬柱120'進行一磨刷處理。具體而言，可以透過砂帶研磨機將散熱金屬柱120'的頂端磨整，從而形成頂面平整的散熱金屬柱120。據此，電子元件C1得以較容易地裝設於散熱金屬柱120的頂面。值得說明的是，為了不同的電子元件C1的尺寸以及產品 裝設設計，散熱金屬柱120可以具有不同的高度，亦即，散熱金屬柱120的頂端可以是低於第一金屬層114的表面，也可以是高於第一金屬層114的表面。於本實施例中，透過砂帶研磨機將散熱金屬柱120的頂端磨整至大致與第一金屬層114的表面齊平。不過，於本發明第二實施例中，也可以將散熱金屬柱120'的頂端磨整至低於第一金屬層114，以形成散熱金屬柱220。

接著，可以進行後續的蝕刻線路製程，以蝕刻第一金屬層114以及第二金屬層116的表面從而形成第一線路層以及第二線路層。不過，本發明並不對蝕刻線路製程加以限制。

而後，於後續電子元件的裝設工序中，電子元件可以是透過打線方式、覆晶方式或其他方法而與第一金屬層114電性連接並且裝設於散熱金屬柱120之上。據此，散熱金屬柱120得以將電子元件的熱能傳導至外界環境中，以避免電子元件因為熱能累積導致溫度提高而影響電子元件的運作。

請再次參閱圖1F，圖1F是本發明實施例的電路板結構的示意圖。電路板結構100包括電路基板110以及散熱金屬柱120。電路基板110包括絕緣層112、第一金屬層114以及第二金屬層116，其中第一金屬層114以及第二金屬層116分別位於絕緣層112的兩側。第一金屬層114具有第一開孔H1，絕緣層112具有第二開孔H2。散熱金屬柱120配置於第二開孔H2內。

電路基板110用以作為不同電子元件所裝設的載體(carrier)。一般而言，電路基板110的絕緣層112配置有第一金屬層114以及第二金屬層116，而第一金屬層114以及第二金屬層116包括有接墊(boding pad)以及線路(trace)等。在實際應用方面，第一金屬層114以及第二金屬層116可依照產品不同的電性連接需求而設置不同的接墊及線路配置。

於本實施例中，電路基板110是一雙面電路板結構，依此，絕緣層112、第一金屬層114以及第二金屬層116共同構成電路基 板110。不過，於其它實施例中，電路基板110也可以是一多層電路板結構。依此，電路基板110可以包括二個以上的絕緣層112，而這些絕緣層112皆位於第一金屬層114以及第二金屬層116之間。值得說明的是，電路基板110可以是雙面電路板結構，也可以是多層電路板結構，但本發明並不對此加以限制。

絕緣層112位於第一金屬層114以及第二金屬層116之間，而第一金屬層114具有第一開孔H1，絕緣層112具有第二開孔H2。值得說明的是，第二開孔H2是由第一開孔H1的位置向絕緣層112的方向延伸並且穿透絕緣層112，也就是說，第一開孔H1的中心位置與第二開孔H2的中心位置相同。第一開孔H1的孔徑L1大於第二開孔H2的孔徑L2。據此，第一開孔H1得以裸露出部分的絕緣層112，而第二開孔H2得以裸露出部分的第二金屬層116。

值得說明的是，絕緣層112具有一預留區域M1，而預留區域M1位於第一開孔H1的側壁與第二開孔H2的側壁之間。具體而言，預留區域M1位於絕緣層112的上表面，而預留區域M1定義為第一開孔H1的側壁與第二開孔H2的側壁之間所相距的區域。也就是說，第一金屬層114並未全面覆蓋絕緣層112。

值得說明的是，絕緣層112通常是以預浸材料層(Preimpregnated Material)來形成，依照不同的增強材料來分，預浸材料層可以是玻璃纖維預浸材(Glass fiber prepreg)、碳纖維預浸材(Carbon fiber prepreg)、環氧樹脂(Epoxy resin)等材料。不過，絕緣層112也可以是以軟板材料來形成，也就是說，絕緣層112大部分是由聚脂材料(Polyester,PET)或者是聚醯亞胺樹脂(Polyimide,PI)所組成而沒有含玻璃纖維、碳纖維等。然而，本發明並不對絕緣層112的材料加以限定。

散熱金屬柱120配置於第二開孔H2內，且與第二金屬層116相連接，而於後續電子元件的裝設工序中，電子元件裝設於散熱 金屬柱120上。散熱金屬柱120用以將電子元件的熱能傳導至外界環境中，以避免電子元件因為熱能累積導致溫度提高而影響電子元件的運作。

值得說明的是，為了不同的電子元件的尺寸以及產品裝設設計，散熱金屬柱120可以具有不同的高度，亦即，散熱金屬柱120的頂端可以是低於第一金屬層114的表面，也可以是齊平於第一金屬層114的表面。

圖2繪示本發明第一實施例的電路板結構的示意圖，請參閱圖2。於第一實施例中，散熱金屬柱120的高度大約與第一金屬層114的表面齊平，而電子元件C1裝設於散熱金屬柱120上。據此，電子元件C1產生的熱能得以藉由散熱金屬柱120傳遞至外界。值得注意的是，電子元件C1可以是以打線方式(wire bonding)、覆晶方式(flip chip)或其他方法而與第一線路層114'電性連接，而第一線路層114'以及第二線路層116'是分別藉由微影蝕刻第一金屬層114以及第二金屬層116而形成。此外，於其它實施例中，第一金屬層114與第二金屬層116也可以是線路層，也就是說，第一金屬層114與第二金屬層116也可以是第一線路層114'以及第二線路層116'。電子元件C1裝設於散熱金屬柱120之上並與與散熱金屬柱120熱耦接(thermally coupled to)。

圖3繪示本發明第二實施例的電路板結構的示意圖。第二實施例的電路板結構200與第一實施例的電路板結構100二者結構相似，功效相同，例如電路板結構200與100同樣都包括絕緣層。以下將僅介紹電路板結構200與100二者的差異，而相同的特徵則不再重複贅述。

請參閱圖3，第二實施例的電路板結構200包括絕緣層112、第一線路層114'以及第二線路層216'，其中第一線路層114'以及第二線路層216'分別位於絕緣層112的兩側。第一線路層114'具有第一開孔H1，而絕緣層212具有第二開孔H2。散熱金屬柱220 配置於第二開孔H2內，而電子元件C2位於第二開孔H2內並且裝設於散熱金屬柱220上，且電子元件C2與第一線路層114'電性連接並且與散熱金屬柱220熱耦接。而第一線路層114'是藉由微影蝕刻第一金屬層114而形成。此外，於其它實施例中，第一金屬層114與第二金屬層216也可以是線路層，也就是說，第一金屬層114與第二金屬層216也可以是第一線路層114'以及第二線路層216'。值得說明的是，為了增加電路板結構200的電流載流能力，第二金屬層216為厚銅金屬層。不過，本發明並不對第二金屬層216的厚度加以限制。

於本實施例中，散熱金屬柱220的高度低於第一金屬層114的表面齊平，而電子元件C2裝設於散熱金屬柱220上。據此，電子元件C2產生的熱能得以藉由散熱金屬柱220傳遞至外界。不過，本發明並不對散熱金屬柱220的高度以限定。

綜上所述，本發明實施例提供電路板結構及其製造方法。電路板結構的第一開孔的孔徑大於第二開孔的孔徑，而預留區域位於第一開孔的側壁與第二開孔的側壁之間。形成第一遮罩層覆蓋於第一金屬層以及預留區域，所以在電鍍製備散熱金屬柱的過程中，金屬離子不容易在第二開口的邊緣形成金屬瘤。據此，透過電鍍，得以促使散熱金屬柱完整地形成。

以上所述僅為本發明的實施例，其並非用以限定本發明的專利保護範圍。任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明的精神與範圍內，所作的更動及潤飾的等效替換，仍為本發明的專利保護範圍內。

100‧‧‧電路板結構

110‧‧‧電路基板

112‧‧‧絕緣層

114'‧‧‧第一線路層

116'‧‧‧第二線路層

120‧‧‧散熱金屬柱

C1‧‧‧第一電子元件

H1‧‧‧第一開孔

H2‧‧‧第二開孔

L1‧‧‧第一開孔的孔徑

L2‧‧‧第二開孔的孔徑

M1‧‧‧預留區域

Claims (11)

1. 一種電路板結構的製造方法，包括：提供一電路基板，其中該電路基板包括一絕緣層、一第一金屬層以及一第二金屬層，而該絕緣層配置於該第一金屬層以及該第二金屬層之間，其中該第一金屬層具有一第一開孔，該絕緣層具有一第二開孔以及一預留區域，其中該第一開孔的孔徑大於該第二開孔的孔徑，而該預留區域位於該第一開孔的側壁與該第二開孔的側壁之間；形成一第一遮罩層覆蓋於該第一金屬層以及該預留區域，其中該第一遮罩層暴露該第二開孔；以該第一遮罩層為遮罩，利用電鍍形成一散熱金屬柱於該第二開孔內；以及去除該第一遮罩層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電路板結構的製造方法，其中形成該第一開孔以及該第二開孔的步驟包括：圖案化該第一金屬層，以形成該第一開孔；以及延伸該第一開孔通過於該絕緣層，以形成該第二開孔，其中該第二開孔裸露該第二金屬層。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電路板結構的製造方法，其中圖案化該第一金屬層的步驟包括：對該第一金屬層進行微影蝕刻，以使該第一金屬層形成有該第一開孔。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電路板結構的製造方法，更包括將該散熱金屬柱進行一磨刷處理，以使該散熱金屬柱的頂端平整。
5. 如申請專利範圍第2項所述之電路板結構的製造方法，其中在延伸該第一開孔通過於該絕緣層以形成該第二開孔的步驟後，形成該第一遮罩層，其覆蓋於該第一金屬層以及該第一開 孔。
6. 如申請專利範圍第2項所述之電路板結構的製造方法，其中在延伸該第一開孔通過於該絕緣層以形成該第二開孔的步驟之前，形成該第一遮罩層，其覆蓋於該第一金屬層以及該第一開孔。
7. 如申請專利範圍第4項所述之電路板結構的製造方法，其中該散熱金屬柱的頂端與該第一金屬層齊平。
8. 如申請專利範圍第4項所述之電路板結構的製造方法，其中該散熱金屬柱的頂端低於該第一金屬層。
9. 如申請專利範圍第1項所述之電路板結構的製造方法，其中電路板結構的製造方法更包括將一電子元件裝設於該散熱金屬柱上，且該電子元件與該第一金屬層電性連接，並且與該散熱金屬柱熱耦接。
10. 如申請專利範圍第1項所述之電路板結構的製造方法，其中電路板結構的製造方法更包括形成一第二遮罩層覆蓋於該第二金屬層。
11. 如申請專利範圍第1項所述之電路板結構的製造方法，其中以雷射燒蝕該絕緣層以形成該第二開孔。