TWI844319B - 印刷電路板封裝結構及其製作方法 - Google Patents

Abstract

一種印刷電路板封裝結構，包含電路板本體、複數個無電鍍金屬柱以及複數個錫球。電路板本體包含複數個電路圖案、絕緣層以及防銲漆層。電路圖案被絕緣層所分隔，防銲漆層位於絕緣層及電路圖案層上，覆蓋絕緣層及各電路圖案的一部分。防銲漆層開設有複數個開孔，各開孔分別曝露出對應之電路圖案的一部分。無電鍍金屬柱，分別位於該開孔中，連接電路圖案。錫球分別設置於無電鍍金屬柱上，且錫球之間的間距小於45um。

Description

印刷電路板封裝結構及其製作方法

本發明涉及電路板領域，尤其涉及一種印刷電路板封裝結構及其製作方法。

隨著半導體製程的進步、線寬的縮減，晶片的運算功能增加，因此在晶片封裝時，相同的晶片體積下可能具有更多的接腳，來傳遞不同的訊號。或者，在串接至電路板時，相同電路板面積要連接更多個晶片。從而，印刷電路板的銲墊間距也跟著縮減。

傳統印刷電路板的銲墊製作，是先在印刷電路板的開孔後，先佈設乾膜，再進行電鍍製程，最後在銲墊上形成錫球，來與晶片進行銲接。但是隨著線寬、間距縮減，乾膜與印刷電路板之間的開孔或鑽孔之間的公差，對於電鍍製程的影響甚鉅。若乾膜與印刷電路板的開孔錯位，這可能導致銲墊的填孔不確實，而導致後續製程時銲墊的脫落、或是導致錫球的偏離，這些問題都會使得與晶片連接的電氣性質產生嚴重的影響。

為了解決上述的問題，在一些實施例中，提供一種印刷電路板封裝結構，包含電路板本體、複數個無電鍍金屬柱以及複數個錫球。電路板本體包含複數個電路圖案、絕緣層以及防銲漆層。電路圖案被絕緣層所分隔，防銲漆層位於絕緣層及電路圖案層上，覆蓋絕緣層及各電路圖案的一部分，且防銲漆層開設有複數個開孔，各開孔分別曝露出對應之電路圖案的一部分。無電鍍金屬柱，分別位於該開孔中，連接電路圖案。錫球分別設置於無電鍍金屬柱上，且錫球之間的間距小於45um。

在一些實施例中，無電鍍金屬柱為無電鍍銅。

在一些實施例中，無電鍍金屬柱為無電鍍鎳。

在一些實施例中，開孔的孔徑小於45um。

在此，還提供一種印刷電路板封裝結構的製作方法。印刷電路板封裝結構的製作方法包含準備步驟、第一無電鍍步驟、第二無電鍍步驟、以及熱處理步驟。準備步驟是提供電路板本體，電路板本體包含複數個電路圖案、絕緣層以及防銲漆層。電路圖案被絕緣層所分隔，防銲漆層位於絕緣層及電路圖案上，覆蓋絕緣層及各電路圖案的一部分，且防銲漆層開設有複數個開孔，各開孔分別曝露出對應之電路圖案的一部分。第一無電鍍步驟是以無電鍍的方式沉積金屬層，而在等開孔中分別形成無電鍍金屬柱，且各無電鍍金屬柱分別與各開孔中的電路圖案連接。第二無電鍍步驟是以無電鍍的方式沉積錫，而形成複數個無電鍍錫塊於無電鍍金屬柱上。熱處理步驟是使無電鍍錫塊經熱處理後，內聚成複數個錫球。錫球之間的間距小於45um。

在一些實施例中，金屬層為無電鍍銅。

在一些實施例中，金屬層為無電鍍鎳。

在一些實施例中，該熱處理的溫度範圍是233至255度。

在一些實施例中，開孔的孔徑小於45um。

在一些實施例中，印刷電路板封裝結構的製作方法，在第一無電鍍步驟前更包含第一前處理步驟，對等開孔的壁面或該等電路圖案的表面進行氧化層去除處理。

在一些實施例中，印刷電路板封裝結構的製作方法，在第一無電鍍步驟前更包含第二前處理步驟，對等無電鍍金屬柱的表面進行氧化層去除處理。

如同前述實施例所述，藉由直接以無電鍍製程進行化成處理來形成無電鍍金屬柱，可以避免因為乾膜導致的製程誤差，而有效地解決線寬縮減所造成的製程問題。

應當理解的是，元件被稱為「設置」於另一元件時，可以表示元件是直接位另一元件上，或者也可以存在中間元件，透過中間元件連接元件與另一元件。相反地，當元件被稱為「直接設置在另一元件上」或「直接設置到另一元件」時，可以理解的是，此時明確定義了不存在中間元件。

另外，術語「第一」、「第二」、「第三」這些術語僅用於將一個元件、部件、區域、層或部分與另一個元件、部件、區域、層或部分區分開，而非表示其必然的先後順序。此外，諸如「下」和「上」的相對術語可在本文中用於描述一個元件與另一元件的關係，應當理解，相對術語旨在包括除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。例如，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其他元件的「下」側的元件將被定向在其他元件的「上」 側。此僅表示相對的方位關係，而非絕對的方位關係。

圖1是印刷電路板封裝結構的局部剖面圖。如圖1所示，印刷電路板封裝結構1包含電路板本體10、複數個無電鍍金屬柱20以及複數個錫球30。電路板本體10包含複數個電路圖案11、絕緣層13以及一防銲漆層15。電路圖案11被絕緣層13所分隔，防銲漆層15位於絕緣層13及電路圖案11上，覆蓋絕緣層13及各電路圖案11的一部分。防銲漆層15開設有複數個開孔151，各開孔151分別曝露出對應之電路圖案11的一部分。無電鍍金屬柱20分別位於開孔151中，其下端連接電路圖案11。錫球30分別設置於無電鍍金屬柱20的上端，且錫球30之間的間距D小於0.45um。

雖然圖中未繪出，但可以理解的是，電路板本體10可以包含多層的電路圖案11。在一些實施例中，圖1中所示的電路圖案11可以是連接墊，其可以與絕緣層13齊平，也可以一部份突出於絕緣層13。另外，防銲漆層15的開孔151的孔徑R小於45um，較佳地，孔徑R的大小在15至35um的範圍。

在此，在一些實施例中，無電鍍金屬柱20可以是以無電鍍方式形成在開孔151的無電鍍銅或無電鍍鎳。

圖2是印刷電路板封裝結構的製作方法的流程圖。圖3至圖6為印刷電路板封裝結構的製作流程的逐步剖面示意圖。如圖2至圖6所示，印刷電路板封裝結構的製作方法S1包含準備步驟S10、第一無電鍍步驟S20、第二無電鍍步驟S30、以及熱處理步驟S40。

參照圖3，準備步驟S10是提供電路板本體10，電電路板本體10包含複數個電路圖案11、絕緣層13以及防銲漆層15。電路圖案11被絕緣層13所分隔，防銲漆層15位於絕緣層13及電路圖案11上，覆蓋絕緣層13及各電路圖案11的一部分。防銲漆層15開設有複數個開孔151，各開孔151分別曝露出對應之電路圖案11的一部分。在一些實施例中，開孔151可以由雷射鑽孔所開設，開孔151的孔徑R小於45um。

參照圖4，第一無電鍍步驟S20是以無電鍍的方式沉積金屬層，在此，是將電路板本體10浸漬於反應溶液中，使得第一反應溶液進入開孔151中而進行反應，使得在等開孔151中分別形成無電鍍金屬柱20，且各無電鍍金屬柱20分別與各開孔151中的電路圖案11連接。

在此，第一無電鍍步驟S20是利用化學反應的方式使得金屬層沉積，在此金屬層可以為銅或鎳，在金屬層為銅時，第一反應溶液可以是甲醛及鹼液，而在開孔151中形成的化學反應如下述化學反應式(1)所示。化學反應式(1)： 。

若金屬層為鎳時，所採用的第一反應溶液通常為次磷酸，在開孔151中形成的化學反應如下述化學反應式(2)所示。化學反應式(2)： 。

參照圖5，第二無電鍍步驟S30是以無電鍍的方式沉積錫，而形成複數個無電鍍錫塊30’於無電鍍金屬柱20上。同樣地，第二無電鍍步驟S30是將電路板本體10的表面浸漬於第二反應溶液中，使得第二反應溶液與無電鍍金屬柱20，而在無電鍍金屬柱20上形成無電鍍錫塊30’。在此，第二反應溶液可以包含氯化亞錫，透過氧化還原的方式，利用加入金屬，例如鋅，與氯化亞錫進行反應，使錫析出，例如下述化學反應式(3)所示。化學反應式(3)： 。

又或者，第二反應溶液包含亞磷酸亞錫，並透過加入磷酸、有機酸等，以有機螯合的方式進行氧化還原，使亞錫離子還原成錫，如下數化學反應式(4)所示。化學反應式(4)： ，其中C1為硫脲、C2為檸檬酸、C3為酒石酸。

進一步地，再次參閱圖2，印刷電路板封裝結構的製作方法，在第一無電鍍步驟S20前更包含第一前處理步驟S15，對以開孔151的壁面或電路圖案11的表面進行氧化層去除處理，以利於沉積金屬層，並增加無電鍍金屬柱20與開孔151的壁面之間的附著力。此步驟主要是對於金屬層為銅更加重要，氧化層去除處理的化學反應如化學反應式(5)所示。化學反應式(5)： 。

進一步地，在第二無電鍍步驟S30前更包含第二前處理步驟S25，對以無電鍍金屬柱20的表面進行氧化層去除處理，以利於錫的沉積，並增加無電鍍錫塊30’與無電鍍金屬柱20之間的附著力。

如圖6所示，同時參考圖5，由於直接以無電鍍沉積的無電鍍錫塊30’，其表面較為不規則，在銲接時可能產生部分的腳位形成空銲，因此，需進行熱處理步驟S40使其一致化、均勻化。熱處理步驟S40是將沉積完成無電鍍金屬柱20與無電鍍錫塊30’的電路板本體10，於乾燥後放置於烘箱中進行熱處理，使無電鍍錫塊30’經熱處理後，依據其材料的特性，內聚成複數個錫球30。錫球30之間的間距D小於45um。同時，無電鍍金屬柱20中的材料缺陷，如孔洞、錯位等也能經由熱處理步驟S40而修復。更詳細地，熱處理溫度的範圍是235至255度。較佳為240至250度。

綜上所述，藉由直接以無電鍍製程進行化成處理來形成無電鍍金屬柱20，可以避免因為乾膜導致的製程誤差，而有效地解決線寬縮減所造成的製程問題。

雖然本發明的技術內容已經以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所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，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。

1:印刷電路板封裝結構

10:電路板本體

11:電路圖案

13:絕緣層

15:防銲漆層

151:開孔

20:無電鍍金屬柱

30:錫球

30’:無電鍍錫塊

D:間距

R:孔徑

S1:印刷電路板封裝結構的製作方法

S10:準備步驟

S15:第一前處理步驟

S20:第一無電鍍步驟

S25:第二前處理步驟

S30:第二無電鍍步驟

S40:熱處理步驟

圖1是印刷電路板封裝結構的局部剖面圖。 圖2是印刷電路板封裝結構的製作方法的流程圖。 圖3至圖6為印刷電路板封裝結構的製作流程的逐步剖面示意圖。

1:印刷電路板封裝結構

10:電路板本體

11:電路圖案

13:絕緣層

15:防銲漆層

151:開孔

20:無電鍍金屬柱

30:錫球

D:間距

R:孔徑

Claims (9)

1. 一種印刷電路板封裝結構，包含：一電路板本體，包含複數個電路圖案、一絕緣層以及一防銲漆層，該等電路圖案被該絕緣層所分隔，該防銲漆層位於該絕緣層及該電路圖案上，覆蓋該絕緣層及各該電路圖案的一部分，且該防銲漆層開設有複數個開孔，各該開孔分別曝露出對應之該電路圖案的一部分；複數個無電鍍金屬柱，分別位於該等開孔中，連接該等電路圖案，其中該等無電鍍金屬柱為無電鍍銅或無電鍍鎳；以及複數個錫球，分別設置於該等無電鍍金屬柱上，且該等錫球之間的間距小於45um。
2. 如請求項1所述之印刷電路板封裝結構，其中該開孔的孔徑小於45um。
3. 一種印刷電路板封裝結構的製作方法，包含：一準備步驟，提供一電路板本體，該電路板本體包含複數個電路圖案、一絕緣層以及一防銲漆層，該等電路圖案被該絕緣層所分隔，該防銲漆層位於該絕緣層及該電路圖案上，覆蓋該絕緣層及該電路圖案的一部分，且該防銲漆層開設有複數個開孔，各該開孔分別曝露出對應之該電路圖案的一部分；一第一無電鍍步驟，以無電鍍的方式沉積一金屬層，而在該等開孔中分別形成一無電鍍金屬柱，且各該無電鍍金屬柱分別與各該開孔中的該電路圖案連接；一第二無電鍍步驟，以無電鍍的方式沉積錫，而形成複數個無電鍍錫 塊於該無電鍍金屬柱上；以及一熱處理步驟，該等無電鍍錫塊經一熱處理後，內聚成複數個錫球，其中該等錫球之間的間距小於45um。
4. 如請求項3所述之印刷電路板封裝結構的製作方法，其中該金屬層為無電鍍銅。
5. 如請求項3所述之印刷電路板封裝結構的製作方法，該金屬層為無電鍍鎳。
6. 如請求項3所述之印刷電路板封裝結構的製作方法，其中該熱處理的溫度範圍是235至255度。
7. 如請求項3所述之印刷電路板封裝結構的製作方法，其中該開孔的孔徑小於45um。
8. 如請求項3所述之印刷電路板封裝結構的製作方法，在該第一無電鍍步驟前更包含一第一前處理步驟，對該等開孔的壁面或該等電路圖案的表面進行一氧化層去除處理。
9. 如請求項3所述之印刷電路板封裝結構的製作方法，在該第二無電鍍步驟前更包含一第二前處理步驟，對該等無電鍍金屬柱的表面進行一氧化層去除處理。

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