專利名稱：單層金屬層基板結構及其制造方法、和應用之封裝件結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種基板結構、應用之封裝件結構及其制造方法，且特別是有關 于一種具有單層金屬層基板及其制造方法、和應用之封裝件結構。
背景技術：
集成電路(IC)構裝技術是電子產(chǎn)業(yè)中重要的一環(huán)，電子構裝主要的功用在于保 護、支撐、線路配置與制造出散熱途徑，并提供零件一個模塊化與規(guī)格標準。在1990年代主 要是利用球柵數(shù)組(Ball Grid Array, BGA)的封裝方式進行電子構裝，其優(yōu)點為散熱性佳 與電性好、接腳數(shù)可以大量增加，可有效縮小封裝體面積。然而，隨著全球個人計算機、消費性電子產(chǎn)品及通訊產(chǎn)品不斷要求輕薄短小更要 具備高效能的趨勢下，芯片所要求的電氣特性不但要愈好，整體體積要愈小，但I/O端口的 數(shù)目卻是往上提高。隨著I/O數(shù)量增加、集成化線路間距縮小，要想在BGA基板上高效率地 布置走線變得困難，例如在點18工藝(線寬0. 18 μ m)或是高速(如800MHz以上)的IC 設計上，有大幅增加I/O密度的趨勢。因此開發(fā)出具有高I/O、細微的線路間距、和優(yōu)良電 性的載板一直是各載板廠爭相努力的目標。除了這些需求，下游產(chǎn)品系統(tǒng)整合化的要求將 日趨明顯，因此多芯片模塊(Multi-chip Module,MCM)工藝對MCM載板的需求也大幅提高。 而快速增加的微電子系統(tǒng)需求(特別是關于系統(tǒng)大小和芯片整合增益部分)也更加速了芯 片級尺寸封裝(Chip Scale Packaging, CSP)技術的采用。隨著芯片級尺寸封裝(CSP)技術的成熟，追求性能與成本的系統(tǒng)型半導體封裝方 式-系統(tǒng)封裝(System in Package, SiP)也成為封裝技術的主流，主要是因為產(chǎn)品的尺寸 越來越小、功能越趨繁多，必須應用SiP技術以滿足市場的需求。系統(tǒng)封裝SiP包括了將芯 片(chip)或是被動組件(Passive Components)或是其它模塊進行構裝。系統(tǒng)封裝也包括 了不同技術如 PiP (Package in Package)、PoP (Package on Package)、平面型的多芯片模 塊封裝、或是為節(jié)省面積將不同功能芯片堆棧(Stack)起來的3D堆棧封裝，這些都屬于系 統(tǒng)封裝(SiP)技術的發(fā)展范疇，該用何種型態(tài)封裝也視應用需求而有所差異。因此SiP的 定義十分廣泛。在系統(tǒng)封裝(SiP)技術中，所使用的接合技術也有很多種，例如是打線連接 (Wire bonding)、覆晶式(Flip Chip)接合和使用多種接合技術(Hybrid-type)等等。以系統(tǒng)封裝(System in Package)裸晶為例，它可將不同數(shù)字或模擬功能的裸晶， 以凸塊(bump)或打線(wire bond)方式連結于芯片載板上，該載板中已有部分內(nèi)埋被動組 件或線路設計，此具有電性功能的載板，稱為整合性基板(Integrated Substrate)或功能 性基板(Functional Substrate)。請參照圖IA 1F，其繪示一種傳統(tǒng)整合性基板的工藝 示意圖。首先，提供一銅箔基板(copper clad laminate，CCL)，是在一中心層(core) 102的 上下表面各形成第一導電層103和第二導電層104，導電層的材料例如是金屬銅，如圖IA所 示。接著，對銅箔基板進行鉆孔，形成孔洞106，接著整體鍍上銅層107，其銅層107是形成于 第一導電層103和第二導電層104上方，和孔洞內(nèi)壁，如圖1B、1C所示。之后，對于中心層 102上下兩側的金屬銅層進行圖案化，以形成整合性基板所需的線路圖形。如圖ID所示，在中心層102上下兩側的金屬銅層上分別形成(ex 曝光顯影)圖案化干膜108，再如圖IE所 示對金屬銅層進行蝕刻，最后如圖IF所示去除圖案化干膜108，完成導線(metal traces) 的制作。之后可以再進行后續(xù)工藝，例如印制上防焊綠漆(solder mask, SM)并對綠漆曝光 /顯影而暴露出所需的導線表面，再對導線表面進行處理如鍍上鎳/金(Ni/Au)，而完成最 后廣品。另外，也有更高階的整合性基板在工藝中是將通孔部份直接鍍滿導電材料(如金 屬銅)，再對于中心層上下兩側的金屬銅層進行圖案化，以形成整合性基板所需的線路圖 形，如圖2所示，其為另一種傳統(tǒng)整合性基板的示意圖。然而，將通孔鍍滿的技術較為復雜， 也需較長時間鍍制，且金屬銅層115、116、117厚度控制不易(特別是金屬銅層117的部 份)。又圖IF和圖2所示的基板結構主要是有2層導電銅層分別形成于中心層102/112的 上下兩側，因此又習稱為” 2層基板”。當電子產(chǎn)品的體積日趨縮小，所采用的基板結構的體積和線路間距也必須隨的減 小。然而，在目前現(xiàn)有的基板結構和工藝技術能力下，不論是如圖IF或圖2所示的基板態(tài) 樣，要使基板再薄化和線路間距再縮小的可能性很小，不利于應用在小型尺寸的電子產(chǎn)品 上。再者，對于定位在較低市場價格的小型電子產(chǎn)品，除了尺寸和性能，其基板的制造成本 也是必須考慮的重要因素的一。因此，如何開發(fā)出新穎的薄型整合性基板，不但工藝快速簡 單又適合量產(chǎn)，并可兼具低制造成本和高產(chǎn)品良率的優(yōu)點，以符合應用電子產(chǎn)品對于尺寸、 外型輕薄化和價格的需求，實為相關業(yè)者努力的一大重要目標。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是有關于一種單層金屬層基板及其制造方法、和應用之封裝件結構。其基 板制作主要是在一基底材的上表面處形成單層的圖案化金屬層，再于圖案化金屬層上方形 成一圖案化介電層，其特殊結構設計與制造方法使得所形成的基板結構整體厚度降低，且 工藝簡單快速，適合量產(chǎn)，亦可降低制造成本但保有高產(chǎn)品良率，符合市場產(chǎn)品輕薄化和低 成本的需求。根據(jù)本發(fā)明，提出一種單層金屬層基板結構，其結構包括一基底材、貫穿基底材 的上表面與下表面的數(shù)個通孔、一圖案化金屬層、一圖案化介電層和一第一表面處理層 (Surface finish layer)。其中圖案化金屬層配置于基底材的上表面上方，且至少部份圖 案化金屬層覆蓋于通孔上，以形成下方對外電性連接的數(shù)個第一接點。圖案化介電層配置 于圖案化金屬層上方，且圖案化介電層至少暴露出部分圖案化金屬層，以形成上方對外電 性連接的數(shù)個第二接點。第一表面處理層則至少覆蓋于該些第二接點的任一或多者的表面 及側壁。根據(jù)本發(fā)明，提出上述單層金屬層基板的制造方法，包括形成一基底材；形成貫 穿基底材的上表面與下表面的數(shù)個通孔；形成一圖案化金屬層于基底材的上表面；形成一 圖案化介電層于圖案化金屬層上方；和形成一第一表面處理層，至少覆蓋于該些第二接點 任一或多者的表面及側壁。其中，至少部份圖案化金屬層覆蓋于通孔上，以形成下方對外電 性連接的數(shù)個第一接點。而圖案化介電層至少暴露出部分圖案化金屬層，以形成上方對外 電性連接的數(shù)個第二接點。根據(jù)本發(fā)明，提出一種封裝件結構，包括上述的基板結構；至少一晶粒(die)與基板的該些第二接點電性連接；和一膠體，形成于基底材的上表面上方，并覆蓋圖案化金屬 層、圖案化介電層和晶粒。為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作 詳細說明如下


圖IA IF繪示一種傳統(tǒng)整合性基板的工藝示意圖。圖2為另一種傳統(tǒng)整合性基板的示意圖。圖3A 3F繪示本發(fā)明第一實施例的單層金屬層基板的制造方法。圖4是繪示應用本發(fā)明第一實施例的圖3F基板的封裝件示意圖。圖5A繪示依照本發(fā)明第一實施例所制作的另一種單層金屬層基板的示意圖。圖5B是繪示應用本發(fā)明第一實施例的圖5A基板的封裝件示意圖。圖6A，其繪示依照本發(fā)明第一實施例所制作的再一種單層金屬層基板的示意圖。圖6B是繪示應用本發(fā)明第一實施例的圖6A基板的封裝件示意圖。圖7A 7H，其繪示本發(fā)明第二實施例的單層金屬層基板的制造方法。圖8是繪示應用本發(fā)明第二實施例的圖7H基板的封裝件示意圖。圖9A，其繪示依照本發(fā)明第二實施例所制作的另一種單層金屬層基板的示意圖。圖9B是繪示應用本發(fā)明第二實施例的圖9A基板的封裝件示意圖。圖10A，其繪示依照本發(fā)明第二實施例所制作的再一種單層金屬層基板的示意圖。圖IOB是繪示應用本發(fā)明第二實施例的圖IOA基板的封裝件示意圖。圖IlA 111，其繪示本發(fā)明第三實施例的單層金屬層基板的制造方法。圖12，其繪示依照本發(fā)明第三實施例所制作的另一種單層金屬層基板的示意圖。圖13，其繪示依照本發(fā)明第三實施例所制作的再一種單層金屬層基板的示意圖。主要組件符號說明102 中心層103:第一導電層104:第二導電層106 孔洞107、115、116、117 銅層108:圖案化干膜202、202，、302、302，芯板203、203，黏著層205a、205b、205c、205d、205e、305a、305b、305c、305d、305e、405a、405b、405c、 405d、405e 通孔207,303,403 金屬層207，、303，、403，圖案化金屬層2071,3031,4031 芯片墊(die pads)2073、2074、3033、3034、4033、4034 焊墊(bonding pads)2075、2076、3035、3036、4035、4036 錫球墊(ball pads)
209、209a、209b、209c、308、308a、308b、308c、408、408a、408b、408c 圖案化介電層210a、210b、310a、310b、410a、410b 第一表面處理層210c,310c,410c 第二表面處理層213、313、413 黏性物質(zhì)215、315 晶粒217、218、317、318 焊線219、319:膠體306、406 干膜306，、406，圖案化干膜40、50 載板402、402，基底材61、62、63、64、65、66、67、68、69 基板結構71、72、73、74、75、76、77、78、79 封裝件結構
具體實施例方式本發(fā)明是提出一種單層金屬層基板、應用的封裝件結構、基板的制造方法和封裝 件的制造方法，主要是在一基底材的上表面處形成單層的圖案化金屬層，其中基底材的下 表面具有數(shù)個通孔，而圖案化金屬層例如是包括了多個焊墊(bonding pads)和多個錫球墊 (ball pads)，且基底材的通孔與圖案化金屬層的錫球墊位置相對應，在圖案化金屬層上方 更形成一圖案化介電層(patterned dielectric layer)，且介電層的圖案部分或完全遮蔽 住與錫球墊對應的基底材的該些通孔。其中至少部份圖案化金屬層覆蓋于通孔上以形成下 方對外電性連接的數(shù)個第一接點(即錫球墊)，而圖案化介電層至少暴露出部分圖案化金 屬層，以形成上方對外電性連接的數(shù)個第二接點(即焊墊)。相較于傳統(tǒng)的” 2層基板”結構，本發(fā)明所提出的基板結構及應用此基板的封裝件 其整體厚度大為降低，輕薄的外型十分適合小尺寸應用產(chǎn)品的需求。再者，本發(fā)明所提出此 基板結構及應用其的封裝件的制造方法，不但工藝快速簡單又適合量產(chǎn)，亦可兼具低制造 成本和高產(chǎn)品良率的優(yōu)點，符合應用電子產(chǎn)品對于尺寸、外型輕薄化和低價格的需求。特別 是對于市場價格較低的小型電子產(chǎn)品，更是具有市場競爭力。以下根據(jù)本發(fā)明提出多個實施例，以詳細說明本發(fā)明的基板結構及應用封裝件的 制造方法。然而，實施例中所提出的基板結構僅為舉例說明之用，并非作為限縮本發(fā)明保護 范圍之用。應用時可依實際條件的需求對基板的結構樣式稍作修改。再者，實施例的圖標 僅繪示本發(fā)明技術的相關組件，省略不必要的組件，以清楚顯示本發(fā)明的技術特點。第一實施例請參照圖3A 3F，其繪示本發(fā)明第一實施例的單層金屬層基板的制造方法。首 先，提供一銅箔基板(copper clad laminate, CCL)，其結構例如是包括一芯板(Core) 202 和芯板202上下表面各貼附一銅箔(未顯示)所組成，其中芯板202的材料例如是玻璃纖 維和樹脂所組成，制作時使玻璃纖維浸泡于樹脂液中，形成的芯板202是有如經(jīng)緯線交錯 的玻璃纖維與樹脂含浸混和而成。樹脂材料例如是二氟化銨樹脂(Ammonium Bifluoride, ABF)、雙馬來酰亞胺樹脂(Bismaleimide，BT)、玻璃布基有環(huán)氧樹脂(FR4、FR5)、聚亞醯胺樹脂(polyimide，PI)、液晶聚合樹脂(LCP)、或環(huán)氧樹脂(Epoxy)等。也可直接選用具單面 銅箔的樹脂作為芯板202。但本發(fā)明對此并不多作限制。之后，去除芯板202下上表面的兩 銅箔，并貼附一黏著層(adhesive layer) 203于芯板202的上表面，如第3A圖所示。接著，對芯板202和黏著層203進行鉆孔并貫穿芯板202和黏著層203，以形成多 個通孔205a、205b，如圖3B所示。其中，可采用機械式鉆孔方式，以降低制造成本；然而本 發(fā)明并不僅限于此，其它可形成通孔205a、205b的方式亦視實際應用狀況而采用。然后，形成一金屬層207于黏著層203’的上表面，并對金屬層207進行圖像轉 移，例如蝕刻，以形成一圖案化金屬層207’，如圖3C、3D所示。在此實施例中，圖案化金 屬層207，包括數(shù)個焊墊(bonding pads) 2073、芯片墊(die pads) 2071和錫球墊(ball pads) 2075，其中錫球墊2075的位置對應于通孔205a、205b。再者，圖案化金屬層207，更可 包括至少一無信號的金屬導線(Dmiimy trace)(未顯示)，以防止基板翹曲(Warpage)。接著，形成一圖案化介電層(patterned dielectric layer) 209于圖案化金屬層 207，的上方，且至少位于錫球墊2075上方的介電層209會遮蔽住與錫球墊2075對應的通 孔205a、205b，如圖3E所示。其中，圖案化介電層209例如是包括至少一槽狀開口(Slot opening)，以暴露出該些焊墊2073。圖案化介電層209的材料例如是防焊綠漆(solder mask, SM) ,'MmM-yM^ (liquid crystal polyester, LCP) ,^Ml^lM (polypropylene, PP) 等等，但本發(fā)明并不以此為限。換句話說，自芯板202的上表面?zhèn)韧赂┮暎瑘D案化介電層209會覆蓋住與錫球墊 2075對應的通孔205a、205b。之后，可對芯片墊2071、焊墊2073和錫球墊2075任一者、多者或全部的表面處， 如裸露于圖案化介電層209外的部分，進行后續(xù)表面處理而完成基板結構61的制造；如圖 3F所示，形成第一表面處理層210a、210b和第二表面處理層210c，其中，第一表面處理層 210a、210b分別覆蓋芯片墊2071和焊墊2073的表面及側壁處，而第二表面處理層210c則 覆蓋至少一或多個錫球墊2075的表面。其中第一、二表面處理層210a、210b、210c的材料 例如是包括鎳/金、金、錫及其合金(如錫鉛合金)、或銀。另外，也可依實際應用條件，以其 它材料進行后處理，例如ENEPIG、0SP等，本發(fā)明對此并不多作限制。圖4是繪示應用本發(fā)明第一實施例的圖3F基板的封裝件示意圖。如圖4的封裝 件結構71所示，制作時是應用一黏性物質(zhì)(例如環(huán)氧樹脂)213將一晶粒215黏附在芯片 墊2071上方，并且經(jīng)由焊線217電性連接晶粒215的一主動表面與焊墊2073 ；之后，再形 成一膠體(Molding Compound) 219于芯板202的上方，以密封圖案化金屬層207’、圖案化介 電層209、晶粒215和焊線217。膠體219的材料一般為絕緣的封裝材料，常見的例如是環(huán) 氧樹脂。另外，圖4中，位于晶粒215下方的芯板202部分為整面的連續(xù)板，其芯板202的 通孔205a、205b對應于晶粒215設置位置的區(qū)域范圍外。再者，通孔205a、205b亦可填充 一導體材料(未顯示)使導體材料與錫球墊2075電性連接。因此，對于圖3F和圖4的基板結構而言，其配置于黏著層203’上方的圖案化金屬 層，至少部份圖案化金屬層207’覆蓋于通孔205a、205b上，以形成下方對外電性連接的數(shù) 個第一接點，即錫球墊2075。而位于圖案化金屬層207’上方的圖案化介電層209至少暴露 出部分圖案化金屬層207’，以形成上方對外電性連接的數(shù)個第二接點，即焊墊2073。除了圖3F所示的基板結構61，根據(jù)第一實施例的工藝也可稍微變化而制作其它態(tài)樣的基板。請參照圖5A，其繪示依照本發(fā)明第一實施例所制作的另一種單層金屬層基板的示 意圖。和圖3F基板不同的是，制作如圖5A所示的基板62時，在形成圖案化介電層的步驟 中，除了使位于錫球墊2075上方的介電層209a遮蔽住與錫球墊2075對應的通孔205a、 205b外，也在芯片墊2071上形成介電層209b，以部分覆蓋芯片墊2071。之后，再對裸露于 圖案化介電層209a、209b外的部分進行后續(xù)表面處理，如鎳/金處理，所形成的第一表面處 理層210a、210b部分覆蓋芯片墊2071的表面及側壁處，和焊墊2073的表面及側壁處，而第 二表面處理層210c則覆蓋至少一或多個錫球墊2075的表面。和圖3F相較，圖5A的第一 表面處理層210a是部分覆蓋芯片墊2071的上表面但完全覆蓋芯片墊2071的側壁，而圖3F 的芯片墊2071的上表面和側壁則被第一表面處理層210a完全覆蓋，兩種態(tài)樣均為本發(fā)明 可實施的型態(tài)，并沒有特別限制。圖5B是繪示應用本發(fā)明第一實施例的圖5A基板的封裝件示意圖。如圖5B的封 裝件結構72所示，制作時亦應用一黏性物質(zhì)(例如環(huán)氧樹脂)213將晶粒215黏附在介電 層209b (對應芯片墊2071處)的上方，并利用焊線217電性連接晶粒215的一主動表面與 焊墊2073，利用焊線218電性連接晶粒215與芯片墊2071。之后，再以膠體219密封圖案 化金屬層207，、圖案化介電層209a、209b、晶粒215和焊線217、218。另外，圖5B中，位于晶 粒215下方的芯板202部分亦為整面的連續(xù)板，其芯板202的通孔205a、205b對應于晶粒 215設置位置的區(qū)域范圍外。同樣的，對于圖5A和圖5B的基板結構而言，其配置于黏著層 203，上方的圖案化金屬層，至少部份圖案化金屬層207，覆蓋于通孔205a、205b上，以形成 下方對外電性連接的數(shù)個第一接點，即錫球墊2075。而位于圖案化金屬層207’上方的圖案 化介電層209至少暴露出部分圖案化金屬層207’，以形成上方對外電性連接的數(shù)個第二接 點，即焊墊2073。另外，除了圖3F和圖5A所示的基板結構61、62，也可根據(jù)第一實施例的工藝制作 出錫球墊位于晶粒設置區(qū)域范圍內(nèi)的基板態(tài)樣。請參照圖6A，其繪示依照本發(fā)明第一實施例所制作的再一種單層金屬層基板 的示意圖。和圖3F基板不同的是，制作如圖6A所示的基板結構63時，在鉆孔時是在對 應晶粒位置處形成多個通孔205c、205d、205e，而在圖案化金屬層的步驟中形成多個焊墊 2074 (bonding pads)和多個對應通孔 205c、205d、205e 位置的錫球墊 2076 (ball pads)。 在形成圖案化介電層后，該些錫球墊2076被圖案化介電層209c完全覆蓋。之后，亦可對 裸露于圖案化介電層209a外的部分進行后續(xù)表面處理(如鎳/金處理)(未顯示于圖6A 中)。另外，圖6A中，該些通孔205c、205d、205e位于芯板202下表面的尺寸是大于該些通 孔205c、205d、205e位于芯板202上表面的尺寸。圖6B是繪示應用本發(fā)明第一實施例的圖6A基板的封裝件示意圖。如圖6B的封裝 件結構73所示，制作時亦應用一黏性物質(zhì)(例如環(huán)氧樹脂)213將晶粒215黏附在圖案化介 電層209c的上方，并利用焊線217電性連接晶粒215的一主動表面與焊墊2074。之后，再以 膠體219密封圖案化金屬層207，、圖案化介電層209a和209c、晶粒215和焊線217。而此 種封裝件結構73可透過位于晶粒215正下方的錫球墊2076，使晶粒215與一外部組件(如 電路板)作電性連接。同樣的，對于圖6A和圖6B的基板結構而言，位于黏著層203’上方的 圖案化金屬層207’，至少部份覆蓋于通孔205c、205d、205e上，以形成下方對外電性連接的數(shù)個第一接點，即錫球墊2076。而位于圖案化金屬層207’上方的圖案化介電層209a至少 暴露出部分圖案化金屬層207’，以形成上方對外電性連接的數(shù)個第二接點，即焊墊2074。雖然，如圖6B所示的封裝件結構73看似與圖4和圖5B所示的結構較為不同，但 是位于晶粒215下方的該些錫球墊2076的位置也同樣會被圖案化介電層209c完全覆蓋。 因此，自芯板202的上表面?zhèn)韧赂┮暎瑘D案化介電層209同樣會覆蓋住與錫球墊2076對 應的通孔 205c、205d、205e。在第一實施例中應用黏著層203/203’進行基板制作，因此如圖3F、5A、6A所示， 芯板202’和黏著層203’構成基板結構61 63的一基底材。而相較于傳統(tǒng)的基板結構， 依照本發(fā)明所制作的基板結構僅具單層金屬層以作為導線層，其基板結構厚度約40μπι 130 μ m，使整體厚度大為降低，如此輕薄的外型十分適合小尺寸應用產(chǎn)品的需求。另外，相 較于傳統(tǒng)工藝，第一實施例所提出的工藝更為簡易迅速，并可制作出細微的線路間距。值得注意的是，雖然在第一實施例中已提出三種略微不同的基板結構61 63和 相關封裝件71 73作舉例說明，但其最終結構仍是依照實際應用條件而作相關調(diào)整，例如 封裝時晶粒連接可采用打線或覆晶方式連接，芯板上通孔的數(shù)目和位置、介電層圖案、金屬 層圖案、· · ·等等，該些選擇并不局限于上述圖式所繪制的態(tài)樣。第二實施例在第一實施例中以黏著層黏附芯板進行基板制作的說明，然而本發(fā)明并不以此為 限。在第二實施例中是經(jīng)由一載板進行本發(fā)明的基板制作。請參照圖7A 7H，其繪示本發(fā)明第二實施例的單層金屬層基板的制造方法。首 先，提供一芯板(Core) 302，并形成一金屬層303于芯板302的上表面，如圖7A所示。芯板 302同樣可以透過移除一銅箔基板(CCL)上下表面所貼附的銅箔至少其中之一而獲得。其 中，芯板302作為第二實施例的基板結構的一基底材。接著，例如是以鉆孔方式在芯板302處形成多個通孔305a、305b，再將芯板302，的 下表面設置于一載板(carrierHO上，如圖7B所示。其中，可采用機械式鉆孔方式，以降低 制造成本；然而本發(fā)明并不僅限于此，其它可形成通孔305a、305b的方式亦視實際應用狀 況而采用。然后，進行金屬層303圖案化的步驟。如圖7C所示，形成一干膜(dry film) 306 于金屬層303上，再透過曝光顯影以形成圖案化干膜306’，如圖7D所示。之后根據(jù)圖案化 干膜306’對金屬層303進行影像轉移例如蝕刻，以形成一圖案化金屬層303’，最后移除 圖案化干膜306’，如圖7E所示。在此結構中，圖案化金屬層303’包括數(shù)個焊墊(bonding pads)3033、芯片墊(die pads) 3031和錫球墊(ball pads) 3035，其中錫球墊3035的位置 對應于通孔305a、305b。另外，圖案化金屬層303’同樣可更包括至少一無信號的金屬導線 (未顯示)，以防止基板翹曲。接著，形成一圖案化介電層(patterned dielectric layer) 308于圖案化金屬層 303，的上方，且至少位于錫球墊3035上方的介電層308會遮蔽住與錫球墊3035對應的通 孔305a、305b，如圖7F所示。其中，圖案化介電層308例如是包括至少一槽狀開口(Slot opening)，以暴露出該些焊墊3033。圖案化介電層308的材料例如是防焊綠漆(solder mask, SM) ,'MmM-yM^ (liquid crystal polyester, LCP) ,^Ml^lM (polypropylene, PP) 等等，但本發(fā)明并不以此為限。
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同樣的，自芯板302的上方往下俯視，圖案化介電層308會覆蓋住與錫球墊3035 對應的通孔305a、305b。之后，可對芯片墊3031、焊墊3033和錫球墊3035任一者、多者或全部的表面處， 如裸露于圖案化介電層308外的部分，進行后續(xù)表面處理，而完成基板結構64的制造；如 圖7G所示。形成第一表面處理層310a、310b和第二表面處理層310c，其中，第一表面處理 層310a、310b分別覆蓋芯片墊3031和焊墊3033的表面及側壁處(且芯片墊3031的表面 及側壁被第一表面處理層310a完全覆蓋)，而第二表面處理層310c則覆蓋至少一或多個 錫球墊3035的表面。其中第一、二表面處理層310a、310b、310c的材料包括鎳/金、金、錫 及其合金(如錫鉛合金)、或銀。另外，也可依實際應用條件，以其它材料進行后處理，例如 ENEPIG, OSP等，本發(fā)明對此并不多作限制。最后，移除載板40，而完成如圖7H所示的基板結構64的制造。圖8繪示應用本發(fā)明第二實施例的圖7H基板的封裝件示意圖。如圖8的封裝件 結構74所示，制作時亦應用一黏性物質(zhì)(例如環(huán)氧樹脂)313將一晶粒315黏附在芯片墊 3031上方，并且經(jīng)由焊線317電性連接晶粒315的一主動表面與焊墊3073 ；之后，再形成一 膠體(Molding Compound) 319于芯板302’的上方，以密封圖案化金屬層303’、圖案化介電 層308、晶粒315和焊線317。膠體219的材料例如是環(huán)氧樹脂或其它絕緣材料。另外，圖 8中，位于晶粒315下方的芯板302部分為整面的連續(xù)板，其芯板302的通孔305a、305b對 應于晶粒315設置位置的區(qū)域范圍外。再者，通孔305a、305b亦可填充一導體材料(未顯 示)使導體材料與錫球墊3035電性連接。因此，對于圖7H和圖8的基板結構而言，至少部份圖案化金屬層303’覆蓋于通孔 305a、305b上，以形成下方對外電性連接的數(shù)個第一接點，即錫球墊3035。而位于圖案化金 屬層303’上方的圖案化介電層308至少暴露出部分圖案化金屬層303’，以形成上方對外電 性連接的數(shù)個第二接點，即焊墊3033。同樣的，除了圖7H所示的基板結構64，根據(jù)第二實施例的工藝也可稍微變化而制 作其它態(tài)樣的基板結構。請參照圖9A，其繪示依照本發(fā)明第二實施例所制作的另一種單層金屬層基板的示 意圖。和圖7H基板不同的是，制作如圖9A所示的基板65時，在形成圖案化介電層的步驟 中，除了使位于錫球墊3035上方的介電層308a遮蔽住與錫球墊3035對應的通孔305a、 305b外，也在芯片墊3031上形成介電層308b，以部分覆蓋芯片墊3031。之后，可再對裸露 于圖案化介電層308a、308b外的部分進行后續(xù)處理，如鎳/金處理，所形成的第一表面處理 層310a、310b部分覆蓋芯片墊3031和焊墊3033的表面及側壁處，而第二表面處理層310c 則覆蓋至少一或多個錫球墊3035的表面。圖9B繪示應用本發(fā)明第二實施例的圖9A基板的封裝件示意圖。如圖9B的封裝 件結構75所示，制作時亦應用一黏性物質(zhì)(例如環(huán)氧樹脂)313將晶粒315黏附在介電層 308b (對應芯片墊3031處)的上方，并利用焊線317電性連接晶粒315與焊墊3033，利用 焊線318電性連接晶粒315的一主動表面與芯片墊3031。之后，再以膠體319密封圖案化 金屬層303，、圖案化介電層308a、308b、晶粒315和焊線317、318。另外，圖9B中，位于晶 粒315下方的芯板302部分亦為整面的連續(xù)板，其芯板302的通孔305a、305b對應于晶粒 315設置位置的區(qū)域范圍外。同樣的，對于圖9A和圖9B的基板結構而言，至少部份圖案化
12金屬層303’覆蓋于通孔305a、305b上，以形成下方對外電性連接的數(shù)個第一接點，即錫球 墊3035。而位于圖案化金屬層303’上方的圖案化介電層308至少暴露出部分圖案化金屬 層303’，以形成上方對外電性連接的數(shù)個第二接點，即焊墊3033。另外，除了圖7H和圖9A所示的基板結構64、65，也可根據(jù)第二實施例的工藝制作 出錫球墊位于晶粒設置區(qū)域范圍內(nèi)的基板態(tài)樣。請參照圖10A，其繪示依照本發(fā)明第二實施例所制作的再一種單層金屬層基板的 示意圖。和圖7H基板64不同的是，制作如圖IOA所示的基板結構66時，在鉆孔時在對 應晶粒位置處形成多個通孔305c、305d、305e，而在圖案化金屬層的步驟中形成多個焊墊 3034 (bonding pads)和多個與通孔 305c、305d、305e 位置對應的錫球墊 3036 (ball pads)。 在形成圖案化介電層后，該些錫球墊3036被圖案化介電層308c完全覆蓋。之后，亦可對裸 露于圖案化介電層308a外的部分進行后續(xù)處理(如鎳/金處理)(未顯示于圖IOA中)。圖IOB繪示應用本發(fā)明第二實施例的圖IOA基板的封裝件示意圖。如圖IOB的封 裝件結構76所示，制作時亦應用一黏性物質(zhì)(例如環(huán)氧樹脂)313將晶粒315黏附在圖案化 介電層308c的上方，并利用焊線317電性連接晶粒315的一主動表面與焊墊3034。之后， 再以膠體319密封圖案化金屬層303，、圖案化介電層308a和308c、晶粒315和焊線317。 而此種封裝件結構76可透過位于晶粒315正下方的錫球墊3036，使晶粒315與一外部組 件(如一電路板，未顯示)作電性連接。同樣的，對于圖IOA和圖IOB的基板結構而言，至 少部份圖案化金屬層303’覆蓋于通孔305c、305d、305e上，以形成下方對外電性連接的數(shù) 個第一接點，即錫球墊3036。而位于圖案化金屬層303’上方的圖案化介電層308a至少暴 露出部分圖案化金屬層303’，以形成上方對外電性連接的數(shù)個第二接點，即焊墊3034。雖然，如圖IOB所示的封裝件結構76看似與圖8和圖9B所示的結構較為不同，但 是位于晶粒315下方的該些錫球墊3036的位置也同樣會被圖案化介電層308c完全覆蓋。 因此，自芯板302的上表面?zhèn)韧赂┮?，圖案化介電層308同樣會覆蓋住與錫球墊3036對 應的通孔 305c、305d、305e。與第一實施例制法不同的是，第二實施例是經(jīng)由一載板40進行基板制作，因此根 據(jù)第二實施例所制成的基板結構64、65、66并無黏著層203，(第3H、5A、6A圖)的存在。 另外，雖然在第一、二實施例以銅箔基板(CCL)的中心層作為芯板302的舉例說明，但本發(fā) 明并不以此為限，也可選用其它材質(zhì)作為實施例基板結構的基底材，而對基底材圖案化(ex 形成通孔)的方式亦可因基底材料的不同作適當選擇。第三實施例在第三實施例中同樣運用一載板進行本發(fā)明的基板制作。但第三實施例與第二實 施例的步驟略有不同。請參照第IlA IlI圖，其繪示本發(fā)明第三實施例的單層金屬層基板的制造方法。 首先，提供一基底材402，并將基底材402設置于一載板50上，如圖IlA所示。在此實施例 中，以一 ABF膜材為例作說明，但本發(fā)明并不以此為限。之后，于基底材402的上表面形成 一金屬層403，例如一銅層，如圖IlB所示。然后，進行金屬層403圖案化的步驟。如圖IlC所示，形成一干膜(dry film)406 于金屬層403上，再透過曝光顯影以形成圖案化干膜406’，如圖IlD所示。之后根據(jù)圖案 化干膜406’對金屬層403進行影像轉移例如蝕刻，以形成一圖案化金屬層403’，之后移除圖案化干膜406，，如圖IlE所示。在此結構中，圖案化金屬層403，包括數(shù)個焊墊(bonding pads)4033和芯片墊(die pads)4031。同樣，制作圖案化金屬層403，時亦可包括形成至少 一無信號的金屬導線(未顯示)，以防止基板翹曲。之后，移除載板50，如圖IlF所示。接著，如第IlG圖所示，在基底材402處形成多個通孔405a、405b，且通孔位置暴露 出圖案化金屬層403，的部分下表面，以形成多個錫球墊(ball pads) 4035。形成通孔405a、 405b的方式?jīng)]有特殊限制，而是視實際應用狀況而定。若以ABF膜材作基底材402時，可利 用激光鉆孔方式形成該些通孔405a、405b。然后，形成一圖案化介電層(patterned dielectric layer) 408于圖案化金屬層 403，的上方，且至少位于錫球墊4035上方的介電層408會遮蔽住與錫球墊4035對應的通 孔405a、405b，如圖IlH所示。其中，圖案化介電層408例如是包括至少一槽狀開口(Slot opening)，以暴露出該些焊墊4033。圖案化介電層408的材料例如是防焊綠漆(solder mask, SM) ,'MmM-yM^ (liquid crystal polyester, LCP) ,^Ml^lM (polypropylene, PP) 等等，但本發(fā)明并不以此為限。同樣的，自基底材402的上方往下俯視，圖案化介電層408會覆蓋住與錫球墊4035 對應的通孔405a、405b。之后，可對芯片墊4031、焊墊4033和錫球墊4035任一者、多者或全部的表面處， 如裸露于圖案化介電層408外的部分，進行后續(xù)處理，而完成基板結構67的制造；如圖IlI 所示，可形成第一表面處理層410a、410b和第二表面處理層410c，其中，第一表面處理層 410a、410b分別覆蓋芯片墊4031和焊墊4033的表面及側壁處(且芯片墊4031的表面及 側壁均被第一表面處理層410a完全覆蓋)，而第二表面處理層410c則覆蓋至少一或多個 錫球墊4035的表面。其中第一、二表面處理層410a、410b、410c的材料包括鎳/金、金、錫 及其合金(如錫鉛合金)、或銀。另外，也可依實際應用條件，以其它材料進行后處理，例如 ENEPIG、0SP等，本發(fā)明對此并不多作限制。圖IlI所制成的基板結構67與圖7H的基板結構64相同。而應用本發(fā)明第三實 施例的圖IlI基板的封裝件，其結構亦請參照圖8，在此不再贅述。同樣的，除了圖IlI所示的基板結構67，根據(jù)第三實施例的工藝也制作出其它態(tài) 樣的基板結構。請參照圖12，其繪示依照本發(fā)明第三實施例所制作的另一種單層金屬層基板的示 意圖。其制成的基板結構68和圖9A所示的基板結構65相同。其中，在形成圖案化介電層 的步驟中，除了使位于錫球墊4035上方的介電層408a部分或完全遮蔽住與錫球墊4035對 應的通孔405a、405b外，也在芯片墊4031上形成介電層408b，以部分覆蓋芯片墊4031。之 后，可再對裸露于圖案化介電層408a、408b外的部分進行后續(xù)處理(如鎳/金處理)，其制 成的基板結構68請參照圖9A，在此不再贅述。而應用本發(fā)明第三實施例的圖12基板所制 成的封裝件，將晶粒315黏附在介電層408b (對應芯片墊4031處)的上方，其封裝件結構 亦同第二實施例的圖9B，在此不再贅述。另外，除了圖IlI和圖12所示的基板結構67、68，同樣也可根據(jù)第三實施例的工藝 制作出錫球墊位于晶粒設置區(qū)域范圍內(nèi)的基板態(tài)樣。請參照圖13，其繪示依照本發(fā)明第三實施例所制作的再一種單層金屬層基板的示意圖。在基底材402處形成多個通孔405c、405d、405e，在圖案化金屬層的步驟中形成多個 焊墊 4034 (bonding pads)和錫球墊 4036 (ball pads)，且通孔 405c、405d、405e 與錫球墊 4036的位置一一對應。在形成圖案化介電層后，該些錫球墊4036被圖案化介電層408c完 全覆蓋。之后，亦可對裸露于圖案化介電層408a外的部分進行后續(xù)處理(如鎳/金處理) (未顯示于圖13中)。其制成的基板結構69是和圖IOA所示的基板結構66相同，而應用 本發(fā)明第三實施例的圖13基板所制成的封裝件，其結構亦同第二實施例的圖10B，在此均 不再贅述。綜上，第二、三實施例所提出的制法都是在工藝中使用載板，先將芯板302/基底 材402的下表面先設置于載板上，再形成一圖案化金屬層于芯板302/基底材的上表面。但 第二、三實施例制法不同的是，第二實施例先形成多個通孔于芯板302的下表面處，然后將 芯板302設置于載板40上，再形成圖案化金屬層于芯板302的上表面。第三實施例則是先 形成圖案化金屬層于基底材402的上表面，再形成多個通孔于基底材402的下表面處。兩 種方式都可制作出實施例所揭露的結構。綜上所述，根據(jù)本發(fā)明實施例所制作出的基板結構，其厚度范圍可減薄至約 40μπι 130μπι的范圍，相較于傳統(tǒng)的”2層基板”結構，本發(fā)明所提出的基板厚度、及應 用此基板的封裝件的整體厚度都可大為下降，其輕薄的外型十分適合小尺寸應用產(chǎn)品的需 求。再者，本發(fā)明所提出此基板結構及應用其的封裝件的制造方法，其工藝不但快速簡單又 十分適合量產(chǎn)，兼具低制造成本和高產(chǎn)品良率的優(yōu)點，符合應用電子產(chǎn)品對于尺寸、外型輕 薄化和低價格的需求。因此，比起傳統(tǒng)的基板結構，本發(fā)明所提出的基板結構及應用其的封 裝件更是適合應用于市場價格較低的小型電子產(chǎn)品，十分具有市場競爭力。綜上所述，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā) 明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種的更動 與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當視后附的權利要求書所界定者為準。
權利要求
一種單層金屬層基板，其結構包括一基底材，具有一上表面和一下表面；數(shù)個通孔，且該些通孔貫穿該基底材的該上表面與該基底材的該下表面；一圖案化金屬層(patterned metal layer)，配置于該基底材的該上表面，其中至少部份該圖案化金屬層覆蓋于該些通孔上以形成下方對外電性連接的數(shù)個第一接點；一圖案化介電層(patterned dielectric layer)，配置于該圖案化金屬層上方，其中該圖案化介電層至少暴露出部分該圖案化金屬層以形成上方對外電性連接的數(shù)個第二接點；以及一第一表面處理層(Surface finish layer)，至少覆蓋于該些第二接點的任一或多者的表面及側壁。
2.如權利要求1所述的基板，其中該圖案化介電層更包括至少一槽狀開口(Slot opening)，可暴露出該些第二接點。
3.如權利要求1所述的基板，其中該些通孔位于該基底材的該下表面的尺寸大于該些 通孔位于該基底材的該上表面的尺寸。
4.如權利要求1所述的基板，其中該第一表面處理層的材料包括鎳/金、鎳/銀、金、錫 及其合金、或銀、0SP。
5.如權利要求1所述的基板，其中該基底材的材料包括二氟化銨樹脂(Ammonium Bifluoride, ABF)、雙馬來酰亞胺樹脂(Bismaleimide，BT)、液晶聚合樹脂(LCP)、環(huán)氧樹脂 (Epoxy)、或具單面銅箔層的樹脂。
6.權利要求1所述的基板，其中該圖案化介電層的材料為防焊綠漆(soldermask, SM)、液晶聚合物(liquid crystal polyester，LCP)、或聚丙烯(polypropylene，PP)。
7.如權利要求1所述的基板，其結構更包括一黏著層配置于該基底材的該上表面，該 些通孔貫穿該基底材與該黏著層，且該圖案化金屬層配置于該黏著層的上方。
8.如權利要求1所述的基板，其厚度范圍約在40μπι 130μ m之間。
9.一種單層金屬層基板的制造方法，包括 形成一基底材，具有一上表面和一下表面；形成數(shù)個通孔，且該些通孔貫穿該基底材的該上表面與該基底材的該下表面； 形成一圖案化金屬層(patterned metal layer)于該基底材的該上表面，其中至少部 份該圖案化金屬層覆蓋于該些通孔上，以形成下方對外電性連接的數(shù)個第一接點；形成一圖案化介電層(patterned dielectric layer)于該圖案化金屬層上方，其中 該圖案化介電層至少暴露出部分該圖案化金屬層，以形成上方對外電性連接的數(shù)個第二接 點；和形成一第一表面處理層(Surface finish layer)，至少覆蓋于該些第二接點任一或多 者的表面及側壁。
10.如權利要求9所述基板的制造方法，其中形成該基底材的步驟中，包括提供一銅箔基板(copper clad laminate，CCL)，由一芯板(Core)和下上表面各貼附 一銅箔而成；和移除該芯板下上表面的兩該銅箔。
11.如權利要求9所述基板的制造方法，其中形成該些通孔于該基底材的該上表面與下表面之間后，更包括步驟將該基底材的該下表面設置于一載板(carrier)上；以及于上述形成該圖案化金屬層于該基底材的該上表面及形成該圖案化介電層于該圖案 化金屬層上方之后，再移除該載板。
12.如權利要求9所述基板的制造方法，其中在形成一基底材之后與形成該些通孔于 該基底材之前，其步驟更包括將該基底材的該下表面設置于一載板(carrier)上；以及并于形成該圖案化金屬層于該基底材的該上表面之后，移除該載板。
13.如權利要求9所述基板的制造方法，其中該圖案化介電層更包括形成至少一槽狀 開口 (Slot opening)，以暴露出該些第二接點。
14.如權利要求9所述基板的制造方法，更包括形成一黏著層于該基底材的該上表面，且該些通孔貫穿該基底材與該黏著層，其中該 圖案化金屬層則形成于該黏著層的上方。
15.一種具有單層金屬層基板的封裝件結構，包括一單層金屬層基板，其中該基板包含一基底材、數(shù)個通孔、一圖案化金屬層(patterned metal layer)、一 圖案化介電層(patterned dielectric layer)和一第一表面處理層 (Surface finish layer)，該些通孔貫穿該基底材，該圖案化金屬層配置于該基底材的一 上表面，且至少部份該圖案化金屬層覆蓋于該些通孔上以形成下方對外電性連接的數(shù)個第 一接點，該圖案化介電層配置于該圖案化金屬層上方，且該圖案化介電層至少暴露出部分 該圖案化金屬層以形成上方對外電性連接的數(shù)個第二接點，而該第一表面處理層至少覆蓋 于該些第二接點的任一或多者的表面及側壁；至少一晶粒(die)與該些第二接點電性連接；以及一膠體(Molding compound)，配置于該基底材的該上表面上方，并覆蓋該圖案化金屬 層、該圖案化介電層和該晶粒。
16.如權利要求15所述的封裝件結構，其中該圖案化介電層更包括至少一槽狀開口 (Slot opening)，可暴露出該些第二接點。
17.如權利要求15所述的封裝件結構，其基板結構更包括一黏著層配置于該基底材的 該上表面，該些通孔貫穿該基底材與該黏著層，且該圖案化金屬層配置于該黏著層的上方。
18.如權利要求15所述的封裝件結構，其中該晶粒設置于該圖案化介電層的上方，該 些第一接點的位置對應于該晶粒的下方且被該圖案化介電層部分或完全覆蓋。
19.如權利要求15所述的封裝件結構，其中該膠體的側面與該基底材的側面為一共平
20.如權利要求15所述的封裝件結構，其中該第一表面處理層的材料包括鎳/金、鎳/ 銀、金、錫及其合金、或銀、OSP0
21.如權利要求15所述的封裝件結構，其中該基底材包括二氟化銨樹脂(Ammonium Bifluoride, ABF)、雙馬來酰亞胺樹脂(Bismaleimide，BT)、液晶聚合樹脂(LCP)、環(huán)氧樹脂 (Epoxy)、或具單面銅箔層的樹脂。
22.如權利要求15所述的封裝件結構，其中該圖案化介電層的材料包括防焊 綠漆(solder mask, SM)、液晶聚合物(liquid crystal polyester, LCP)、或聚丙烯(polypropylene, PP)。
全文摘要
一種單層金屬層的基板結構，應用于一封裝件，基板結構包括一基底材、數(shù)個通孔、一圖案化金屬層、一圖案化介電層和一第一表面處理層(Surface finish layer)。其中圖案化金屬層配置于基底材的上表面上方，且至少部份圖案化金屬層覆蓋于通孔上，以形成下方對外電性連接的數(shù)個第一接點。圖案化介電層形成于圖案化金屬層上方，且圖案化介電層至少暴露出部分圖案化金屬層，以形成上方對外電性連接的數(shù)個第二接點。第一表面處理層則至少覆蓋于該些第二接點的任一或多者的表面及側壁。而封裝件結構則是包括至少一晶粒(die)與上述基板的該些第二接點電性連接，和形成于基底材上表面處的膠體(Molding Compound)，膠體并覆蓋圖案化金屬層、圖案化介電層和晶粒。
文檔編號H01L23/13GK101887874SQ20091015928
公開日2010年11月17日 申請日期2009年8月6日 優(yōu)先權日2009年5月13日
發(fā)明者蘇洹漳, 陳光雄, 陳嘉成, 黃士輔 申請人:日月光半導體制造股份有限公司