封裝基板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及封裝基板領(lǐng)域，特別是涉及一種具有內(nèi)埋置電容元件的封裝基板及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子產(chǎn)品越來越趨向輕薄、高頻及多功能，其電路集成度越來越高。相應(yīng)的，所使用的集成電路的接腳數(shù)和線路布局也不斷增多，導(dǎo)致噪聲隨之增大。為消除噪聲或作電性補(bǔ)償，可在半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)中增加無源器件以消除噪聲和穩(wěn)定電路。
[0003]增加無源器件的方式之一是利用表面貼裝技術(shù)(SMT, surface mountedtechnology)將無源器件整合到基板上，但缺點(diǎn)在于容易產(chǎn)生阻抗，造成信號串?dāng)_，而且不能滿足電子產(chǎn)品日益嚴(yán)格的輕薄要求。
[0004]另外一種方式是使用無源器件埋置技術(shù)將無源器件埋入封裝基板中，例如業(yè)界積極開展的采用高介電常數(shù)薄膜的埋入式薄膜電容器技術(shù)?？蓞⒖贾袊鴮＠鸆N101170869B所公開的內(nèi)置電容器的制作流程，其在基板制作過程中利用薄膜沉積法逐層制作。該制程繁瑣，大大延長了封裝基板制作流程。此外，也可將整片薄膜電容元件直接與封裝基板進(jìn)行壓合，但薄膜電容元件極易在壓合過程中產(chǎn)生裂紋或刮痕。提高電容元件的整體厚度可降低上述風(fēng)險(xiǎn)，但同樣將無法滿足電子產(chǎn)品日益嚴(yán)格的輕薄要求。
[0005]因而，現(xiàn)有的無源器件埋置技術(shù)需進(jìn)一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的之一在于提供封裝基板及其制造方法，其可以簡便的制程將無源器件特別是電容器埋置于封裝基板內(nèi)，且封裝基板整體輕薄。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，一封裝基板具有至少一電容元件及一多層線路結(jié)構(gòu)，該封裝基板進(jìn)一步包含:金屬頂層、金屬底層，及位于該金屬頂層與該金屬底層之間的至少一金屬內(nèi)層。該金屬頂層上設(shè)置有該多層線路結(jié)構(gòu)中的頂層線路結(jié)構(gòu)。金屬底層上設(shè)置有該多層線路結(jié)構(gòu)中的底層線路結(jié)構(gòu)。該至少一金屬內(nèi)層上設(shè)置有該至少一電容元件的第二電容極片及該多個線路層結(jié)構(gòu)中的至少一內(nèi)層線路結(jié)構(gòu)，且該至少一內(nèi)層線路結(jié)構(gòu)的厚度小于該頂層線路結(jié)構(gòu)與該底層線路結(jié)構(gòu)的厚度。
[0008]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該至少一電容元件進(jìn)一步包含設(shè)置于該金屬頂層的第一電容極片。該至少一電容元件的厚度為10-35um，該第二電容極片的厚度為2-5um，該第一電容極片的厚度為6-15um。優(yōu)選的，該至少一電容元件的厚度為20um，該第一電容極片的厚度為10um，該第二電容極片的厚度為3um。該封裝基板還包括至少一第一介電層與一第二介電層，整個第一介電層上布滿用作該至少一電容元件的介電材料的高介電常數(shù)材料。
[0009]本發(fā)明的一實(shí)施例還提供了封裝基板制造方法，其可制造上述封裝基板。該封裝基板制造方法包含形成至少一電容元件及形成多個線路層結(jié)構(gòu)，其中形成該至少一電容元件進(jìn)一步包含:提供包含高介電常數(shù)材料的第一介電層；在該第一介電層的第一表面依次形成第一金屬層與第一增強(qiáng)層，及在該第一介電層的第二表面依次形成第二金屬層與第二增強(qiáng)層，該第一表面與第二表面相對；移除該第二增強(qiáng)層；處理該第二金屬層以形成第二電容極片與第二線路層結(jié)構(gòu)；以及，將第二介電層與第三金屬層依次壓合于處理后的該第二金屬層；
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，在制造一三層板時形成該至少一電容元件進(jìn)一步包含:移除該第一增強(qiáng)層；形成分別用于導(dǎo)通該第二電容極片和該多層線路結(jié)構(gòu)的多個導(dǎo)通孔；電鍍填孔，電鍍的同時增厚第一金屬層與第三金屬層；以及處理該第一金屬層與該第三金屬層以在該第一金屬層上形成該第一電容極片與第一線路層結(jié)構(gòu)，在該第三金屬層上形成第三線路層結(jié)構(gòu)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，在制造一四層板時形成該至少一電容元件進(jìn)一步包含:移除該第一增強(qiáng)層；處理該第一金屬層以形成該第一電容極片與第一線路層結(jié)構(gòu)；將第三介電層與第四金屬層依次壓合于處理后的該第一金屬層；形成分別用于該第一電容極片、該第二電容極片和該多層線路結(jié)構(gòu)的多個導(dǎo)通孔；電鍍填充導(dǎo)通孔，電鍍的同時增厚第三金屬層與第四金屬層；以及處理該第三金屬層與該第四金屬層以在該第三金屬層上形成第三線路層結(jié)構(gòu)，在該第四金屬層上形成第四線路層結(jié)構(gòu)。而根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，在制造一四層板時形成該至少一電容元件進(jìn)一步包含:處理該第三金屬層以形成第三線路層結(jié)構(gòu)；將第三介電層與第四金屬層依次壓合于處理后的該第三金屬層；移除該第一增強(qiáng)層；形成分別用于導(dǎo)通該第一電容極片、該第二電容極片和該多層線路結(jié)構(gòu)的多個導(dǎo)通孔；以及處理該第一金屬層與該第四金屬層以在該第一金屬層上形成該第一電容極片與第一線路層結(jié)構(gòu)，在該第四金屬層上形成第四線路層結(jié)構(gòu)。該第二介電層、第三介電層是半固化的，且其介電常數(shù)低于該第一介電層的介電常數(shù)。該至少一電容元件的高介電常數(shù)材料布滿其所在的整個介電層。
[0012]本發(fā)明實(shí)施例可提供具有超薄內(nèi)埋薄膜電容元件的多層(3層以上)封裝基板及其制作方法，其可制作增強(qiáng)薄膜電容以保護(hù)電容元件不受損傷，避免制作過程基板翹曲，同時，還可降低基板整體的厚度，從而提升封裝基板集成度。
【附圖說明】
[0013]圖la-lf所示是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的制造一三層封裝基板的方法的流程示意圖
[0014]圖2a_2h所示是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的制造一四層封裝基板的方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為更好的理解本發(fā)明的精神，以下結(jié)合本發(fā)明的部分優(yōu)選實(shí)施例對其作進(jìn)一步說明。
[0016]在半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)中增加無源器件可以起到消除噪聲和穩(wěn)定電路的作用。這些無源器件通常可占據(jù)半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)總表面積的50%或更大面積，且其中一半左右是電容元件。如果將這些無源器件埋入封裝基板中，將極有利于產(chǎn)品的小型化和增加設(shè)計(jì)靈活性。此夕卜，這種埋置技術(shù)由于減少了焊接連接而可以改善產(chǎn)品的可靠性，并且通過減少噪音和連接通路而可以進(jìn)一步降低寄生電感。
[0017]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電容埋置技術(shù)提供的封裝基板及其制造方法除具有上述優(yōu)點(diǎn)外，還可進(jìn)一步降低封裝基板厚度，且在制造過程中可有效避免基板翹曲。與常規(guī)的制造內(nèi)埋電容元件的方法類似，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造封裝基板的方法主要包括形成至少一電容元件及形成多層線路結(jié)構(gòu)；其改進(jìn)之處在于形成至少一電容元件的制程不同，主要包含:提供包含高介電常數(shù)材料的第一介電層；在第一介電層的第一表面，如上表面依次形成第一金屬層與第一增強(qiáng)層，及在第一介電層的第二表面，如下表面依次形成第二金屬層與第二增強(qiáng)層；移除該第二增強(qiáng)層；處理該第二金屬層以形成第二電容極片與第二線路層結(jié)構(gòu)；將第二介電層與第三金屬層依次壓合于處理后的該第二金屬層；以及處理該第一金屬層以形成第一電容極片和第一電路層結(jié)構(gòu)。增強(qiáng)層在形成電容元件的電容極片時可充當(dāng)載板作用，增加對相應(yīng)金屬層的支撐，因而可有效避免制造過程中發(fā)生翹曲引起的電容極片彎折或變形等問題。
[0018]圖la-lf所示是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的制造一三層封裝基板10的方法的流程示意圖。
[0019]如圖la所示，首先提供一包含高介電常數(shù)材料的第一介電層110，該高介電常數(shù)材料用作電容元件14的介電材料，可以是高分子材料如環(huán)氧樹脂，F(xiàn)R4，BT樹脂，聚酰亞胺等的；也可以是陶瓷粉填充的高分子材料或其類似物的混合物，其中陶瓷粉可以是如鈦酸鋇，鈦酸鋯鉛等無機(jī)材料。高介電常數(shù)材料的介電常數(shù)大于100，以100-400最佳。在本實(shí)施例中，第一介電層110的整層均可由該高介電常數(shù)材料形成，這樣可提高封裝基板10的剛性，而且由于電容元件所在層厚度較薄可提高線路密集度，減少工藝制程。
[0020]如圖lb所示，在第一介電層110的上表面依次形成第一金屬層111與第一增強(qiáng)層112，在第一介電層110的下表面依次形成第二金屬層113與第二增強(qiáng)層114。該第一金屬層110是一薄膜銅層，在其它實(shí)施例中可在其上先形成一金屬粘接層(未示出)，再形成較厚的第一增強(qiáng)層112。該金屬粘接層材料可以是銅、錫、鎳、鉻、鈦、銅-鉻合金等。類似的，該第二金屬層113也是一薄膜銅層，在其它實(shí)施例中可在其上先形成一金屬粘接層，再形成較厚的第二增強(qiáng)層114。第一增強(qiáng)層112與第二增強(qiáng)層114作為載板起到增強(qiáng)作用，形成具有增強(qiáng)作用的電容材料，可以是銅層或采用其它剛性較大的材料，如陶瓷等。
[0021]接著，如圖lc所示，去除其中一面的增強(qiáng)層，例如移除第二增強(qiáng)層114，處理該第二金屬層113以形成電容元件14的一側(cè)電容極片，如第二電容極片140與第二線路層結(jié)構(gòu)160。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，這些處理包括壓干膜、曝光顯影，及蝕刻等一系列處理，此處不再一一贅述。在其它實(shí)施例中，亦可先移除第一增強(qiáng)層112，處理第一金屬層111，并無特定順序。
[0022]如圖1d所示，將第二介電層115與第三金屬層116依次壓合于處理后的該第二金屬層113。本實(shí)施例中，該第二介電層115采用半固化的介電材料，其介電常數(shù)小于第一介電層110所包含的高介電常數(shù)材料的介電常數(shù)。第三金屬層116可采用銅箔。第二介電層115與第三金屬層116可替代之前移除的增強(qiáng)層起到載板支撐作用，避免制作過程中的基板翹曲。
[0023]如圖le所示，接著移除第一增強(qiáng)層112，通過機(jī)械鉆孔或激光鉆孔、沉積銅及電鍍等一系列處理形成相應(yīng)電容極片與線路結(jié)構(gòu)的導(dǎo)通孔18，如自第三金屬層116導(dǎo)通至第二電容極片140，及自第三金屬層116導(dǎo)通至第二線路層結(jié)構(gòu)160及第一金屬層111。電鍍導(dǎo)通孔18會增加第一金屬層111與第三金屬層116的厚度，相應(yīng)的會增加其上后續(xù)形成的電容電極和線路層結(jié)構(gòu)的厚度。優(yōu)點(diǎn)是可部分增加基板的剛性，同時避免外力損傷外層電容電極。
[0024]如圖1f所示，對第一金屬層111及第三金屬層116 (包括電鍍后增加的部分)進(jìn)行壓干膜、曝光顯影，及蝕刻等一系列處理，從而在第一金屬層111上形成電容元件14的第一電容極片142及第一線路層結(jié)構(gòu)162，在第三金屬層116上形成第三線路層結(jié)構(gòu)164。
[0025]對三層板而言，該第一金屬層111與第三金屬層116為封裝基板10的外層，例如分別是金屬頂層與金屬底層，第二金屬層113是金屬內(nèi)層。可在第一金屬層111與第三金屬層116上進(jìn)一步形成防焊層以保護(hù)其上的電路結(jié)構(gòu)，即電容元件14與線路層結(jié)構(gòu)16，從而得到最終的封裝基板10。封裝基板10的電容元件14具有位于金屬頂層111上的上側(cè)電容極片142及位于