專利名稱：疊層線路基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種疊層線路基板，特別是涉及一種凸塊捕捉墊(bumpcapture pad)位于表面線路保護(hù)層(circuit protection layer)表面的疊層線路基板及其制作工藝。
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、小的趨勢設(shè)計。目前在半導(dǎo)體制作工藝當(dāng)中，基板型承載器(substrate typecarrier)是經(jīng)常使用的構(gòu)裝組件，其主要包括壓合法(laminate)及增層法(build up)二大類型的基板。其中，基板主要由多層圖案化線路層及多層介電層所交替疊合而成，由于基板具有布線細(xì)密、組裝緊湊及性能良好等優(yōu)點，使得基板已經(jīng)成為覆晶構(gòu)裝用基板(flip chip substrate)的主流。
一般而言，基板的圖案化線路層例如由導(dǎo)電層經(jīng)過光刻蝕刻所限定形成，而介電層配置于兩相鄰的圖案化線路層之間，用以隔離兩相鄰的圖案化線路層。其中，相重疊的圖案化線路層之間可通過一鍍通插塞(PlantingThrough Hole，PTH)或一導(dǎo)電孔(conductive via)，而彼此相互電連接，而介電層的材質(zhì)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)等。此外，一般基板的最外層的圖案化線路層及介電層還更以一表面線路保護(hù)層所覆蓋，其中表面線路保護(hù)層例如為焊罩層(solder mask)，而表面線路保護(hù)層僅暴露出由表層的圖案化線路層所形成的接合墊(bonding pad)，其中接合墊用以作為基板之用以連接外部裝置的接點，而接合墊的表面還可配設(shè)一預(yù)焊塊(pre-solder)，作為連接覆晶構(gòu)裝的芯片的接點。
圖1為現(xiàn)有的一種增層法所制作的基板，其繞線結(jié)構(gòu)的局部剖視圖。請參照圖1，以四層線路層的基板為例，現(xiàn)有的基板100具有一絕緣芯層110，其上下兩側(cè)先分別形成未圖案化的一第一線路層120a、120b，接著再圖案化第一線路層120a、120b，以形成圖案化的第一線路層120a、120b，接著利用機(jī)械鉆孔(mechanical drill)的方式鑿穿絕緣芯層110以形成多個貫孔112，而貫孔112的內(nèi)側(cè)壁例如以電鍍的方式形成一導(dǎo)電層115，并填入一樹脂材料114于貫孔112的內(nèi)部空間，用以形成多個鍍通插塞116。接著，在后續(xù)的增層法的制作過程以絕緣芯層110的上半側(cè)為例，其做法在第一線路層120a之上形成一介電層130a，并利用感光成孔(photo via)或激光鉆孔(1aser ablation)的方式，來圖案化介電層130a，用以在介電層130a上形成多個開口132(僅繪示其一)。之后，再在每一開口132之內(nèi)填入導(dǎo)電物質(zhì)，用以形成多個導(dǎo)電孔134。接著，再在介電層130a之上形成圖案化的第二線路層120c，其中第二線路層120c通過導(dǎo)電孔134而電連接于第一線路層120a，且第二線路層120c具有多個接合墊122a，其暴露于基板100最外層的表面線路保護(hù)層150a。此外，在基板100頂面的接合墊122a還可配設(shè)多個預(yù)焊塊124，可作為連接覆晶構(gòu)裝的芯片的接點。另外，同樣的方式，在絕緣芯層110的下半側(cè)依序形成一介電層130b、一圖案化的第二線路層120d以及一表面線路保護(hù)層150b，且為了提供各種型態(tài)的接點，在基板100的底面的接合墊122b上，還可配置例如焊球(ball)、針腳(pin)或?qū)щ娡箟K(conductive block)等各種型態(tài)的接點126，且接點126例如以面陣列(area array)的方式，排列于基板100的底面，用以構(gòu)成一具有高腳數(shù)的基板100。
值得注意的是，現(xiàn)有利用增層法所制作的基板，雖可提供高腳數(shù)的芯片封裝結(jié)構(gòu)，但在制作上仍存在以下缺點(1)鍍通插塞以及導(dǎo)電孔的制作過程復(fù)雜，且其制作成本不易降低。(2)現(xiàn)有的接合墊的制作在形成圖案化的線路層的同時所形成，因此接合墊所屬的線路層，在布線面積不變的情況下，將無法有效地提高其線路的繞線密度。(3)現(xiàn)有的接合墊的橫向截面積太大(其直徑約為90～130微米)，因而相對地縮小鄰近接合墊的所屬線路層的布線面積。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種疊層繞線結(jié)構(gòu)，適用于一高密度繞線的基板，用以增加基板的繞線密度。
本實用新型的另一目的在于提供一種疊層線路基板的制作工藝，適用于一高密度繞線的基板，用以簡化基板的線路的制作過程，并降低制作的成本。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，即提供一種疊層線路基板，至少包括一疊合層，具有至少一接合墊，其配置于該疊合層的一面；圖案化的一表面線路保護(hù)層，配置于該疊合層的配有該接合墊的該面上，且該表面線路保護(hù)層具有至少一開口，其暴露出該接合墊的表面；以及至少一凸塊捕捉墊(bump capture pad)，配置于該接合墊的表面上，且該凸塊捕捉墊的周緣向外延伸至該開口的內(nèi)壁面。
為達(dá)到本實用新型的上述目的，本實用新型疊層線路基板的制作工藝，至少包括下列步驟(a)提供至少一介電層及多個線路層，并對位疊合介電層及這些線路層，用以形成一疊合層，其中介電層位于任二相鄰的這些線路層之間；(b)在疊合層上形成至少一貫孔，其中貫孔貫穿疊合層，而連接疊合層的兩面；(c)在疊合層的兩面及貫孔的內(nèi)壁面全面性形成一導(dǎo)電層；(d)圖案化位于疊合層的最外層的導(dǎo)電層，用以形成一外層線路及至少一接合墊；(e)在疊合層的配置有接合墊的一面形成至少一圖案化的表面線路保護(hù)層，且表面線路保護(hù)層具有一開口，其暴露出接合墊的表面，并在該貫孔之中同時填入形成該表面線路保護(hù)層的材質(zhì)；以及(f)形成一凸塊捕捉墊于接合墊的表面，其中凸塊捕捉墊的周緣系向外延伸至開口的內(nèi)壁面，并可更延伸至表面線路保護(hù)層的鄰近開口的局部表面。
基于上述，本實用新型因采用凸塊捕捉墊位于表面線路保護(hù)層的表面的疊層線路基板及其制作工藝，先形成高密度繞線的疊合層，再由表面線路保護(hù)層所限定的開口位置上形成一凸塊捕捉墊，其對應(yīng)配置于線路層所形成的接合墊上。因此，基板的內(nèi)部的線路層不需先限定出大面積的接合墊，而是通過較小橫向截面積的接合墊，并配合一形成于掩模層的表面的凸塊捕捉墊，來作為基板用以連接覆晶接合的芯片的凸塊接點，以有效地增加接合墊所屬的線路層的布線密度。


圖1為現(xiàn)有的一種增層法所制作的基板，其繞線結(jié)構(gòu)的局部剖視圖；圖2A～圖2F為本實用新型的較佳實施例確一種疊層線路基板的制作工藝的流程圖；圖3A為圖2F的A部分的局部放大圖，其中接合墊適用于一非焊罩限定型(NSMD)的接點。
圖3B為圖2F的A部分的局部放大圖，其中接合墊適用于一焊罩限定型(SMD)的接點。
具體實施方式
圖2A～圖2F為本實用新型的較佳實施例的一種疊層線路基板的制作工藝的流程圖。請先參考圖2A，首先提供一基板，例如覆晶接合用的承載器或一般印刷電路板，本較佳實施例是以四層導(dǎo)線層的基板200作為舉例，但不限于四層線路層的基板，任何線路層的數(shù)目大于二的基板或具有金屬核心層(Metal Core)的基板均可通用。首先，基板的疊合層202主要由多層介電層210a、210b、210c及多層線路層220a、220b、220c、220d所堆棧而成，其中疊合層202的制作工藝除可利用現(xiàn)有的增層法，來逐次形成多層介電層210a、210b、210c及多層線路層220a、220b、220c、220d之外，也可利用現(xiàn)有的壓合法，將多層介電層210a、210b、210c及多層已圖案化的線路層220a、220b、220c、220d同時壓合，以形成如圖2A所示的疊合層202，其中介電層210a、210b、210c位于任二相疊的圖案化線路層220a、220b、220c、220d之間，且最外層的線路層220a、220d例如尚未進(jìn)行圖案化的制作工藝。
請參考圖2B，利用機(jī)械式鉆孔或激光鉆孔(laser drill)的方式，形成多個貫孔212于疊合層202之中，其中貫孔212貫穿疊合層202，而連接疊合層202的兩面。接著請參考圖2C，全面性形成一導(dǎo)電層214于疊合層202的兩面及貫孔212的內(nèi)壁面，而導(dǎo)電層214形成的方式例如電鍍，其中導(dǎo)電層214電連接于相疊的圖案化線路層220a、220b、220c、220d。接著如圖2D所示，例如以光刻蝕刻的方式，圖案化位于疊合層202的最外層的線路層220a、220d，并同時形成多個接合墊224a、224b。值得注意的是，就現(xiàn)有技術(shù)而言，接合墊224a、224b的面積(或?qū)挾?在設(shè)計上必須足以連接一凸塊的一端。然而，在本較佳實施例之中，接合墊224a、224b的外徑可遠(yuǎn)小于90微米，如圖3A所示，甚至僅需利用線路層220a、220d所形成導(dǎo)線(trace)的末端或局部線段來作為接合墊224a、224b。
值得注意的是，上述圖2B～圖2D圖的步驟中，就制作工藝的復(fù)雜度而言，現(xiàn)有以增層法所制作的高密度基板，必須進(jìn)行多道繁瑣步驟以完成導(dǎo)電孔，故成本高且制作困難，而本較佳實施例先利用壓合法將疊合層202疊合之后，再利用精確度高的機(jī)械式鉆孔或激光鉆孔的方式，來形成多個垂直貫穿基板200的貫孔212，接著再形成導(dǎo)電層214，用以電連接相疊的圖案化的導(dǎo)線層220a、220b、220c、220d，并配合后續(xù)的凸塊捕捉墊設(shè)計，即可形成一高密度基板，且相對降低制作的成本。
接著請參考圖2E，形成一圖案化的表面線路保護(hù)層230于疊合層202的配置有接合墊224a、224b的一面，且表面線路保護(hù)層230例如為焊罩層或感旋光性及非感旋光性的介電層。表面線路保護(hù)層230具有多個開口232，其暴露出接合墊224a、224b的表面。此外，在形成表面線路保護(hù)層230的同時，最好可以一并填入形成表面線路保護(hù)層230的材質(zhì)于貫孔212之中，但不限定僅能利用此方式來填孔。另外，形成圖案化的表面線路保護(hù)層230的方法包括預(yù)先形成未圖案化的表面線路保護(hù)層230于疊合層202的配置有接合墊224a、224b的一面，接著再圖案化表面線路保護(hù)層230以形成開口232，其中形成開口232的方法包括感光成孔、激光燒孔或電離子體蝕孔。接著請參考圖2F，最后形成一凸塊捕捉墊240于每一接合墊224a、224b的表面，其中凸塊捕捉墊240的周緣向外延伸至開口232的內(nèi)壁面，并延伸至表面線路保護(hù)層230的鄰近開口232的局部表面，以形成一具有高密度接點的基板200。
值得注意的是，上述圖2E～圖2F的步驟中，凸塊捕捉墊240在完成圖案化的表面線路保護(hù)層230之后，再利用圖案化的制作工藝(通常是光刻蝕刻的制作工藝)加以形成于接合墊224a、224b之上。例如以電鍍的方式，先將來圖案化的一導(dǎo)電層形成于表面線路保護(hù)層230上，接著再圖案化此導(dǎo)電層，用以在每一接合墊224a、224b上形成一凸塊捕捉墊240。其中，凸塊捕捉墊240配置于表面線路保護(hù)層230之上，且凸塊捕捉墊240的底部對應(yīng)連接于最外層的導(dǎo)線層220的接合墊224a、224b，用以作為基板200連接覆晶接合的芯片的凸塊接點或預(yù)焊塊，因此不需再接合墊224a、224b上配置現(xiàn)有的預(yù)焊塊在。
請參考圖3A，其繪示圖2F的A部分的局部放大圖，其中接合墊適用于一非焊罩限定型(NSMD)的接點。在本較佳實施例中，接合墊224a例如為線路層220的導(dǎo)線的末端或局部線段，其橫向截面積小于凸塊捕捉墊240的底部的橫向截面積，而接合墊的形狀例如為直線形、圓形或其它形狀。此外，請參考圖3B，其繪示的是圖2F的A部分的局部放大圖，其中接合墊224a也可適用于一焊罩限定型(SMD)的接點，其中接合墊224a例如為線路層220的導(dǎo)線的末端或局部線段，其橫向截面積大于凸塊捕捉墊240的底部的橫向截面積。因此，在相同的布線密度之下，本實用新型是通過較小橫向截面積的接合墊224a、224b，并配合形成于表面線路保護(hù)層230的表面的凸塊捕捉墊240的繞線設(shè)計，將使最外層的導(dǎo)線層220a、220d的布線面積將可進(jìn)一步縮小，而利用形成于表面線路保護(hù)層230的表面的凸塊捕捉墊240來連接外界的接點(例如凸塊)。
請再參考圖2F，凸塊捕捉墊240形成于表面線路保護(hù)層230的表面，并連接于接合墊224a、224b，由于接合墊224a、224b的面積不需要很大，即可，使得接合墊224a、224b所屬的線路層的布線密度可以相對提高。因此，在相同的布線密度下，本較佳實施例的四層(1/2/1)線路層的疊層線路基板將可取代現(xiàn)有的六層(2/2/2)線路層的疊層線路基板。
綜上所述，本實用新型的疊層線路基板及其制作工藝具有下列優(yōu)點(1)在高布線密度的要求下，本實用新型的疊層線路基板及其制作工藝能夠利用低成本的機(jī)械式鉆孔來形成垂直貫穿疊合層的貫孔，而無需使用昂貴的激光鉆孔，即可符合高密度布線的要求，故可降低線路基板的制作成本。
(2)本實用新型的疊層線路基板及其制作工藝乃形成凸塊捕捉墊于表面線路保護(hù)層的開口中，用以作為基板連接覆晶接合的芯片的凸塊接點，因而不需再在接合墊上額外地配置預(yù)焊塊(pre-solder)。
(3)本實用新型的疊層線路基板及其制作工藝可利用機(jī)械式鉆孔的方式來形成垂直貫穿疊合層的貫孔，并在形成表面線路保護(hù)層時，可一并填入與表面線路保護(hù)層相同的材質(zhì)于貫孔之中，因而可省略現(xiàn)有的填入樹脂材料于貫孔的制作工藝。
(4)本實用新型的疊層線路基板及其制作工藝是利用簡單且低成本的壓合制作工藝，并配合凸塊捕捉墊的設(shè)計，并無現(xiàn)有的以增層法來制作基板的繁瑣步驟，故可有效地降低基板的制作工藝步驟的數(shù)目，進(jìn)而大幅度降低基板的制作工藝成本，同時又能夠符合高布線密度的要求。
(5)本實用新型的疊層線路基板及其制作工藝可利用較小橫向截面積的接合墊配合形成表面線路保護(hù)層的表面的凸塊捕捉墊的繞線設(shè)計，以使接合墊所屬的線路層其布線面積將可進(jìn)一步縮小，或進(jìn)一步提高圖案化的線路層的繞線密度。
權(quán)利要求1.一種疊層線路基板，其特征在于，至少包括一疊合層，具有至少一接合墊，其配置于該疊合層的一面；圖案化的一表面線路保護(hù)層，配置于該疊合層的配有該接合墊的該面上，且該表面線路保護(hù)層具有至少一開口，其暴露出該接合墊的表面；以及至少一凸塊捕捉墊(bump capture pad)，配置于該接合墊的表面上，且該凸塊捕捉墊的周緣向外延伸至該開口的內(nèi)壁面。
2.如權(quán)利要求1所述的疊層線路基板，其特征在于，該凸塊捕捉墊的周緣還延伸至該表面線路保護(hù)層的鄰近該開口的局部表面。
3.如權(quán)利要求1所述的疊層線路基板，其特征在于，該疊合層包括至少一介電層及多個線路層，其中該介電層位于任二相鄰的該各線路層之間。
4.如權(quán)利要求1所述的疊層線路基板，其特征在于，該疊合層包括一配置于表面的圖案化導(dǎo)電層，該圖案化導(dǎo)電層該構(gòu)成該接合墊及一外層線路。
5.如權(quán)利要求1所述的疊層線路基板，其特征在于，該疊合層采用壓合(Laminate)方式形成。
6.如權(quán)利要求1所述的疊層線路基板，其特征在于，該疊合層具有至少一貫孔，其貫穿該疊合層，而連接該疊合層的兩面，且該疊合層還具有至少一導(dǎo)電層，其配置于該貫孔的內(nèi)壁。
7.如權(quán)利要求6所述的疊層線路基板，其特征在于，該貫孔內(nèi)的填充物的材質(zhì)相同于該表面線路保護(hù)層的材質(zhì)。
8.如權(quán)利要求1所述的疊層線路基板，其特征在于，該表面線路保護(hù)層為焊罩層(solder mask)。
專利摘要一種疊層線路基板，主要由一疊合層、一圖案化的表面線路保護(hù)層以及至少一凸塊捕捉層所構(gòu)成，其中疊合層具有至少一接合墊，其配置于疊合層的一面，而圖案化的表面線路保護(hù)層配置于疊合層的配置有接合墊的一面，且表面線路保護(hù)層具有至少一開口，其暴露出接合墊的表面。此外，凸塊捕捉墊配置于接合墊的表面，且凸塊捕捉墊的周緣向外延伸至開口的內(nèi)壁面，并延伸至表面線路保護(hù)層的鄰近開口的局部表面。因此，可通過較小橫向截面積的接合墊配合一形成于表面線路保護(hù)層表面的凸塊捕捉墊的繞線設(shè)計，將有效地增加鄰近接合墊的所屬線路層其于基板的水平方向上的繞線密度。
文檔編號H05K3/46GK2626187SQ0325122
公開日2004年7月14日 申請日期2003年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月12日
發(fā)明者何昆耀, 宮振越 申請人:威盛電子股份有限公司