電路板結構及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電路板結構及其制造方法，所述電路板結構的制造方法包括提供電路基板，其中電路基板包括絕緣層、第一金屬層以及第二金屬層，而絕緣層配置于第一金屬層以及第二金屬層之間，其中第一金屬層形成有一第一開孔，絕緣層形成有第二開孔以及預留區(qū)域，其中第一開孔的孔徑大于第二開孔的孔徑，而預留區(qū)域位于第一開孔的側壁與第二開孔的側壁之間。形成第一遮罩層覆蓋于第一金屬層以及預留區(qū)域，其中第一遮罩層暴露第二開孔。以該第一遮罩層為遮罩，利用電鍍于第二開孔內(nèi)形成散熱金屬柱。去除第一遮罩層。
【專利說明】電路板結構及其制造方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電路板結構，且特別是涉及電路板結構的制造方法。

【背景技術】
[0002]目前常見的電子產(chǎn)品，例如手機與筆記型電腦，在微型化的趨勢下，整體的封裝模塊堆疊密度越來越高。因此，電子產(chǎn)品的功能越來越多，而所消耗的功率也越來越大，以至于電子產(chǎn)品在運作時會產(chǎn)生很多熱能，從而增加電子產(chǎn)品的溫度。據(jù)此，為了減少電子產(chǎn)品因為溫度過高而致使電子產(chǎn)品的可靠度下降，通常于電路板上設計銅柱作為電子元件的散熱路徑。
[0003]一般而言，以已知電鍍法制備散熱銅柱時，是以鉆孔而貫穿電路板的兩面銅層，再進行金屬化以電鍍方式于鈷孔內(nèi)壁附著銅層，不過，銅離子容易附著于線路的邊緣、開口的側壁或者是散熱銅柱與開口的側壁的交界處壁上形成瘤狀粒子的分布，進而在此處累積而形成多余的銅瘤。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實施例提供一種電路板結構的制造方法，其所形成的散熱金屬柱能幫助上述封裝模塊的散熱。
[0005]本發(fā)明實施例提供一種電路板結構的制造方法，所述電路板結構的制造方法包括提供電路基板，其中電路基板包括絕緣層、第一金屬層以及第二金屬層，而絕緣層配置于第一金屬層以及第二金屬層之間，其中第一金屬層形成有一第一開孔，絕緣層形成有第二開孔以及預留區(qū)域，其中第一開孔的孔徑大于第二開孔的孔徑，而預留區(qū)域位于第一開孔的側壁與第二開孔的側壁之間。形成第一遮罩層覆蓋于第一金屬層以及預留區(qū)域，其中第一遮罩層暴露第二開孔。以該第一遮罩層為遮罩，利用電鍍形成散熱金屬柱于第二開孔內(nèi)。去除第一遮罩層。
[0006]本發(fā)明實施例提供一種電路板結構，其所形成的散熱金屬柱能幫助上述封裝模塊的散熱。
[0007]本發(fā)明實施例提供一種電路板結構，所述電路板結構包括電路基板以及至少一散熱金屬柱。電路基板包括絕緣層、第一金屬層以及第二金屬層，而絕緣層配置于第一金屬層以及第二金屬層之間，其中第一金屬層形成有一第一開孔，絕緣層形成有第二開孔，第二開孔裸露出第二金屬層，其中第一開孔的孔徑大于第二開孔的孔徑。散熱金屬柱，配置于第二開孔內(nèi)。
[0008]綜上所述，本發(fā)明實施例提供電路板結構及其制造方法，電路板結構的第一開孔的孔徑大于第二開孔的孔徑，而預留區(qū)域位于第一開孔的側壁與第二開孔的側壁之間。形成第一遮罩層覆蓋于第一金屬層以及預留區(qū)域，所以在電鍍制備散熱金屬柱的過程中，金屬離子不容易堆積第二開口的邊緣的交界處。據(jù)此，得以通過電鍍能促使散熱金屬柱完整地形成。
[0009]為了能更進一步了解本發(fā)明為達成既定目的所采取的技術、方法及功效，請參閱以下有關本發(fā)明的詳細說明、圖式，相信本發(fā)明的目的、特征與特點，當可由此得以深入且具體的了解，然而所附圖式與附件僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制者。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1A至IF分別是本發(fā)明實施例的電路板結構的制造方法于各步驟所形成的半成品的不意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明第一實施例的電路板結構的示意圖。
[0012]圖3是本發(fā)明第二實施例的電路板結構的示意圖。【符號說明】
[0013]100、200電路板結構
[0014]110、210 電路基板
[0015]112 絕緣層
[0016]114 第一金屬層
[0017]114’ 第一線路層
[0018]116 第二金屬層
[0019]116’ 第二線路層
[0020]120、120’、220 散熱金屬柱
[0021]216’ 第二線路層
[0022]C1、C2 第一電子元件
[0023]Hl第一開孔
[0024]H2第二開孔
[0025]LI第一開孔的孔徑
[0026]L2第二開孔的孔徑
[0027]Ml預留區(qū)域
[0028]SI第一遮罩層
[0029]S2第二遮罩層

【具體實施方式】
[0030]圖1A至IF分別是本發(fā)明第一實施例的電路板結構的制造方法于各步驟所形成的半成品的示意圖。請依序配合參照圖1A?圖1F。
[0031]首先，請參閱圖1A，提供電路基板110，其中電路基板110包括絕緣層112、第一金屬層114以及第二金屬層116,而絕緣層112配置于第一金屬層114以及第二金屬層116之間。于本實施例中，電路基板110為一雙面金屬板，其中第一金屬層114以及第二金屬層116分別與絕緣層112電性連接并且位于絕緣層112上下兩側。一般而言，第一金屬層114以及第二金屬層116是由金屬薄片形成，而金屬薄片例如是銅箔片。不過，于其他實施例中，電路基板110也可以是一現(xiàn)成多層電路板。本發(fā)明并不對此加以限制。
[0032]請參閱圖1B，將第一金屬層114進行圖案化處理，以使第一金屬層114形成有第一開孔H1。詳細來說，可以通過微影蝕刻的方式，去除部分第一金屬層114以形成第一開孔Hl0據(jù)此，第一開孔Hl得以露出部分的絕緣層112，而第一開孔Hl的孔徑為LI。
[0033]請參閱圖1C，延伸第一開孔Hl通過于絕緣層112以形成第二開孔H2。詳細而言，于第一開孔Hl的位置，向絕緣層112方向向下形成第二開孔H2。值得注意的是，第二開孔H2裸露第二金屬層116，而第一開孔Hl的孔徑LI大于第二開孔H2的孔徑L2。形成第二開孔H2的方法可以包括激光鉆孔、銑床。詳細來說，以激光鉆孔方式繼續(xù)延伸第一開口 Hl向下燒蝕絕緣層112，據(jù)以形成第二開孔H2?；蛘?，也可以運用銑床的方式，將第一開孔Hl所露出部的絕緣層112去除，據(jù)以形成第二開孔H2。除此之外，第二開孔H2也可以是先以銑床的方式向下去除部分的絕緣層112，然后再以激光鉆孔的方式繼續(xù)去除絕緣層112，據(jù)以形成第二開孔H2。而后，可以通過化學方法以去除殘留于第二金屬層表面的絕緣層。
[0034]絕緣層112具有預留區(qū)域M1，而預留區(qū)域Ml位于第一開孔Hl的側壁與第二開孔H2的側壁之間。具體而言，預留區(qū)域Ml位于絕緣層112的上表面，而預留區(qū)域Ml定義為第一開孔Hl的側壁與第二開孔H2的側壁之間所相距的區(qū)域。也就是說，第一金屬層114并未全面覆蓋絕緣層112。經(jīng)由上述步驟，電路基板110大致上已經(jīng)形成。
[0035]接著，形成第一遮罩層SI覆蓋于第一金屬層114以及預留區(qū)域M1，形成第二遮罩層S2覆蓋于第二金屬層116。具體而言,第一遮罩層SI以及第二遮罩層S2可以是抗蝕刻干膜(ant1-etching dry film)、光阻(photo resist)或者其他絕緣材料,第一遮罩層SI覆蓋于第一金屬層114以及預留區(qū)域M1，而且第一遮罩層SI暴露第二開孔H2。第二遮罩層S2覆蓋于第二金屬層116的外側表面。值得說明的是，第一遮罩層SI以及第二遮罩層S2皆沒有覆蓋在第二開口 H2所裸露出的第二金屬層116。
[0036]此外，須說明的是，為了工藝上的考慮，形成第一遮罩層SI與第二遮罩層S2以及第一開孔Hl與第二開孔H2的步驟順序可以是同時或是順序對調(diào)，本發(fā)明并不對此加以限定。
[0037]依此，于其他發(fā)明實施例中，形成電路板結構100的制造方法也可以是在延伸第一開孔Hl通過于絕緣層112以形成第二開孔H2的步驟之前，形成第一遮罩層SI覆蓋于第一金屬層114以及第一開孔Hl,形成第二遮罩層S2覆蓋于第二金屬層116。詳細而言,將第一金屬層114進行圖案化處理，以使第一金屬層114形成有第一開孔Hl后，形成第一遮罩層SI覆蓋第一金屬層114以及第一開孔Hl所裸露出來的絕緣層112之上，而形成第二遮罩層S2于第二金屬層116的外側表面。接著，在通過第一遮罩層SI于絕緣層112上形成第二開口 H2。
[0038]此外，值得說明的是，于其他發(fā)明實施例中，電路基板110也可以是運用增層法制程來形成。詳細而言，先提供絕緣層112。接著，于絕緣層112上形成第二開口 H2。之后，在絕緣層112上下兩側分別覆蓋位于外層的第一金屬層114以及第二金屬層116，其中第一金屬層114已形成有第一開口 H1，也即，第一金屬層114并未覆蓋預留區(qū)域Ml。然后，進行高溫壓合，從而形成電路基板110。
[0039]請參閱圖1D，以第一遮罩層SI為遮罩，利用電鍍(plating)形成散熱金屬柱120’于第二開孔H2內(nèi)。詳細而言，先以電鍍的方式，將銅金屬鍍滿第二開口 H2，據(jù)以形成實心的散熱金屬柱120’。一般而言，以已知電鍍法制備散熱金屬柱時，金屬離子(例如銅離子)容易堆積于金屬層的邊緣，例如線路的邊緣或金屬層開口的邊緣，以至于金屬層的邊緣容易形成多余的金屬瘤，例如銅瘤(copper nodule),從而降低產(chǎn)品良率。
[0040]然而，相較于已知電鍍技術而言，由于第一遮罩層SI覆蓋于第一金屬層114以及預留區(qū)域M1，所以在電鍍制備散熱金屬柱120’的過程中，第二開口 H2的邊緣不容易因金屬離子的堆積而形成金屬瘤。據(jù)此，得以通過電鍍以促使散熱金屬柱120’完整地形成。此夕卜，第二遮罩層S2覆蓋于第二金屬層116的外側表面，主要用于防止金屬離子附著于第二金屬層116之上。
[0041]請參閱圖1E，去除第一遮罩層SI以及第二遮罩層S2。由于第一遮罩層SI以及第二遮罩層S2可以是抗蝕刻干膜(ant1-etching dry film)或者光阻(photo resist),所以可以通過含氫氧化鈉的水溶液而去除。
[0042]接著，請參閱圖1F，為了使得散熱金屬柱120’的頂端平整以利后續(xù)裝設電子元件Cl工序，電路板結構100的制造方法還包括對散熱金屬柱120’進行一磨刷處理。具體而言，可以通過砂帶研磨機將散熱金屬柱120’的頂端磨整，從而形成頂面平整的散熱金屬柱120。據(jù)此，電子元件Cl得以較容易地裝設于散熱金屬柱120的頂面。值得說明的是，為了不同的電子元件Cl的尺寸以及產(chǎn)品裝設設計，散熱金屬柱120可以具有不同的高度，也即，散熱金屬柱120的頂端可以是低于第一金屬層114的表面，也可以是高于第一金屬層114的表面。于本實施例中，通過砂帶研磨機將散熱金屬柱120的頂端磨整至大致與第一金屬層114的表面齊平。不過，于本發(fā)明第二實施例中，也可以將散熱金屬柱120’的頂端磨整至低于第一金屬層114,以形成散熱金屬柱220。
[0043]接著，可以進行后續(xù)的蝕刻線路工藝，以蝕刻第一金屬層114以及第二金屬層116的表面從而形成第一線路層以及第二線路層。不過，本發(fā)明并不對蝕刻線路工藝加以限制。
[0044]而后，于后續(xù)電子元件的裝設工序中，電子元件可以是通過打線方式、覆晶方式或其他方法而與第一金屬層114電性連接并且裝設于散熱金屬柱120之上。據(jù)此，散熱金屬柱120得以將電子元件的熱能傳導至外界環(huán)境中，以避免電子元件因為熱能累積導致溫度提高而影響電子元件的運作。
[0045]請再次參閱圖1F，圖1F是本發(fā)明實施例的電路板結構的示意圖。電路板結構100包括電路基板110以及散熱金屬柱120。電路基板110包括絕緣層112、第一金屬層114以及第二金屬層116，其中第一金屬層114以及第二金屬層116分別位于絕緣層112的兩側。第一金屬層114具有第一開孔H1，絕緣層112具有第二開孔H2。散熱金屬柱120配置于第二開孔H2內(nèi)。
[0046]電路基板110用以作為不同電子元件所裝設的載體(carrier)。一般而言，電路基板110的絕緣層112配置有第一金屬層114以及第二金屬層116,而第一金屬層114以及第二金屬層116包括有接墊(boding pad)以及線路(trace)等。在實際應用方面,第一金屬層114以及第二金屬層116可依照產(chǎn)品不同的電性連接需求而設置不同的接墊及線路配置。
[0047]于本實施例中，電路基板110是一雙面電路板結構，依此，絕緣層112、第一金屬層114以及第二金屬層116共同構成電路基板110。不過，于其他實施例中，電路基板110也可以是一多層電路板結構。依此，電路基板110可以包括兩個以上的絕緣層112，而這些絕緣層112皆位于第一金屬層114以及第二金屬層116之間。值得說明的是，電路基板110可以是雙面電路板結構，也可以是多層電路板結構，但本發(fā)明并不對此加以限制。
[0048]絕緣層112位于第一金屬層114以及第二金屬層116之間，而第一金屬層114具有第一開孔H1，絕緣層112具有第二開孔H2。值得說明的是，第二開孔H2是由第一開孔Hl的位置向絕緣層112的方向延伸并且穿透絕緣層112，也就是說，第一開孔Hl的中心位置與第二開孔H2的中心位置相同。第一開孔Hl的孔徑LI大于第二開孔H2的孔徑L2。據(jù)此，第一開孔Hl得以裸露出部分的絕緣層112，而第二開孔H2得以裸露出部分的第二金屬層116。
[0049]值得說明的是，絕緣層112具有一預留區(qū)域M1，而預留區(qū)域Ml位于第一開孔Hl的側壁與第二開孔H2的側壁之間。具體而言，預留區(qū)域Ml位于絕緣層112的上表面，而預留區(qū)域Ml定義為第一開孔Hl的側壁與第二開孔H2的側壁之間所相距的區(qū)域。也就是說，第一金屬層114并未全面覆蓋絕緣層112。
[0050]值得說明的是，絕緣層112通常是以預浸材料層(Preimpregnated Material)來形成，依照不同的增強材料來分，預浸材料層可以是玻璃纖維預浸材(Glass fiberprepreg)、碳纖維預浸材(Carbon fiber prepreg)、環(huán)氧樹脂(Epoxy resin)等材料。不過，絕緣層112也可以是以軟板材料來形成，也就是說，絕緣層112大部分是由聚脂材料(Polyester, PET)或者是聚酰亞胺樹脂(Polyimide, PI)所組成而沒有含玻璃纖維、碳纖維等。然而，本發(fā)明并不對絕緣層112的材料加以限定。
[0051]散熱金屬柱120配置于第二開孔H2內(nèi)，且與第二金屬層116相連接，而于后續(xù)電子元件的裝設工序中，電子元件裝設于散熱金屬柱120上。散熱金屬柱120用以將電子元件的熱能傳導至外界環(huán)境中，以避免電子元件因為熱能累積導致溫度提高而影響電子元件的運作。
[0052]值得說明的是，為了不同的電子元件的尺寸以及產(chǎn)品裝設設計，散熱金屬柱120可以具有不同的高度，也即，散熱金屬柱120的頂端可以是低于第一金屬層114的表面，也可以是齊平于第一金屬層114的表面。
[0053]圖2示出本發(fā)明第一實施例的電路板結構的示意圖，請參閱圖2。于第一實施例中，散熱金屬柱120的高度大約與第一金屬層114的表面齊平，而電子元件Cl裝設于散熱金屬柱120上。據(jù)此，電子元件Cl產(chǎn)生的熱能得以通過散熱金屬柱120傳遞至外界。值得注意的是，電子元件Cl可以是以打線方式(wire bonding)、覆晶方式(flip chip)或其他方法而與第一線路層114’電性連接，而第一線路層114’以及第二線路層116’是分別通過微影蝕刻第一金屬層114以及第二金屬層116而形成。此外，于其他實施例中，第一金屬層114與第二金屬層116也可以是線路層，也就是說，第一金屬層114與第二金屬層116也可以是第一線路層114’以及第二線路層116’。電子元件Cl裝設于散熱金屬柱120之上并與散熱金屬柱120熱稱接(thermally coupled to)。
[0054]圖3示出本發(fā)明第二實施例的電路板結構的示意圖。第二實施例的電路板結構200與第一實施例的電路板結構100 二者結構相似，功效相同，例如電路板結構200與100同樣都包括絕緣層。以下將僅介紹電路板結構200與100 二者的差異，而相同的特征則不再重復贅述。
[0055]請參閱圖3，第二實施例的電路板結構200包括絕緣層112、第一線路層114’以及第二線路層216’，其中第一線路層114’以及第二線路層216’分別位于絕緣層112的兩側。第一線路層114’具有第一開孔H1，而絕緣層212具有第二開孔H2。散熱金屬柱220配置于第二開孔H2內(nèi)，而電子元件C2位于第二開孔H2內(nèi)并且裝設于散熱金屬柱220上，且電子元件C2與第一線路層114’電性連接并且與散熱金屬柱220熱耦接。而第一線路層114’是通過微影蝕刻第一金屬層114而形成。此外，于其他實施例中，第一金屬層114與第二金屬層216也可以是線路層，也就是說，第一金屬層114與第二金屬層216也可以是第一線路層114’以及第二線路層216’。值得說明的是，為了增加電路板結構200的電流載流能力，第二金屬層216為厚銅金屬層。不過，本發(fā)明并不對第二金屬層216的厚度加以限制。
[0056]于本實施例中，散熱金屬柱220的高度低于第一金屬層114的表面齊平,而電子兀件C2裝設于散熱金屬柱220上。據(jù)此，電子元件C2產(chǎn)生的熱能得以通過散熱金屬柱220傳遞至外界。不過，本發(fā)明并不對散熱金屬柱220的高度以限定。
[0057]綜上所述，本發(fā)明實施例提供電路板結構及其制造方法。電路板結構的第一開孔的孔徑大于第二開孔的孔徑，而預留區(qū)域位于第一開孔的側壁與第二開孔的側壁之間。形成第一遮罩層覆蓋于第一金屬層以及預留區(qū)域，所以在電鍍制備散熱金屬柱的過程中，金屬離子不容易在第二開口的邊緣形成金屬瘤。據(jù)此，通過電鍍，得以促使散熱金屬柱完整地形成。
[0058]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，其并非用以限定本發(fā)明的專利保護范圍。任何本領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)，所作的更動及潤飾的等效替換，仍為本發(fā)明的權利要求保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種電路板結構的制造方法，其特征在于，所述電路板結構的制造方法包括: 提供一電路基板，其中，所述電路基板包括一絕緣層、一第一金屬層以及一第二金屬層，而所述絕緣層配置于所述第一金屬層與所述第二金屬層之間，其中，所述第一金屬層具有一第一開孔，所述絕緣層具有一第二開孔以及一預留區(qū)域，其中，所述第一開孔的孔徑大于所述第二開孔的孔徑，而所述預留區(qū)域位于所述第一開孔的側壁與所述第二開孔的側壁之間； 形成一覆蓋于所述第一金屬層以及所述預留區(qū)域的第一遮罩層，其中，所述第一遮罩層暴露出所述第二開孔； 以所述第一遮罩層作為遮罩，利用電鍍的方式在所述第二開孔內(nèi)形成一散熱金屬柱；以及 將所述第一遮罩層去除。
2.根據(jù)權利要求1所述的電路板結構的制造方法，其特征在于，形成所述第一開孔以及所述第二開孔的步驟包括: 對所述第一金屬層進行圖案化處理，以形成所述第一開孔；以及 在所述第一開孔的位置朝所述絕緣層的方向向下延伸，以形成所述第二開孔，其中，所述第二開孔裸露出所述第二金屬層。
3.根據(jù)權利要求2所述的電路板結構的制造方法，其特征在于，對所述第一金屬層進行圖案化處理的步驟包括: 通過激光燒蝕所述第一金屬層，以使所述第一金屬層形成有所述第一開孔。
4.根據(jù)權利要求1所述的電路板結構的制造方法，其特征在于，所述電路板結構的制造方法還包括對所述散熱金屬柱進行一磨刷處理，以使所述散熱金屬柱的頂端平整。
5.根據(jù)權利要求2所述的電路板結構的制造方法，其特征在于，在所述第一開孔的位置朝所述絕緣層的方向向下延伸以形成所述第二開孔的步驟之后，形成所述第一遮罩層，所述第一遮罩層覆蓋于所述第一金屬層以及所述第一開孔。
6.根據(jù)權利要求2所述的電路板結構的制造方法，其特征在于，在所述第一開孔的位置朝所述絕緣層的方向向下延伸以形成所述第二開孔的步驟之前，形成所述第一遮罩層，所述第一遮罩層覆蓋于所述第一金屬層以及所述第一開孔。
7.根據(jù)權利要求4所述的電路板結構的制造方法，其特征在于，所述散熱金屬柱的頂端與所述第一金屬層齊平。
8.根據(jù)權利要求4所述的電路板結構的制造方法，其特征在于，所述散熱金屬柱的頂端低于所述第一金屬層。
9.根據(jù)權利要求1所述的電路板結構的制造方法，其特征在于，所述電路板結構的制造方法還包括將一電子元件裝設于所述散熱金屬柱上，且所述電子元件與所述第一金屬層電性連接，并且所述電子元件與所述散熱金屬柱熱耦接。
10.根據(jù)權利要求1所述的電路板結構的制造方法，其特征在于，所述電路板結構的制造方法還包括形成一覆蓋于所述第二金屬層的第二遮罩層。
11.根據(jù)權利要求1所述的電路板結構的制造方法，其特征在于，通過激光燒蝕所述絕緣層以形成所述第二開孔。
12.—種電路板結構，其特征在于，所述電路板結構包括: 一電路基板，所述電路基板包括一絕緣層、一第一金屬層以及一第二金屬層，其中，所述第一金屬層以及所述第二金屬層分別位于所述絕緣層的兩側，其中，所述第一金屬層具有一第一開孔，而所述絕緣層具有一第二開孔，所述第二開孔裸露出所述第二金屬層，其中，所述第一開孔的孔徑大于所述第二開孔的孔徑； 至少一散熱金屬柱，所述散熱金屬柱配置于所述第二開孔內(nèi)。
13.根據(jù)權利要求12所述的電路板結構，其特征在于，所述絕緣層具有一預留區(qū)域，所述預留區(qū)域位于所述第一開孔的側壁與所述第二開孔的側壁之間。
【文檔編號】H05K1/02GK104302092SQ201310298449
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年7月16日 優(yōu)先權日:2013年7月16日
【發(fā)明者】李建成, 廖中興 申請人:先豐通訊股份有限公司