專利名稱：具有嵌入式元件的基板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基板及其制造方法，特別是一種可改善核心層與嵌入式元件之間結(jié)合性的具有嵌入式元件的基板及其制造方法。
背景技術(shù)：
一般而言，線路基板主要是由多層經(jīng)過圖案化的線路層(patterned circuitlayer)以及絕緣層(dielectric layer)交替重疊形成。其中，圖案化的線路層是由銅箔層(copper foil)經(jīng)過光刻和蝕刻形成，而絕緣層位于圖案化的電路層之間，用于隔離圖案化的電路層。此外，重疊的圖案化的線路層之間是通過貫穿絕緣層的鍍通孔(Plating Through Hole，PTH)或?qū)щ娐窂?conductive via)彼此電性連接。最后，在線路基板的表面配置各種電子元件(有源元件、無源元件)，并通過內(nèi)部線路的電路設(shè)計而達到電子信號傳遞(electrical signalpropagation)的目的。
然而，隨著市場對輕薄短小并且攜帶方便的電子產(chǎn)品的需求，因此在目前的電子產(chǎn)品中，將原來焊接于線路基板的電子元件設(shè)計成可嵌入線路基板內(nèi)部的嵌入元件，這樣可以增加基板表面的布局面積，以達到電子產(chǎn)品薄型化的目的。但是在現(xiàn)有的使用嵌入式電子元件的技術(shù)中，在壓合電路層和絕緣層以形成基板時，由于絕緣層經(jīng)過高溫固化處理后，多為不易產(chǎn)生形變的固態(tài)，因此容易造成嵌入元件與絕緣層之間仍有許多未填滿的空隙，這些空隙不但容易影響壓合時基板與嵌入元件的結(jié)合性，也會影響壓合時嵌入元件與接點的對位。此外，在單一絕緣層的線路基板中，絕緣層的厚度通常比嵌入元件的厚度小，容易造成無法將元件埋入基板中等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有嵌入式元件的基板及其制造方法，以改善核心層與嵌入元件之間的結(jié)合性。
本發(fā)明提供的一種具有嵌入式元件的基板的制造方法，其包括首先，提供第一金屬層和一嵌入元件，該第一金屬層至少具有兩個第一凸點，其對應(yīng)連接該嵌入元件；接著，將嵌入元件放置在核心層的埋孔中；提供一第二金屬層，且該第二金屬層至少具有兩個第二凸點對應(yīng)該嵌入元件；之后，依序壓合第一金屬層、核心層以及第二金屬層，以使兩個第一凸點和兩個第二凸點分別電性連接該嵌入元件；最后，將第一金屬層形成圖案，以形成一第一線路層；以及將第二金屬層形成圖案，以形成一第二線路層，且該嵌入元件電性連接于該第一線路層與該第二線路層之間。
本發(fā)明提供的另一種具有嵌入式元件的基板的制造方法，其包括首先將一嵌入元件放置在一核心層的埋孔中；接著提供一第一金屬層，該第一金屬層至少具有兩個第一凸點對應(yīng)該嵌入元件；提供一第二金屬層，該第二金屬層至少具有兩個第二凸點對應(yīng)該嵌入元件；之后，依序壓合第一金屬層、核心層以及第二金屬層，以使兩個第一凸點與兩個第二凸點分別電性連接該嵌入元件；最后，將第一金屬層形成圖案，以形成一第一線路層；以及將第二金屬層形成圖案，以形成一第二線路層，并且該嵌入元件電性連接在第一線路層與第二線路層之間。
其中，上述核心層由一第一絕緣層、一第二絕緣層以及一第三絕緣層依序堆疊而成，第一與第三絕緣層可以呈半固態(tài)，而第二絕緣層可以呈固態(tài)。
其中，上述核心層由多層絕緣層依序堆疊而成，而這些絕緣層中至少其一呈半固態(tài)。
其中，在壓合第一金屬層、核心層與第二金屬層的步驟中，更包括在第一金屬層的具有兩個第一凸點的表面形成一第四絕緣層，再將該第四絕緣層壓合在核心層與第一金屬層之間。此外，第四絕緣層可呈半固態(tài)。
其中，在壓合第一金屬層、核心層與第二金屬層之步驟中，更包括在第二金屬層的具有兩個第二凸點的表面形成一第五絕緣層，再將該第五絕緣層壓合在核心層與第二金屬層之間。此外，第五絕緣層可呈半固態(tài)。
其中，嵌入元件可包括有源元件或無源元件。
本發(fā)明提供的一種具有嵌入式元件的基板，其包括一核心層、一第一線路層、一第二線路層和一嵌入元件。核心層具有一第一表面和一第二表面，該核心層由多層絕緣層堆疊而成，且這些絕緣層包括至少一層半固態(tài)絕緣層。其中，第一線路層位于第一表面上，第一線路層至少具有兩個第一凸點，第二線路層位于第二表面上，第二線路層至少具有兩個第二凸點。此外，嵌入元件位于核心層中，并被半固態(tài)絕緣層所包裹，并且嵌入元件電性連接兩個第一凸點和兩個第二凸點。
其中，這些絕緣層還可包括至少一層固態(tài)絕緣層，而半固態(tài)絕緣層與固態(tài)絕緣層重疊。此外，核心層可由多個半固態(tài)絕緣層堆疊而成。
本發(fā)明因采用凸點(bump)作為連接嵌入元件的導(dǎo)通結(jié)構(gòu)，以使嵌入元件與其上下兩側(cè)的第一表面線路層以及第二表面線路層電性相連。由于嵌入元件被埋入在基板的核心層中，因此能減少基板表面的焊點數(shù)，并增加基板的空間利用性。此外，半固態(tài)絕緣層能將嵌入元件緊密包覆，故能加強核心層與嵌入元件之間的接合性。另外，電性連接兩個線路層的嵌入元件具有鍍通孔(PTH)之作用，即可用以作為電子信號的傳遞路徑。如此一來，便能減少基板內(nèi)鍍通孔的數(shù)量。
為讓本發(fā)明之上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。


圖1至圖5為本發(fā)明第一實施例一種具有嵌入式元件的基板的制造方法的示意圖；圖6至圖10為本發(fā)明第二實施例一種具有嵌入式元件的基板的制造方法的示意圖；圖11至圖14為本發(fā)明第三實施例一種具有嵌入式元件的基板的制造方法的示意圖；圖15至圖18為本發(fā)明第四實施例一種具有嵌入式元件的基板的制造方法的示意圖。
其中，附圖標(biāo)記說明如下110第一金屬層112、114凸點120嵌入元件 122、124電極130第四絕緣層140、240核心層
142第一絕緣層144 第二絕緣層146第三絕緣層148 埋孔150第五絕緣層160 第二金屬層162、164 凸點 110a第一線路層160a 第二線路層242、244、246 絕緣屑248埋孔具體實施方式
圖1至圖5所示為本發(fā)明第一實施例一種具有嵌入式元件的基板的制造方法的示意圖。首先，請參考圖1，提供第一金屬層110和嵌入元件120，嵌入元件120可通過熱壓合(Hot pressing)技術(shù)熔接在預(yù)先形成在第一金屬層110上的兩個凸點112、114上。其中，第一金屬層110的材料可以是銅，這兩個凸點112、114可以是電鍍產(chǎn)生的銅凸點。當(dāng)嵌入元件120的兩個電極122、124對應(yīng)放置在第一金屬層110的兩個凸點112、114上時，可經(jīng)由高溫?zé)釅汉想姌O端的焊接材料(圖未示)，使第一金屬層110的兩個凸點112、114與嵌入元件120的兩個電極122、124牢固接合。此外，第一金屬層110的具有這兩個凸點112、114的表面更可以選擇性地形成第四絕緣層130。當(dāng)凸點112、114刺穿第四絕緣層130之后，凸點112、114的頂端可突出于第四絕緣層130。其中，第四絕緣層130可以是玻璃氧基樹脂(FR-4、FR-5)、雙順丁烯二酸酰亞胺(Bismaleimide-Triazine，BT)或者環(huán)氧樹脂(epoxy resin)等浸漬(preprag)絕緣材料。
接著，請參考圖2，提供一核心層140，此核心層140由多層絕緣層堆疊而成。其中，這些絕緣層由預(yù)先制作的第一絕緣層142、第二絕緣層144和第三絕緣層146組合而成，第二絕緣層144可以是固態(tài)絕緣層，而第一、第三絕緣層142、146可以是半固態(tài)絕緣層，并且與第四絕緣層130的材質(zhì)相同。也就是說，第一、第三絕緣層142、146在常溫下同時具有流體的形變特性以及固體的粒子凝聚特性，當(dāng)?shù)谝?、第三絕緣層142、146受熱固化后，則不再有流體的形變特性。雖然本實施例中，以這三層絕緣層為例，固態(tài)的第二絕緣層144位于半固態(tài)的第一和第三絕緣層142、146之中，但不以此為限。
承上所述，當(dāng)?shù)谝?、第二和第三絕緣層142、144、146堆疊之后，在核心層140中形成一埋孔148，例如是貫穿核心層140的通孔。此埋孔148位于核心層140中，用于放置嵌入元件120。在本實施例中，形成埋孔148的方式可以是機械鉆孔。在另一較佳實施例中，形成埋孔148的方式可以是激光成孔。
接著，請參考圖3，將嵌入元件120放置于核心層140的埋孔148中。在本實施例中，嵌入元件120可以是晶體管等有源元件，或是電感、電阻、電容等無源組件，而嵌入元件120的電極122、124與其上方的第一金屬層110電性連接。此外，核心層140的下方更可具有一第五絕緣層150以及一第二金屬層160，第五絕緣層150與第一、三絕緣層142、146同樣是半固態(tài)絕緣層。第二金屬層160的材料可以是銅，并且它具有兩個凸點162、164，這兩個凸點可以是銅凸點，并且與嵌入元件120的電極122、124對應(yīng)。在后續(xù)的壓合過程中，將以第一金屬層110、第四絕緣層120、核心層140、第五絕緣層150和第二金屬層160的基板結(jié)構(gòu)為例進行說明，但不以此為限。
請參考圖4，壓合第一金屬層110、第四絕緣層130、嵌入元件120、核心層140、第五絕緣層150以及第二金屬層160。由于第四絕緣層130、核心層140的第一、第三絕緣層142、146以及第五絕緣層150均為半固態(tài)的絕緣層，因此在壓合的過程中，核心層140的埋孔148被流動形變的半固態(tài)絕緣層142、146填滿，且包裹在嵌入元件120的周圍表面，以加強核心層140與嵌入元件120的接合性。上述的壓合過程可以是以熱壓合的方式具體實施，之后，半固態(tài)的絕緣層130、142、146、150再以紫外線照射或加熱的方式固化成型。
在圖4中，第一金屬層110的兩個凸點112、114和第二金屬層160的兩個凸點162、164在上述壓合步驟中分別電性連接在嵌入元件120的上、下兩側(cè)，因此能夠達到傳遞電子信號的功效。值得注意的是，與第一金屬層110和第二金屬層160電性相連的嵌入元件130以及凸點112、114、162、164形成貫穿基板的兩個導(dǎo)電柱，其與現(xiàn)有的鍍通孔具有相同的作用，即可用于作為電子信號的傳遞路徑。如此一來，便能在不影響電子信號傳遞的情形之下，減少基板內(nèi)鍍通孔的數(shù)量。
接著，請參考圖5，第一金屬層110以及第二金屬層160經(jīng)過蝕刻之后，形成圖案化的第一線路層110a和第二線路層160a，用于作為信號傳輸?shù)拿浇?。由于嵌入元?20透過四個凸點112、114、162、164電性連接于圖案化后的第一線路層110a和第二線路層160a，因此不需再進行現(xiàn)有的鉆孔、電鍍等鍍孔制程，以節(jié)省制造基板的時間以和成本。此外，利用凸點112、114、162、164作為第一線路層110a和第二線路層160a連接嵌入元件120的導(dǎo)通結(jié)構(gòu)，也可提高信號傳遞間的電性以及可靠性，以避免信號失真。
請參考圖6至圖10，圖示了本發(fā)明第二實施例之一種具有嵌入式元件的基板的制造方法的示意圖。有關(guān)圖6的第一金屬層110與嵌入元件120的熱壓合步驟請參考圖1的說明，相同的標(biāo)號代表相同的元件，在此不再贅述。在圖7的步驟中，本實施例具有由多個絕緣層242、244、246堆疊形成的核心層240，而且這些絕緣層242、244、246中至少一個或全部絕緣層呈半固態(tài)。也就是說，至少一個絕緣層同時具有流體的形變特性以及固體的粒子凝聚特性即可。在本實施例中，以三個半固態(tài)的絕緣層242、244、246為例說明，但不以此為限。此外，核心層240可以是以機械鉆孔或激光成孔等方式形成的適當(dāng)深度的埋孔248，例如是一通孔或一凹孔，如第一實施例所述。
接著，在后續(xù)圖8的堆疊步驟、圖9的壓合步驟以及圖10的圖案化步驟中，將以第一金屬層110、第四絕緣層130、核心層240、第五絕緣層150以及第二金屬層160的基板結(jié)構(gòu)為例進行說明，但不以此為限。請參考圖8的堆疊步驟，包括將嵌入元件120放置在核心層240的一埋孔248中，且嵌入元件120與其上方的第一金屬層110電性連接。此外，核心層240的下方還可配置一第五絕緣層150以及一第二金屬層160，第二金屬層160具有兩個凸點162、164，其對應(yīng)于嵌入元件120。接著，如圖9所示，以熱壓合的方式壓合第一金屬層110、第四絕緣層130、嵌入元件120、核心層240、第五絕緣層150以及第二金屬層160。由于第四絕緣層130、核心層240以及第五絕緣層150均為半固態(tài)的絕緣層，因此在壓合的過程中，核心層240的埋孔248被流動形變的半固態(tài)絕緣層130、242、244、246、150所填滿，且包裹于嵌入元件120的周圍表面，以加強核心層240與嵌入元件120的接合性。之后，再將第四絕緣層130、核心層240以及第五絕緣層150固化成型。
最后，請參考圖10，圖案化第一金屬層110以及第二金屬層160以形成第一、第二線路層110a、160a，并且嵌入元件120與圖案化后的第一線路層110a以及第二線路層160a電性導(dǎo)通。其中，嵌入元件120可以是有源元件或無源元件。
請參考圖11至圖14，其所示為本發(fā)明第三實施例一種具有嵌入式元件的基板的制造方法的示意圖，相同的標(biāo)號代表相同的元件。圖11的步驟包括提供一核心層140，并將一嵌入元件120放置在核心層140的一埋孔148中，而非如第一實施例所述先將嵌入元件120固定在第一金屬層110上。其中，核心層140可以是由預(yù)先制作的第一絕緣層142、第二絕緣層144以及第三絕緣層146組合而成，第一、第三絕緣層142、146可以是半固態(tài)的絕緣層，而第二絕緣層144可以是固態(tài)的絕緣層，但不此為限。此外，埋孔148可以是以機械鉆孔或激光成孔等方式所形成的一通孔，如第一實施例所述。
接著，請參考圖12，提供一第一金屬層110以及一第二金屬層160，第一金屬層110具有兩個凸點112、114，而第二金屬層160具有兩個凸點162、164，其分別對應(yīng)于嵌入元件120的兩個電極122、124。此外，核心層140與第二金屬層160之間還可選擇性配置一第五絕緣層150。當(dāng)?shù)谝唤饘賹?10與第二金屬層160完成凸點112、114以及凸點162、164的對位之后，即可進行第一金屬層110、第四絕緣層130、核心層140、第五絕緣層150以及第二金屬層160的堆疊的步驟。之后，如圖13所示，壓合第一金屬層110、第四絕緣層130、嵌入元件120、核心層140、第五絕緣層150以及第二金屬層160，此時，嵌入元件120與第一金屬層110的凸點112、114以及第二金屬層160的凸點162、164電性連接，而核心層140的埋孔148被半固態(tài)的第一、第三絕緣層142、146、第四絕緣層130以及第五絕緣層150所填滿，且包裹在嵌入元件120周圍表面，以加強核心層140與嵌入元件120的接合性。
最后，請參考圖14，圖案化第一金屬層110和第二金屬層160，以形成第一與第二線路層110a、160a，并且嵌入元件120與圖案化后的第一線路層110a以及第二線路層160a電性導(dǎo)通。其中，嵌入元件120可以是有源元件或無源元件。
請參考圖15至圖18，其所示為本發(fā)明第四實施例一種具有嵌入式元件的基板的制造方法的示意圖，相同的標(biāo)號代表相同的構(gòu)件。在圖15的步驟中，提供由多個絕緣層242、244、246所堆疊的一核心層240，并將一嵌入元件120放置在核心層240的一埋孔248中。其中，這些絕緣層242、244、246的至少一個或全部絕緣層呈半固態(tài)。也就是說，至少一個絕緣層同時具有流體的形變特性和固體的粒子凝聚特性即可。在本實施例中，以三層的絕緣層242、244、246為例說明，但不以此為限。此外，埋孔248可以是以機械鉆孔或激光成孔所形成的一通孔。
接著，后續(xù)的圖16的堆疊以及凸點定位的步驟、圖17的壓合步驟以及圖18的圖案化步驟均與第三實施例的圖12至圖14的步驟相同，嵌入元件120最后被第四絕緣層130、核心層140以及第五絕緣層150包裹，以加強核心層140與嵌入元件120的接合性。此外，嵌入元件120與其上方的第一線路層110a以及下方的第二線路層160a電性導(dǎo)通，以形成具有嵌入元件的基板的結(jié)構(gòu)。
由以上第一至第四實施例可知，本發(fā)明之具有嵌入式元件的基板及其制造方法具有下列優(yōu)點本發(fā)明采用凸點(bump)作為兩個線路層連接嵌入元件的導(dǎo)通結(jié)構(gòu)，以提高信號傳遞間的電性以及可靠性，因此能避免信號失真。
本發(fā)明至少一個半固態(tài)絕緣層將嵌入元件包裹于核心層中，由于半固態(tài)絕緣層同時具有流體的形變特性以及固體的粒子凝聚特性，能充分地將核心層與嵌入元件間的空隙填滿，因此能加強核心層與嵌入元件之間的接合性。
承上所述，由于嵌入元件被埋入于基板之核心層中，不會占用基板表面的空間，因此能減少基板表面的焊點數(shù)，并增加基板的空間利用性。
再者，與第一、第二金屬層電性相連的嵌入元件和凸點形成貫穿基板之兩個導(dǎo)電柱，其與現(xiàn)有的鍍通孔具有相同的作用，因此能減少基板內(nèi)鍍通孔的數(shù)量。
以上所述僅為本發(fā)明其中的較佳實施例而已，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍；即凡依本發(fā)明權(quán)利要求所作的均等變化與修飾，皆為本發(fā)明專利范圍所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種具有嵌入式元件的基板的制造方法，其特征在于包括下述步驟提供一第一金屬層和一嵌入元件，該第一金屬層至少具有兩個第一凸點，對應(yīng)連接該嵌入元件；在一核心層的一埋孔中放置該嵌入元件；提供一第二金屬層，且該第二金屬層至少具有兩個第二凸點，對應(yīng)該嵌入元件；依序壓合該第一金屬層、該核心層和該第二金屬層，以使該兩個第一凸點與該兩個第二凸點分別電性連接該嵌入元件；將該第一金屬層形成圖案，以形成一第一線路層；以及將該第二金屬層形成圖案，以形成一第二線路層，并且使該嵌入元件電性連接在該第一線路層與該第二線路層之間。
2.如權(quán)利要求1所述的具有嵌入式元件的基板的制造方法，其特征在于，該核心層由一第一絕緣層、一第二絕緣層以及一第三絕緣層依序堆疊而成，該第一和第三絕緣層呈半固態(tài)，該第二絕緣層呈固態(tài)。
3.如權(quán)利要求2所述的具有嵌入式元件的基板的制造方法，其特征在于，在壓合該第一金屬層、該核心層以及該第二金屬層的步驟中，該第一和第三絕緣層填入在該埋孔中，并包裹該嵌入元件的周圍表面。
4.如權(quán)利要求1所述的具有嵌入式元件的基板的制造方法，其特征在于，該核心層由多層絕緣層依序堆疊而成，而該絕緣層中至少其一呈半固態(tài)。
5.如權(quán)利要求4所述的具有嵌入式元件的基板的制造方法，其特征在于，在壓合該第一金屬層、該核心層和該第二金屬層的步驟中，該半固態(tài)絕緣層填入該埋孔中，并包裹在該嵌入元件的周圍表面。
6.如權(quán)利要求1所述的具有嵌入式元件的基板的制造方法，其特征在于，在壓合該第一金屬層、該核心層與該第二金屬層的步驟中，更包括在該第一金屬層的具有該兩個第一凸點的表面形成一第四絕緣層，再將該第四絕緣層壓合在該核心層與該第一金屬層之間，而該第四絕緣層呈固化態(tài)或半固化態(tài)。
7.如權(quán)利要求1所述的具有嵌入式元件的基板的制造方法，其特征在于，在壓合該第一金屬層和該核心層的步驟中，更包括在該第二金屬層的具有該二兩個第二凸點的表面形成一第五緣層層，再將該第五絕緣層壓合在該核心層與該第二金屬層之間，而該述第五絕緣層呈固化態(tài)或半固化態(tài)。
8.如權(quán)利要求1所述的具有嵌入式元件的基板的制造方法，其特征在于，該嵌入元件包括有源元件或無源元件。
9.一種具有嵌入式元件的基板，其特征在于包括一核心層，具有一第一表面和一第二表面，該核心層由多層絕緣層堆疊而成，且該多層絕緣層包括至少一層半固態(tài)絕緣層；一第一線路層，位于該第一表面上，該第一電路層至少具有兩個第一凸點；一第二線路層，位于該第二表面上，該第二線路層至少具有兩個第二凸點；以及一嵌入元件，位于該核心層中，并被該半固態(tài)絕緣層包裹，且該嵌入元件電性連接該兩個第一凸點和該兩個第二凸點。
10.如權(quán)利要求27所述的具有嵌入式元件的基板，其特征在于，該嵌入元件包括有源元件或無源元件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有嵌入式元件的基板及其制造方法。該制造方法包括提供一第一金屬層和一嵌入元件，該第一金屬層至少具有兩個第一凸點，其對應(yīng)連接嵌入元件；接著，在一核心層的埋孔中放置嵌入元件；提供一第二金屬層，且該第二金屬層至少具有兩個第二凸點，對應(yīng)嵌入元件；之后，依序壓合第一金屬層、核心層和第二金屬層，以使兩個第一凸點和兩個第二凸點分別電性連接嵌入元件；最后，將第一金屬層形成圖案，以形成一第一線路層；以及將第二金屬層形成圖案，以形成一第二線路層，并且使嵌入元件電性連接在第一線路層和第二線路層之間。
文檔編號H01L23/48GK101039552SQ200610057448
公開日2007年9月19日 申請日期2006年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月15日
發(fā)明者洪清富, 許武州 申請人:日月光半導(dǎo)體制造股份有限公司