TW201507556A - 具有散熱墊及電性突柱之散熱增益型線路板 - Google Patents
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Abstract
本發明係有關於一種具有散熱墊及電性突柱之散熱增益型線路板，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之穿孔，並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並可提供訊號路由。金屬塊可提供熱接觸表面，且金屬柱可作為電性/接地平台或訊號垂直傳導路徑。
Description
本發明係關於一種具有散熱墊及電性突柱之散熱增益型線路板，尤指一種具有用於導熱之金屬塊及用於電性路由之金屬柱之散熱增益型線路板。
半導體元件具有高電壓、高頻率、及高性能應用，其需要高功率以執行該些特定功能。由於功率增加，半導體元件產生更多熱能。對於可攜式電子設備，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。熱能不僅會使晶片劣化，同時會因熱膨脹不匹配而將熱壓力施加於晶片與周圍元件。因此，晶片必須組裝至散熱板，使產生的熱能可以快速及有效地從晶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。
作為一種良好有效的散熱板設計，一般需要導熱並散熱至比晶片更大的表面積、或散熱至設置於其上之散熱座。此外，散熱板需要提供半導體元件之電性路由及機械性支撐。藉此，散熱板通常包含：用於移除熱能之散
熱件或散熱座；以及用於訊號路由之內連接基板，內連接基板包含用於電性連接至半導體元件之連接墊、及用於電性連接至另一層級組體之端子。
Juskey等人之美國專利案號6,507,102揭露一種組體板，其中具有纖維玻璃和熱固化樹脂之複合物基板，該基板包含一中央開口；一相似於該中央開口的方形或矩形散熱座係於該中央開口的側壁附著至基板；頂部和底部導電層係附著至該基板的頂部和底部，並藉由貫穿基板的被覆穿孔而互相電性連接；晶片係設置於散熱座上，並經由打線連結至頂部導電層；封裝層係設置在晶片上；且在底部導電層上設置錫球。此結構係藉由散熱座使熱能從晶片傳導至周圍環境。然而，由於散熱座僅從側壁附著至外圍基板，因支撐不足而易碎，並可能在熱循環時破裂，使電路板在實際使用上非常不可靠。
Ding等人之美國專利案號6,528,882和Yokozuka等人之美國專利號7,554,039揭露一種散熱增益型球閘陣列封裝，其基板係包含一金屬芯層。晶片係設置於金屬芯層頂面之晶片墊區，絕緣層係形成於金屬芯層底面，盲孔係延伸穿過絕緣層至金屬芯層，散熱球係填充於盲孔內，且錫球係設置於基板上，並對齊散熱球。晶片之熱能係流動通過金屬芯層至散熱球再達印刷電路板(PCB)。然而，由於金屬芯層係一連續平板，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。
Woodall等人之美國專利案號7,038,311及Zhao
等人之美國專利案號8,310,067揭露一種散熱增益型球閘陣列封裝(BGA)，其中一具有倒放T型的散熱座係設置於基板的開口上，以提供有效的散熱性，使熱能從晶片通過基座至延伸基底再傳至印刷電路板(PCB)。然而，較相似於其他內插外露式(drop-in)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，並在組裝時可能會彎曲；此點在可靠性上有較多疑慮並造成低產率。
此外，若半導體元件在執行高頻傳輸或接收時容易發生電力短缺問題，對於這些元件之訊號完整性將有不利影響。綜觀現今用於高功率及高性能裝置之線路板，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、透過固態傳導通道而達成優異訊號完整性、且於製造時維持低成本之線路板。
本發明係有鑑於以上的情形而發展，其目的在於提供一種具有散熱墊和電性突柱之散熱增益型線路板，其可提供附著於其上之半導體元件之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之通孔，且更藉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透過導電盲孔電性連接至電性突柱。並且，增層電路可透過被覆穿孔或/及導電盲孔更電性連接至圖案化內連接基板。總結來說，形成於增層電路中之散熱墊及導電盲孔提供了線路板之導熱路徑，其中增層電路係直接接觸散熱墊。線路
板之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，據此，本發明提供一種散熱增益型線路板，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。
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，散熱墊和電性突柱於第二垂直方向與圖案化內連接基板大致共平面。散熱墊之一表面可自第二垂直方向顯露，用以提供一用於連接半導體元件之導熱平台。因此，產生的熱能可以快速及有效地從晶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台，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，並可包含用於電性連接之自第二垂直方向顯露之內連接墊。散熱墊和電性突柱可由銅或鋁製成，且厚度較佳介於25微米至2毫米之範圍內，更佳為介於100微米至1毫米之範圍內，再更佳為介於200微米至500微米之範圍內。根據實際需求，複數個散熱墊或電性突柱可內建於線路板中。例如，線路板可包含複數個金屬塊作為散熱墊、及複數個金屬柱分別作為電性/接地突柱及訊號突柱。用於電性及接地平台之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台及接地平台之數量、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並具
有約5x5毫米至10x10毫米之尺寸，且金屬柱可具有圓柱形狀並具有0.5毫米至1毫米之直徑。
圖案化內連接基板在其一或二表面可包含用於電性路由之圖案化線路層。例如，圖案化內連接基板可包含位於其第一表面之第一圖案化線路層及位於其第二表面之第二圖案化線路層，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藉由一個以上之延伸穿過圖案化內連接基板之被覆穿孔、或藉由內建於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之外圍邊緣，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製成，例如環氧樹脂、聚醯亞胺或銅覆層壓板；圖案化內連接基板亦可由陶瓷或其他各種無機材料所製成，例如氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)、氮化矽(SiN)、矽(Si)、玻璃等。
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之外圍邊緣。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之間隙。因此，黏著劑可側向覆蓋及環繞金屬塊和金屬柱之外圍邊緣以及圖案化內連接基板之通孔內壁，與金屬塊和金屬柱之外圍邊緣以及圖案化內連接基板之通孔內壁同型披覆，並接觸金屬塊和金屬柱之外圍邊緣以及圖案化內連接基板之通孔內壁。在一較佳實施例中，黏著劑於第二垂直方向
與金屬塊、金屬柱及圖案化內連接基板大致共平面，並於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之第一表面處可具有第一厚度(於第一/第二垂直方向)，以及間隙中具有第二厚度(於與第一/第二垂直方向垂直之側向方向，第二厚度不同於第一厚度。此外，本發明之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，並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，圖案化金屬層於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。
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之第一導線。例如，第一介電層於第一垂直方向覆蓋並接觸金屬塊、金屬柱及黏著劑，且可延伸至線路板之外圍邊緣；以及第一導線自第一介電層朝第一垂直方向延伸。
第一介電層中之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之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之第一盲孔可延伸穿過第一介電層及黏著劑並鄰接圖案化內連接基板。一個以上之第一導線自第一介電層朝第一垂直方向延伸，於第一介電層上側向延伸，並於第二垂直方向延伸穿過第一盲孔以形成第一導電盲孔，其可提供金屬塊之熱性連接、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之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之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之熱傳導路徑，金屬柱和金屬塊及第一導線可提供線路板之電力傳輸及接地返回路徑，以最小化由被覆穿孔引起之壓降問題(voltage drop)。
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。增層電路之最外層導線可分別包含一個以上之端子接墊，以提供電子元件(如半導體晶片、塑膠封裝、或另一半導體組體)之電性連接。端子接墊可包含面朝第一垂直方向之外露接觸面。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)，其係互相電性連接並位於面朝相反垂直方向之相反表面，如此一來，線路板可被堆疊且電子元件可藉由各種媒介(包含打線或焊錫凸塊)作為電性接點而電性連接至線路板。
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，被覆穿孔於第一端可延伸至增層電路之外導電層或內導電層並電性連接至增層電路之外導電層或內導電層，於第二端可延伸至圖案化內連接基板之第二圖案化線路層並電性連接至圖案化內連接基板之第二圖案化線路層，以提供增層電路和圖案化內
連接基板間之垂直方向訊號路由。
本發明更提供一種半導體組體，其中半導體組體(如晶片)係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。半導體元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，並利用各種連接媒介(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，透過由散熱墊和直接接觸散熱墊之第一導線所提供之熱傳導路徑，可促進組體板之熱性能。透過由作為電性/接地平台之電性突柱與直接接觸電性/接地平台之第一導線所提供之電路傳輸與接地返回路徑，可將壓降問題最小化。
本發明具有多項優點。內建散熱墊可提供半導體元件附著之熱接觸平台，並更可作為接地/電性平台。內建電性突柱可作為單一垂直傳導路徑或接地/電性平台，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，並透過被覆穿孔或/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之直接熱性連接，且利於高熱傳導路徑。並且，增層電路中的導電盲孔可更提供電性突柱之電性連接，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之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，利於展現高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之穩固機械性連結，因而提升線路板之可靠性。線路板和使用其之半導體組體可靠度高、價格低廉、且非常適合大量製造生產。
本發明之上述優點及功效與其他優點及功效將藉由參照下述實施方式內容而詳加描述且更為顯著。
100,200,300‧‧‧線路板
110‧‧‧半導體組體
11‧‧‧金屬板
301‧‧‧圖案化內連接基板
311‧‧‧第一通孔
312‧‧‧第二通孔
13‧‧‧金屬塊
15‧‧‧金屬柱
18‧‧‧黏著劑
181‧‧‧第一開口
182‧‧‧第二開口
201‧‧‧增層電路
211‧‧‧第一介電層
213‧‧‧第一盲孔
23‧‧‧第一金屬層
23’‧‧‧第一被覆層
231‧‧‧第一導線
233‧‧‧第一導電盲孔
331‧‧‧第一圖案化線路層
351‧‧‧絕緣層
37‧‧‧第二金屬層
37’‧‧‧第二被覆層
371‧‧‧第二圖案化線路層
401‧‧‧穿孔
403‧‧‧連接層
411‧‧‧被覆穿孔
511‧‧‧防焊材料
518‧‧‧防焊開口
61‧‧‧半導體元件
71‧‧‧打線
參考隨附圖式，本發明可藉由下述較佳實施例之詳細敘述更加清楚明瞭。
圖1-7係本發明一較佳實施例之散熱增益型線路板之製造方法剖視圖，線路板包含圖案化內連接基板、散熱墊、複數個電性突柱、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之俯視圖，以及圖3B為圖案化內連接基板之仰視圖。
圖8及圖8A分別為本發明一較佳實施例之半導體組體之剖視圖及簡化之局部俯視圖，半導體組體包含貼附至線路板散熱墊之半導體元件。
圖9A及圖9B分別係本發明另一較佳實施例之另一散熱增益型線路板之俯視圖及仰視圖，線路板具有自外圍邊緣顯露之被覆穿孔。
圖10係本發明再一實施例之再一散熱增益型線路板之剖視圖，線路板具有直接接觸圖案化內連接基板之第一導線。
在下文中，將提供實施例以詳細說明本發明之實施態樣。本發明之其他優點以及功效將藉由本發明所揭露之內容而更為顯著。應當注意的是，該些隨附圖式為簡化之圖式，圖式中所示之組件數量、形狀、以及大小可根據實際條件而進行修改，且元件的配置可能更為複雜。本發明中也可進行其他方面之實踐或應用，且不背離本發明所定義之精神與範疇之條件下，可進行各種變化以及調整。
[實施例1]
圖1-7係本發明一實施例之散熱增益型線路板之製造方法剖視圖，線路板包含圖案化內連接基板、散熱墊、複數個電性突柱、黏著劑、增層電路及被覆穿孔。
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之通孔，且分別作為散熱墊和電性突柱。黏著劑18夾置於金屬塊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，並提供金屬塊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，且透過第一導線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，並可提供增層電路201及圖案化內連接基板301間之訊號傳導路徑。
圖1為具有金屬板11、第一介電層211及第一金屬層23之層壓基板之結構剖視圖。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之厚度0.3毫米之銅板。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之厚度17微米之銅層。第一介電層211通常為環氧樹脂、玻璃環氧樹脂、聚醯亞胺、及其類似物所製成，其夾置於金屬板11和第一金屬層23之間且具有50微米之厚度。
圖2及圖2A分別為具有形成於第一介電層211上之金屬塊13和金屬柱15之結構剖視圖和俯視圖。可利用微影技術及溼式蝕刻移除金屬板11之選定部位而定義出金屬板11之剩餘部分，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。
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上之流程剖視圖，圖3A為對應圖3之俯視圖，及圖3B為圖案化基板301之仰視圖。將金屬塊13插入圖案化內連接基板301之第一通孔311和黏著劑18之第一開口181，以及將金屬柱15插入圖案化內連接基板301之第二通孔312和黏著劑18之第二開口182，
進行壓合製程。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之層壓板，其係設置在第一介電層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繪示為一羅傑斯核心(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微米之圖案化銅層，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微米之未經圖案化銅層，且自絕緣層351朝向上方向延伸。黏著劑18繪示為一羅傑斯膠片(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之膠片。藉由雷射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鑽孔而形成。相同地，藉由雷射切割穿過黏著劑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鑽孔而形成。
於加熱及加壓下，介於圖案化內連接基板301和第一介電層211間之黏著劑18係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藉由黏著劑18而與圖案化內連接基板301間隔開來，並於向上方向與圖案化內連接基板301共平面。固化之黏著劑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，並於向上方向與金屬塊13、金屬柱15及
圖案化內連接基板301共平面。
圖5為具有穿孔401之結構剖視圖。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可藉由機械性鑽孔而形成，也可經由其他技術如雷射鑽孔以及濕式或非濕式之電漿蝕刻而形成。
圖6為具有第一盲孔213之結構剖視圖。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之選定部分。第一盲孔213可經由各種技術形成，包括雷射鑽孔、電漿蝕刻及微影技術，且一般具有50微米之厚度。可使用脈衝雷射提高雷射鑽孔效能，或者，可使用金屬光罩以及掃描式雷射光束。舉例來說，可先蝕刻銅板以製造一金屬窗口後再照射雷射。
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，然後圖案化第一金屬層23及其上之第一被覆層23’，於第一介電層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之層壓基板，第一介電層211可被直接金屬化以形成第一導線231。並且，在第二金屬層37上沉積第二被覆層37’，然後圖案化第二金屬層37及其上之第二被覆層37’，於絕緣層351上形成第二圖案化線路層371。
同樣參照圖7，第二被覆層37’更沉積在黏著劑18、金屬塊13及金屬柱15上，且於穿孔401中沉積連
接層403以提供被覆穿孔411。沉積於黏著劑18上之第二被覆層37’係一圖案化金屬層，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，其於側面方向覆蓋穿孔401之側壁，並垂直延伸使第一金屬層23及其上之第一被覆層23’電性連接至第二金屬層37及其上之第二被覆層37’，且穿孔401中之剩餘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。
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並具有相同厚度。第一被覆層23’、第二被覆層37’及連接層403可藉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，其結構係首先藉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，然後以電鍍方式將所需厚度之第二銅層形成於晶種層上。或者，於晶種層上沉積電鍍銅層前，該晶種層可藉由濺鍍方式形成如鈦/銅之晶種層薄膜。一旦達到所需之厚度，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、雷射輔助蝕刻及其與蝕刻光罩(圖未示)之組合，以分別定義出第一導線231及第二圖案化線路層371。
為了便於說明，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係以單一層表示，由於銅為同質被覆，金屬層間之界線(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之間之界線則清楚可見。
據此，如圖7所示，完成之散熱增益型線路板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。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之第一通孔311及第二通孔312，並從向上方向與圖案化內連接基板301及黏著劑18上之第二被覆層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，以提供附著於其上之半導體元件之熱傳導路徑，並亦可作為接地/電性平台。在此實施例中，金屬塊13同時作為散熱墊和接地平台。金屬柱15可作為用於訊號路由或電性/接地連接之電性突柱。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，以提供電力平台。第一導線231自第一介電層211朝向下方向延伸，於第一介電層211上側向延伸，並於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之熱傳導及金屬柱15之電性路由。因此，線路板100之熱傳導路徑係由金屬塊13及直接接觸金屬塊13之形成於增層電路201中之第一導電盲孔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之形成於增層電路201中之第一導電盲孔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，並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用於訊號路由。
圖8為半導體組體110之結構剖視圖，其中半導體元件61焊接至金屬塊13，並透過打線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之簡化之局部俯視圖。在此說明書中，半導體元件61之訊號接墊以打線連接至第二圖案化線路層371之選定部位A，其係透過被覆穿孔411而電性連接至增層電路201用於訊號路由；半導體元件61之接地接墊係打線連接至第二圖案化線路層371之選定部位B，其係透過自黏著劑18朝向上方向延伸之金屬層而電性連接至金屬塊13，並電性耦合金屬塊13及第二圖案化線路層371用於接地；以及半導體元件61之電力接墊係打線連接至金屬柱15之顯露部分用於電力連接。
同樣參照圖8，防焊材料511係設置於增層電路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之選定部分係由防焊開口518顯露。第一導線231之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。
[實施例2]
圖9A及圖9B分別係散熱增益型線路板200之俯視圖及仰視圖，線路板200具有自外圍邊緣顯露之被覆穿孔411。
在此實施例中，線路板200係使用相似於實施例1所述方法所製造，除了更進行一切割製程，其係沿著橫斷被覆穿孔411之切割線所進行。因此，被覆穿孔411為具有半圓圓周之半管狀，而非具有圓形圓周之管狀。被覆穿孔411之顯露連接層403可作為電性接觸表面。
[實施例3]
圖10為本發明再一實施例之散熱增益型線路板300之剖視圖，線路板300具有接觸圖案化內連接基板301之第一導線231。
在此實施例中，線路板300係使用相似於實施例1所述方法所製造，除了第一導線231更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之第一圖案化線路層331。因此，圖案化內連接基板301透過被覆穿孔411和接觸第一圖案化線路層331之第一導電盲孔234而電性連接至增層電路201，第一圖案化線路層331可藉由嵌埋之連接元件(圖未示)而電性連接至圖案化內連接
基板301之第二圖案化線路層371。
上述之散熱增益型線路板及半導體組體僅為說明範例，本發明尚可透過其他多種實施例實現。此外，上述實施例可基於設計及可靠度之考量，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系層壓板，且可具有嵌埋之單一層級導線或複數個層級導線。圖案化內連接基板可包含額外第一通孔及第二通孔，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。
如上述實施例，半導體元件可與另一半導體元件共享或不共享金屬塊。舉例說明，單一半導體元件可被設置在金屬塊上，或者，複數個半導體元件可被設置在金屬塊上。例如，可將四個2x2矩陣小晶片附著至金屬塊，且圖案化內連接基板可包含額外的內連接墊，以接收、規劃額外的晶片墊。和提供金屬塊給各個晶片的情況相比，這種方式可能更有利於降低成本。
半導體元件可為已封裝或未封裝晶片。此外，該半導體元件可為裸晶片或晶圓級封裝晶片(wafer level packaged die)等。半導體元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。金屬塊可客製化以容納半導體元件，舉例來說，金屬塊的顯露表面可為正方形或矩形，俾與半導體元件之熱接觸點之形狀相同或相似。
在本文中，「鄰接」一詞意指元件係一體成型(形成單一個體)或相互接觸(彼此無間隔或未隔開)。例如，第一導線鄰接於金屬塊及金屬柱，但並未鄰接於圖案化內連接基板之第二圖案化線路層。
「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，但並未接觸圖案化內連接基板之第二圖案化線路層。
「覆蓋」一詞意指於垂直及/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之狀態下，黏著劑於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，但於向上及向下方向未覆蓋金屬塊和金屬柱。相同地，增層電路於向下方向覆蓋圖案化內連接基板，不論是否有另一元件(如：黏著劑)位於內連接基板與增層電路之間。
「層」字包含圖案化及未圖案化之層體。例如，當第一金屬層設置於第一介電層上時，第一金屬層可為一空白未經光刻及濕式蝕刻之平板。此外，「層」可包含複數個個疊合層。
「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之通孔中，並於向上方向由圖案化內連接基板中顯露出來。
「插入」一詞意指元件間之相對移動。例如，「將金屬塊和金屬柱插入通孔中」係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(穿入並穿出)通孔或未貫穿(穿入但未穿出)通孔。
「對準」、「對齊」一詞意指元件間之相對位置，不論元件之間是否彼此保持距離或鄰接，或一元件插入且延伸進入另一元件中。例如，第一盲孔係對準金屬塊和金屬柱，且金屬塊和金屬柱對準通孔。
「設置」、「位於」、「層壓」一語包含接觸與非接觸單一或多個支撐元件。例如，半導體元件係設置於金屬塊上，不論半導體元件是否接觸金屬塊或以焊料與金屬塊相隔。
「間隙中之黏著劑」一語表示黏著劑位於間隙中。例如，黏著劑在間隙中可具有不同於第一厚度之第二厚度，表示在間隙中之黏著劑可具有不同於第一厚度之第二厚度。
「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、或經由增層電路之額外導線而電性連接至端子接墊。
「上方」一詞意指向上延伸，且包含鄰接與非鄰接元件以及重疊與非重疊元件。例如，當增層電路面朝
向下方向時，金屬塊和金屬柱於其上方延伸，鄰接第一介電層並自第一介電層突伸而出。
「下方」一詞意指向下延伸，且包含鄰接與非鄰接元件以及重疊與非重疊元件。例如，當增層電路面朝向下方向時，增層電路於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。
「第一垂直方向」及「第二垂直方向」並非取決於線路板之定向，凡熟悉此項技藝之人士即可輕易瞭解其實際所指之方向。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，第一介電層可於一側向平面「側向」延伸至線路板之外圍邊緣，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。
本發明之散熱增益型線路板及使用其之半導體組體具有多項優點。線路板及半導體組體之可靠度高、價格平實且極適合量產。金屬塊和增層電路之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。因增層電路之高路由可行性，增層電路提供之訊號路由利於高I/O值以及高性能之應用。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之半導體組體可靠度高、
價格平實且極適合量產。
本案之製作方法具有高度適用性，且係以獨特、進步之方式結合運用各種成熟之電性連結及機械性連結技術。此外，本案之製作方法不需昂貴工具即可實施。因此，相較於傳統技術，此製作方法可大幅提升產量、良率、效能與成本效益。
在此所述之實施例係為例示之用，其中該些實施例可能會簡化或省略本技術領域已熟知之元件或步驟，以免模糊本發明之特點。同樣地，為使圖式清晰，圖式亦可能省略重覆或非必要之元件及元件符號。
精於此項技藝之人士針對本文所述之實施例當可輕易思及各種變化及修改之方式。例如，前述之材料、尺寸、形狀、大小、步驟之內容與步驟之順序皆僅為範例。本領域人士可於不悖離如隨附申請專利範圍所定義之本發明精神與範疇之條件下，進行變化、調整與均等技藝。
雖然本發明已於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專利範圍的精神以及範圍的條件下，可對於本發明進行可能的修改以及變化。
100‧‧‧線路板
13‧‧‧金屬塊
15‧‧‧金屬柱
18‧‧‧黏著劑
201‧‧‧增層電路
211‧‧‧第一介電層
213‧‧‧第一盲孔
23‧‧‧第一金屬層
23’‧‧‧第一被覆層
231‧‧‧第一導線
233‧‧‧第一導電盲孔
301‧‧‧圖案化內連接基板
331‧‧‧第一圖案化線路層
351‧‧‧絕緣層
37‧‧‧第二金屬層
37’‧‧‧第二被覆層
371‧‧‧第二圖案化線路層
401‧‧‧穿孔
403‧‧‧連接層
411‧‧‧被覆穿孔
Claims (7)
- 一種具有散熱墊及電性突柱之散熱增益型線路板，包括：一圖案化內連接基板，其具有複數個第一通孔和複數個第二通孔；一作為散熱墊之金屬塊，其延伸進入該圖案化內連接基板之該第一通孔；一作為電性突柱之金屬柱，其延伸進入該圖案化內連接基板之該第二通孔；一黏著劑，其自一第一垂直方向覆蓋該圖案化內連接基板，於與該第一垂直方向相反之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之間隙及該金屬柱和該圖案化內連接基板間之間隙；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、複數個第一盲孔及一第一導線，其中該第一介電層中之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，並於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並電性連接該圖案化內連接基板及該增層電路。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有散熱墊及電性突柱之散熱增益型線路板，其中，該散熱墊及該電性突柱於該第 二垂直方向與該圖案化內連接基板平面，於該第一垂直方向與該黏著劑共平面。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有散熱墊及電性突柱之散熱增益型線路板，其中，該散熱墊之一表面係自該第二垂直方向顯露出來，用以連接一半導體元件。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有散熱墊及電性突柱之散熱增益型線路板，更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，並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。
- 如申請專利範圍第4項所述之具有散熱墊及電性突柱之散熱增益型線路板，其中，該圖案化金屬層於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。
- 一種具有散熱墊及電性突柱之散熱增益型線路板，包括：一圖案化內連接基板，其具有複數個第一通孔和複數個第二通孔；一作為散熱墊之金屬塊，其延伸進入該圖案化內連接基板之該第一通孔；一作為電性突柱之金屬柱，其延伸進入該圖案化內連接基板之該第二通孔；一黏著劑，其自一第一垂直方向覆蓋該圖案化內連接基板，於與該第一垂直方向相反之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之間隙及該金屬柱和該圖案化內連接基板間之間隙；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、複數個第一盲孔、一額外第一盲孔及一第一導線，其中該第一介電層中之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並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，並於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。
- 如申請專利範圍第6項所述之具有散熱墊及電性突柱之散熱增益型線路板，更包括一被覆穿孔，其延伸穿過該黏著劑並電性連接該圖案化內連接基板及該增層電路。
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