專(zhuān)利名稱(chēng)：封裝載板及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制作方法，且特別是涉及一種封裝載板及其制作方法。
背景技術(shù)：
芯片封裝的目的是提供芯片適當(dāng)?shù)男盘?hào)路徑、導(dǎo)熱路徑及結(jié)構(gòu)保護(hù)。傳統(tǒng)的打線 (wire bonding)技術(shù)通常米用導(dǎo)線架(Ieadframe)作為芯片的承載器(carrier)。隨著芯片的接點(diǎn)密度逐漸提高，導(dǎo)線架已無(wú)法再提供更高的接點(diǎn)密度，故可利用具有高接點(diǎn)密度的封裝基板(package substrate)來(lái)取代之,并通過(guò)金屬導(dǎo)線或凸塊(bump)等導(dǎo)電媒體, 將芯片封裝至封裝基板上。以目前常用的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，由于發(fā)光二極管芯片在使用前需先進(jìn)行封裝，且發(fā)光二極管芯片在發(fā)出光線時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱能。倘若熱能無(wú)法逸散而不斷地堆積在發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)，則發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的溫度會(huì)持續(xù)地上升。如此一來(lái)，發(fā)光二極管芯片可能會(huì)因?yàn)檫^(guò)熱而導(dǎo)致亮度衰減及使用壽命縮短，嚴(yán)重者甚至造成永久性的損壞。因此，現(xiàn)今采用的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)都會(huì)配置散熱塊(heat sink)以對(duì)發(fā)光二極管芯片進(jìn)行散熱?，F(xiàn)有的封裝基板主要是由多層圖案化導(dǎo)電層與至少一絕緣層所構(gòu)成，其中絕緣層配置于相鄰的二圖案化導(dǎo)電層之間用以達(dá)到絕緣的效果。散熱塊是通過(guò)粘著層而固定于封裝基板的下表面上。一般來(lái)說(shuō)，發(fā)光二極管芯片與封裝基板電連接，而發(fā)光二極管芯片所產(chǎn)生的熱可經(jīng)由圖案化導(dǎo)電層、絕緣層而傳遞至散熱塊以進(jìn)行導(dǎo)熱。然而，由于粘著層與絕緣層的導(dǎo)熱率較差，所以發(fā)光二極管芯片所產(chǎn)生的熱經(jīng)由絕緣層、粘著層而傳遞至散熱塊時(shí)， 會(huì)造成熱阻(thermal resistance)增加,進(jìn)而導(dǎo)致導(dǎo)熱不易。因此，如何使發(fā)光二極管芯片所產(chǎn)生熱能夠更有效率地傳遞至外界，儼然成為設(shè)計(jì)者在研發(fā)上關(guān)注的議題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種封裝載板，適于承載一發(fā)熱兀件。本發(fā)明提供一種封裝載板的制作方法，用以制作上述的封裝載板。本發(fā)明提出一種封裝載板的制作方法，其包括下列步驟。提供一基板。基板包括一第一金屬層、一第二金屬層以及一配置于第一金屬層與第二金屬層之間的絕緣層。第二金屬層的厚度大于第一金屬層的厚度，且第二金屬層具有彼此相對(duì)的一頂面以及一底面。形成一貫穿第一金屬層與絕緣層的第一開(kāi)口，其中第一開(kāi)口暴露出第二金屬層的部分頂面。 圖案化第一金屬層，以形成一圖案化導(dǎo)電層。形成多個(gè)第二開(kāi)口于第二金屬層的底面上，其中第二開(kāi)口將第二金屬層區(qū)分為多個(gè)散熱區(qū)塊，且第二開(kāi)口不連通第一開(kāi)口。形成一表面保護(hù)層于圖案化導(dǎo)電層以及第一開(kāi)口所暴露出的第二金屬層的部分頂面上。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的提供基板的步驟，包括提供絕緣層以及位于絕緣層相對(duì)兩側(cè)邊的第一金屬層以及第二金屬層。進(jìn)行一熱壓合制作工藝，以使第一金屬層、絕緣層以及第二金屬層結(jié)合為一體而構(gòu)成基板。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的形成第一開(kāi)口的方法包括沖切、開(kāi)槽(ixniting) 或激光鉆孔。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的第二金屬層的厚度為第一金屬層的厚度的I倍至 100倍之間。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的第一金屬層的材質(zhì)為銅箔。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的第二金屬層的材質(zhì)包括銅、銅合金、鋁或鋁合金。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的絕緣層的材質(zhì)包括樹(shù)脂、液晶高分子(liquid crystal polymer, LCP)或聚亞酸胺(Polyimide, PI)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的形成第二開(kāi)口的方法包括光刻蝕刻法、機(jī)械鉆孔法或雷射鉆孔法。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的形成表面保護(hù)層的方法包括電鍍法。本發(fā)明還提出一種封裝載板，其適于承載一發(fā)熱元件。封裝載板包括一絕緣層、一圖案化導(dǎo)電層、一散熱塊以及一表面保護(hù)層。絕緣層具有一上表面、一相對(duì)于上表面的下表面以及一連通上表面與下表面的第一開(kāi)口。圖案化導(dǎo)電層配置于絕緣層的上表面上且暴露出第一開(kāi)口。散熱塊配置于絕緣層的下表面上，且具有一頂面、一相對(duì)于頂面的底面以及多個(gè)第二開(kāi)口。第一開(kāi)口暴露出部分頂面，以定義出一元件接合區(qū)，而第二開(kāi)口不連通第一開(kāi)口。表面保護(hù)層配置于圖案化導(dǎo)電層上以及第一開(kāi)口所暴露出的部分頂面上。發(fā)熱元件配置于對(duì)應(yīng)元件接合區(qū)的上方的表面保護(hù)層上。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的圖案化導(dǎo)電層的材質(zhì)為銅箔。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的散熱塊的材質(zhì)包括銅、銅合金、鋁或鋁合金。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的絕緣層的材質(zhì)包括樹(shù)脂、液晶高分子或聚亞酰胺?；谏鲜觯捎诒景l(fā)明是采用具有兩種不同金屬層厚度的基板來(lái)制作封裝載板， 因此可將厚度較厚的金屬層視為一種散熱塊，并通過(guò)開(kāi)口來(lái)暴露出較厚金屬層的表面來(lái)作為一元件接合區(qū)。當(dāng)將一發(fā)熱元件配置于封裝載板上時(shí)，發(fā)熱元件是配置于散熱塊的表面上(意即元件接合區(qū)中)，所以發(fā)熱元件所產(chǎn)生的熱可直接通過(guò)散熱塊而快速地傳遞至外界，而不會(huì)被絕緣層與粘著層所阻擋。如此一來(lái)，本發(fā)明的封裝載板可以有效地排除發(fā)熱元件所產(chǎn)生的熱，進(jìn)而改善發(fā)熱元件的使用效率與使用壽命。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖IA至圖IE為本發(fā)明的一實(shí)施例的一種封裝載板的制作方法的剖面示意圖；圖2為圖IE的封裝載板承載一發(fā)熱元件的剖面示意圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明20 :發(fā)熱元件22 :焊線24 :封裝膠體100 :封裝載板
101:基板
110:第一金屬層
110’ 圖案化導(dǎo)電層
120:第二金屬層
120’散熱塊
122:頂面
123:元件接合區(qū)
124:底面
126:散熱區(qū)塊
130:絕緣層
132:上表面
134:下表面
140:表面保護(hù)層
SI 第一開(kāi)口
S2 第二開(kāi)口
T1、T2 :厚度
具體實(shí)施例方式圖IA至圖IE為本發(fā)明的一實(shí)施例的一種封裝載板的制作方法的剖面示意圖。請(qǐng)先參考圖1A，依照本實(shí)施例的封裝載板的制作方法，首先，提供一第一金屬層110、一第二金屬層120以及一配置于第一金屬層110與第二金屬層120之間的絕緣層130。其中，第二金屬層120具有彼此相對(duì)的一頂面122以及一底面124，而絕緣層130具有彼此相對(duì)的一上表面132以及一下表面134。特別是,在本實(shí)施例中，第二金屬層120的厚度T2大于第一金屬層110的厚度Tl，較佳地，第二金屬層120的厚度為第一金屬層110的厚度的I 倍至100倍之間。此外，第一金屬層110的材質(zhì)例如是銅箔，第二金屬層120的材質(zhì)例如是銅、銅合金、鋁、鋁合金或其他導(dǎo)熱性佳的金屬，而絕緣層130的材質(zhì)例如是樹(shù)脂、液晶高分子(liquid crystal polymer, LCP)或聚亞酸胺(Polyimide, PI)。接著，請(qǐng)參考圖1B，進(jìn)行一熱壓合制作工藝，以使第一金屬層110、絕緣層130以及第二金屬層120結(jié)合為一體而構(gòu)成一基板101。也就是說(shuō),通過(guò)熱壓合制作工藝,使第一金屬層110固著于絕緣層130的上表面132上，而第二金屬層120固著于絕緣層130的下表面134上。接著，請(qǐng)參考圖1C，形成一貫穿第一金屬層110與絕緣層130的第一開(kāi)口 SI，其中第一開(kāi)口 SI暴露出第二金屬層120的部分頂面122而定義出一元件接合區(qū)123。在本實(shí)施例中，形成第一開(kāi)口 SI的方法例如是沖切、開(kāi)槽(routing)、激光鉆孔或其他適當(dāng)?shù)姆绞?。接著，?qǐng)參考圖1D，圖案化第一金屬層110，以形成一圖案化導(dǎo)電層110’，其中圖案化導(dǎo)電層110’暴露出部分絕緣層130的上表面132。然后，請(qǐng)?jiān)賲⒖紙D1D，形成多個(gè)第二開(kāi)口 S2于第二金屬層120的底面124上，其中第二開(kāi)口 S2將第二金屬層120區(qū)分為多個(gè)散熱區(qū)塊126，且第二開(kāi)口 S2不連通第一開(kāi)口 SI。也就是說(shuō)，第二開(kāi)口 S2并未連接第二金屬層120的頂面122。在此，具有第二開(kāi)口 S2的第二金屬層120可視為一種散熱塊120’，而第二開(kāi)口 S2可視為一種流體通道。此外，在本實(shí)施例中，形成第二開(kāi)口 S2的方法例如是光刻蝕刻法、機(jī)械鉆孔法或激光鉆孔法。必須說(shuō)明的是，本實(shí)施例并不限制形成圖案化導(dǎo)電層110’與第二開(kāi)口 S2的形成步驟，雖然此處是先形成圖案化導(dǎo)電層110’之后，再形成第二開(kāi)口 S2。在另一實(shí)施例中，也可先形成第二開(kāi)口 S2之后，在形成圖案化導(dǎo)電層110’。在又一實(shí)施例中，也可通過(guò)蝕刻速率的控制，同時(shí)形成圖案化導(dǎo)電層110’以及第二開(kāi)口 S2。簡(jiǎn)言之，上述依序形成圖案化導(dǎo)電層110’與配置第二開(kāi)口 S2的步驟僅為舉例說(shuō)明，并不以此為限。之后，請(qǐng)參考圖1E,形成一表面保護(hù)層140于圖案化導(dǎo)電層110’以及第一開(kāi)口 SI 所暴露出的第二金屬層120的部分頂面122上。也就是說(shuō)，表面保護(hù)層140是位于圖案化導(dǎo)電層110’上以及元件接合區(qū)123中。在此，表面保護(hù)層140主要是用以保護(hù)圖案化導(dǎo)電層110’以及被第一開(kāi)口 SI所暴露出的第二金屬層120的部分頂面122，以減緩氧化速率。 在本實(shí)施例中，表面保護(hù)層140的材質(zhì)例如是鎳金，而形成表面保護(hù)層140的方法例如是電鍍法。至此，已完成封裝載板100的制作。在結(jié)構(gòu)上，本實(shí)施例的封裝載板100包括圖案化導(dǎo)電層110’、散熱塊120’、絕緣層 130以及表面保護(hù)層140。絕緣層130具有上表面132、下表面134以及連通上表面132與下表面134的第一開(kāi)口 SI。圖案化導(dǎo)電層110’配置于絕緣層130的上表面132上且暴露出第一開(kāi)口 SI。散熱塊120’配置于絕緣層130的下表面134上且具有頂面122、底面124 以及多個(gè)第二開(kāi)口 S2。特別是，第一開(kāi)口 SI暴露出散熱塊120’的部分頂面122，以定義出元件接合區(qū)123，而第二開(kāi)口 S2不連通第一開(kāi)口 SI。表面保護(hù)層140配置于圖案化導(dǎo)電層 IlOi上以及第一開(kāi)口 SI所暴露出的散熱塊120’的部分頂面122上。也就是說(shuō)，元件接合區(qū)123中也有配置表面保護(hù)層140。圖2為圖IE的封裝載板承載一發(fā)熱元件的剖面示意圖。請(qǐng)參考圖2，在本實(shí)施例中，封裝載板100適于承載一發(fā)熱元件20，其中發(fā)熱元件20配置于對(duì)應(yīng)元件接合區(qū)123的上方的表面保護(hù)層140上，而發(fā)熱元件20例如是一電子芯片或一光電元件，但并不以此為限。舉例來(lái)說(shuō)，電子芯片可以是一集成電路芯片，其例如為一繪圖芯片、一存儲(chǔ)器芯片、一半導(dǎo)體芯片等單一芯片或是一芯片模塊。光電元件例如是一發(fā)光二極管(LED)、一激光二極管或一氣體放電光源等。在此，發(fā)熱元件20是以一發(fā)光二極管(LED)作為舉例說(shuō)明。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，發(fā)熱元件20 (例如是半導(dǎo)體芯片)可通過(guò)多條焊線22以打線接合的方式而電連接至表面保護(hù)層140，且也可通過(guò)一封裝膠體24來(lái)包覆發(fā)熱元件20、這些焊線 22以及部分封裝載板100，用以保護(hù)發(fā)熱元件20與這些焊線22及封裝載板100之間的電連接關(guān)系。此外，由于發(fā)熱元件20可直接配置于對(duì)應(yīng)元件接合區(qū)123的上方的表面保護(hù)層 140上，也就是說(shuō)，發(fā)熱元件20是配置于散熱塊120’上方金屬材質(zhì)(例如是鎳金)的表面保護(hù)層140上。因此，發(fā)熱元件20所產(chǎn)生的熱可通過(guò)金屬材質(zhì)的表面保護(hù)層140與散熱塊 120’而快速地傳遞至外界。相較于現(xiàn)有技術(shù)而言，本實(shí)施例無(wú)須額外通過(guò)粘著層而將散熱塊貼附于封裝載板的下方，且發(fā)熱元件20所產(chǎn)生的熱也不用經(jīng)由絕緣層與粘著層來(lái)傳遞。 因此，封裝載板100除了可以有效地排除發(fā)熱元件20所產(chǎn)生的熱，進(jìn)而改善發(fā)熱元件20的使用效率與使用壽命之外，也可減少生產(chǎn)成本。值得一提的是，本發(fā)明并不限定發(fā)熱元件20與封裝載板100的接合形態(tài)以及發(fā)熱元件20的型態(tài)，雖然此處所提及的發(fā)熱元件20具體化是通過(guò)打線接合而電連接至封裝載板100的表面保護(hù)層140。不過(guò)，在另一實(shí)施例中，發(fā)熱元件20也可通過(guò)多個(gè)凸塊(未繪示)以覆晶接合的方式而電連接至位于元件接合區(qū)123上方的表面保護(hù)層140上。在另一實(shí)施例中，發(fā)熱元件20可為一芯片封裝體(未繪示)，并以表面粘著技術(shù)(SMT)安裝至封裝載板100。上述的發(fā)熱元件20與封裝載板100的接合形態(tài)以及發(fā)熱元件20的形態(tài)僅為舉例說(shuō)明之用，并非用以限定本發(fā)明。綜上所述，由于本發(fā)明是采用具有兩種不同金屬層厚度的基板來(lái)制作封裝載板， 因此可將厚度較厚的金屬層視為一種散熱塊，并通過(guò)開(kāi)口來(lái)暴露出較厚金屬層的表面來(lái)作為一元件接合區(qū)。當(dāng)將一發(fā)熱元件配置于封裝載板上時(shí)，發(fā)熱元件是配置于散熱塊的表面上(意即元件接合區(qū)中)，所以發(fā)熱元件所產(chǎn)生的熱可直接通過(guò)散熱塊而快速地傳遞至外界，而不會(huì)被絕緣層與粘著層所阻擋。如此一來(lái)，本發(fā)明的封裝載板可以有效地排除發(fā)熱元件所產(chǎn)生的熱，進(jìn)而改善發(fā)熱元件的使用效率與使用壽命。雖然結(jié)合以上實(shí)施例揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以附上的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種封裝載板的制作方法，包括提供一基板，該基板包括第一金屬層、第二金屬層以及配置于該第一金屬層與該第二金屬層之間的絕緣層，其中該第二金屬層的厚度大于該第一金屬層的厚度，且該第二金屬層具有彼此相對(duì)的頂面以及底面；形成一貫穿該第一金屬層與該絕緣層的第一開(kāi)口，其中該第一開(kāi)口暴露出該第二金屬層的部分該頂面；圖案化該第一金屬層，以形成一圖案化導(dǎo)電層；形成多個(gè)第二開(kāi)口于該第二金屬層的該底面上，其中該些第二開(kāi)口將該第二金屬層區(qū)分為多個(gè)散熱區(qū)塊，且該些第二開(kāi)口不連通該第一開(kāi)口 ；以及形成一表面保護(hù)層于該圖案化導(dǎo)電層以及該第一開(kāi)口所暴露出的該第二金屬層的部分該頂面上。
2.如權(quán)利要求I所述的封裝載板的制作方法，其中提供該基板的步驟，包括提供該絕緣層以及位于該絕緣層相對(duì)兩側(cè)邊的該第一金屬層以及該第二金屬層；以及進(jìn)行一熱壓合制作工藝，以使該第一金屬層、該絕緣層以及該第二金屬層結(jié)合為一體而構(gòu)成該基板。
3.如權(quán)利要求I所述的封裝載板的制作方法，其中形成該第一開(kāi)口的方法包括沖切、 開(kāi)槽或激光鉆孔。
4.如權(quán)利要求I所述的封裝載板的制作方法，其中該第二金屬層的厚度為該第一金屬層的厚度的I倍至100倍之間。
5.如權(quán)利要求I所述的封裝載板的制作方法，其中該第一金屬層的材質(zhì)為銅箔。
6.如權(quán)利要求I所述的封裝載板的制作方法，其中該第二金屬層的材質(zhì)包括銅、銅合金、招或招合金。
7.如權(quán)利要求I所述的封裝載板的制作方法，其中該絕緣層的材質(zhì)包括樹(shù)脂、液晶高分子或聚亞酰胺。
8.如權(quán)利要求I所述的封裝載板的制作方法，其中形成該第二開(kāi)口的方法包括光刻蝕刻法、機(jī)械鉆孔法或雷射鉆孔法。
9.如權(quán)利要求I所述的封裝載板的制作方法，其中形成該表面保護(hù)層的方法包括電鍍法。
10.一種封裝載板，適于承載一發(fā)熱兀件，該封裝載板包括絕緣層，具有上表面、相對(duì)于該上表面的下表面以及連通該上表面與該下表面的第一開(kāi)口 ；圖案化導(dǎo)電層，配置于該絕緣層的該上表面上且暴露出該第一開(kāi)口 ；散熱塊，配置于該絕緣層的該下表面上，且具有頂面、相對(duì)于該頂面的底面以及多個(gè)第二開(kāi)口，其中該第一開(kāi)口暴露出部分該頂面，以定義出一元件接合區(qū)，而該些第二開(kāi)口不連通該第一開(kāi)口 ；以及表面保護(hù)層，配置于該圖案化導(dǎo)電層上以及該第一開(kāi)口所暴露出的部分該頂面上，且該發(fā)熱元件配置于對(duì)應(yīng)該元件接合區(qū)的上方的該表面保護(hù)層上。
11.如權(quán)利要求10所述的封裝載板，其中該圖案化導(dǎo)電層的材質(zhì)為銅箔。
12.如權(quán)利要求10所述的封裝載板，其中該散熱塊的材質(zhì)包括銅、銅合金、鋁或鋁合金。
13.如權(quán)利要求10所述的封裝載板，其中該絕緣層的材質(zhì)包括樹(shù)脂、液晶高分子或聚亞酰胺。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種封裝載板及其制作方法。該制作方法提供一包括一第一金屬層、一第二金屬層及一配置于第一金屬層與第二金屬層之間的絕緣層的基板。第二金屬層的厚度大于第一金屬層的厚度。第二金屬層具有彼此相對(duì)的一頂面以及一底面。形成一貫穿第一金屬層與絕緣層的第一開(kāi)口。第一開(kāi)口暴露出第二金屬層的部分頂面。圖案化第一金屬層，以形成一圖案化導(dǎo)電層。形成多個(gè)第二開(kāi)口于第二金屬層的底面上。第二開(kāi)口將第二金屬層區(qū)分為多個(gè)散熱區(qū)塊。第二開(kāi)口不連通第一開(kāi)口。形成一表面保護(hù)層于圖案化導(dǎo)電層以及第一開(kāi)口所暴露出的第二金屬層的部分頂面上。
文檔編號(hào)H01L23/488GK102610583SQ201110070249
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)明者孫世豪 申請(qǐng)人:旭德科技股份有限公司