具有散熱墊及電性突柱的散熱增益型線路板的制作方法

具有散熱墊及電性突柱的散熱增益型線路板的制作方法
【專利摘要】一種具有散熱墊及電性突柱的散熱增益型線路板，其包含金屬塊、金屬柱、圖案化內連接基板、黏著劑、增層電路及選擇性包含被覆穿孔。金屬塊和金屬柱延伸進入圖案化內連接基板的穿孔，并電性連接至增層電路。增層電路覆蓋金屬塊、金屬柱及圖案化內連接基板并可提供訊號路由。金屬塊可提供熱接觸表面，且金屬柱可作為電性/接地平臺或訊號垂直傳導路徑。
【專利說明】具有散熱墊及電性突柱的散熱增益型線路板

【技術領域】
[0001]本發明是關于一種具有散熱墊及電性突柱的散熱增益型線路板，尤其指一種具有用于導熱的金屬塊及用于電性路由的金屬柱的散熱增益型線路板。

【背景技術】
[0002]半導體組件具有高電壓、高頻率及高性能應用，其需要高功率以執行該些特定功能。由于功率增加，半導體組件產生更多熱能。對于可攜式電子設備，其高封裝密度及小外觀尺寸將縮減其散熱的表面積，可能會使熱能的累積更加嚴重。熱能不僅會使芯片劣化，同時會因熱膨脹不匹配而將熱壓力施加于芯片與周圍組件。因此，芯片必須組裝至散熱板，使產生的熱能可以快速及有效地從芯片擴散至散熱板再到周圍環境，以確保有效及可靠的操作情形。
[0003]作為一種良好有效的散熱板設計，一般需要導熱并散熱至比芯片更大的表面積、或散熱至設置于其上的散熱座。此外，散熱板需要提供半導體組件的電性路由及機械性支撐。由此，散熱板通常包含:用于移除熱能的散熱件或散熱座；以及用于訊號路由的內連接基板，內連接基板包含用于電性連接至半導體組件的連接墊、及用于電性連接至另一層級組體的端子。
[0004]Juskey等人的美國專利6，507，102公開一種組體板，其中具有纖維玻璃和熱固化樹脂的復合物基板，該基板包含一中央開口 ；一相似于該中央開口的方形或矩形散熱座是于該中央開口的側壁附著至基板；頂部和底部導電層附著至該基板的頂部和底部，并由貫穿基板的被覆穿孔而互相電性連接；芯片設置于散熱座上，并經由打線連結至頂部導電層；封裝層設置在芯片上；且在底部導電層上設置錫球。此結構是由散熱座使熱能從芯片傳導至周圍環境。然而，由于散熱座僅從側壁附著至外圍基板，因支撐不足而易碎，并可能在熱循環時破裂，使電路板在實際使用上非常不可靠。
[0005]Ding等人的美國專利6，528，882和Yokozuka等人的美國專利7，554，039公開一種散熱增益型球門陣列封裝，其基板包含一金屬芯層。芯片設置于金屬芯層頂面的芯片墊區，絕緣層形成于金屬芯層底面，盲孔是延伸穿過絕緣層至金屬芯層，散熱球填充于盲孔內，且錫球設置于基板上，并對齊散熱球。芯片的熱能流動通過金屬芯層至散熱球再達印刷電路板(PCB)。然而，由于金屬芯層是一連續平板，其限制了電力傳輸能力，需要大片導電金屬連接頂部和底部的圖案化線路層。
[0006]Woodall等人的美國專利7，038, 311及Zhao等人的美國專利8，310, 067公開一種散熱增益型球門陣列封裝(BGA)，其中一具有倒放T型的散熱座設置于基板的開口上，以提供有效的散熱性，使熱能從芯片通過基座至延伸基底再傳至印刷電路板(PCB)。然而，較相似于其他內插外露式(drop-1n)散熱座類型，電路板不具任何促進電力傳輸功能，且易碎、不平衡，并在組裝時可能會彎曲；此點在可靠性上有較多疑慮并造成低產率。
[0007]此外，若半導體組件在執行高頻傳輸或接收時容易發生電力短缺問題，對于這些組件的訊號完整性將有不利影響。綜觀現今用于高功率及高性能裝置的線路板，仍存在多種發展階段及限制，目前亟需一種具有適當散熱性、通過固態傳導通道而達成優異訊號完整性、且于制造時維持低成本的線路板。


【發明內容】

[0008]本發明的目的是提供一種具有散熱墊和電性突柱的散熱增益型線路板，其可提供附著于其上的半導體組件的熱傳導路徑和電性路由。散熱墊和電性突柱延伸進入圖案化內連接基板的通孔，且更由增層電路加以延伸。圖案化內連接基板可提供機械性支撐及訊號路由。增層電路熱性連接至散熱墊且通過導電盲孔電性連接至電性突柱。并且，增層電路可通過被覆穿孔或/及導電盲孔更電性連接至圖案化內連接基板。總結來說，形成于增層電路中的散熱墊及導電盲孔提供了線路板的導熱路徑，其中增層電路系直接接觸散熱墊。線路板的電性連接可由電性突柱、圖案化內連接基板及增層電路而保持靈活訊號路由或電力傳輸及返回。
[0009]為實現上述目的，本發明提供的散熱增益型線路板，包含圖案化內連接基板、金屬塊、金屬柱、黏著劑、增層電路及選擇性包含被覆穿孔。
[0010]金屬塊和金屬柱分別延伸進入圖案化內連接基板的第一通孔及第二通孔，且分別作為散熱墊和電性突柱。在一較佳實施例中，散熱墊和電性突柱于第二垂直方向與圖案化內連接基板大致共平面。散熱墊的一表面可自第二垂直方向顯露，用以提供一用于連接半導體組件的導熱平臺。因此，產生的熱能可以快速及有效地從芯片擴散至散熱板再到周圍環境，以確保有效及可靠的操作情形。散熱墊亦可作為電性或接地平臺，以提供電力傳輸及接地返回路徑。此外，電性突柱可為電性/接地突柱或訊號突柱，并可包含用于電性連接的自第二垂直方向顯露的內連接墊。散熱墊和電性突柱可由銅或鋁制成，且厚度較佳介于25微米至2毫米的范圍內，更佳為介于100微米至I毫米的范圍內，再更佳為介于200微米至500微米的范圍內。根據實際需求，復數個散熱墊或電性突柱可內建于線路板中。例如，線路板可包含復數個金屬塊作為散熱墊、及復數個金屬柱分別作為電性/接地突柱及訊號突柱。用于電性及接地平臺的金屬塊和金屬柱可有效縮短電力傳輸及接地返回路徑，進而降低電阻及寄生電容。再者，金屬塊及金屬柱可藉由調整電性平臺及接地平臺的數量、厚度、形狀及位置而達成彈性設計。例如，金屬塊可具有方形或矩形的外圍并具有約5x5毫米至10x10毫米的尺寸，且金屬柱可具有圓柱形狀并具有0.5毫米至I毫米的直徑。
[0011]圖案化內連接基板在其一或二表面可包含用于電性路由的圖案化線路層。例如，圖案化內連接基板可包含位于其第一表面的第一圖案化線路層及位于其第二表面的第二圖案化線路層，第一圖案化線路層面朝第一垂直方向且第二圖案化線路層面朝第二垂直方向。第一及第二圖案化線路層可由一個以上的延伸穿過圖案化內連接基板的被覆穿孔、或由內建于內連接基板中的連接件(例如導電穿孔及內建導電層)而互相電性連接。圖案化內連接基板可延伸至線路板的外圍邊緣，且提供機械性支撐以防止線路板彎曲變形。圖案化內連接基板可由有機材料制成，例如環氧樹脂、聚酰亞胺或銅覆層壓板；圖案化內連接基板亦可由陶瓷或其他各種無機材料所制成，例如氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)、氮化硅(SiN)、硅(Si)、玻璃等。
[0012]黏著劑從第一垂直方向覆蓋圖案化內連接基板，且可從金屬塊和金屬柱側向延伸至線路板的外圍邊緣。此外，黏著劑可自第二垂直方向延伸進入金屬塊和圖案化內連接基板間、及金屬柱和圖案化內連接基板間的間隙。因此，黏著劑可側向覆蓋及環繞金屬塊和金屬柱的外圍邊緣以及圖案化內連接基板的通孔內壁，與金屬塊和金屬柱的外圍邊緣以及圖案化內連接基板的通孔內壁同型披覆，并接觸金屬塊和金屬柱的外圍邊緣以及圖案化內連接基板的通孔內壁。在一較佳實施例中，黏著劑于第二垂直方向與金屬塊、金屬柱及圖案化內連接基板大致共平面，并于第一垂直方向與金屬塊、金屬柱共平面。黏著劑在鄰接圖案化內連接基板的第一表面處可具有第一厚度(于第一 /第二垂直方向)，以及間隙中具有第二厚度(于與第一 /第二垂直方向垂直的側向方向，第二厚度不同于第一厚度。此外，本發明的線路板可包含一圖案化金屬層，其自該黏著劑朝第二垂直方向延伸，并分別電性耦合散熱墊和圖案化內連接基板、及電性突柱和圖案化內連接基板。較佳地，圖案化金屬層于第二垂直方向與圖案化內連接基板、散熱墊及電性突柱共平面。
[0013]增層電路自第一垂直方向覆蓋金屬塊、金屬柱及黏著劑。增層電路可包含第一介電層、第一盲孔及一個以上的第一導線。例如，第一介電層于第一垂直方向覆蓋并接觸金屬塊、金屬柱及黏著劑，且可延伸至線路板的外圍邊緣；以及第一導線自第一介電層朝第一垂直方向延伸。
[0014]第一介電層中的第一盲孔對準該金屬塊及該金屬柱且選擇性對準圖案化內連接基板。例如，對準金屬塊及金屬柱的第一盲孔可延伸穿過第一介電層且鄰接金屬塊及金屬柱，而對準圖案化內連接基板的第一盲孔可延伸穿過第一介電層及黏著劑并鄰接圖案化內連接基板。一個以上的第一導線自第一介電層朝第一垂直方向延伸，于第一介電層上側向延伸，并于第二垂直方向延伸穿過第一盲孔以形成第一導電盲孔，其可提供金屬塊的熱性連接、及電性連接金屬柱和圖案化內連接基板。尤其，第一導線可直接接觸金屬塊、金屬柱及選擇性直接接觸圖案化內連接基板。因此，金屬塊和增層電路間的熱傳導路徑及增層電路和金屬突柱間、及增層電路和內連接基板間的電性連接可不需使用其他材料(例如焊料)。金屬塊和第一導電盲孔可提供線路板的熱傳導路徑，金屬柱和金屬塊及第一導線可提供線路板的電力傳輸及接地返回路徑，以最小化由被覆穿孔引起的壓降問題(voltagedrop)。
[0015]若有額外的信號路由，增層電路可包括額外的介電層、額外的盲孔層、以及額外的導線層。增層電路的最外層導線可分別包含一個以上的端子接墊，以提供電子組件(如半導體芯片、塑料封裝、或另一半導體組體)的電性連接。端子接墊可包含面朝第一垂直方向的外露接觸面。因此，線路板可包含電性連接點(例如圖案化內連接基板的內連接墊及增層電路的端子接墊)，其互相電性連接并位于面朝相反垂直方向的相反表面，如此一來，線路板可被堆疊且電子組件可由各種媒介(包含打線或焊錫凸塊)作為電性接點而電性連接至線路板。
[0016]被覆穿孔可垂直延伸穿過黏著劑，以電性連接圖案化內連接基板和增層電路。例如，被覆穿孔于第一端可延伸至增層電路的外導電層或內導電層并電性連接至增層電路的外導電層或內導電層，于第二端可延伸至圖案化內連接基板的第二圖案化線路層并電性連接至圖案化內連接基板的第二圖案化線路層，以提供增層電路和圖案化內連接基板間的垂直方向訊號路由。
[0017]本發明還提供一種半導體組體，其中半導體組體(如芯片)設置在散熱墊上且電性連接至圖案化內連接基板與電性突柱。半導體組件可利用各種導熱材料(例如導電黏著劑或焊料)而設置在散熱墊上，并利用各種連接媒介(包含焊錫凸塊、金線)而電性連接至圖案化內連接基板和電性突柱。因此，通過由散熱墊和直接接觸散熱墊的第一導線所提供的熱傳導路徑，可促進組體板的熱性能。通過由作為電性/接地平臺的電性突柱與直接接觸電性/接地平臺的第一導線所提供的電路傳輸與接地返回路徑，可將壓降問題最小化。
[0018]本發明具有多項優點。內建散熱墊可提供半導體組件附著的熱接觸平臺，并還可作為接地/電性平臺。內建電性突柱可作為單一垂直傳導路徑或接地/電性平臺，用以有效縮短電力傳輸及接地返回路徑，因而減少電阻和寄生電容。圖案化內連接基板可提供機械性支撐，并通過被覆穿孔或/及增層電路中的導電盲孔(直接接觸圖案化內連接基板)而電性連接至增層電路，以提供訊號路由。增層電路中的導電盲孔可提供散熱墊和增層電路間的直接熱性連接，且利于高熱傳導路徑。并且，增層電路中的導電盲孔可更提供電性突柱的電性連接，使導電盲孔和電性突柱可提供電力傳輸及返回路徑，進而防止由被覆穿孔引起的顯著壓降問題。增層電路及圖案化基板連同作為訊號突柱的電性突柱可提供訊號路由，且因增層電路具有高路由可行性，利于展現高I/o值以及高性能。黏著劑可提供散熱墊和圖案化內連接基板間、電性突柱和圖案化基板間、增層電路和圖案化基板間的穩固機械性連結，因而提升線路板的可靠性。線路板和使用其的半導體組體可靠度高、價格低廉、且非常適合大量制造生產。
[0019]本發明的上述優點及功效與其他優點及功效將由參照下述實施方式內容而詳加描述且更為顯著。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1-圖7是本發明一較佳實施例的散熱增益型線路板的制造方法剖視圖，線路板包含圖案化內連接基板、散熱墊、復數個電性突柱、黏著劑、增層電路及被覆穿孔；其中圖2A及圖3A分別為對應圖2及圖3的俯視圖，以及圖3B為圖案化內連接基板的仰視圖。
[0021]圖8及圖8A分別是本發明一較佳實施例的半導體組體的剖視圖及簡化的局部俯視圖，半導體組體包含貼附至線路板散熱墊的半導體組件。
[0022]圖9A及圖9B分別是本發明另一較佳實施例的另一散熱增益型線路板的俯視圖及仰視圖，線路板具有自外圍邊緣顯露的被覆穿孔。
[0023]圖10是本發明再一實施例的再一散熱增益型線路板的剖視圖，線路板具有直接接觸圖案化內連接基板的第一導線。
[0024]附圖中符號說明；
[0025]100,200,300線路板；301圖案化內連接基板；110半導體組體；311第一通孔；11金屬板；312第二通孔；13金屬塊；331第一圖案化線路層；15金屬柱；351絕緣層；18黏著劑；37第二金屬層；181第一開口 ；37’第二被覆層；182第二開口 ；371第二圖案化線路層；201增層電路;401穿孔;211第一介電層；403連接層；213第一盲孔；411被覆穿孔；23第一金屬層；511防焊材料；23’第一被覆層；518防焊開口 ；231第一導線；61半導體組件；233第一導電盲孔；71打線。

【具體實施方式】
[0026]請參閱附圖，本發明可由下述較佳實施例的詳細敘述更加清楚明了。
[0027]在下文中，將提供實施例以詳細說明本發明的實施態樣。本發明的其他優點以及功效將由本發明所揭示的內容而更為顯著。應當注意的是，該些附圖為簡化的示圖，圖中所示的組件數量、形狀、以及大小可根據實際條件而進行修改，且組件的配置可能更為復雜。本發明中也可進行其他方面的實踐或應用，且不背離本發明所定義的精神與范疇的條件下，可進行各種變化以及調整。
[0028]實施例1
[0029]圖1-圖7是本發明一實施例的散熱增益型線路板的制造方法剖視圖，線路板包含圖案化內連接基板、散熱墊、復數個電性突柱、黏著劑、增層電路及被覆穿孔。
[0030]如圖7所示，散熱增益型線路板100包含金屬塊13、金屬柱15、黏著劑18、增層電路201、圖案化內連接基板301及被覆穿孔411。金屬塊13和金屬柱15延伸進入圖案化內連接基板301的通孔，且分別作為散熱墊和電性突柱。黏著劑18夾置于金屬塊13和圖案化內連接基板301之間、金屬柱15和圖案化內連接基板301之間及增層電路201及圖案化內連接基板301之間，并提供金屬塊13和圖案化內連接基板301之間、金屬柱15和圖案化內連接基板301之間及增層電路201及圖案化內連接基板301之間穩固地機械性連結。增層電路201從向下方向覆蓋金屬塊13、金屬柱15及黏著劑18，且通過第一導線233而電性連接至金屬塊13及金屬柱15，以提供熱傳導路徑及電力傳輸與返回路徑。被覆穿孔411延伸穿過圖案化內連接基板301、黏著劑18及增層電路201，并可提供增層電路201及圖案化內連接基板301間的訊號傳導路徑。
[0031]圖1為具有金屬板11、第一介電層211及第一金屬層23的層壓基板的結構剖視圖。金屬板11自向上方向覆蓋第一介電層211，且繪示為未經圖案化的厚度0.3毫米的銅板。第一金屬層23自向下方向覆蓋第一介電層211，且繪示為未經圖案化的厚度17微米的銅層。第一介電層211通常為環氧樹脂、玻璃環氧樹脂、聚酰亞胺、及其類似物所制成，其夾置于金屬板11和第一金屬層23之間且具有50微米的厚度。
[0032]圖2及圖2A分別為具有形成于第一介電層211上的金屬塊13和金屬柱15的結構剖視圖和俯視圖。可利用微影技術及濕式蝕刻移除金屬板11的選定部位而定義出金屬板11的剩余部分，以作為金屬塊13及金屬柱15。在此實施例中，金屬塊13繪示為矩形銅塊，其尺寸為3毫米乘3毫米，且金屬柱15繪示為銅圓柱，其直徑為0.5毫米。
[0033]圖3及圖4為將圖案化內連接基板301利用黏著劑18層壓至第一介電層211上的流程剖視圖，圖3A為對應圖3的俯視圖，及圖3B為圖案化基板301的仰視圖。將金屬塊13插入圖案化內連接基板301的第一通孔311和黏著劑18的第一開口 181，以及將金屬柱15插入圖案化內連接基板301的第二通孔312和黏著劑18的第二開口 182，進行壓合制程。圖案化內連接基板301繪示為一包含第一圖案化線路層331、絕緣層351及第二金屬層37的層壓板，其設置在第一介電層211上，其中第一圖案化線路層331面朝第一介電層211。絕緣層351繪示為一羅杰斯核心(Rogers core),其厚度為0.1毫米,且可為各種有機或無機電性絕緣體。第一圖案化線路層331繪示為厚度35微米的圖案化銅層，且自絕緣層351朝向下方向延伸。第二金屬層37繪示為厚度35微米的未經圖案化銅層，且自絕緣層351朝向上方向延伸。黏著劑18繪示為一羅杰斯膠片(Rogers prepreg),其厚度為0.1毫米，且可為各種介電膜或由多種有機或無機電性絕緣體形成的膠片。由激光切割穿過圖案化內連接基板301而形成第一及第二通孔311，312，其亦可經由其他技術如沖壓和機械性鉆孔而形成。相同地，由激光切割穿過黏著劑18而形成第一及第二開口 181，182，其亦可經由其他技術如沖壓和機械性鉆孔而形成。
[0034]于加熱及加壓下，介于圖案化內連接基板301和第一介電層211間的黏著劑18是被融熔且被擠入金屬塊13和圖案化基板301之間、及圖案化基板301和金屬柱15之間的間隙。金屬塊13和金屬柱15由黏著劑18而與圖案化內連接基板301間隔開來，并于向上方向與圖案化內連接基板301共平面。固化的黏著劑18提供金屬塊13和圖案化基板301之間、金屬柱15和圖案化內連接基板301之間、及第一介電層211和圖案化內連接基板301之間安全穩固的機械性連結，并于向上方向與金屬塊13、金屬柱15及圖案化內連接基板301共平面。
[0035]圖5為具有穿孔401的結構剖視圖。穿孔401從垂直方向延伸穿過第一金屬層23、第一介電層211、黏著劑18及圖案化內連接基板301。穿孔401可藉由機械性鉆孔而形成，也可經由其他技術如激光鉆孔以及濕式或非濕式的等離子體蝕刻而形成。
[0036]圖6為具有第一盲孔213的結構剖視圖。第一盲孔213延伸穿過第一金屬層23及第一介電層211,以從向下方向顯露金屬塊13和金屬柱15的選定部分。第一盲孔213可經由各種技術形成，包括激光鉆孔、等離子體蝕刻及微影技術，且一般具有50微米的厚度。可使用脈沖激光提高激光鉆孔效能，或者，可使用金屬光罩以及掃描式激光束。舉例來說，可先蝕刻銅板以制造一金屬窗口后再照射激光。
[0037]參照圖7,藉由在第一金屬層23上沉積第一被覆層23’及沉積進入第一盲孔213,然后圖案化第一金屬層23及其上的第一被覆層23’，于第一介電層211上形成第一導線231。或者，在部分實施例中，提供一不具第一金屬層23的層壓基板，第一介電層211可被直接金屬化以形成第一導線231。并且，在第二金屬層37上沉積第二被覆層37’，然后圖案化第二金屬層37及其上的第二被覆層37’，于絕緣層351上形成第二圖案化線路層371。
[0038]同樣參照圖7，第二被覆層37’還沉積在黏著劑18、金屬塊13及金屬柱15上，且于穿孔401中沉積連接層403以提供被覆穿孔411。沉積于黏著劑18上的第二被覆層37’是一圖案化金屬層，其電性耦合厚金屬塊13與第二圖案化線路層371、以及厚金屬柱15與第二圖案化線路層371。連接層403為中空管柱，其于側面方向覆蓋穿孔401的側壁，并垂直延伸使第一金屬層23及其上的第一被覆層23’電性連接至第二金屬層37及其上的第二被覆層37’，且穿孔401中的剩余空間可選擇性地填充絕緣填料。或者，連接層403可填充穿孔401，在此情況下，被覆穿孔411為金屬突柱，且穿孔401中不具有絕緣填料的空間。
[0039]第一被覆層23’、第二被覆層37’及連接層403較佳為以相同方式同時沉積相同材料并具有相同厚度。第一被覆層23’、第二被覆層37’及連接層403可由各種技術沉積形成單層或多層結構，其包括電鍍、無電電鍍、蒸鍍、濺鍍及其組合。舉例來說，其結構首先由將該結構浸入活化劑溶液中，使絕緣層與無電鍍銅產生觸媒反應，接著以無電電鍍方式被覆一薄銅層作為晶種層，然后以電鍍方式將所需厚度的第二銅層形成于晶種層上。或者，于晶種層上沉積電鍍銅層前，該晶種層可由濺鍍方式形成如鈦/銅的晶種層薄膜。一旦達到所需的厚度，即可使用各種技術圖案化被覆層以形成第一導線231及第二圖案化線路層371，其包括濕蝕刻、電化學蝕刻、激光輔助蝕刻及其與蝕刻光罩(圖未示)的組合，以分別定義出第一導線231及第二圖案化線路層371。
[0040]為了便于說明，第一金屬層23、第二金屬層37、第一被覆層23’、第二被覆層37’、連接層403、金屬塊13及金屬柱15是以單一層表示，由于銅為同質被覆，金屬層間的界線(均以虛線繪示)可能不易察覺甚至無法察覺，然而第一被覆層23’與第一介電層211之間、第二被覆層37’與黏著劑18之間、連接層403與第一介電層211之間、連接層403與黏著劑18之間、及連接層403與絕緣層351之間的界線則清楚可見。
[0041]據此，如圖7所示，完成的散熱增益型線路板100包含金屬塊13、金屬柱15、黏著齊U 18、增層電路201、圖案化內連接基板301及被覆穿孔411。在此實施例中，增層電路201包含第一介電層211及第一導線231，而圖案化基板301包含第一圖案化線路層221、絕緣層351及第二圖案化線路層371。金屬塊13及金屬柱15延伸進入圖案化內連接基板301的第一通孔311及第二通孔312，并從向上方向與圖案化內連接基板301及黏著劑18上的第二被覆層37’共平面，且從向下方向與黏著劑18共平面。金屬塊13可作為散熱墊，以提供附著于其上的半導體組件的熱傳導路徑，并亦可作為接地/電性平臺。在此實施例中，金屬塊13同時作為散熱墊和接地平臺。金屬柱15可作為用于訊號路由或電性/接地連接的電性突柱。例如，金屬柱15可包含訊號柱、電性柱、及接地柱。在此實施例中，金屬柱15作為電性突柱，以提供電力平臺。第一導線231自第一介電層211朝向下方向延伸，于第一介電層211上側向延伸，并于向上方向延伸進入第一盲孔213以形成第一導電盲孔233,其直接接觸金屬塊13及金屬柱15，因而提供金屬塊13的熱傳導及金屬柱15的電性路由。因此，線路板100的熱傳導路徑是由金屬塊13及直接接觸金屬塊13的形成于增層電路201中的第一導電盲孔233所提供，且電路傳輸及接地返回路徑可由金屬塊13、金屬柱15及直接接觸金屬塊13、金屬柱15的形成于增層電路201中的第一導電盲孔233所提供。被覆穿孔411實質上由圖案化內連接基板301、黏著劑18及增層電路201共享，并從垂直方向延伸穿過第一介電層211、黏著劑18及絕緣層351，以電性連接第一導線231及第二圖案化線路層371用于訊號路由。
[0042]圖8為半導體組體110的結構剖視圖，其中半導體組件61焊接至金屬塊13，并通過打線71電性連接至圖案化內連接基板301和金屬柱15，且圖8A為對應圖8的簡化的局部俯視圖。在此說明書中，半導體組件61的訊號接墊以打線連接至第二圖案化線路層371的選定部位A，其通過被覆穿孔411而電性連接至增層電路201用于訊號路由；半導體組件61的接地接墊是打線連接至第二圖案化線路層371的選定部位B，其通過自黏著劑18朝向上方向延伸的金屬層而電性連接至金屬塊13，并電性耦合金屬塊13及第二圖案化線路層371用于接地；以及半導體組件61的電力接墊是打線連接至金屬柱15的顯露部分用于電力連接。
[0043]同樣參照圖8，防焊材料511設置于增層電路201和圖案化內連接基板301上方。金屬塊13、金屬柱15、第一導線231及第二圖案化線路層371的選定部分由防焊開口 518顯露。第一導線231的顯露部分可容納連接媒介(例如錫球)進而電性連接至另一組體或外部組件。
[0044]實施例2
[0045]圖9A及圖9B分別是散熱增益型線路板200的俯視圖及仰視圖，線路板200具有自外圍邊緣顯露的被覆穿孔411。
[0046]在此實施例中，線路板200使用相似于實施例1所述方法所制造，除了更進行一切割工藝，其是沿著橫斷被覆穿孔411的切割線所進行。因此，被覆穿孔411為具有半圓圓周的半管狀，而非具有圓形圓周的管狀。被覆穿孔411的顯露連接層403可作為電性接觸表面。
[0047]實施例3
[0048]圖10為本發明再一實施例的散熱增益型線路板300的剖視圖，線路板300具有接觸圖案化內連接基板301的第一導線231。
[0049]在此實施例中，線路板300是使用相似于實施例1所述方法所制造，除了第一導線231延伸進入額外第一盲孔214,穿過第一介電層211和黏著劑18以形成額外第一導電盲孔234，其直接接觸圖案化內連接基板301的第一圖案化線路層331。因此，圖案化內連接基板301通過被覆穿孔411和接觸第一圖案化線路層331的第一導電盲孔234而電性連接至增層電路201，第一圖案化線路層331可由嵌埋的連接組件(圖未示)而電性連接至圖案化內連接基板301的第二圖案化線路層371。
[0050]上述散熱增益型線路板及半導體組體僅為說明范例，本發明尚可通過其他多種實施例實現。此外，上述實施例可基于設計及可靠度的考慮，彼此混合搭配使用或與其他實施例混合搭配使用。例如，圖案化內連接基板可包含陶瓷材料或環氧樹脂層壓板，且可具有嵌埋的單一層級導線或復數個層級導線。圖案化內連接基板可包含額外第一通孔及第二通?L，以容納額外金屬塊及金屬柱，且增層電路可包含額外導電盲孔，以容納額外金屬塊及金屬柱。
[0051]如上述實施例，半導體組件可與另一半導體組件共享或不共享金屬塊。舉例說明，單一半導體組件可被設置在金屬塊上，或者，復數個半導體組件可被設置在金屬塊上。例如，可將四個2x2矩陣小芯片附著至金屬塊，且圖案化內連接基板可包含額外的內連接墊，以接收、規劃額外的芯片墊。和提供金屬塊給各個芯片的情況相比，這種方式可能更有利于降低成本。
[0052]半導體組件可為已封裝或未封裝芯片。此外，該半導體組件可為裸芯片或園片級封裝芯片(wafer level packaged die)等。半導體組件可利用各種連接媒介(例如金、錫球)進而機械性及熱性連接至金屬塊、及利用打線電性連接至圖案化內連接基板。金屬塊可客制化以容納半導體組件，舉例來說，金屬塊的顯露表面可為正方形或矩形，與半導體組件的熱接觸點的形狀相同或相似。
[0053]在本文中，「鄰接」一詞意指組件是一體成型(形成單一個體)或相互接觸(彼此無間隔或未隔開)。例如，第一導線鄰接于金屬塊及金屬柱，但并未鄰接于圖案化內連接基板的第二圖案化線路層。
[0054]「接觸」一詞意指直接接觸。例如，第一導線接觸金屬塊及金屬柱，但并未接觸圖案化內連接基板的第二圖案化線路層。
[0055]「覆蓋」一詞意指于垂直及/或側面方向上不完全以及完全覆蓋。例如，在增層電路面朝向上方向的狀態下，黏著劑于向下方向覆蓋圖案化內連接基板且側向覆蓋金屬塊和金屬柱，但于向上及向下方向未覆蓋金屬塊和金屬柱。相同地，增層電路于向下方向覆蓋圖案化內連接基板，不論是否有另一組件(如:黏著劑)位于內連接基板與增層電路之間。
[0056]「層」字包含圖案化及未圖案化的層體。例如，當第一金屬層設置于第一介電層上時，第一金屬層可為一空白未經光刻及濕式蝕刻的平板。此外，「層」可包含復數個個迭合層。
[0057]「開口」、「通孔」與「穿孔」等詞同指貫穿孔洞。例如，當增層電路面朝向上方向時，金屬塊和金屬柱被插入圖案化內連接基板的通孔中，并于向上方向由圖案化內連接基板中顯露出來。
[0058]「插入」一詞意指組件間的相對移動。例如，「將金屬塊和金屬柱插入通孔中」是不論圖案化內連接基板為固定不動而金屬塊和金屬柱朝圖案化內連接基板移動；金屬塊和金屬柱固定不動而由圖案化內連接基板朝金屬塊和金屬柱移動；或金屬塊/柱與圖案化內連接基板兩者彼此靠合。此外，將金屬塊和金屬柱插入(或延伸至)通孔內，不論是否貫穿(穿入并穿出)通孔或未貫穿(穿入但未穿出)通孔。
[0059]「對準」、「對齊」一詞意指組件間的相對位置，不論組件之間是否彼此保持距離或鄰接，或一組件插入且延伸進入另一組件中。例如，第一盲孔對準金屬塊和金屬柱，且金屬塊和金屬柱對準通孔。
[0060]「設置」、「位于」、「層壓」一語包含接觸與非接觸單一或多個支撐組件。例如，半導體組件是設置于金屬塊上，不論半導體組件是否接觸金屬塊或以焊料與金屬塊相隔。
[0061]「間隙中的黏著劑」一語表示黏著劑位于間隙中。例如，黏著劑在間隙中可具有不同于第一厚度的第二厚度，表示在間隙中的黏著劑可具有不同于第一厚度的第二厚度。
[0062]「電性連接」一詞意指直接或間接電性連接。例如，第一導線可電性連接端子接墊和圖案化內連接基板，其不論第一導線是否鄰接端子接墊、或經由增層電路的額外導線而電性連接至端子接墊。
[0063]「上方」一詞意指向上延伸，且包含鄰接與非鄰接組件以及重迭與非重迭組件。例如，當增層電路面朝向下方向時，金屬塊和金屬柱于其上方延伸，鄰接第一介電層并自第一介電層突伸而出。
[0064]「下方」一詞意指向下延伸，且包含鄰接與非鄰接組件以及重迭與非重迭組件。例如，當增層電路面朝向下方向時，增層電路于圖案化內連接基板下方朝向下方向延伸，不論增層電路是否鄰接圖案化內連接基板。
[0065]「第一垂直方向」及「第二垂直方向」并非取決于線路板的定向，凡熟悉此項技術的人士即可輕易了解其實際所指的方向。例如，增層電路面朝第一垂直方向，且圖案化內連接基板面朝第二垂直方向，此與線路板是否倒置無關。同樣地，第一介電層可于一側向平面「側向」延伸至線路板的外圍邊緣，此與線路板是否倒置、旋轉或傾斜無關。再者，當增層電路面朝向下方向時，第一垂直方向為向下方向，且第二垂直方向為向上方向；當增層電路面朝向上方向時，第一垂直方向為向上方向，第二垂直方向為向下方向。
[0066]本發明的散熱增益型線路板及使用其的半導體組體具有多項優點。線路板及半導體組體的可靠度高、價格平實且極適合量產。金屬塊和增層電路的導電盲孔可提供熱傳導路徑。金屬柱當內連接至增層電路時，可提供電力傳輸及返回路徑且可將壓降最小化。因增層電路的高路由可行性，增層電路提供的訊號路由利于高I/o值以及高性能的應用。圖案化內連接基板可提供機械性支撐和訊號路由。散熱增益型線路板和使用其的半導體組體可靠度高、價格平實且極適合量產。
[0067]本發明的制作方法具有高度適用性，且是以獨特、進步的方式結合運用各種成熟的電性連結及機械性連結技術。此外，本發明的制作方法不需昂貴工具即可實施。因此，相較于傳統技術，此制作方法可大幅提升產量、良率、效能與成本效益。
[0068]在此所述的實施例為例示之用，其中該些實施例可能會簡化或省略本【技術領域】已熟知的組件或步驟，以免模糊本發明的特點。同樣地，為使圖式清晰，亦可能省略重復或非必要的組件及組件符號。
[0069]本領域技術人員針對本文所述的實施例當可輕易思及各種變化及修改的方式。例如，前述的材料、尺寸、形狀、大小、步驟的內容與步驟的順序皆僅為范例。本領域技術人員可于不悖離如申請的權利要求范圍所定義的本發明精神與范疇的條件下，進行變化、調整與均等技藝。
[0070]雖然本發明已于較佳實施態樣中說明，然而應當了解的是，在不悖離本發明申請的權利范圍的精神以及范圍的條件下，可對于本發明進行可能的修改以及變化。
【權利要求】
1.一種具有散熱墊及電性突柱的散熱增益型線路板，包括: 一圖案化內連接基板，其具有復數個第一通孔和復數個第二通孔； 一作為散熱墊的金屬塊，其延伸進入該圖案化內連接基板的該第一通孔； 一作為電性突柱的金屬柱，其延伸進入該圖案化內連接基板的該第二通孔； 一黏著劑，其自一第一垂直方向覆蓋該圖案化內連接基板，于與該第一垂直方向相反的一第二垂直方向延伸進入該金屬塊和該圖案化內連接基板間的間隙及該金屬柱和該圖案化內連接基板間的間隙； 一增層電路，其自該第一垂直方向覆蓋該金屬塊、該金屬柱及該黏著劑，該增層電路包含一第一介電層、復數個第一盲孔及一第一導線，其中該第一介電層中的該些第一盲孔對準該金屬塊及該金屬柱，且該第一導線自該第一介電層朝該第一垂直方向延伸，并于該第二垂直方向延伸穿過該些第一盲孔且分別直接接觸該金屬塊及該金屬柱；以及 一被覆穿孔，其延伸穿過該黏著劑并電性連接該圖案化內連接基板及該增層電路。
2.根據權利要求1所述具有散熱墊及電性突柱的散熱增益型線路板，其中，該散熱墊及該電性突柱于該第二垂直方向與該圖案化內連接基板平面，于該第一垂直方向與該黏著劑共平面。
3.根據權利要求1所述具有散熱墊及電性突柱的散熱增益型線路板，其中，該散熱墊的一表面是自該第二垂直方向顯露出來，用以連接一半導體組件。
4.根據權利要求1所述具有散熱墊及電性突柱的散熱增益型線路板，其中，包括一圖案化金屬層，其自該黏著劑朝該第二垂直方向延伸，并分別電性耦合該散熱墊和該圖案化內連接基板、及該電性突柱和該圖案化內連接基板。
5.根據權利要求4所述具有散熱墊及電性突柱的散熱增益型線路板，其中，該圖案化金屬層于該第二垂直方向與該圖案化內連接基板、該散熱墊及該電性突柱共平面。
6.一種具有散熱墊及電性突柱的散熱增益型線路板，包括: 一圖案化內連接基板，其具有復數個第一通孔和復數個第二通孔； 一作為散熱墊的金屬塊，其延伸進入該圖案化內連接基板的該第一通孔； 一作為電性突柱的金屬柱，其延伸進入該圖案化內連接基板的該第二通孔； 一黏著劑，其自一第一垂直方向覆蓋該圖案化內連接基板，于與該第一垂直方向相反的一第二垂直方向延伸進入該金屬塊和該圖案化內連接基板間的間隙及該金屬柱和該圖案化內連接基板間的間隙；以及 一增層電路，其自該第一垂直方向覆蓋該金屬塊、該金屬柱及該黏著劑，該增層電路包含一第一介電層、復數個第一盲孔、一額外第一盲孔及一第一導線，其中該第一介電層中的該些第一盲孔對準該金屬塊及該金屬柱，該額外第一盲孔延伸穿過該第一介電層及該黏著劑并對準該圖案化內連接基板，且該第一導線自該第一介電層朝該第一垂直方向延伸，并于該第二垂直方向延伸穿過該些第一盲孔及該額外第一盲孔且分別直接接觸該金屬塊、該金屬柱及該圖案化內連接基板。
7.根據權利要求6所述具有散熱墊及電性突柱的散熱增益型線路板，其中，包括一被覆穿孔，其延伸穿過該黏著劑并電性連接該圖案化內連接基板及該增層電路。
【文檔編號】H05K1/02GK104349593SQ201410382875
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月6日 優先權日:2013年8月8日
【發明者】潘偉光, 林文強, 王家忠 申請人:鈺橋半導體股份有限公司