專利名稱：電路基板構造及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明是涉及一種電路基板構造及其制作方法，特別是涉及一種結合打線工藝與溶膠凝膠法取代硅穿導孔的電路基板構造及其制作方法。
背景技術：
在現有半導體技術領域中，娃穿導孔(TSV, Through-Silicon Via)技術經常被運用在同一芯片或硅間隔件(interposer)的上下表面電路之間的電性連接，以應用在堆棧式的芯片封裝中，因此硅穿導孔有利于3D堆棧式封裝技術的發(fā)展，并能夠有效提高芯片的整合度與效能?，F有的直通硅穿孔的作法是在硅基板(如硅晶圓)上蝕刻出一個柱狀孔，并且先在孔壁形成絕緣壁(例如化學氣相沉積法，Chemical Vapor Deposition, CVD),絕緣壁例如為二氧化硅；接著，再將金屬(例如銅)填入孔內形成導電金屬柱，以及研磨或蝕刻所述硅基板的底部以曝露出所述導電金屬柱。然而，所述以化學氣相沉積法(CVD)所形成的直通硅穿孔的絕緣壁常有厚度不足或不均而可能造成漏電短路的問題，因此一定程度的影響所述直通硅穿孔的良率及電性傳輸質量。為解決上述問題，后續(xù)發(fā)展出一種制作直通硅穿孔的改良技術，其通過兩次干式蝕刻的工藝來分別制作出二次硅深孔，以供依序填入絕緣壁及金屬柱，如此可以有效改善絕緣壁厚度不足的問題。然而，利用等離子體(plasma)進行干式蝕刻一次只能針對一片硅基板作業(yè)，并且在制作硅深孔上較為費時，因此使得整個直通娃穿孔加工的時間及成本也相對大幅提聞。故，有必要提供一種電路基板構造及其制作方法，以解決現有技術所存在的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種電路基板構造及其制作方法，相較于現有硅穿導孔在制作上較為費時，本發(fā)明結合打線工藝與溶膠凝膠(sol-gel)法制作導線及氧化硅(SiO2)基板層，可以取代現有硅穿導孔的硅間隔層構造的制作方法，并能節(jié)省加工時間及降低制作成本。為達成本發(fā)明的前述目的，本發(fā)明提供一種電路基板構造，其主要包含一個氧化硅基板層及多個導線。所述氧化硅基板層具有一第一表面及對應側的一第二表面；及每一所述導線由所述第一表面垂直穿過所述氧化硅基板層至所述第二表面。另外，本發(fā)明提供一種電路基板的制作方法，其包含以下步驟:提供一打線承載板；以打線方式將多個導線垂直打在所述打線承載板上，每一所述導線于所述打線承載板上產生一打線結球，接著垂直向上一預設長度后截斷；利用一種四乙氧基硅烷溶膠凝膠復合溶液含浸所述打線承載板上的多個導線；使所述溶膠凝膠復合溶液凝固形成一個氧化硅基板層；研磨薄化所述氧化硅基板層的上表面，直到裸露所述多個導線的上端，以形成所述氧化硅基板層的一第一表面；及移除所述打線承載板以及研磨薄化所述氧化硅基板層的下表面，直到去除所述導線下端的打線結球并裸露所述多個導線的下端，以形成所述氧化硅基板層的一第二表面。


圖1是本發(fā)明一實施例的電路基板構造的側剖視圖。圖2A-2H是本發(fā)明一實施例的電路基板構造的制作方法示意圖。圖3是本發(fā)明另一實施例的電路基板構造應用于一堆棧式的芯片封裝構造的側剖視圖。
具體實施例方式為讓本發(fā)明上述目的、特征及優(yōu)點更明顯易懂，下文特舉本發(fā)明較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。再者，本發(fā)明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、后、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發(fā)明，而非用以限制本發(fā)明。在此特別說明，圖中所繪的各物件并非按照各物件的標準比例(如基板、芯片、導線與電路層的比例)，僅作為示意之用。請參照圖1所示，圖1是本發(fā)明一實施例的電路基板構造的側剖視圖。如圖1所不，一電路基板構造100主要包含一個氧化娃基板層110,所述氧化娃基板層110具有一第一表面(上表面)111及對應側的一第二表面(下表面)112。所述第一表面111上設有一第一線路層120，所述第一線路層120包含一防焊層121及多個焊墊122，所述第一防焊層121曝露每一所述第一焊墊122的一部份；所述第二表面112上設有一第二線路層130，所述第二線路層130包含一防焊層131及多個焊墊132，所述第二防焊層131曝露每一所述第二焊墊132的一部份。再者，所述電路基板構造100包含多個導線140，所述導線140是由一半導體打線工藝所使用的導線。大致上每一所述導線140由所述第一表面111垂直穿過所述氧化硅基板層110至所述第二表面112。詳細說來，所述第一線路層120的多個第一焊墊122分別設于所述多個導線140位于所述第一表面111的一端(上端)，所述第二線路層130的多個第二焊墊132分別設于所述多個導線140位于所述第二表面112的一端(下端)，所述多個第一焊墊122與所述多個第二焊墊132分別通過所述多個導線140電性連接。綜上所述，本實施例的電路基板構造100的氧化硅基板層110及多個導線140能取代現有娃間隔層及娃穿導孔(TSV, Through-Silicon Via)的功能，以運用在一間隔件(interposer)的上下表面電路之間的電性連接。請參照圖2A-2H所示，圖2A-2H是本發(fā)明一實施例的電路基板構造的制作方法示意圖。本發(fā)明一實施例的電路基板構造的制作方法包含以下步驟:如圖2A所示，在一步驟(a)中，首先提供一打線承載板10，所述打線承載板10例如是一圓形或方形的基材，并可為一晶圓或金屬板材。若所述打線承載板10為一晶圓時，其表面可鍍一金屬材質(例如金Au或招Al)以利后續(xù)打線(wire-bonding)作業(yè)；如圖2B所示，在一步驟(b)中，以打線方式將多個導線20垂直打在所述打線承載板10上，每一所述導線20于所述打線承載板10上產生一打線結球21，接著垂直向上一預設長度后截斷，所述預設長度例如介于50至500微米之間；
如圖2C所示，在一步驟(C)中，提供一容器模具30，將所述打線承載板10及結合于其上的多個導線20放入所述容器模具30內；接著，如圖2D所示，將一種四乙氧基硅烷溶膠凝膠復合溶液(TEOS sol-gelpolymer hybrid solution) 40倒入所述容器模具30內，所述溶膠凝膠復合溶液40高度約高于(亦可等于或稍微小于)所述多個導線20的高度，以含浸所述打線承載板10上的多個導線20 ；然后，如圖2E所示，在一步驟(d)，中使所述容器模具30內的溶膠凝膠復合溶液40凝固形成一個氧化硅基板層110，并且在此步驟中可使用一蓋板31暫時蓋住所述容器模具30。溶膠凝膠工藝(sol-gel process)是一種在室溫下制作無機娃玻璃的現有已知技術，其原理是使用硅烷化合物(silane)在酸或是堿的催化之下，連續(xù)進行水解(hydrolysis)及縮合(condensation)反應完成的。此制作方法反應迅速，室溫下即可完成；之后，如圖2F所示，將所述氧化硅基板層110由所述容器模具30內取出；如圖2G所示，在一步驟(e)中，研磨薄化所述氧化硅基板層110的上表面，直到使所述氧化硅基板層110的上表面與所述多個導線20的上端齊平(即裸露出所述多個導線20的上端)，以形成所述氧化娃基板層110的一第一表面111 ;如圖2H所示，在一步驟(f)中，移除所述打線承載板10以及研磨薄化所述氧化硅基板層110的下表面，直到去除所述導線20下端的打線結球21并裸露所述多個導線20的下端，以形成所述氧化硅基板層110的一第二表面112，如此可使所述多個導線20(140)的
上端與下端外徑一致。綜上所述，通過上述電路基板構造的制作方法的各步驟，可產生如圖1的電路基板構造100中的氧化硅基板層110，而設置于所述氧化硅基板層110內的多個導線140能取代現有硅間隔層及硅穿導孔(TSV)的功能，并且相較于現有硅穿導孔在制作上較為費時，本發(fā)明結合打線工藝與溶膠凝膠法取代現有硅穿導孔的電路基板構造的制作方法能節(jié)省加工時間及降低制作成本。另外，由于所述導線140是半導體芯片打線工藝所使用的導線，其材質可選自金、銀或銅，因此所述導線可具有99.9%的金屬純度，相較于硅穿導孔的制作方法具有絕緣壁的電鍍金屬柱可相對達到更高的金屬純度。再者，所述多個導線140的排列可依據所述第一線路層120及所述第二線路層130的線路需求來設計；或所述第一線路層120及所述第二線路層130的線路可依所述多個導線140的排列來設計。請參照圖3所示，圖3是本發(fā)明另一實施例的電路基板構造應用于一堆棧式的芯片封裝構造的側剖視圖。本發(fā)明的一電路基板構造100可進一步應用于一 3D堆棧式的芯片封裝構造中做為一間隔層。如圖3所示，所述電路基板構造100上方堆迭設置一芯片200以及所述電路基板構造100堆迭于一電路板300上。其中，所述電路基板構造100上表面上的第一線路層120通過多個凸塊151與所述芯片200對應的焊墊(未標示)電性連接；及所述電路基板構造100下表面上的第二線路層130通過多個凸塊152與所述電路板300對應的焊墊(未標示)電性連接，從而本發(fā)明的電路基板構造100可通過設置于所述氧化硅基板層110內的多個導線140電性連接所述芯片200與所述電路板300，因此有利于3D堆棧式封裝技術的發(fā)展，并能夠有效提高芯片的整合度與效能。
本發(fā)明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發(fā)明的范例。必需指出的是，已公開的實施例并未限制本發(fā)明的范圍。相反的，包含于權利要求書的精神及范圍的修改及均等設置均包括于本發(fā)明的范圍內。
權利要求
1.一種電路基板構造，其特征在于:所述電路基板構造包含: 一個氧化硅基板層，具有一第一表面及對應側的一第二表面；及 多個導線，每一所述導線由所述第一表面垂直穿過所述氧化硅基板層至所述第二表面。
2.如權利要求1所述的電路基板構造，其特征在于:所述氧化硅基板層的第一表面上設有一第一線路層，所述第一線路層包含一第一防焊層及多個第一焊墊，其中所述多個第一焊墊分別設于所述多個導線位于所述第一表面的一端，所述第一防焊層曝露每一所述第一焊墊的一部份。
3.如權利要求2所述的電路基板構造，其特征在于:所述氧化硅基板層的第二表面上設有設有一第二線路層，所述第二線路層包含一第二防焊層及多個第二焊墊，其中所述多個第二焊墊分別設于所述多個導線位于所述第二表面的一端，所述第二防焊層曝露每一所述第二焊墊的一部份。
4.如權利要求3所述的電路基板構造，其特征在于:每一所述導線位在所述第一表面及第二表面的兩端具有一致的外徑。
5.如權利要求1所述的電路基板構造，其特征在于:所述導線是一半導體打線工藝的導線。
6.如權利要求5所述的電路基板構造，其特征在于:所述導線具有均勻一致的外徑。
7.如權利要求5所述的電路基板構造，其特征在于:所述導線的材質選自金、銀或銅，且所述導線具有99.9%的金屬純度。
8.一種電路基板的制作方法，其特征在于:所述制作方法包含以下步驟: (a)提供一打線承載板； (b)以打線方式將多個導線垂直打在所述打線承載板上，每一所述導線于所述打線承載板上產生一打線結球，接著垂直向上一預設長度后截斷； (c)利用一種四乙氧基硅烷溶膠凝膠復合溶液含浸所述打線承載板上的 多個導線； (d)使所述溶膠凝膠復合溶液凝固形成一個氧化硅基板層； (e)研磨薄化所述氧化硅基板層的上表面，直到裸露所述多個導線的上端，以形成所述氧化娃基板層的一第一表面；及 (f)移除所述打線承載板以及研磨薄化所述氧化硅基板層的下表面，直到去除所述導線下端的打線結球并裸露所述多個導線的下端，以形成所述氧化硅基板層的一第二表面。
9.如權利要求8所述的電路基板的制作方法，其特征在于:在(f)步驟后，所述制作方法另包含: (g)在所述氧化硅基板層的第一表面設置一第一線路層，所述第一線路層包含多個第一焊墊及一第一防焊層，其中所述多個第一焊墊分別設于所述多個導線位于所述第一表面的一端；所述第一防焊層曝露每一所述第一焊墊的一部份。
10.如權利要求9所述的電路基板的制作方法，其特征在于:在(f)或(g)步驟后，所述制作方法另包含: (h)在所述氧化硅基板層的第二表面設置一第二線路層，所述第二線路層包含多個第二焊墊及一第二防焊層，其中所述多個第二焊墊分別設于所述多個導線位于所述第二表面的一端；所述 第二防焊層曝露每一所述第二焊墊的一部份。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電路基板構造及其制作方法，所述電路基板構造主要包含一個氧化硅基板層及多個導線。每一所述導線垂直穿過所述氧化硅基板層。本發(fā)明的電路基板構造的氧化硅基板層及多個導線能取代現有硅間隔層及硅穿導孔的功能，以運用在一間隔件的上下表面電路之間的電性連接。相較于現有硅穿導孔在制作上較為費時，本發(fā)明結合打線工藝與溶膠凝膠法制作導線及氧化硅基板層，可以節(jié)省加工時間及降低制作成本。
文檔編號H01L21/768GK103151336SQ20131004139
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月1日 優(yōu)先權日2013年2月1日
發(fā)明者王昱祺, 翁肇甫, 黃泰源, 徐悠和, 周澤川, 趙興華, 吳榮富, 陳志松 申請人:日月光半導體制造股份有限公司