TWM628234U

TWM628234U - 線路載板

Info

Publication number: TWM628234U
Application number: TW111201423U
Authority: TW
Inventors: 蔡鎮安
Original assignee: 欣興電子股份有限公司
Priority date: 2022-02-10
Filing date: 2022-02-10
Publication date: 2022-06-11

Abstract

一種線路載板包括鋁基板、導電通孔、陽極氧化鋁層及第一線路層。鋁基板包括彼此相對的第一表面及第二表面。導電通孔配置於鋁基板內並連通第一表面和第二表面。陽極氧化鋁層覆蓋於第一表面及第二表面上並介於導電通孔與鋁基板之間。陽極氧化鋁層包括數個奈米孔洞結構。第一線路層配置於陽極氧化鋁層上並分布於奈米孔洞結構中，其中導電通孔電性連接第一線路層。

Description

線路載板

本創作是有關於一種線路載板，尤其是一種應用鋁基板與陽極氧化鋁層的線路載板。

隨著電子產業的蓬勃發展，電子產品朝向多功能與高性能的趨勢邁進。為了使封裝件的尺寸縮小並提高整合度，提供多數主被動元件及線路連接之線路載板亦逐漸由單層板演變成多層板，並且線路載板內具有異質材料，例如樹脂基板、金屬基板、金屬線路等。

線路載板內的異質材料之間可能因結合力不足而發生脫層的缺陷，進而造成產品可靠度（reliability）不佳。

本創作實施例提供一種線路載板，其中線路載板包括鋁基板、導電通孔、陽極氧化鋁層及第一線路層。鋁基板包括彼此相對的第一表面及第二表面。導電通孔配置於鋁基板內並連通第一表面和第二表面。陽極氧化鋁層覆蓋於第一表面及第二表面上並介於導電通孔與鋁基板之間。陽極氧化鋁層包括數個奈米孔洞結構。第一線路層配置於陽極氧化鋁層上並分布於奈米孔洞結構中，其中導電通孔電性連接第一線路層。

在一些實施例中，陽極氧化鋁層具有粗糙度，粗糙度的最大高度粗糙度（Rz）在20奈米至100奈米的範圍內。

在一些實施例中，奈米孔洞結構的孔洞深度介於20奈米和100奈米之間。

在一些實施例中，奈米孔洞結構的孔洞寬度介於10奈米和100奈米之間。

在一些實施例中，第一線路層完全填充於奈米孔洞結構中。

在一些實施例中，奈米孔洞結構的每一者與該第一線路層之間為嚙合配置。

在一些實施例中，第一線路層包括晶種層和金屬層。晶種層保形地（conformally）配置於奈米孔洞結構上。金屬層配置於晶種層上。

在一些實施例中，陽極氧化鋁層是陽極氧化鋁薄膜。

在一些實施例中，陽極氧化鋁層是完全包覆鋁基板。

在一些實施例中，陽極氧化鋁層介於鋁基板與第一線路層之間並直接接觸鋁基板與第一線路層。

在一些實施例中，線路載板進一步包括介電層、第二線路層及導電盲孔。介電層配置於鋁基板的第一表面和第二表面的至少一者上。第二線路層配置於該介電層上。導電盲孔配置於介電層中並連接第一線路層與第二線路層。

本創作實施例中的線路載板包括具有奈米孔洞結構的陽極氧化鋁層在基板上，使得配置於基板上的線路層可分布於前述的奈米孔洞結構中，進而提升基板與線路層之間的結合力。

當一個元件被稱為「在…上」時，它可泛指該元件直接在其他元件上，也可以是有其他元件存在於兩者之中。相反地，當一個元件被稱為「直接在」另一元件，它是不能有其他元件存在於兩者之中間。如本文所用，詞彙「及/或」包含了列出的關聯項目中的一個或多個的任何組合。

在本文中，使用「第一」、「第二」與「第三」等詞彙，是為了區別以相同技術用語描述的元件或操作，並非表示順序或順位之意。並且，元件或操作不應該被這些詞彙所限制，例如在文中的第一元件也可被稱為第二元件，而不脫離本創作的本意。

在本文中，使用「包含」、「包括」、「具有」等詞彙，均為開放性的用語，意指包含但不限於。

當在低表面粗糙度的基板上，例如由雙順丁烯二酸醯亞胺（bismaleimide-triazine,BT）樹脂製成的基板上，配置線路層時，平滑的基板表面與線路層的金屬材料之間因結合力不足而造成線路層自基板表面剝落等情況。基板與線路層之間的脫層缺陷使得線路載板的可靠度不佳。本創作實施例提供一種線路載板，藉由形成具有奈米孔洞結構的陽極氧化鋁層在基板上從而提升基板的粗糙度，使得配置於基板上的線路層可分布於前述的奈米孔洞結構中，進而提升基板與線路層之間的結合力，以避免脫層缺陷的發生。藉此，可確保線路載板的可靠度。

第1圖、第2A圖、第3A圖、第4A圖和第5圖是根據本創作實施例的線路載板於各個製程階段之剖面示意圖。應注意的是，當第1圖、第2A圖、第3A圖、第4A圖和第5圖繪示或描述成一系列的操作或事件時，這些操作或事件的描述順序不應受到限制。例如，部分操作或事件可採取與本創作實施例不同的順序、部分操作或事件可同時發生、部分操作或事件可以不須採用、及/或部分操作或事件可重複進行。並且，實際的製程可能須在第1圖、第2A圖、第3A圖、第4A圖和第5圖繪示的製程流程之前、過程中、或之後進行額外的操作步驟以完整形成線路載板。因此，本創作可能將簡短地說明其中一些額外的操作步驟。

請參照第1圖，提供基板100，其具有第一表面S1及相對於第一表面S1的第二表面S2。基板100可具有第一開口110。第一開口110貫穿基板100並連通第一表面S1和第二表面S2。第一開口110的形成方法可以是機械鑽孔、雷射鑽孔、其他合適的技術、或上述之組合。

在一些實施例中，基板100的材料可包括金屬或金屬合金。為了在後續製程中形成對應的陽極氧化鋁層，本創作實施例的基板100的材料包括鋁或含鋁合金。因此，下文所述之基板100可直接指稱為鋁基板100。

相較於樹脂材料（例如BT樹脂）製成的基板，鋁或鋁合金製成的鋁基板100可提供較佳的平整性與剛性。因此使用鋁基板100時，可改善於後續增層製程中線路載板的翹曲（warpage）問題。此外，鋁質量輕且導熱性佳，亦可提供較佳之散熱效果且符合輕型化之需求。

請參照第2A圖，對鋁基板100進行陽極表面處理，使得鋁基板100的暴露表面上形成陽極氧化鋁（anodic aluminum oxide, AAO）層200。具體而言，在一些實施例中，在對鋁基板100進行陽極表面處理的電化學反應中，鋁基板100的鋁離子化並與電解液中的陰離子（例如氧離子）化學鍵結，所以鋁基板100的表面的鋁逐步氧化並形成陽極氧化鋁層200。在此實施例中，陽極氧化鋁層200直接接觸鋁基板100。

陽極氧化鋁層200可覆蓋於第一表面S1和第二表面S2上。在一些實施例中，陽極氧化鋁層200可進一步地覆蓋在第一開口110的側壁上。換言之，陽極氧化鋁層200可以完全地包覆鋁基板100。在一些實施例中，可藉由遮罩件（未繪出）來定義陽極氧化鋁層200的配置。

請參照第2B圖，第2B圖是根據本創作實施例繪製的第2A圖的線路載板之局部放大剖面示意圖。陽極氧化鋁層200具有複數個奈米孔洞結構210。奈米孔洞結構210於第2B圖的剖面示意圖中為U字形並可具有第二開口220。奈米孔洞結構210具有孔洞深度210D及孔洞寬度210W。如前所述，陽極氧化鋁層200是藉由對鋁基板100進行陽極表面處理的電化學反應而形成，因此可透過調控電化學反應參數，例如電解液組成、電流密度、操作時間等來調控奈米孔洞結構210的形貌，例如孔洞深度210D及孔洞寬度210W。所以，可依據產生設計和製程條件調整奈米孔洞結構210。

在一些實施例中，奈米孔洞結構210的孔洞深度210D介於約20奈米和約100奈米之間。在奈米孔洞結構210的孔洞深度210D小於前述之下限值的情況中，奈米孔洞結構210可能無法使陽極氧化鋁層200具有足夠的粗糙度（即，陽極氧化鋁層200較為平滑），因此無法提升後續形成在陽極氧化鋁層200上的線路層與陽極氧化鋁層200之間的結合力。在奈米孔洞結構210的孔洞深度210D大於前述之上限值的情況中，較長的孔洞深度210D可能使陽極氧化鋁層200具有較大的粗糙度，使得後續形成在陽極氧化鋁層200上的線路層亦具有較大的粗糙度而可能限制了線路載板的應用範疇。

在一些實施例中，奈米孔洞結構210的孔洞寬度210W介於約10奈米和約100奈米之間。當奈米孔洞結構210的孔洞寬度210W小於前述之下限值時，後續形成在陽極氧化鋁層200上的線路層可能無法分布於奈米孔洞結構210中，因此無法提升後續形成在陽極氧化鋁層200上的線路層與陽極氧化鋁層200之間的結合力。當奈米孔洞結構210的孔洞寬度210W大於前述之上限值時，對線路載板無顯著的益處。

陽極氧化鋁層200的奈米孔洞結構210使得陽極氧化鋁層200具有粗糙度。在一些實施例中，陽極氧化鋁層200的粗糙度的最大高度粗糙度（Rz）在約20奈米至約100奈米的範圍內，其中最大高度粗糙度（Rz）為陽極氧化鋁層200的表面形貌的最高點與最低點之間的距離差值（例如垂直距離差值，其中垂直一詞是指垂直鋁基板100的方向）。當陽極氧化鋁層200的最大高度粗糙度（Rz）小於前述之下限值，陽極氧化鋁層200可能無法具有足夠的粗糙度（即，陽極氧化鋁層200較為平滑），因此無法提升後續形成在陽極氧化鋁層200上的線路層與陽極氧化鋁層200之間的結合力。當陽極氧化鋁層200的最大高度粗糙度（Rz）大於前述之上限值，使得後續形成在陽極氧化鋁層200上的線路層亦具有較大的粗糙度進而限制了線路載板的應用範疇。

舉例來說，當線路載板應用於80GHz高頻產品時，電流訊號在銅線的集膚深度（skin depth）為約230奈米；當形成在陽極氧化鋁層200上的線路層的粗糙度小於電流訊號的集膚深度的時候，則可避免因集膚效應（skin effect）造成的訊號損耗。由於形成在陽極氧化鋁層200上的線路層的粗糙度與陽極氧化鋁層200的粗糙度之間為正相關，因此可藉由調控陽極氧化鋁層200的粗糙度來決定陽極氧化鋁層200上的線路層的粗糙度。

下文將進一步描述奈米孔洞結構210。請參照第2C圖，第2C圖是根據本創作實施例繪製的第2B圖的線路載板於傾斜一俯角的局部放大剖面示意圖。第2C圖同時繪示出奈米孔洞結構210的剖面結構和俯視結構。奈米孔洞結構210可具有規律排列的圖案。在一些實施例中，奈米孔洞結構210可呈現出類似蜂巢狀的排列方式。如第2C圖所示，於俯角中可觀察到每個奈米孔洞結構210呈現為六角形的晶格邊界。第二開口220位於六角形的晶格邊界內且第二開口220為圓柱狀。

請參照第3A圖，將導電材料配置在第一開口110（見第2A圖）中以形成導電通孔300，並且，在陽極氧化鋁層200上形成晶種層310。導電通孔300配置於鋁基板100內並連通第一表面S1和第二表面S2。導電通孔300的導電材料可包括金屬或導電材料。在一些實施例中，導電通孔300的材料為銅。導電通孔300可進一步包括絕緣材料，在此實施例中，前述的導電材料配置於第一開口110（見第2A圖）的側壁上而前述的絕緣材料則填滿第一開口110（見第2A圖）的剩餘空間。

在如第3A圖所示之實施例中，晶種層310覆蓋鋁基板100的第一表面S1和第二表面S2，未覆蓋於第一開口110（見第2A圖）的側壁上，使得陽極氧化鋁層200可介於導電通孔300與鋁基板100之間。在一些其他的實施例中，晶種層310亦可覆蓋於第一開口110（見第2A圖）的側壁上，使得晶種層310和陽極氧化鋁層200介於導電通孔300與鋁基板100之間。

晶種層310的材料可包括金屬或導電材料。在一些實施例中，晶種層310的材料為銅。形成晶種層310的方法可包括化學鍍（無電鍍）、蒸鍍、濺鍍、其他合適的方法、或上述之組合。

請參照第3B圖，第3B圖是根據本創作實施例繪製的第3A圖的線路載板之局部放大剖面示意圖。晶種層310可配置在陽極氧化鋁層200上。具體而言，晶種層310可保形地（conformally）配置於奈米孔洞結構210上。晶種層310的形貌可相似於奈米孔洞結構210的形貌。由於晶種層310配置於奈米孔洞結構210上，因此第二開口220（見第2B圖）可能寬度變小成為第三開口320。

請參照第4A圖，藉由電鍍製程形成金屬層410在晶種層310上，使得金屬層410和晶種層310共同形成第一線路層400。

詳細而言，可先在鋁基板100的第一表面S1及/或第二表面S2上形成光阻圖案（未繪出），其中光阻圖案可定義出待形成的第一線路層400之配置。在一些實施例中，光阻圖案覆蓋晶種層310的一部分表面，並暴露晶種層310的另一部分表面，接著藉由電鍍製程將金屬層410配置在未受光阻圖案覆蓋之晶種層310上。在一些實施例中，金屬層410的材料包括銅。隨後，移除光阻圖案和位於光阻圖案下的晶種層310，而留在金屬層410下的晶種層310與金屬層410共同形成了第一線路層400在鋁基板100上。

第一線路層400配置於陽極氧化鋁層200上並且電性連接導電通孔300。因此，陽極氧化鋁層200介於鋁基板100與第一線路層400之間。在一些實施例中，陽極氧化鋁層200介於鋁基板100與第一線路層400之間並直接接觸鋁基板100與第一線路層400。由於陽極氧化鋁層200介於鋁基板100與第一線路層400之間，因此可以透過陽極氧化鋁層200來提升鋁基板100與第一線路層400之間的結合力。

請參照第4B圖，第4B圖是根據本創作實施例繪製的第4A圖的線路載板之局部放大剖面示意圖。第一線路層400可分布於奈米孔洞結構210中。具體而言，第一線路層400的金屬層410填充於第三開口320（見第3B圖）中。在一些進一步的實施例中，金屬層410可完全填充於第三開口320（見第3B圖）中，使得第一線路層400可完全填充於奈米孔洞結構210中。

如第4B圖所示，每個奈米孔洞結構210與分布在奈米孔洞結構210中的第一線路層400為交錯配置。換句話說，奈米孔洞結構210與第一線路層400之間可為嚙合配置。透過陽極氧化鋁層200的奈米孔洞結構210形成的嚙合配置，陽極氧化鋁層200與第一線路層400可產生機械嵌合力，從而提升鋁基板100與第一線路層400之間的結合力。因此，可藉此降低線路載板內脫層缺陷的發生。

如前所述，陽極氧化鋁層200的奈米孔洞結構210使得陽極氧化鋁層200具有粗糙度。在一些實施例中，陽極氧化鋁層200的粗糙度的最大高度粗糙度（Rz）在約20奈米至約100奈米的範圍內。當陽極氧化鋁層200的最大高度粗糙度（Rz）小於前述之下限值，陽極氧化鋁層200可能無法具有足夠的粗糙度（即，陽極氧化鋁層200較為平滑），因此無法提升第一線路層400與陽極氧化鋁層200之間的結合力。當陽極氧化鋁層200的最大高度粗糙度（Rz）大於前述之上限值，使得第一線路層400對應地具有較大的粗糙度進而限制了線路載板的應用範疇。

請參照第5圖，在鋁基板100第一表面S1及/或第二表面S2上形成增層結構500。增層結構500包括一或多個介電層510、一或多個第二線路層520配置於介電層510上、以及數個導電盲孔530配置在介電層510中。導電盲孔530可連接（例如，電性連接）第一線路層400和第二線路層520。再者，最外層的第二線路層520具有連接墊540。除此之外，絕緣保護層550配置於增層結構500表面，其中絕緣保護層550具有第四開口560用以暴露出連接墊540。

介電層510可覆蓋第一線路層400，並填滿第一線路層400之間的空隙。介電層510包括介電材料，其中介電材料可為聚合物或非聚合物所形成，例如，膠片（prepreg）、ABF（Ajinomoto Build-up Film）、環氧樹脂（epoxy）、聚醯亞胺（polyimide, PI）、或感光型介電材料（photoimageable dielectric），本創作並不以上述舉例為限。應注意的是，第5圖所繪示的第一線路層400包括晶種層310和金屬層410於其中。

如前所述，由於鋁或鋁合金製成的鋁基板100可提供較佳的平整性與剛性，因此使用鋁基板100可有助於維持增層結構500的平整，從而降低線路載板的翹曲（warpage）問題。

基於以上內容，本創作實施例提供一種線路載板，其具有奈米孔洞結構的陽極氧化鋁層配置在鋁基板上從而提升鋁基板的粗糙度，使得配置於鋁基板上的線路層可分布於前述的奈米孔洞結構中，進而提升鋁基板與線路層之間的結合力，以避免線路層自鋁基板因結合力不佳而浮起剝落。再者，鋁基板可提供較佳的平整性與剛性，有助於降低線路載板的翹曲（warpage）問題。藉此，可提升線路載板的可靠度。

以上概略說明了本創作數個實施例的特徵，使所屬技術領域內具有通常知識者對於本創作可更為容易理解。任何所屬技術領域內具有通常知識者應瞭解到本說明書可輕易作為其他結構或製程的變更或設計基礎，以進行相同於本創作實施例的目的及/或獲得相同的優點。任何所屬技術領域內具有通常知識者亦可理解與上述等同的結構並未脫離本創作之精神及保護範圍內，且可在不脫離本創作之精神及範圍內，可作更動、替代與修改。

100:基板/鋁基板 110:第一開口 200:陽極氧化鋁層 210:奈米孔洞結構 210D:孔洞深度 210W:孔洞寬度 220:第二開口 300:導電通孔 310:晶種層 320:第三開口 400:第一線路層 410:金屬層 500:增層結構 510:介電層 520:第二線路層 530:導電盲孔 540:連接墊 550:絕緣保護層 560:第四開口 S1:第一表面 S2:第二表面

閱讀以下實施方法時搭配附圖以清楚理解本創作的觀點。應注意的是，根據業界的標準做法，各種特徵並未按照比例繪製。事實上，為了能清楚地討論，各種特徵的尺寸可能任意地放大或縮小。第1圖是根據本創作實施例繪製的線路載板於其中一個製程階段之剖面示意圖。第2A圖是根據本創作實施例繪製的線路載板於其中一個製程階段之剖面示意圖。第2B圖是根據本創作實施例繪製的第2A圖的線路載板之局部放大剖面示意圖。第2C圖是根據本創作實施例繪製的第2B圖的線路載板於傾斜一俯角的局部放大剖面示意圖。第3A圖是根據本創作實施例繪製的線路載板於其中一個製程階段之剖面示意圖。第3B圖是根據本創作實施例繪製的第3A圖的線路載板之局部放大剖面示意圖。第4A圖是根據本創作實施例繪製的線路載板於其中一個製程階段之剖面示意圖。第4B圖是根據本創作實施例繪製的第4A圖的線路載板之局部放大剖面示意圖。第5圖是根據本創作實施例繪製的線路載板於其中一個製程階段之剖面示意圖。

100:基板/鋁基板

200:陽極氧化鋁層

300:導電通孔

310:晶種層

400:第一線路層

410:金屬層

Claims

一種線路載板，包括：一鋁基板，包括一第一表面及一第二表面，其中該第二表面相對於該第一表面；一導電通孔，配置於該鋁基板內並連通該第一表面和該第二表面；一陽極氧化鋁層，覆蓋於該第一表面及該第二表面上並介於該導電通孔與該鋁基板之間，該陽極氧化鋁層包括複數個奈米孔洞結構；以及一第一線路層，配置於該陽極氧化鋁層上並分布於該些奈米孔洞結構中，其中該導電通孔電性連接該第一線路層。
如請求項1所述之線路載板，其中該陽極氧化鋁層具有一粗糙度，該粗糙度的一最大高度粗糙度（Rz）在20奈米至100奈米的範圍內。
如請求項1所述之線路載板，其中該些奈米孔洞結構的孔洞深度介於20奈米和100奈米之間。
如請求項1所述之線路載板，其中該些奈米孔洞結構的孔洞寬度介於10奈米和100奈米之間。
如請求項1所述之線路載板，其中該第一線路層完全填充於該些奈米孔洞結構中。
如請求項1所述之線路載板，其中該些奈米孔洞結構的每一者與該第一線路層之間為嚙合配置。
如請求項1所述之線路載板，其中該第一線路層包括：一晶種層，保形地配置於該些奈米孔洞結構上；以及一金屬層，配置於該晶種層上。
如請求項1所述之線路載板，其中該陽極氧化鋁層是一陽極氧化鋁薄膜。
如請求項1所述之線路載板，其中該陽極氧化鋁層是完全包覆該鋁基板。
如請求項1所述之線路載板，其中該陽極氧化鋁層介於該鋁基板與該第一線路層之間並直接接觸該鋁基板與該第一線路層。
如請求項1所述之線路載板，進一步包括：一介電層，配置於該鋁基板的該第一表面和該第二表面的至少一者上；一第二線路層，配置於該介電層上；以及一導電盲孔，配置於該介電層中並連接該第一線路層與該第二線路層。