專利名稱：復(fù)合式芯片構(gòu)裝基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種芯片構(gòu)裝結(jié)構(gòu)，且特別是涉及一種復(fù)合式芯片載板(Hybrid IC carrier)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著電子技術(shù)的日新月異，高科技電子產(chǎn)業(yè)的相繼問世，使得更人性化、功能更佳的電子產(chǎn)品不斷地推陳出新，并朝向輕、薄、短、小的趨勢(shì)設(shè)計(jì)。目前在半導(dǎo)體制造工藝當(dāng)中，芯片載板(IC carrier)是經(jīng)常使用的構(gòu)裝組件之一。其中，芯片載板例如為一基板(substrate)，其主要由多層圖案化導(dǎo)線層及多層介電層交替迭合所構(gòu)成，其中介電層配置于任二相鄰之圖案化導(dǎo)線層之間，而圖案化導(dǎo)線層可藉由貫穿介電層之導(dǎo)通孔(Plating Through Hole，PTH)或?qū)щ娍?via)而彼此電性連接。由于芯片載板具有布線細(xì)密、組裝緊湊以及性能良好等優(yōu)點(diǎn)，已成為芯片構(gòu)裝基板(package substrate)的主流。
一般而言，目前芯片封裝的制造工藝中，芯片主要以打線接合(wirebonding)或覆晶接合(flip chip bonding)的方式與芯片載板電性連接。請(qǐng)參考圖1，其繪示現(xiàn)有一種覆晶結(jié)合型態(tài)之芯片構(gòu)裝結(jié)構(gòu)之剖面示意圖。此芯片構(gòu)裝結(jié)構(gòu)100具有一芯片載板110以及一芯片120。其中，芯片120配置于芯片載板110之第一面112上，而芯片120藉由多個(gè)凸塊126以覆晶接合的方式，與芯片載板110之接合墊116a電性連接。此外，芯片載板110還具有多個(gè)接點(diǎn)118，其配置于芯片載板110之第二面114，這些接點(diǎn)118例如為焊球、針腳或?qū)щ娡箟K等型態(tài)，且接點(diǎn)118藉由芯片載板110之圖案化線路層130而分別電性連接至對(duì)應(yīng)之凸塊126，以做為芯片120對(duì)外連接一印刷電路板(未繪示)之接點(diǎn)。另外，芯片載板110依介電材料之不同，而大致可區(qū)分為有機(jī)介電基板(organic dielectric substrate)與陶瓷介電基板(ceramic dielectric substrate)兩種。兩種基板之制作方法以及電氣特性均不同，因此其用途也有所限制。其中，有機(jī)介電基板例如為玻璃環(huán)氧基樹脂(FR-4、FR-5)、雙順丁烯二酸醯亞胺(Bismaleimide-Triazine，BT)或者環(huán)氧樹脂(epoxy resin)等材料，其利用堆棧壓合法(lamination)及/或積層法(build up)所組成的多層基板，相對(duì)于陶瓷介電基板，其制作成本低廉且具有較低的介電常數(shù)，一直以來，有機(jī)介電基板為封裝基板或印刷電路板的主流。
請(qǐng)參考圖2，其繪示現(xiàn)有一種芯片構(gòu)裝基板的剖面示意圖。以六層(2-2-2)導(dǎo)線層的有機(jī)介電基板210為例，介電層202配置于任二相鄰的圖案化導(dǎo)線層214之間，其中介電層202包括一介電核心層(dielectric corelayer)202(c)，而介電核心層202(c)的上表面例如以增層法依序形成二有機(jī)介電層202(a)、202(b)，而介電核心層202(c)的下表面亦以增層法依序形成二有機(jī)介電層202(d)、202(e)。此外，多個(gè)導(dǎo)通孔216貫穿介電核心層202(c)，且導(dǎo)通孔216的兩端電性連接二圖案化導(dǎo)線層214(c)、214(d)。另外，多個(gè)導(dǎo)電孔218埋設(shè)于介電核心層202(c)以外之有機(jī)介電層202(a)、202(b)、202(d)、202(e)中，且電性連接任二相鄰之圖案化導(dǎo)線層214(a)、214(b)、214(c)或214(d)、214(e)、214(f)。再者，最外層的圖案化導(dǎo)線層214(a)、214(f)還分別具有多個(gè)接合墊220a、220b，其中接合墊220a用以對(duì)應(yīng)連接芯片之焊墊(未繪示)，而接合墊220b之表面還配置多個(gè)接點(diǎn)222，且這些接點(diǎn)222用以對(duì)應(yīng)連接一印刷電路板(未繪示)。
請(qǐng)參考圖3，其繪示現(xiàn)有另一種芯片構(gòu)裝基板之剖面示意圖。以六層(1-4-1)導(dǎo)線層之有機(jī)介電基板230為例，介電層232配置于任二相鄰之圖案化導(dǎo)線層234之間，其中介電層232包括一介電核心層232(c)，而介電核心層232(c)之上、下表面例如先以堆棧壓合法形成二有機(jī)介電層232(b)、232(d)，再以增層法分別形成最外層之二有機(jī)介電層232(a)、232(e)。此外，多個(gè)導(dǎo)通孔236貫穿介電核心層232(c)及二有機(jī)介電層232(b)、232(d)，且導(dǎo)通孔電性連接任二相迭之圖案化導(dǎo)線層234(b)、234(c)、234(d)、234(e)。另外，多個(gè)導(dǎo)電孔238埋設(shè)于最外層之有機(jī)介電層232(a)、232(e)中，且電性連接二相鄰之圖案化導(dǎo)線層232(a)、232(b)或232(e)、232(f)。再者，最外層之圖案化導(dǎo)線層234(a)、234(f)還分別具有多個(gè)接合墊240a、240b，其中接合墊240a用以對(duì)應(yīng)連接芯片之焊墊(未繪示)，而接合墊240b之表面還配置多個(gè)接點(diǎn)242，而這些接點(diǎn)242用以對(duì)應(yīng)連接一印刷電路板(未繪示)。
如圖1所示，值得注意的是，現(xiàn)有芯片載板110以一定厚度(約800微米)的纖維材料及有機(jī)樹脂所構(gòu)成之介電核心層132，來增加芯片載板110之硬度。但是，以機(jī)械鉆孔所形成之導(dǎo)通孔136，受到介電核心層132之材料限制，其孔徑最小約為250微米左右，因而導(dǎo)致位于介電核心層132之兩面的圖案化線路層130、134之線路密度無法相對(duì)增加，而相鄰二導(dǎo)通孔136之間的間距也必須大于550微米，使得對(duì)應(yīng)連接之接合墊116a、116b之間的圖案化導(dǎo)線層130、134的繞線長(zhǎng)度增加，進(jìn)而影響基板的訊號(hào)傳遞的效能。
因此，在高密度線路以及高接點(diǎn)數(shù)之要求下，如何提高芯片構(gòu)裝基板之線路密度以及縮小圖案化導(dǎo)線層之繞線長(zhǎng)度，是本實(shí)用新型的重點(diǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的任務(wù)就是在提供一種復(fù)合式芯片構(gòu)裝基板，用以提高芯片構(gòu)裝基板之線路密度以及縮小圖案化導(dǎo)線層的繞線長(zhǎng)度。
為完成本實(shí)用新型的上述任務(wù)，本實(shí)用新型提出一種復(fù)合式芯片構(gòu)裝基板，至少包括多個(gè)圖案化導(dǎo)線層，依序相互重迭，其中這些圖案化導(dǎo)線層之最外層者分別具有多個(gè)接合墊。此外，多個(gè)介電層配置于任意二相鄰的這些圖案化導(dǎo)線層之間，其中這些介電層的至少之一為一陶瓷介電層，而其余之介電層之至少之一為一有機(jī)介電層。另外，多個(gè)導(dǎo)電孔道分別穿過這些介電層之一，而電性連接至少二圖案化導(dǎo)線層。
為達(dá)本實(shí)用新型之上述目的，本實(shí)用新型提出一種芯片構(gòu)裝結(jié)構(gòu)，至少包括一復(fù)合式芯片載板，具有一第一面及對(duì)應(yīng)的一第二面，此復(fù)合式芯片載板具有多個(gè)圖案化導(dǎo)線層，依序相互重迭，其中這些圖案化導(dǎo)線層之最接近第一面者具有多個(gè)接合墊，多個(gè)介電層配置于任二相鄰的這些圖案化導(dǎo)線層之間，其中這些介電層之至少之一為一陶瓷介電層，且其余之介電層之至少之一為一有機(jī)介電層。此外，多個(gè)導(dǎo)電孔道分別穿過這些介電層之至少之一，而電性連接至少二圖案化導(dǎo)電層。另外，芯片配置于復(fù)合式芯片載板的第一面，并經(jīng)由接合墊而電性連接至復(fù)合式芯片載板。
依照本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例所述，上述之介電層包括一介電核心層，且陶瓷介電層為介電核心層。此外，芯片例如以覆晶接合或?qū)Ь€接合的方式，而電性連接至復(fù)合式芯片載板。
基于上述，本實(shí)用新型因采用陶瓷介電層與有機(jī)介電層之復(fù)合式介電結(jié)構(gòu)，使得陶瓷介電層中之導(dǎo)電孔道之孔徑縮小，以提高圖案化導(dǎo)線層之布線密度。此外，陶瓷介電層中的二導(dǎo)電孔道之間的間距縮小，以使二圖案化導(dǎo)線層之繞線長(zhǎng)度相對(duì)縮短，進(jìn)而提高基板之訊號(hào)傳遞的效能。同時(shí)，陶瓷介電層相對(duì)于有機(jī)介電層具有較高的硬度，如此可增加構(gòu)裝基板的強(qiáng)度。
為讓本實(shí)用新型之上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一優(yōu)選實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明。


圖1繪示現(xiàn)有一種覆晶結(jié)合型態(tài)之芯片構(gòu)裝結(jié)構(gòu)之剖面示意圖。
圖2繪示現(xiàn)有一種芯片構(gòu)裝基板之剖面示意圖。
圖3繪示現(xiàn)有另一種芯片構(gòu)裝基板之剖面示意圖。
圖4繪示本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例之一種芯片構(gòu)裝結(jié)構(gòu)之示意圖。
圖5繪示本實(shí)用新型另一優(yōu)選實(shí)施例之一種芯片構(gòu)裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
附圖標(biāo)號(hào)說明100芯片構(gòu)裝結(jié)構(gòu)110芯片載板112第一面114第二面116a、116b接合墊118接點(diǎn)120芯片126凸塊130、134圖案化導(dǎo)線層132介電核心層136導(dǎo)通孔138導(dǎo)電孔210芯片構(gòu)裝基板202(a)(b)(c)(d)(e)有機(jī)介電層
214(a)(b)(c)(d)(e)(f)圖案化導(dǎo)線層216導(dǎo)通孔218導(dǎo)電孔220a、220b接合墊222接點(diǎn)230芯片構(gòu)裝基板232(a)(b)(c)(d)(e)有機(jī)介電層234(a)(b)(c)(d)(e)(f)圖案化導(dǎo)線層236導(dǎo)通孔238導(dǎo)電孔240a、240b接合墊242接點(diǎn)300芯片構(gòu)裝結(jié)構(gòu)310復(fù)合式芯片載板312第一面314第二面316a、316b接合墊318接點(diǎn)320芯片326凸塊332(c)陶瓷介電層332(a)(b)(d)(e)有機(jī)介電層334(a)(b)(c)(d)(e)(f)圖案化導(dǎo)線層336導(dǎo)通孔(導(dǎo)電孔道)338導(dǎo)電孔(導(dǎo)電孔道)400芯片構(gòu)裝結(jié)構(gòu)410復(fù)合式芯片載板412第一面416a、416b接合墊418接點(diǎn)420芯片
426凸塊432(a)陶瓷介電層432(b)(c)(d)有機(jī)介電層434(a)(b)(c)(d)(e)圖案化導(dǎo)線層436導(dǎo)通孔(導(dǎo)電孔道)438導(dǎo)電孔(導(dǎo)電孔道)具體實(shí)施方式
請(qǐng)參照?qǐng)D4，其繪示本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例之一種芯片構(gòu)裝結(jié)構(gòu)之示意圖。此芯片構(gòu)裝結(jié)構(gòu)300具有一復(fù)合式芯片載板310以及一芯片320。其中，芯片320配置于復(fù)合式芯片載板310之第一面312上，而芯片320系以覆晶接合(或?qū)Ь€接合)的方式，而電性連接至復(fù)合式芯片載板310之接合墊316a。此外，芯片載板310還具有多個(gè)接點(diǎn)318，配置于復(fù)合式芯片載板310之第二面314，這些接點(diǎn)318例如為焊球、針腳或?qū)щ娡箟K等型態(tài)。
如圖4所示，以六層迭合之復(fù)合式芯片構(gòu)裝基板為例，介電層332配置于任二相鄰之圖案化導(dǎo)線層334之間，其中介電層332之至少之一為陶瓷介電層332(c)，而其余之介電層332之至少之一為有機(jī)介電層332(a)、332(b)、332(d)、332(e)。在優(yōu)選情況下，陶瓷介電層332(c)之上表面例如以增層法依序形成二有機(jī)介電層332(a)、332(b)，而陶瓷介電層332(c)之下表面亦以增層法依序形成二有機(jī)介電層332(d)、332(e)，如此介電層332將呈對(duì)稱性地分布于陶瓷介電層332(c)之兩側(cè)。。此外，多個(gè)導(dǎo)通孔336(即導(dǎo)電孔道)貫穿陶瓷介電層332(c)，且導(dǎo)通孔336之兩端電性連接二圖案化導(dǎo)線層334(c)、334(d)。另外，多個(gè)導(dǎo)電孔338(即導(dǎo)電孔道)埋設(shè)于陶瓷介電層332(c)以外之有機(jī)介電層332(a)、332(b)、332(d)、332(e)中，且電性連接任二相鄰之圖案化導(dǎo)線層334。再者，最外層之圖案化導(dǎo)線層334(a)、334(f)還具有多個(gè)接合墊316a、316b，接合墊316a對(duì)應(yīng)連接芯片之凸塊326，而接合墊316b之表面還配置多個(gè)接點(diǎn)318，而這些接點(diǎn)318對(duì)應(yīng)連接一印刷電路板。
值得注意的是，陶瓷介電層332(c)之材質(zhì)例如為陶瓷材料，其利用高溫/低溫共燒技術(shù)所構(gòu)成之介電結(jié)構(gòu)，由于陶瓷介電層332(c)具有極佳的電氣特性、低寄生電感(inductance)以及去耦合電容(decoupling capacitance)等優(yōu)點(diǎn)，適用于作為高密度線路結(jié)構(gòu)之介電層。因此，如圖4所示，本實(shí)施例系以陶瓷介電層332(c)作為介電核心層，用以提高芯片載板310之硬度，而圖案化導(dǎo)線層334以及有機(jī)介電層332(a)、332(b)、332(d)、332(e)可依序迭合于陶瓷介電層332(c)之上表面以及下表面，由于陶瓷介電層332(c)之導(dǎo)電孔道336，其孔徑最小約為95微米左右，因此位于陶瓷介電層332(c)之兩面的圖案化線路層334(c)、334(d)之線路密度將可相對(duì)增加。此外，相鄰二導(dǎo)電孔道336之間的間距也可達(dá)180微米，故對(duì)應(yīng)連接之接合墊316a、316b之間的圖案化導(dǎo)線層334的繞線長(zhǎng)度可相對(duì)縮短，以提高復(fù)合式芯片載板310之訊號(hào)傳遞的效能。
圖5繪示本實(shí)用新型另一優(yōu)選實(shí)施例之一種芯片構(gòu)裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖，以五層迭合之復(fù)合式芯片構(gòu)裝基板410為例，介電層432配置于任二相鄰之圖案化導(dǎo)線層434之間，其中介電層432之至少之一為陶瓷介電層432(a)，而其余之介電層432之至少之一為有機(jī)介電層432(b)、432(c)、432(d)。其中，介電層432系呈非對(duì)稱性地分布于陶瓷介電層432(a)之兩側(cè)，且陶瓷介電層432(a)例如遠(yuǎn)離最底層之有機(jī)介電層432(d)，且接近復(fù)合式芯片載板410之第一面412。此外，陶瓷介電層432(a)之上表面例如具有一圖案化導(dǎo)線層434(a)，而此圖案化導(dǎo)線層434(a)具有多個(gè)接合墊416a，對(duì)應(yīng)連接芯片420之凸塊426，而陶瓷介電層432(a)之下表面亦以增層法依序形成多層有機(jī)介電層432(b)、432(c)、432(d)。此外，多個(gè)導(dǎo)通孔436(即導(dǎo)電孔道)貫穿陶瓷介電層432(a)，且導(dǎo)通孔436之兩端電性連接二圖案化導(dǎo)線層434(a)、434(b)。另外，多個(gè)導(dǎo)電孔438(即導(dǎo)電孔道)埋設(shè)于陶瓷介電層432(a)以外之有機(jī)介電層432(b)、432(c)、432(d)中，且電性連接任二相鄰之圖案化導(dǎo)線層434。再者，最底層之圖案化導(dǎo)線層434(e)還具有多個(gè)接合墊416b以及對(duì)應(yīng)連接之多個(gè)接點(diǎn)418，以構(gòu)成圖5之芯片構(gòu)裝結(jié)構(gòu)400。這些接點(diǎn)418對(duì)應(yīng)連接一印刷電路板(未繪示)，其中接點(diǎn)例如為焊球、針腳或?qū)щ娡箟K。
由以上說明可知，本實(shí)用新型之復(fù)合式芯片構(gòu)裝基板主要具有多層介電層配置于任二相鄰之圖案化導(dǎo)線層之間，其中介電層之至少之一為陶瓷介電層，而其余之介電層之至少之一為有機(jī)介電層。此外，多個(gè)導(dǎo)電孔道(導(dǎo)電孔以及導(dǎo)通孔)分別穿過介電層之一，且電性連接至少二圖案化導(dǎo)線層。其中，陶瓷介電層系可為介電核心層，其導(dǎo)電孔道之孔徑將相對(duì)小于現(xiàn)有之有機(jī)介電層的孔徑，且陶瓷介電層之導(dǎo)電孔道之間的間距將相對(duì)小于現(xiàn)有有機(jī)介電層之導(dǎo)通孔的間距。此外，由于陶瓷介電層相對(duì)于有機(jī)介電層具有極佳的導(dǎo)熱性，因此芯片所產(chǎn)生之熱能可直接藉由陶瓷介電層所提供之散熱面積，來增加復(fù)合式芯片載板之散熱效果，以避免過多的熱能集中在芯片中。再者，陶瓷介電層相對(duì)于有機(jī)介電層具有極佳的耐熱性以及較高之楊氏系數(shù)，因此陶瓷介電層可克服有機(jī)介電層因高溫所產(chǎn)生之翹曲、變形等現(xiàn)象，且陶瓷介電層之厚度可相對(duì)薄化(小于800微米)，以縮小復(fù)合式芯片載板之整體厚度。
綜上所述，本實(shí)用新型之復(fù)合式芯片構(gòu)裝基板具有下列優(yōu)點(diǎn)(1)陶瓷介電層相對(duì)于現(xiàn)有有機(jī)介電層，其導(dǎo)電孔道具有較小的孔徑，因此將可相對(duì)增加圖案化線路層之線路密度。
(2)陶瓷介電層相對(duì)于現(xiàn)有有機(jī)介電層，其相鄰二導(dǎo)電孔道之間的間距可相對(duì)縮小，故對(duì)應(yīng)連接之接合墊之間的圖案化導(dǎo)線層的繞線長(zhǎng)度可相對(duì)縮短。
(3)陶瓷介電層相對(duì)于有機(jī)介電層具有極佳的電氣特性、低寄生電感以及高去耦合電容等優(yōu)點(diǎn)，適用于高線路密度及高腳數(shù)之芯片載板中。
(4)陶瓷介電層相對(duì)于有機(jī)介電層具有極佳的耐熱性以及較高之楊氏系數(shù)，因此陶瓷介電層可克服有機(jī)介電層因高溫所產(chǎn)生的翹曲或變形等現(xiàn)象，且陶瓷介電層之厚度可相對(duì)薄化，以縮小復(fù)合式芯片載板之整體厚度。
(5)陶瓷介電層相對(duì)于有機(jī)介電層具有極佳的導(dǎo)熱性，因此芯片所產(chǎn)生之熱能可直接藉由陶瓷介電層所提供之散熱面積，來增加復(fù)合式芯片載板之散熱效果。
雖然本實(shí)用新型已結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例揭露如上，然而其并非用以限定本實(shí)用新型，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，可作出一些更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)視后附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種復(fù)合式芯片構(gòu)裝基板，其特征在于，其至少包括多個(gè)圖案化導(dǎo)線層，依序相互重迭，其中該些圖案化導(dǎo)線層的最外層者分別具有多個(gè)接合墊；多個(gè)介電層，配置于任二相鄰的該些圖案化導(dǎo)線層之間，其中該些介電層的至少之一為一陶瓷介電層，而其余的該些介電層的至少之一為一有機(jī)介電層；以及多個(gè)導(dǎo)電孔道，分別穿過該些介電層的至少之一，而電性連接該些圖案化導(dǎo)線層的至少之一。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合式芯片構(gòu)裝基板，其特征在于，該些介電層包括一介電核心層，且該陶瓷介電層為該介電核心層。
3.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合式芯片構(gòu)裝基板，其特征在于，該些介電層呈對(duì)稱性地分布于該介電核心層的兩側(cè)。
4.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合式芯片構(gòu)裝基板，其特征在于，該些介電層呈非對(duì)稱性地分布于該介電核心層的兩側(cè)。
5.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合式芯片構(gòu)裝基板，其特征在于，僅該陶瓷介電層的一面設(shè)置有其余的該些介電層。
專利摘要一種復(fù)合式芯片構(gòu)裝基板，至少包括多個(gè)圖案化導(dǎo)線層，依序相互重疊，其中這些圖案化導(dǎo)線層之最外層者分別具有多個(gè)接合墊。此外，多個(gè)介電層系配置于任二相鄰之這些圖案化導(dǎo)線層之間，其中這些介電層之至少之一為一陶瓷介電層，而其余之介電層之至少之一為一有機(jī)介電層。另外，多個(gè)導(dǎo)電孔道分別穿過這些介電層之一，而電性連接至少二圖案化導(dǎo)線層。其中，陶瓷介電層可提高芯片構(gòu)裝基板之線路密度以及縮小圖案化導(dǎo)線層之繞線長(zhǎng)度，以符合高密度線路以及高接點(diǎn)數(shù)之要求。
文檔編號(hào)H01L23/12GK2641824SQ0327272
公開日2004年9月15日 申請(qǐng)日期2003年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月24日
發(fā)明者呂學(xué)忠, 張文遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:威盛電子股份有限公司