封装载板及其制作方法与流程

1.本发明涉及一种基板结构及其制作方法，尤其涉及一种封装载板及其制作方法。


背景技术：

2.为了达成芯片堆叠结构，在现今覆晶芯片(flip chip)或叠层封装(package-on-package，pop)的线路基板或载板上设置有以电镀而形成的铜柱结构。然而，由于线路基板或载板制作过程中必要的电镀及增层制程造成其共面性不佳，进而影响电镀铜柱结构的高度随之产生变异。也就是说，具有铜柱结构的线路基板或载板的表面共面性(coplanarity)不佳。为了解决上述的问题，在芯片封装至具有铜柱结构的线路基板或载板之前，需再额外对铜柱结构进行研磨制程，以提升芯片封装良率。然而，由于需要额外增加研磨制程，因而导致制程工序冗长，且制作成本较高。


技术实现要素：

3.本发明是针对一种封装载板，其具有较佳的平整度。
4.本发明是针对一种封装载板的制作方法，用以制作上述的封装载板，可提升芯片封装良率。
5.根据本发明的实施例，封装载板包括增层线路结构、第一绝缘保护层、多个连接垫以及多个金属球。增层线路结构具有上表面。第一绝缘保护层配置于增层线路结构的上表面上且具有多个第一开口。连接垫分别配置于第一绝缘保护层的第一开口内并结构性且电性连接至增层线路结构。每一连接垫具有弧状凹槽。金属球分别配置于每一连接垫的弧状凹槽内。金属球分别与对应的连接垫定义出多个凸块结构，且凸块结构的多个顶面位于同一平面上。
6.在根据本发明的实施例的封装载板中，封装载板还包括第二绝缘保护层，配置于增层线路结构相对于上表面的下表面上，且具有多个第二开口，其中第二开口暴露出部分增层线路结构。
7.在根据本发明的实施例的封装载板中，每一金属球包括铜核心、第一金属层以及第二金属层。第一金属层包覆铜核心的表面，而第二金属层包覆第一金属层。
8.在根据本发明的实施例的封装载板中，第二金属层完全包覆第一金属层，且金属球分别与对应的连接垫定义出多个平坦型凸块结构。
9.在根据本发明的实施例的封装载板中，第二金属层包覆部分第一金属层，且金属球分别与对应的连接垫定义出多个凸顶型凸块结构。
10.根据本发明的实施例，封装载板的制作方法，其包括以下步骤。提供基板。基板包括核心层、两第一铜箔层以及两第二铜箔层。两第一铜箔层配置于核心层的相对两表面上且位于核心层与两第二铜箔层之间。形成两光致抗蚀剂层分别于基板的两第二铜箔层上。两光致抗蚀剂层分别具有多个开口，且开口暴露出部分两第二铜箔层。接合多个金属球于开口所暴露出的两第二铜箔层上。形成两第一绝缘保护层分别于两光致抗蚀剂层上。两第
一绝缘保护层分别具有多个第一开口，而第一开口分别暴露出金属球。形成多个连接垫于两第一绝缘保护层的第一开口内且延伸至两第一绝缘保护层上。连接垫分别覆盖金属球，且每一连接垫与对应的金属球之间具有弧状接面。形成两增层线路结构分别于两第一绝缘保护层上。连接垫电性连接至两增层线路结构。移除基板以及光致抗蚀剂层，而暴露出两第一绝缘保护层以及金属球。金属球分别与对应的连接垫定义出多个凸块结构，且凸块结构的多个顶面位于同一平面上。
11.在根据本发明的实施例的封装载板的制作方法中，封装载板的制作方法，还包括于形成两增层线路结构分别于两第一绝缘保护层上之后，且于移除基板以及光致抗蚀剂层之前，形成两第二绝缘保护层分别于两增层线路结构上。两第二绝缘保护层分别具有多个第二开口，而第二开口分别暴露出部分两增层线路结构。
12.在根据本发明的实施例的封装载板的制作方法中，每一金属球包括铜核心、第一金属层以及第二金属层。第一金属层包覆铜核心的表面，而第二金属层包覆第一金属层。
13.在根据本发明的实施例的封装载板的制作方法中，第二金属层完全包覆第一金属层，而移除基板与光致抗蚀剂层的步骤，包括：剥离基板的两第一铜箔层与两第二铜箔层，以移除核心层与两第一铜箔层。移除两第二铜箔层，而暴露出光致抗蚀剂层以及每一金属球的第二金属层的一表面。移除光致抗蚀剂层，而暴露出两第一绝缘保护层与金属球。金属球分别与对应的连接垫定义出多个平坦型凸块结构。
14.在根据本发明的实施例的封装载板的制作方法中，移除光致抗蚀剂层后，移除每一金属球的部分第二金属层，以暴露出部分第一金属层。金属球分别与对应的连接垫定义出多个凸顶型凸块结构。
15.基于上述，在本发明的封装载板的设计中，金属球是分别配置于每一连接垫的弧状凹槽内，且金属球与对应的连接垫可定义出多个凸块结构，其中这些凸块结构的顶面位于同一平面上。意即，本发明的凸块结构具有较佳的共面性(coplanarity)。藉此，本发明的封装载板可具有较佳的平整度，可提升后续芯片封装良率。此外，相较于习知通过电镀及研磨程序来形成铜柱结构而言，本发明的封装载板的制作方法是通过连接垫与金属球来定义凸块结构，因此无需在芯片封装之前进行研磨程序，可简化制程及降低生产成本。
附图说明
16.图1a至图1l是依照本发明的一实施例的一种封装载板的制作方法的局部剖面示意图；
17.图2是依照本发明的一实施例的一种封装载板的局部剖面示意图；
18.图3a是依照本发明的另一实施例的一种封装载板的俯视示意图；
19.图3b是沿图3a的线i-i的剖面示意图。
20.附图标记说明
21.10:基板；
22.12:核心层；
23.13、15:表面；
24.14:第一铜箔层；
25.16:第二铜箔层；
26.20:光致抗蚀剂层；
27.22:开口；
28.100a、100b:封装载板；
29.110、110b:金属球；
30.112:铜核心；
31.114:第一金属层；
32.116、116b:第二金属层；
33.117:表面；
34.120:第一绝缘保护层；
35.122:第一开口；
36.130a:铜层；
37.130:连接垫；
38.140:增层线路结构；
39.141:上表面；
40.143:下表面；
41.142:介电层；
42.144:线路层；
43.146:导电通孔；
44.150:第二绝缘保护层；
45.152:第二开口；
46.170:凸块；
47.b1:平坦型凸块结构；
48.b2:凸顶型凸块结构；
49.c:弧状凹槽；
50.d1:芯片配置区；
51.d2:周边区；
52.h1:第一高度；
53.h2:第二高度；
54.p1、p2:平面；
55.s:弧状接面；
56.t:顶面。
具体实施方式
57.现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
58.图1a至图1l是依照本发明的一实施例的一种封装载板的制作方法的局部剖面示意图。为了方便说明起见，图1k及图1l仅示出与基板10拆板后一侧的一个封装载板。
59.关于本实施例的封装载板的制作方法，首先，请参考图1a，提供基板10。详细来说，本实施例的基板10包括核心层12、两第一铜箔层14以及两第二铜箔层16。第一铜箔层14配
置于核心层12的相对两表面13、15上且位于核心层12与第二铜箔层16之间。此处，基板10例如是可撕铜箔基板，而核心层12的材质例如是玻璃纤维，但本发明并不以此基板10为限。于其他未示出的实施例中，基板亦可为bt树脂基板或其他适当的基板。
60.接着，请参考图1b，形成两光致抗蚀剂层20分别于基板10的第二铜箔层16上，其中光致抗蚀剂层20分别具有多个开口22，且开口22暴露出部分第二铜箔层16。此处，形成光致抗蚀剂层20的方法如是通过压合法(lamination)将光致抗蚀剂材料层(未示出)压合至基板10(请参考图1a)的第二铜箔层16上，之后通过激光穿孔(laser drill)的方式来形成具有开口22的光致抗蚀剂层20。
61.接着，请先参考图1d，接合多个金属球110于光致抗蚀剂层20的开口22所暴露出的第二铜箔层16上。详细来说，接合金属球110于开口22所暴露出的第二铜箔层16上的步骤，首先，请参考图1c，提供金属球110于光致抗蚀剂层20的开口22内，其中每一金属球110包括铜核心112、第一金属层114以及第二金属层116。第一金属层114包覆铜核心112的表面，而第二金属层116包覆第一金属层114。此处，第一金属层114的厚度薄于第二金属层116的厚度，且第一金属层114可视为保护层，以保护铜核心112的表面。第一金属层114例如是镍层或金层，而第二金属层116例如是纯锡层、锡合金层、锡银铜合金层、锡铜合金层、锡锑合金层、锡铅合金层等，但不以此为限。之后，请参考图1d，对金属球110进行回焊程序，而使金属球110通过介面金属共化物(intermetallic compound)而接合至开口22所暴露出的第二铜箔层16上。更进一步来说，由于回焊程序后，因第二金属层116呈熔融态且流动以填满光致抗蚀剂层20的开口22。此时，金属球110即通过此熔融态的第二金属层116而与第二铜箔层16接合在一起。
62.接着，请参考图1e，形成两第一绝缘保护层120分别于两光致抗蚀剂层20上，其中第一绝缘保护层120分别具有多个第一开口122，而第一开口122分别暴露出金属球110。此处，第一绝缘保护层120的材质例如是干膜型防焊，其型号例如是taiyo aus sr1、sr3；hitachi sr7300、srfa；sumitomo laz-7751、7752等，但不以此为限。
63.接着，请先参考图1g，形成多个连接垫130于第一绝缘保护层120的第一开口122内且延伸至第一绝缘保护层120上。此处，连接垫130分别覆盖金属球110，且每一连接垫130与对应的金属球110之间具有弧状接面s。详细来说，形成连接垫130的步骤，首先，请参考图1f，电镀两铜层130a分别于第一绝缘保护层120上，其中铜层130a覆盖金属球110且填满第一开口122并延伸至第一绝缘保护层120上。由于铜层130a覆盖金属球110的表面，因此后续所形成的连接垫130与金属球110之间的连接介面为弧状接面s(请参考图1g)。之后，请参考图1g，图案化两铜层130a，而于金属球110上分别形成连接垫130。意即，连接垫130彼此分离且暴露出部分第一绝缘保护层120。
64.接着，请参考图1h，形成两增层线路结构140分别于第一绝缘保护层120上，其中连接垫130结构性且电性连接至增层线路结构140。此处，增层线路结构140分别包括至少一介电层142(示意地示出三层介电层142)、至少一线路层144(示意地示出三层线路层144)以及至少一导电通孔146(示意地示出多个导电通孔146)。介电层142覆盖连接垫130，而线路层144配置于介电层142上，且导电通孔146贯穿介电层142以电性连接连接垫130与线路层144。于此，增层线路结构140是通过压合法及电镀铜层的方式来形成，可依据需求而自行增加或减少介电层142与线路层144的层数，于此并不加以限制。
65.之后，请参考图1i，形成两第二绝缘保护层150分别于增层线路结构140上，其中第二绝缘保护层150分别具有多个第二开口152，而第二开口152分别暴露出增层线路结构140的部分线路层144。此处，第二绝缘保护层150的材质例如是干膜型防焊，其型号例如是taiyo aus sr1、sr3；hitachi sr7300、srfa；sumitomo laz-7751、7752等，但不以此为限。
66.最后，请先同时参考图1j及图1l，移除基板10以及光致抗蚀剂层20，而暴露出第一绝缘保护层120以及金属球110。详细来说，请参考图1j，移除基板10以及光致抗蚀剂层20的步骤，首先，剥离基板10的第一铜箔层14与第二铜箔层16，以移除核心层12与第一铜箔层14。之后，请同时参考图1j与图1k，移除第二铜箔层16，而暴露出光致抗蚀剂层20及第二金属层116的表面117，其中第二金属层116的表面117与光致抗蚀剂层20共平面。最后，请参考图1l，移除光致抗蚀剂层20，而暴露出第一绝缘保护层120与金属球110的第二金属层116的周围表面。此处，金属球110以及对应的连接垫130可定义出多个平坦型凸块结构b1。至此，已完成具有平坦型凸块结构b1且为无核心的封装载板100a的制作。
67.在结构上，请再参考图1l，本实施例的封装载板100a包括增层线路结构140、第一绝缘保护层120、连接垫130以及金属球110。增层线路结构140具有上表面141，且包括介电层142、线路层144以及导电通孔146。第一绝缘保护层120配置于增层线路结构140的上表面141上且具有第一开口122。连接垫130分别配置于第一绝缘保护层120的第一开口122内并结构性且电性连接至增层线路结构140。每一连接垫130具有弧状凹槽c，而金属球110分别配置于每一连接垫130的弧状凹槽c内。此处，介电层142覆盖连接垫130，而线路层144配置于介电层141上，且导电通孔146贯穿介电层142以电性连接连接垫130与线路层144。每一金属球110包括铜核心112、第一金属层114以及第二金属层116，其中第一金属层114包覆铜核心112的表面，而第二金属层116包覆第一金属层114。
68.再者，本实施例的金属球110以及对应的连接垫130定义出平坦型凸块结构b1，其中金属球110的第二金属层116的表面117位于同一平面p1上。此外，本实施例的封装载板100a还包括第二绝缘保护层150，配置于增层线路结构140相对于上表面141的下表面143上，且具有第二开口152，其中第二开口152暴露出增层线路结构140的部分线路层144。
69.由于本实施例的平坦型凸块结构b1是由金属球110以及对应的连接垫130所构成，意即不是通过电镀铜层的方式来形成铜柱结构，且金属球110的第二金属层116的表面117位于同一平面p1上。因此，本实施例的平坦型凸块结构b1可具有较佳的共面性，而使得本实施例的封装载板100a可具有较佳的平整度，有利于后续芯片封装良率。此外，本实施例无需在芯片封装之前额外增加研磨程序即可得到较佳地平整度，因此可有效地简化制程步骤且可降低生产成本。
70.在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。
71.图2是依照本发明的一实施例的一种封装载板的局部剖面示意图。本实施例的封装载板100a与上述的封装载板100b相似，两者的差异在于：于图1l的步骤之后，即移除光致抗蚀剂层20而暴露出第一绝缘保护层120与金属球110之后，请同时参考图1l以及图2，进行蚀刻程序，以移除金属球110的部分第二金属层116，而暴露出部分第一金属层114，而形成金属球110b。此处，第二金属层116b仅包覆部分第一金属层114，且第二金属层116b可与第
一绝缘保护层120共平面，而包括铜核心112、第一金属层114及第二金属层116b的金属球110b与对应的连接垫130可定义出多个凸顶型凸块结构b2，其中凸顶型凸块结构b2的顶面t位于同一平面p2上。至此，已完成具有凸顶型凸块结构b2且为无核心的封装载板100b的制作。
72.在本实施例的封装载板100b，由于金属球110b是配置于连接垫130的弧状凹槽c内，且金属球110b与对应的连接垫130可定义出凸顶型凸块结构b2，其中凸顶型凸块结构b2的顶面t位于同一平面p2上。意即，本实施例的凸顶型凸块结构b2可具有较佳的共面性。因此，本实施例的封装载板100b可具有较佳的平整度，可提升后续芯片封装良率。此外，由于本实施例无需通过研磨制程即可达到较佳的平整度，因此可有效地简化制程步骤且可降低制作成本。
73.图3a是依照本发明的另一实施例的一种封装载板的俯视示意图。图3b是沿图3a的线i-i的剖面示意图。请同时参考图3a及图3b，本实施例的封装载板100c具有芯片配置区d1以及环绕芯片配置区d1的周边区d2。周边区d2设置有如图1l的平坦型凸块结构b1，而芯片配置区d1设置有凸块170。举例来说，芯片配置区d1可配置例如是具逻辑计算处理能力的芯片，而周边区d2可配置例如是具记忆存储功能的芯片，但并不以此为限。平坦型凸块结构b1至第一绝缘保护层120具有第一高度h1，而凸块170至第一绝缘保护层120具有第二高度h2，其中第一高度h1为第二高度h2的3倍至5倍。
74.综上所述，在本发明的封装载板的设计中，金属球是分别配置于每一连接垫的弧状凹槽内，且金属球与对应的连接垫可定义出多个凸块结构，其中这些凸块结构的顶面位于同一平面上。意即，本发明的凸块结构具有较佳的共面性。藉此，本发明的封装载板可具有较佳的平整度，可提升后续芯片封装良率。此外，相较于习知通过电镀及研磨程序来形成铜柱结构而言，本发明的封装载板的制作方法是通过连接垫与金属球来定义凸块结构，因此无需在芯片封装之前进行研磨程序，可简化制程及降低生产成本。
75.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。