TWI404466B - 印刷電路板 - Google Patents

Description

印刷電路板

本發明係有關於一種電子構件，特別係有關於一種印刷電路板。

為因應電子產品輕、薄、短、小等需求，基板與半導體元件的體積也需縮小。加上半導體元件因為高速、高頻和多功能運作的需求，而導致輸入輸出端數目持續增加。因此，需要大幅增加印刷電路板與晶片的接點(例如預焊錫凸塊)，提高印刷電路板的線路密度，但接點間的間距則必須持續縮小。然而，在習知的印刷電路板製程中，係利用鋼板開環及錫膏印刷方式形成焊錫凸塊，因而受限於鋼板開環能力的限制，容易在印刷迴焊製程後，產生錫橋(solder bridge)的問題。

為了改善上述問題，一習知技術於印刷電路板之綠漆塗佈及開環製程後，使用影像轉移搭配電鍍製程形成一銅柱，取代傳統錫膏印刷形成焊錫凸塊之方式，可於後段封裝製程直接與覆晶晶片上的凸塊接合，解決錫橋的問題。然而，此習知技術於綠漆上形成銅柱，共需塗佈、曝光、顯影及熱處理等製程，且完成綠漆層後，尚需於綠漆開環上方再次進行影像轉移，並搭配電鍍銅形成銅柱。製程相當複雜，且加重曝光和顯影製程的負擔。舉例來說，以6層結構之多層電路板為例，需要10片光罩來完成影像轉移之製作。

根據上述，業界需要一種印刷電路板及其製作方法，以改善上述缺點。

本發明提供一種印刷電路板，包括一電路基板，電路基板具有一第一線路結構；至少一增層線路結構，設置於該電路基板之第一線路結構上；一頂絕緣層，設置於該至少一增層線路結構上；一導電盲孔，設置於該頂絕緣層中；及一金屬凸塊，設置於該頂絕緣層中之導電盲孔上，其中該金屬凸塊與該導電盲孔具有不同的形狀或尺寸。

本發明另提供一種印刷電路板，包括一電路基板，電路基板具有一第一線路結構；至少一增層線路結構，設置於該電路基板之第一線路結構上；一頂絕緣層，設置於該至少一增層線路結構上；複數個導電盲孔，設置於該頂絕緣層中；及一金屬墊，設置於該頂絕緣層中之複數個導電盲孔上，其中該金屬墊之尺寸大於上述導電盲孔之尺寸，且經由上述導電盲孔電性連接該至少一增層線路結構之電性連接墊。

為讓本發明之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

以下以各實施例詳細說明並伴隨著圖式說明之範例，做為本發明之參考依據。在圖式或說明書描述中，相似或相同之部分皆使用相同之圖號，且在圖式中，實施例之形狀或是厚度可擴大，並以方便、簡化的方式予以標示。再者，圖式中各元件之部分將以分別描述說明之，值得注意的是，圖中未繪示或描述之元件，為所屬技術領域中具有通常知識者所知的形式，另外，特定之實施例僅為揭示本發明使用之特定方式，並非用以限定本發明。

第1A~1I圖為本發明一實施例之印刷電路板之製程剖面圖。請參考第1A圖，首先，提供一電路基板100，其具有一第一表面102和相對的一第二表面104，電路基板100之核心材質可包括紙質酚醛樹脂(paper phenolic resin)、複合環氧樹脂(composite epoxy)、聚亞醯胺樹脂(polyimide resin)或玻璃纖維(glass fiber)。一第一線路結構，覆蓋電路基板100的部分第一表面102和第二表面104，且藉由通孔貫穿電路基板100，並在通孔中形成灌孔樹脂110。在本發明一實施例中，第一線路結構可包括貫穿電路基板100的導通孔108、填滿通孔之灌孔樹脂110和覆蓋電路基板100的部分第一表面102和第二表面104的第一線路106。在本發明一實施例中，第一線路106的材質可包括鎳、金、錫、鉛、銅、鋁、銀、鉻、鎢、矽或其組合及上述之合金。第一線路106的形成方式包括先利用常用之沉積、壓合或塗佈製程分別於電路基板100的第一表面102和第二表面104上全面性形成一導電層(圖未顯示)。在本發明一實施例中，第一表面102可為晶片側表面，第二表面104可為載球側表面。接著，利用影像轉移製程，即經由覆蓋光阻、曝光、顯影(developing)的步驟，形成一圖案化光阻層，以曝露出部分導電層。之後，再分別於曝露出導電層的部分第一表面102和第二表面104上形成第一線路106。接著，於電路基板100的第一表面102和第二表面104和第一電路106上形成一第一絕緣層112。在本發明一實施例中，第一絕緣層112是以壓合之方式形成於電路基板100之第一表面102和第二表面104上，第一絕緣層112可以是環氧樹脂(epoxy resin)、雙馬來亞醯胺-三氮雜苯樹脂(bismaleimie triacine,BT)、聚亞醯胺(polyimide,PI)、ABF膜(ajinomoto build-up film)、聚苯醚(poly phenylene oxide,PPE)、聚丙烯(polypropylene,PP)、基丙烯酸甲脂(polymethyl methacrylate,PMMA)或聚四氟乙烯(polytetrafluorethylene,PTFE)等。

請參考第1B圖，可使用例如雷射鑽孔之方式於電路基板100之第一表面102和第二表面104上之第一絕緣層112形成孔洞114。在本發明一實施例中，孔洞114係暴露第一線路106，以於後續步驟形成第一導電盲孔。

接著，請參考第1C圖，可利用貼附、塗佈、印刷、壓合等方式，於第一絕緣層112上形成一光阻層(未繪示)。再進行曝光、顯影(developing)步驟，以於第一絕緣層112上形成圖案化光阻層116。請參考第1D圖，可進行一電鍍製程(因預先形成導電層為電鍍製程之習知技術，故省略未再詳加說明)，於未被圖案化光阻層116覆蓋之第一絕緣層112上和孔洞114中分別形成一第一增層線路120、第一電性連接墊122和第一導電盲孔118。在本發明一實施例中，第一導電盲孔118、第一電性連接墊122和第一增層線路120可包括鎳、金、錫、鉛、銅、鋁、銀、鉻、鎢、矽或其組合及上述之合金。然後，進行去膜(striping)步驟，移除圖案化光阻層116。

之後，如第1E圖所示，可重複第1B圖至第1D圖之製程，再於第一絕緣層122、第一增層線路120和第一電性連接墊122上形成第二絕緣層124、第二導電盲孔126、第二電性連接墊128和第二增層線路130，以形成包括複數個第二絕緣層124、第二導電盲孔126、第二電性連接墊128和第二增層線路130垂直堆疊而成的第二增層線路結構(為了方便顯示，本發明實施例僅顯示由兩層絕緣層構成的增層線路結構，增層線路結構的層數可依產品設計的需求變更)。

請參考第1F圖，於電路基板100的第一表面102和第二表面104最上方之增層線路上形成一頂絕緣層132。在本發明一實施例中，頂絕緣層132是以壓合之方式形成在電路基板100之第一表面102和第二表面104上方之第二增層線路結構上。頂絕緣層132可以包括環氧樹脂(epoxy resin)、雙馬來亞醯胺-三氮雜苯樹脂(bismaleimie triacine,BT)、聚亞醯胺(polyimide,PI)、ABF膜(ajinomoto build-up film)、聚苯醚(poly phenylene oxide,PPE)、聚丙烯(polypropylene,PP)、基丙烯酸甲脂(polymethyl methacrylate,PMMA)或聚四氟乙烯(polytetrafluorethylene,PTFE)等。

請參考第1G圖，使用例如雷射鑽孔之方式於電路基板100之第一表面102和第二表面104上方之頂絕緣層132形成孔洞134。在本發明一實施例中，孔洞134係暴露最上層之增層線路結構(亦即第二增層線路130及/或第二電性連接墊128)，以於後續步驟形成導電盲孔。

請參考第1H圖，可利用貼附、塗佈、印刷、壓合等方式，於頂絕緣層132上形成一光阻層(未繪示)。再進行曝光、顯影(developing)步驟，以於頂絕緣層132上形成圖案化光阻層136。值得注意的是，本實施例之圖案化光阻層136除了覆蓋頂絕緣層132，尚覆蓋於部分之孔洞134上方，且於孔洞134上方包括特定形狀之開口135，例如第2A圖所示，圖案化光阻層136於頂絕緣層132之孔洞134上包括十字形之開口135，或如第2B圖所示，圖案化光阻層136於頂絕緣層132之孔洞134上包括圓形之開口135，該圓形之開口135的直徑小於其下孔洞134之直徑。

接下來，請參照第1I圖，進行一電鍍製程(因預先形成導電層為電鍍製程之習知技術，故省略未再詳加說明)，於未被圖案化光阻層136覆蓋之頂絕緣層132上和孔洞134中分別形成一金屬凸塊138和導電盲孔140。然後，進行去膜(striping)步驟，移除圖案化光阻層136。值得注意的是，本實施例電鍍製程會經由圖案化光阻層136之開口將金屬材料填滿孔洞134，形成導電盲孔140，並可根據圖案化光阻層136之開口135的特定形狀，形成具有特定形狀之金屬凸塊138。例如，由於第2A圖所示之圖案化光阻層136於頂絕緣層132之孔洞134上係包括十字形之開口135，其會如第3A圖和第3B圖所示(第3A圖顯示本實施例此步驟之上視圖，第3B圖顯示本實施例此步驟之立體圖)，於導電盲孔140上形成十字形之金屬凸塊138。

在另一實施例中，由於第2B圖所示之圖案化光阻層136於頂絕緣層132之孔洞134上包括圓形之開口135，其會如第4A圖和第4B圖所示(第4A圖顯示本實施例此步驟之上視圖，第4B圖顯示本實施例此步驟之立體圖，其更清楚的描述圓形之金屬凸塊138和導電盲孔140之形狀、尺寸和位置關係)，於導電盲孔140上形成圓柱形之金屬凸塊138，且圓柱形之金屬凸塊138的直徑小於導電盲孔140之直徑。本發明不限定導電盲孔140上金屬凸塊138的形狀或尺寸，其可依與印刷電路板搭接的晶片的設計需求決定。舉例來說，十字形之金屬凸塊138可同時連接晶片上數個連接墊，具有較小尺寸之圓柱形金屬凸塊138可連接晶片上較小尺寸的連接墊。

根據上述，本實施例印刷電路板及其製造方法具有以下特點：第一、本實施例印刷電路板及其製造方法因採電鍍方式形成與晶片搭接之金屬墊，故不受限於鋼板開孔能力的限制，可應用於更高線路密度之印刷電路板。第二、本實施例印刷電路板於其最頂層使用絕緣層取代綠漆，可縮短整體印刷電路板生產時間及製程成本。第三、本實施例可省略傳統錫膏印刷製程，並提供可與晶片搭接之多元化的金屬凸塊。

第5A~5H圖顯示本發明另一實施例之印刷電路板之製程剖面圖。請參考第5A圖，首先，提供一電路基板502，其具有一第一表面504和相對的一第二表面506，電路基板502之核心材質可包括紙質酚醛樹脂(paper phenolic resin)、複合環氧樹脂(composite epoxy)、聚亞醯胺樹脂(polyimide resin)或玻璃纖維(glass fiber)。一第一線路結構，覆蓋電路基板502的部分第一表面504和第二表面506，且藉由通孔貫穿電路基板502，並在通孔中形成灌孔樹脂514。在本發明一實施例中，第一線路結構可包括貫穿電路基板502的導通孔508、填滿通孔之灌孔樹脂514和覆蓋電路基板502的部分第一表面504和第二表面506的第一線路510。在本發明一實施例中，第一線路510的材質可包括鎳、金、錫、鉛、銅、鋁、銀、鉻、鎢、矽或其組合及上述之合金。在本發明一實施例中，第一表面504可為晶片側表面，第二表面506可為載球側表面。接著，於電路基板502的第一表面504和第二表面506和第一線路510上形成一第一絕緣層512。在本發明一實施例中，第一絕緣層512是以壓合之方式形成在電路基板502之第一表面504和第二表面506上，第一絕緣層512可以是環氧樹脂(epoxy resin)、雙馬來亞醯胺-三氮雜苯樹脂(bismaleimie triacine,BT)、聚亞醯胺(polyimide,PI)、ABF膜(ajinomoto build-up film)、聚苯醚(poly phenylene oxide,PPE)、聚丙烯(polypropylene,PP)、基丙烯酸甲脂(polymethyl methacrylate,PMMA)或聚四氟乙烯(polytetrafluorethylene,PTFE)等。

請參考第5B圖，可使用例如雷射鑽孔之方式於電路基板502之第一表面504和第二表面506上之第一絕緣層512中形成孔洞516。在本發明一實施例中，孔洞516係暴露第一線路510，以於後續步驟形成導電盲孔。

接著，請參考第5C圖，可利用貼附、塗佈、印刷、壓合等方式，於第一絕緣層512上形成一光阻層(未繪示)。再進行曝光、顯影(developing)步驟，以於第一絕緣層512上形成圖案化光阻層518。請參考第5D圖，可進行一電鍍製程(因預先形成導電層為電鍍製程之習知技術，故省略未再詳加說明)，於未被圖案化光阻層518覆蓋之第一絕緣層512和孔洞516中分別形成一第一增層線路524、第一電性連接墊520和第一導電盲孔522。在本發明一實施例中，第一導電盲孔522、第一電性連接墊520和第一增層線路524可包括鎳、金、錫、鉛、銅、鋁、銀、鉻、鎢、矽或其組合及上述之合金。然後，進行去膜(striping)步驟，移除圖案化光阻層518。

之後，請參考第5E圖，可重複第5B圖至第5D圖之製程，再於第一絕緣層512、第一增層線路524和第一電性連接墊520上形成第二絕緣層526、第二電性連接墊530、第二導電盲孔528和第二增層線路532，以形成包括複數個第二絕緣層526、第二電性連接墊530、第二導電盲孔528和第二增層線路532垂直堆疊而成的第二增層線路結構(為了方便顯示，本發明實施例僅顯示由兩層絕緣層構成的增層線路結構)。

請參考第5F圖，於電路基板502的第一表面504和第二表面506最上方之增層線路上形成一頂絕緣層534。在本發明一實施例中，頂絕緣層534是以壓合之方式形成在電路基板502之第一表面504和第二表面506上方之第二增層線路結構上。頂絕緣層534可以包括環氧樹脂(epoxy resin)、雙馬來亞醯胺-三氮雜苯樹脂(bismaleimie triacine,BT)、聚亞醯胺(polyimide,PI)、ABF膜(ajinomoto build-up film)、聚苯醚(poly phenylene oxide,PPE)、聚丙烯(polypropylene,PP)、基丙烯酸甲脂(polymethyl methacrylate,PMMA)或聚四氟乙烯(polytetrafluorethylene,PTFE)等。

請參考第5G圖，使用例如雷射鑽孔之方式於電路基板502之第一表面504和第二表面506上方之頂絕緣層534形成孔洞536。在本發明一實施例中，孔洞536係暴露最上層之增層線路及/或電性連接墊(亦即第二增層線路532及/或第二電性連接墊530)，以於後續步驟形成導電盲孔。在此步驟需注意的是，由於本實施例印刷電路板之下側(第二表面506側)之金屬墊是要與母板(mother board)之球格陣列(ball grid array，BGA)接合，其尺寸相對較印刷電路板之上側(第一表面504側)的金屬墊大。一般來說，印刷電路板之下側(第二表面506側)之金屬墊之尺寸約為400~500μm(亦可依客戶之需求而加大或縮小)，而使用雷射鑽孔之方式只能形成直徑約為30~70μm的孔洞。根據上述，本實施例以雷射鑽孔所形成之孔洞，會小於後續形成的金屬墊。因此，本實施例可如第5H圖所示，以雷射鑽孔之方式於電路基板502之第二表面506上方之頂絕緣層534形成複數個孔洞536。

接著，請繼續參考第5H圖，可利用貼附、塗佈、印刷、壓合等方式，於頂絕緣層534上形成一光阻層(未繪示)。再進行曝光、顯影(developing)步驟，以於頂絕緣層534上形成圖案化光阻層538。值得注意的是，本實施例之電路基板502之第二表面506上方之圖案化光阻層538之開口較大，可暴露上述複數個雷射鑽孔方式形成之孔洞536。接著，請參照第5I圖，進行一電鍍製程，於未被圖案化光阻層538覆蓋之頂絕緣層534上和上述孔洞536中分別形成一金屬墊542和柱形之導電盲孔540。然後，進行去膜(striping)步驟，移除圖案化光阻層538。

第6A圖顯示本發明一實施例部分印刷電路板下側(第二表面506側)部分上視圖，第6B圖為沿第6A圖I-I’剖面線之剖面圖，以更詳細的顯示金屬墊和導電盲孔之位置和關係。在第6A圖和第6B圖之實施例中，上述雷射鑽孔只形成一個孔洞，因此，在電鍍製程之後，金屬墊602僅以一較小尺寸的柱形導電盲孔604連接第二增層線路結構之第二電性連接墊606。第7A圖顯示本發明另一實施例部分印刷電路板之上視圖，第7B圖係沿第7A圖I-I’剖面線之剖面圖，在第7A圖和第7B圖之實施例中，上述雷射鑽孔製程形成複數個孔洞，因此，在電鍍製程之後，金屬墊702可以複數個的導電盲孔704連接第二增層線路結構之第二電性連接墊706。

第7A圖和第7B圖之實施例的印刷電路板相對於6A圖和第6B圖之實施例的印刷電路板由於以較多的柱形導電盲孔連接金屬墊和第二增層線路結構之第二電性連接墊，因此可提供較好的支撐性和信賴性。

雖然本發明已揭露較佳實施例如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定為準。

100．．．電路基板

102．．．第一表面

104．．．第二表面

106．．．第一線路

108．．．導通孔

110．．．灌孔樹脂

112．．．第一絕緣層

114．．．孔洞

116．．．圖案化光阻層

118．．．第一導電盲孔

120．．．第一增層線路

122．．．第一電性連接墊

124．．．第二絕緣層

126．．．第二導電盲孔

128．．．第二電性連接墊

130．．．第二增層線路

132．．．頂絕緣層

134．．．孔洞

135．．．開口

136．．．圖案化光阻層

138．．．金屬凸塊

140．．．導電盲孔

502．．．電路基板

504．．．第一表面

506．．．第二表面

508．．．導通孔

510．．．第一線路

512．．．第一絕緣層

514．．．灌孔樹脂

516．．．孔洞

518．．．圖案化光阻層

520．．．第一電性連接墊

522．．．第一導電盲孔

524．．．第一增層線路

526．．．第二絕緣層

528．．．第二導電盲孔

530．．．第二電性連接墊

532．．．第二增層線路

534．．．頂絕緣層

536．．．孔洞

538．．．圖案化光阻層

540．．．導電盲孔

542．．．金屬墊

602．．．金屬墊

604．．．導電盲孔

606．．．第二電性連接墊

702．．．金屬墊

704．．．導電盲孔

706．．．第二電性連接墊

第1A~1I圖顯示本發明一實施例之印刷電路板之製程剖面圖。

第2A圖顯示本發明一實施例之印刷電路板在頂絕緣層上形成圖案化光阻層後之上視圖。

第2B圖顯示本發明另一實施例之印刷電路板在頂絕緣層上形成圖案化光阻層後之上視圖。

第3A圖顯示本發明一實施例之印刷電路板形成十字型金屬凸塊步驟後之上視圖。

第3B圖顯示本發明一實施例之印刷電路板形成十字型金屬凸塊步驟後之立體圖。

第4A圖顯示本發明一實施例之印刷電路板形成圓型金屬凸塊步驟後之上視圖。

第4B圖顯示本發明一實施例之印刷電路板形成圓型金屬凸塊步驟後之立體圖。

第5A~5I圖顯示本發明另一實施例之印刷電路板之製程剖面圖。

第6A圖顯示本發明一實施例之印刷電路板形成連接球格陣列結構之金屬墊後之上視圖。

第6B圖顯示本發明一實施例之印刷電路板形成連接球格陣列結構之金屬墊後之剖面圖。

第7A圖顯示本發明另一實施例之印刷電路板形成連接球格陣列結構之金屬墊後之上視圖。

第7B圖顯示本發明另一實施例之印刷電路板形成連接球格陣列結構之金屬墊後之剖面圖。

132．．．頂絕緣層

138．．．金屬凸塊

140．．．導電盲孔

Claims (10)

1. 一種印刷電路板，包括：一電路基板，包括一第一線路結構；至少一增層線路結構，設置於該電路基板之第一線路結構上；一頂絕緣層，設置於該至少一增層線路結構上；一導電盲孔，設置於該頂絕緣層中；及一金屬凸塊，設置於該頂絕緣層中之導電盲孔上，其中該金屬凸塊與該導電盲孔具有不同的形狀或尺寸，其中該金屬凸塊是一十字型之結構。
2. 如申請專利範圍第1項所述之印刷電路板，其中該金屬凸塊係用來連接一晶片之金屬墊。
3. 如申請專利範圍第1項所述之印刷電路板，其中該頂絕緣層包括環氧樹脂(epoxy resin)、雙馬來亞醯胺-三氮雜苯樹脂(bismaleimie triacine,BT)、聚亞醯胺(polyimide,PI)、ABF膜(ajinomoto build-up film)、聚苯醚(poly phenylene oxide,PPE)、聚丙烯(polypropylene,PP)、基丙烯酸甲脂(polymethyl methacrylate,PMMA)或聚四氟乙烯(polytetrafluorethylene,PTFE)。
4. 如申請專利範圍第1項所述之印刷電路板，其中該金屬凸塊是一圓柱形結構，且該圓柱形結構之直徑小於該導電盲孔之直徑。
5. 如申請專利範圍第1項所述之印刷電路板，其中該第一線路結構包括貫穿該電路基板之導通孔、填滿該電路基板通孔之灌孔樹脂和覆蓋該電路基板之第一線路。
6. 一種印刷電路板，包括：一電路基板，包括一第一線路結構；至少一增層線路結構，設置於該電路基板之第一線路結構上；一頂絕緣層，設置於該至少一增層線路結構上；複數個導電盲孔，設置於該頂絕緣層中；及一金屬墊，設置於該頂絕緣層中之複數個導電盲孔上，其中該金屬墊之尺寸大於該些導電盲孔之尺寸，且經由該些導電盲孔電性連接該至少一增層線路結構之電性連接墊。
7. 如申請專利範圍第6項所述之印刷電路板，其中該金屬墊係用來連接一母板(mother board)之球格陣列(ball grid array，BGA)。
8. 如申請專利範圍第6項所述之印刷電路板，其中該些導電盲孔是柱形，且該些導電盲孔之直徑為30~70μm。
9. 如申請專利範圍第6項所述之印刷電路板，其中該頂絕緣層包括環氧樹脂(epoxy resin)、雙馬來亞醯胺-三氮雜苯樹脂(bismaleimie triacine,BT)、聚亞醯胺(polyimide,PI)、ABF膜(ajinomoto build-up film)、聚苯醚(poly phenylene oxide,PPE)、聚丙烯(polypropylene,PP)、基丙烯酸甲脂(polymethyl methacrylate,PMMA)或聚四氟乙烯(polytetrafluorethylene,PTFE)。
10. 如申請專利範圍第6項所述之印刷電路板，其中該第一線路結構包括貫穿該電路基板之導通孔、填滿該電路基板通孔之灌孔樹脂和覆蓋該電路基板之第一線路。