专利名称：无电镀条的封装基板及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种封装基板及其制作方法，尤其涉及一种无电镀条(Plating Bar)的封装基板及其制作方法。
背景技术：
随着半导体技术的快速发展，产生处理器体积微型化、功能多元化以及处理速度的要求。为达此要求，首要必须增加处理器的连接点(I/O)数量以满足多功能信号的处理需求。一典型的解决方法是改变连接点的配置，使由低密度的周围分布方式转变成高密度的矩阵式分布(Array Pad)方式。在此同时，为配合采用高密度矩阵式分布(Pitch≤200μm)的连接点配置方式，处理器的封装技术也由传统的引线接合(Wire-Bonding)技术，发展至通过锡铅凸块(Bump)直接与封装基板相连的倒装法封装(Flip ChipPackage)技术。
请参照图1A至图1H，图中所示为一典型倒装法封装结构的封装基板制作流程的剖面示意图。首先，如图1A所示，在一核心基板(Core Substrate)100上，以机械方式或是以激光制作通孔贯穿核心基板100。随后，在通孔内通过电镀形成电镀导通孔(Plated Through Hole，PTH)110，并且，在核心基板100的上下两侧，分别制作导线层102，该导线层102连接至导通孔110。接下来，如图1B所示，微影蚀刻此导线层102，以在核心基板100的上下表面上形成第一导线图案层120与第二导线图案层130，并且，第一导线图案层120通过导通孔110连接至第二导线图案层130。值得注意的是，在图1B的步骤中，同时亦制作有一电镀条(Plating Bar)140，该电镀条140延伸连接至导线图案层120与130。
随后，如图1C所示，在核心基板100的上下表面上制作第一阻焊层(Solder Mask，SM)122与第二阻焊层132，同时覆盖部分导线图案120与130，以定位核心基板100上下表面的连接点。接下来，如图1D所示，在阻焊层122与132的开口中，以电镀方式制作金属垫124与134。由于核心基板100是由不导电材质所构成，为了使裸露的导线图案120与130吸附金属离子于其上，必须通过电镀条140向导线图案层120与130提供负电荷。换言之，即令导线图案层120与130成为电镀工艺中的阴极(cathode)。
值得注意的是，如图1B所示，电镀条140占据部分核心基板100的表面面积，而导致核心基板上可用以制作导线图案层120与130的面积相对缩小，换言之，即对连接点的数量造成限制。
除了前述通过电镀条140的辅助所进行的一般电镀技术之外，另有一不需使用电镀条的无电极电镀技术(electroless plating)。无电极电镀技术可以提供高平整性的电镀面，然而，以无电极电镀技术所制作的镀层与受镀材料间的接合效果并不好，而容易产生镀层脱落的现象。又，在前述图1D中，首要必须确保金属垫124与134紧密接合于导线图案120与130之上，以避免分离而导致断路。因此，无电极电镀技术无法提供可靠的金属垫，而不适用于制作封装基板的金属垫。
除此之外，在图1D的制作步骤中，核心基板100上下表面的金属垫124与134采用电镀方式同时制作于导线图案120与130上。因此，位于核心基板100上下表面的金属垫124与134具有相同的金属成分与近似的镀层厚度。然而，根据封装结构设计的不同，核心基板100的上下表面往往必须配置不同密度的金属垫124与134，又，位于核心基板100上下表面的金属垫124与134往往必须连接不同的连接元件。举例说明，就一典型倒装法封装基板而言，封装基板的上表面对应于芯片表面的金属垫，而其下表面对应于主机板。因此，封装基板上表面的连接点密度远大于下表面的连接点密度。又，封装基板上表面的金属垫通过凸块连接至芯片表面的金属垫，而下表面的金属垫却可能连接针脚、焊球或其它具有电连接功能的元件，以组装到主机板上。
综合上述，首先，若使用前述传统的电镀技术制作金属垫，必须额外制作电镀条以通入阴极电位。又，若不想制作电镀条，而使用无电极电镀技术制作金属垫，则无法制作出可靠的金属垫。其次，在传统的工艺中，封装基板的上下表面是以相同工艺制作厚度与成分相近似的金属垫。而若是封装基板的上下表面必须使用不同的连接方式，又或是必须配置不同密度的金属垫，前述传统的工艺将造成封装结构适用上的限制。
发明内容
因此，本发明的主要目的是针对传统封装基板的工艺中必须额外制作电镀条方能电镀制作金属垫的缺点，提出一种不需制作电镀条即可进行电镀的工艺，以节省封装基板的表面空间，并提高封装基板上的连接点密度。
本发明的另一目的是针对传统封装基板的工艺中在封装基板上下表面制作相似厚度与成分的金属垫的缺点，提出一种工艺，可以在封装基板的上下表面制作不同的连接结构，以提升封装基板的使用多样性。
本发明封装基板的制作方法首先提供一线路基板，随后，在此线路基板的上下表面上分别制作至少一层导线图案，而位于上下表面的导线图案通过线路基板上的内连线相互连接。接下来，在导线图案的外侧分别制作第一阻焊层与第二阻焊层，以限定此封装基板上下表面的连接点位置。然后，在第二阻焊层的开口内填入焊料层。接下来，在第二阻焊层与焊料层的裸露表面上制作导电籽晶层(Seed Layer)，再在导电籽晶层的下表面上制作保护膜。随后，将电镀金属所需要的阴极连接至导电籽晶层，以在第一阻焊层开口内的导线图案连接点表面上电镀制作金属垫。
通过上述本发明的制作方法，本发明用于倒装法封装的封装基板包括一线路基板、至少一第一导线图案层、至少一第二导线图案层、一第一阻焊层、一第二阻焊层、一焊料层与多个金属垫。其中，第一导线图案层与第二导线图案层分别位于线路基板的上下表面上；第一阻焊层位于第一导线图案层与线路基板上，并暴露部分第一导线图案层，以在第一导线图案层上限定封装基板连接至芯片的第一连接点位置；而第二阻焊层位于第二导线图案层与线路基板下方，并暴露部分第二导线图案层，以在第二导线图案层上限定封装基板连接至电路板的第二连接点位置；焊料层位于第二阻焊层的开口中，并连接第二导线图案层的第二连接点；多个金属垫位于第一阻焊层的开口中，并连接第一导线图案层的第一连接点。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及附图得到进一步的了解。
图1A至1D是一传统封装基板制作流程的剖面示意图。
图2A至2I是本发明封装基板一优选实施例制作流程的剖面示意图。
图3A至3I是本发明封装基板另一实施例制作流程的剖面示意图。
图4A至4E是本发明封装基板又一实施例制作流程的剖面示意图。
附图标记说明核心基板100，200，300导线层102，202，302导通孔110，210，310第一导线图案层120，220，320第二导线图案层130，230，330电镀条140第一阻焊层122，222，322第二阻焊层132，232，332绝缘树脂层321，331金属垫124，134，224，324，424有机表面保护层234，334，434焊料层236，336，436导电籽晶层240，340，440保护膜250，350，450具体实施方式
请参照图2A至图2I，图中示出本发明封装基板的制作方法的一优选实施例的示意图。首先，如图2A所示，在一核心基板(Core Substrate)200上，以机械方式或是以激光制作穿孔贯穿核心基板200。随后，在通孔内通过电镀形成电镀导通孔(Plated Through Hole，PTH)210，并且，在核心基板200的上下两侧，分别制作导线层202连接至导通孔210。
接下来，如图2B所示，对此导线层202进行微影蚀刻，以便在此核心基板200的上下表面上形成第一导线图案层220与第二导线图案层230，并且，第一导线图案层220通过导通孔210连接至第二导线图案层230，以形成一线路基板。
随后，如图2C所示，在核心基板200的上下表面上制作第一阻焊层(Solder Mask，SM)222与第二阻焊层232，同时覆盖导线图案层220与230的部分表面，以在第一导线图案层220与第二导线图案层230上分别限定第一连接点与第二连接点的位置。
接下来，请参照图2D所示，于第二阻焊层232的开口内，以无电极电镀或是蒸镀与溅镀等表面镀层的制作方法，在导线图案层230的表面上制作有机表面保护层(Organic Surface Preservative，OSP)234，以避免导线图案的材料(一般而言是指铜)氧化。随后，请参照图2E所示，在第二阻焊层232的开口内制作焊料层，同时，有机表面保护层234随之挥发。通过有机表面保护层234的制作，可避免焊料层236与导线图案层230间产生氧化层，以确保焊料层236可紧密镀附于导线图案层230上。
接下来，请参照图2F所示，以物理气相沉积技术(Physical VaporDeposition，PVD)，不经微影，在第二阻焊层232与焊料层236的裸露表面上直接制作导电籽晶层(Seed Layer)240。一般而言，导电籽晶层240(常以铜金属制作)的厚度不大于1微米。随后，如图2G，在导电籽晶层240的下表面上再制作一保护膜250，以覆盖封装基板的下表面。
由于导电籽晶层240具有电流传导的功能，因此，可通过导电籽晶层240将电镀所需的阴极电位由核心基板200传递到焊料层236。又，焊料层236连接至第二导线图案层230，而第二导线图案层230通过导通孔210连接至第一导线图案层220。因此，如图2H所示，在电镀工艺中，经连接阴极电位至导电籽晶层240，第一导线图案层220的裸露表面即会累积负电荷吸引金属离子附着于其上，以在第一阻焊层222的开口中形成金属垫224。最后，如图2I所示，先去除覆盖于核心基板200下表面的保护膜250，然后再去除导电籽晶层240，以暴露出核心基板200下表面的金属垫236，即完成此封装基板。
由此可知，如图2I所示，通过上述制作方法所完成的封装基板，包括一核心基板200、一第一导线图案层220、一第二导线图案层230、一第一阻焊层222、一第二阻焊层232、与多个金属垫224与236。其中，第一导线图案层220与第二导线图案层230分别位于核心基板200上下表面，并且，二者之间通过贯穿核心基板200的导通孔210相互连接。
第一阻焊层222位于第一导线图案层220与核心基板200上，并暴露部分第一导线图案层220，以在第一导线图案层220上限定封装基板连接至芯片(未图标)的第一连接点位置；而第二阻焊层232位于第二导线图案层230与核心基板200的下方，并暴露部分第二导线图案层230，以在第二导线图案层230上限定封装基板连接至主机板(图中未示出)的第二连接点位置。多个金属垫236位于第二阻焊层232的开口中，并电连接至第二导线图案层230。同时，多个金属垫224位于第一阻焊层222的开口中，并连接第一导线图案层220。
如图2H所示，位于核心基板上表面的金属垫224，通过导电籽晶层250通入阴极电位，以电镀方式制作在导线图案220表面上。因此，位于核心基板上表面的金属垫224，以及位于核心基板下表面的有机表面保护层234与焊料层236，其材料与厚度配合封装工艺的需要，分别予以控制。举例说明，在本实施例中，金属垫224直接连接至导线图案220，为避免金属垫224与导线图案220的材料相互扩散，金属垫224可选用金/镍镀层为材料。另外，位于核心基板200上表面的金属垫224对应至芯片表面的金属垫，因此，其密度大于核心基板200下表面的连接点密度。在此情况下，必须使用较高精度的工艺制作金属垫224。
请参照图3A至图3I所示，本发明封装基板制作方法的另一实施例。首先，如图3A所示，在一核心基板300上，制作导通孔310贯穿核心基板300。并于在核心基板300的上下两侧，分别制作导线层302连接至导通孔310。随后，如图3B所示，对此导线层302进行微影蚀刻，以在此核心基板300的上下表面上形成第一导线图案层320与第二导线图案层330，以完成一线路基板。
接下来，如图3C所示，在导线图案层320与330的开口中回填(under-coating)绝缘树脂层321与331，以避免导线图案层320与330中相邻导线间因离子迁移(ion migration)而造成导线短路或断路。接下来，在核心基板300的上下表面上再制作第一阻焊层322与第二阻焊层332，同时覆盖部分导线图案层320与330以及绝缘树脂层321与331，以定位核心基板300上下表面的连接点。
然后，如图3D所示，在第二阻焊层332的开口内形成有机表面保护层334，以避免导线图案层330的材料氧化。接下来，如图3E所示，在第二阻焊层332的开口内再制作焊料层336，同时，有机表面保护层334于焊料层336形成的过程中挥发。随后，如图3F所示，在该第二阻焊层332与该焊料层336的裸露表面上再制作导电籽晶层340。接下来，如图3G所示，再制作一保护膜350覆盖于封装基板的下表面。
此导电籽晶层340可将电镀所需要的阴极电位由核心基板300的边缘处经由焊料层336、第二导线图案层330与导通孔310，传递至第一导线图案层320。因此，如图3H所示，在电镀工艺中，经连接阴极电位至导电籽晶层340，即可在第一阻焊层322开口中的导线图案上电镀金属垫324。最后，如图3I所示，依序去除覆盖于核心基板300下表面的保护膜350与导电籽晶层340，暴露出核心基板300下表面的焊料层336，即完成此封装基板。
请参照图4A至4D所示，图中所示为本发明封装基板制作方法的又一实施例。图4A承续图2C的结构，不经微影，在第二阻焊层232与第二导线图案230的下表面上直接制作导电籽晶层440。随后，如图4B所示，在对应于第二阻焊层232的开口位置，制作有机表面保护层434。接下来，如图4C所示，在表面保护层434的表面上再制作焊料层436，同时，有机表面保护层434在焊料层436形成的过程中挥发。
接下来，如图4D所示，制作一保护膜450覆盖封装基板的下表面，并通过导电籽晶层440，将电镀所需要的阴极电位由核心基板200的边缘处经由第二导线图案层230与导通孔210，传递至第一导线图案层220，以在第一阻焊层222开口中的导线图案上电镀金属垫424。最后，如图4E所示，依序去除覆盖于核心基板200下表面的保护膜450与导电籽晶层440，暴露出核心基板200下表面的焊料层436，即完成此封装基板。
与传统的封装基板相比较，本发明的封装基板及其制作方法具有下列优点，一、与图1B中所示比较，传统的封装基板必须制作电镀条140以通入电镀所需要的阴极电位。本发明的工艺中，如图2H所示，使用导电籽晶层250作为通入阴极电位的媒介，以取代电镀条140的制作。因此，可以提高上下导线图案层320与330中用以布线的面积比例，以提高连接点的数量。同时，亦可避免电镀条的存在对于芯片运作产生干扰。
二、若不想制作电镀条，在传统制作方法中，必须采用无电极电镀技术制作金属垫。然而，无电极电镀技术所制作的镀层与受镀材料间的接合效果并不好，而容易产生镀层脱落的现象。而如图2H所示，在本发明的工艺所制作的金属垫224，使用一般的电镀方法制作，因此，可确保金属垫224紧密结合于导线图案120上。
三、传统工艺中，封装基板的上下表面使用相同的工艺，因此所制作金属垫的厚度与成分均相近。然而，封装基板的上下表面往往需要不同密度与不同连接方式的连接结构，因此，传统的工艺将造成封装结构适用上的限制。反之，本发明的封装基板，如图2I所示，核心基板200上表面的金属垫224采用一般的金/镍镀层结构，而下表面制作有焊料层236以引出导线信号。其中，金属垫224可连接至芯片表面的金属垫，而焊料层236可连接引脚以组装于主机板上，或是直接连接至主机板。另外，金属垫224以电镀制作，其厚度可予以精密控制。而焊料层236可以一般表面镀层的方法制作，以降低制作成本为主要宗旨。由此可知，本发明封装基板，其上下表面可适用于不同的连接点结构，同时，也提供了降低制作成本的可能性。
以上所述是利用优选实施例详细说明本发明，而不是限制本发明的范围，而且对本领域中的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，当然可适当地作一些改变及调整。
权利要求
1.一种封装基板的制作方法，包括如下步骤提供一线路基板，所述线路基板的上下表面分别具有第一导线图案层与第二导线图案层，并且所述第一导线图案层电连接至所述第二导线图案层；在所述线路基板的上下表面上分别制作第一阻焊层与第二阻焊层，以限定所述第一导线图案层与所述第二导线图案层上的连接点位置；在所述线路基板的下表面上制作导电籽晶层，并将其电连接至所述第二导线图案层；在所述导电籽晶层的下表面上制作保护膜；以及将金属电镀所需要的阴极连接至所述导电籽晶层，并且，电镀制作金属垫，以覆盖所述第一导线图案层上的连接点。
2.如权利要求1所述的制作方法，其中在制作所述第一阻焊层之前，还包括在所述第一导线图案层的图案开口内回填绝缘层。
3.如权利要求1所述的制作方法，其中在制作所述第二阻焊层之前，还包括在所述第二导线图案层的图案开口内回填绝缘层。
4.如权利要求1所述的制作方法，其中在制作所述导电籽晶层之前，还包括在所述第二阻焊层的开口内制作焊料层。
5.如权利要求1所述的制作方法，其中在制作所述导电籽晶层之后，还包括在所述第二阻焊层的开口内制作焊料层。
6.如权利要求4或5所述的制作方法，其中在填入所述焊料层于所述第二阻焊层的开口前，在所述第二阻焊层的开口内预先填入有机表面保护层。
7.如权利要求1所述的制作方法，其中在覆盖所述第一导线图案层上的连接点上电镀制作金属垫后，还包括去除所述保护膜；以及去除所述导电籽晶层裸露于外的部分。
8.一种封装基板的制作方法，包括如下步骤提供一线路基板；在所述线路基板的上下表面上分别制作第一阻焊层与第二阻焊层，以限定所述封装基板上下表面连接点的位置；在所述第二阻焊层的开口内制作焊料层；在所述第二阻焊层与该焊料层的裸露表面上制作导电籽晶层；在所述导电籽晶层的下表面上制作保护膜；将金属电镀所需要的阴极连接至所述导电籽晶层，以便在所述第一阻焊层的开口内电镀制作金属垫；去除所述保护膜；以及去除所述导电籽晶层。
9.如权利要求8所述的制作方法，其中在所述第二阻焊层的开口内制作所述焊料层前，在所述第二阻焊层的开口内预先制作有机表面保护层，而在所述第二阻焊层的开口内制作所述焊料层的同时，所述有机表面保护层挥发。
10.一种用于倒装法封装的封装基板，包括一线路基板，所述线路基板的上下表面分别具有第一导线图案层与第二导线图案层，并且所述第一导线图案层电连接至所述第二导线图案层；一第一阻焊层，位于所述线路基板的上表面，并暴露部分所述第一导线图案层，以在所述第一导线图案层上限定所述封装基板连接至芯片的第一连接点位置；一第二阻焊层，位于所述线路基板的下表面，暴露部分所述第二导线图案层，以在所述第二导线图案层上限定所述封装基板连接至主机板的第二连接点位置；多个焊料层，位于所述第二阻焊层的开口中，以连接所述第二导线图案层的第二连接点；以及多个金属垫，以无电镀条电镀方式形成，位于所述第一阻焊层的开口中，以连接所述第一导线图案层的第一连接点。
11.如权利要求10所述的制作方法，其中还包括在所述第一导线图案层的图案开口内回填一绝缘层。
12.如权利要求10所述的制作方法，其中还包括在所述第二导线图案层的图案开口内回填一绝缘层。
全文摘要
一种封装基板及其制作方法，包括在一线路基板的上下表面上制作相互连接的导线图案。随后，在导线图案的裸露表面上制作阻焊层，以限定此封装基板上下表面的连接点位置。然后，在基板下表面的阻焊层的开口内填入焊料层，以完成对基板下表面的连接点的封装。接下来，在基板的下表面上制作导电籽晶层，再于导电籽晶层的下表面上制作保护膜。随后，再以所需要的电镀金属进行电镀步骤，以便在封装基板上表面的连接点上制作金属垫。
文档编号H05K3/00GK1595627SQ20041005980
公开日2005年3月16日 申请日期2004年6月22日 优先权日2004年6月22日
发明者何昆耀, 宫振越 申请人:威盛电子股份有限公司