CN104302092B - 电路板结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电路板结构及其制造方法，所述电路板结构的制造方法包括提供电路基板，其中电路基板包括绝缘层、第一金属层以及第二金属层，而绝缘层配置于第一金属层以及第二金属层之间，其中第一金属层形成有一第一开孔，绝缘层形成有第二开孔以及预留区域，其中第一开孔的孔径大于第二开孔的孔径，而预留区域位于第一开孔的侧壁与第二开孔的侧壁之间。形成第一遮罩层覆盖于第一金属层以及预留区域，其中第一遮罩层暴露第二开孔。以该第一遮罩层为遮罩，利用电镀于第二开孔内形成散热金属柱。去除第一遮罩层。

Description

电路板结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种电路板结构，且特别是涉及电路板结构的制造方法。

背景技术

目前常见的电子产品，例如手机与笔记型电脑，在微型化的趋势下，整体的封装模块堆叠密度越来越高。因此，电子产品的功能越来越多，而所消耗的功率也越来越大，以至于电子产品在运作时会产生很多热能，从而增加电子产品的温度。据此，为了减少电子产品因为温度过高而致使电子产品的可靠度下降，通常于电路板上设计铜柱作为电子元件的散热路径。

一般而言，以已知电镀法制备散热铜柱时，是以钻孔而贯穿电路板的两面铜层，再进行金属化以电镀方式于钴孔内壁附着铜层，不过，铜离子容易附着于线路的边缘、开口的侧壁或者是散热铜柱与开口的侧壁的交界处壁上形成瘤状粒子的分布，进而在此处累积而形成多余的铜瘤。

发明内容

本发明实施例提供一种电路板结构的制造方法，其所形成的散热金属柱能帮助上述封装模块的散热。

本发明实施例提供一种电路板结构的制造方法，所述电路板结构的制造方法包括提供电路基板，其中电路基板包括绝缘层、第一金属层以及第二金属层，而绝缘层配置于第一金属层以及第二金属层之间，其中第一金属层形成有一第一开孔，绝缘层形成有第二开孔以及预留区域，其中第一开孔的孔径大于第二开孔的孔径，而预留区域位于第一开孔的侧壁与第二开孔的侧壁之间。形成第一遮罩层覆盖于第一金属层以及预留区域，其中第一遮罩层暴露第二开孔。以该第一遮罩层为遮罩，利用电镀形成散热金属柱于第二开孔内。去除第一遮罩层。

本发明实施例提供一种电路板结构，其所形成的散热金属柱能帮助上述封装模块的散热。

本发明实施例提供一种电路板结构，所述电路板结构包括电路基板以及至少一散热金属柱。电路基板包括绝缘层、第一金属层以及第二金属层，而绝缘层配置于第一金属层以及第二金属层之间，其中第一金属层形成有一第一开孔，绝缘层形成有第二开孔，第二开孔裸露出第二金属层，其中第一开孔的孔径大于第二开孔的孔径。散热金属柱，配置于第二开孔内。

综上所述，本发明实施例提供电路板结构及其制造方法，电路板结构的第一开孔的孔径大于第二开孔的孔径，而预留区域位于第一开孔的侧壁与第二开孔的侧壁之间。形成第一遮罩层覆盖于第一金属层以及预留区域，所以在电镀制备散热金属柱的过程中，金属离子不容易堆积第二开口的边缘的交界处。据此，得以通过电镀能促使散热金属柱完整地形成。

为了能更进一步了解本发明为达成既定目的所采取的技术、方法及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明、图式，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得以深入且具体的了解，然而所附图式与附件仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。

附图说明

图1A至1F分别是本发明实施例的电路板结构的制造方法于各步骤所形成的半成品的示意图。

图2是本发明第一实施例的电路板结构的示意图。

图3是本发明第二实施例的电路板结构的示意图。

【符号说明】

100、200 电路板结构

110、210 电路基板

112 绝缘层

114 第一金属层

114' 第一线路层

116 第二金属层

116' 第二线路层

120、120'、220 散热金属柱

216' 第二线路层

C1、C2 第一电子元件

H1 第一开孔

H2 第二开孔

L1 第一开孔的孔径

L2 第二开孔的孔径

M1 预留区域

S1 第一遮罩层

S2 第二遮罩层

具体实施方式

图1A至1F分别是本发明第一实施例的电路板结构的制造方法于各步骤所形成的半成品的示意图。请依序配合参照图1A～图1F。

首先,请参阅图1A，提供电路基板110，其中电路基板110包括绝缘层112、第一金属层114以及第二金属层116，而绝缘层112配置于第一金属层114以及第二金属层116之间。于本实施例中，电路基板110为一双面金属板，其中第一金属层114以及第二金属层116分别与绝缘层112电性连接并且位于绝缘层112上下两侧。一般而言，第一金属层114以及第二金属层116是由金属薄片形成，而金属薄片例如是铜箔片。不过，于其他实施例中，电路基板110也可以是一现成多层电路板。本发明并不对此加以限制。

请参阅图1B，将第一金属层114进行图案化处理，以使第一金属层114形成有第一开孔H1。详细来说，可以通过微影蚀刻的方式，去除部分第一金属层114以形成第一开孔H1。据此，第一开孔H1得以露出部分的绝缘层112，而第一开孔H1的孔径为L1。

请参阅图1C，延伸第一开孔H1通过于绝缘层112以形成第二开孔H2。详细而言，于第一开孔H1的位置，向绝缘层112方向向下形成第二开孔H2。值得注意的是，第二开孔H2裸露第二金属层116，而第一开孔H1的孔径L1大于第二开孔H2的孔径L2。形成第二开孔H2的方法可以包括激光钻孔、铣床。详细来说，以激光钻孔方式继续延伸第一开口H1向下烧蚀绝缘层112，据以形成第二开孔H2。或者，也可以运用铣床的方式，将第一开孔H1所露出部的绝缘层112去除，据以形成第二开孔H2。除此之外，第二开孔H2也可以是先以铣床的方式向下去除部分的绝缘层112，然后再以激光钻孔的方式继续去除绝缘层112，据以形成第二开孔H2。而后，可以通过化学方法以去除残留于第二金属层表面的绝缘层。

绝缘层112具有预留区域M1，而预留区域M1位于第一开孔H1的侧壁与第二开孔H2的侧壁之间。具体而言，预留区域M1位于绝缘层112的上表面，而预留区域M1定义为第一开孔H1的侧壁与第二开孔H2的侧壁之间所相距的区域。也就是说，第一金属层114并未全面覆盖绝缘层112。经由上述步骤，电路基板110大致上已经形成。

接着，形成第一遮罩层S1覆盖于第一金属层114以及预留区域M1，形成第二遮罩层S2覆盖于第二金属层116。具体而言，第一遮罩层S1以及第二遮罩层S2可以是抗蚀刻干膜（anti-etching dry film）、光阻（photo resist）或者其他绝缘材料，第一遮罩层S1覆盖于第一金属层114以及预留区域M1，而且第一遮罩层S1暴露第二开孔H2。第二遮罩层S2覆盖于第二金属层116的外侧表面。值得说明的是，第一遮罩层S1以及第二遮罩层S2皆没有覆盖在第二开口H2所裸露出的第二金属层116。

此外，须说明的是，为了工艺上的考虑，形成第一遮罩层S1与第二遮罩层S2以及第一开孔H1与第二开孔H2的步骤顺序可以是同时或是顺序对调，本发明并不对此加以限定。

依此，于其他发明实施例中，形成电路板结构100的制造方法也可以是在延伸第一开孔H1通过于绝缘层112以形成第二开孔H2的步骤之前，形成第一遮罩层S1覆盖于第一金属层114以及第一开孔H1，形成第二遮罩层S2覆盖于第二金属层116。详细而言，将第一金属层114进行图案化处理，以使第一金属层114形成有第一开孔H1后，形成第一遮罩层S1覆盖第一金属层114以及第一开孔H1所裸露出来的绝缘层112之上，而形成第二遮罩层S2于第二金属层116的外侧表面。接着，在通过第一遮罩层S1于绝缘层112上形成第二开口H2。

此外，值得说明的是，于其他发明实施例中，电路基板110也可以是运用增层法制程来形成。详细而言，先提供绝缘层112。接着，于绝缘层112上形成第二开口H2。之后，在绝缘层112上下两侧分别覆盖位于外层的第一金属层114以及第二金属层116，其中第一金属层114已形成有第一开口H1，也即，第一金属层114并未覆盖预留区域M1。然后，进行高温压合，从而形成电路基板110。

请参阅图1D，以第一遮罩层S1为遮罩，利用电镀（plating）形成散热金属柱120'于第二开孔H2内。详细而言，先以电镀的方式，将铜金属镀满第二开口H2，据以形成实心的散热金属柱120'。一般而言，以已知电镀法制备散热金属柱时，金属离子（例如铜离子）容易堆积于金属层的边缘，例如线路的边缘或金属层开口的边缘，以至于金属层的边缘容易形成多余的金属瘤，例如铜瘤（copper nodule），从而降低产品良率。

然而，相较于已知电镀技术而言，由于第一遮罩层S1覆盖于第一金属层114以及预留区域M1，所以在电镀制备散热金属柱120'的过程中，第二开口H2的边缘不容易因金属离子的堆积而形成金属瘤。据此，得以通过电镀以促使散热金属柱120'完整地形成。此外，第二遮罩层S2覆盖于第二金属层116的外侧表面，主要用于防止金属离子附着于第二金属层116之上。

请参阅图1E，去除第一遮罩层S1以及第二遮罩层S2。由于第一遮罩层S1以及第二遮罩层S2可以是抗蚀刻干膜（anti-etching dry film）或者光阻（photo resist），所以可以通过含氢氧化钠的水溶液而去除。

接着，请参阅图1F，为了使得散热金属柱120'的顶端平整以利后续装设电子元件C1工序，电路板结构100的制造方法还包括对散热金属柱120'进行一磨刷处理。具体而言，可以通过砂带研磨机将散热金属柱120'的顶端磨整，从而形成顶面平整的散热金属柱120。据此，电子元件C1得以较容易地装设于散热金属柱120的顶面。值得说明的是，为了不同的电子元件C1的尺寸以及产品装设设计，散热金属柱120可以具有不同的高度，也即，散热金属柱120的顶端可以是低于第一金属层114的表面，也可以是高于第一金属层114的表面。于本实施例中，通过砂带研磨机将散热金属柱120的顶端磨整至大致与第一金属层114的表面齐平。不过，于本发明第二实施例中，也可以将散热金属柱120'的顶端磨整至低于第一金属层114，以形成散热金属柱220。

接着，可以进行后续的蚀刻线路工艺，以蚀刻第一金属层114以及第二金属层116的表面从而形成第一线路层以及第二线路层。不过，本发明并不对蚀刻线路工艺加以限制。

而后，于后续电子元件的装设工序中，电子元件可以是通过打线方式、覆晶方式或其他方法而与第一金属层114电性连接并且装设于散热金属柱120之上。据此，散热金属柱120得以将电子元件的热能传导至外界环境中，以避免电子元件因为热能累积导致温度提高而影响电子元件的运作。

请再次参阅图1F，图1F是本发明实施例的电路板结构的示意图。电路板结构100包括电路基板110以及散热金属柱120。电路基板110包括绝缘层112、第一金属层114以及第二金属层116，其中第一金属层114以及第二金属层116分别位于绝缘层112的两侧。第一金属层114具有第一开孔H1，绝缘层112具有第二开孔H2。散热金属柱120配置于第二开孔H2内。

电路基板110用以作为不同电子元件所装设的载体（carrier）。一般而言，电路基板110的绝缘层112配置有第一金属层114以及第二金属层116，而第一金属层114以及第二金属层116包括有接垫（boding pad）以及线路（trace）等。在实际应用方面，第一金属层114以及第二金属层116可依照产品不同的电性连接需求而设置不同的接垫及线路配置。

于本实施例中，电路基板110是一双面电路板结构，依此，绝缘层112、第一金属层114以及第二金属层116共同构成电路基板110。不过，于其他实施例中，电路基板110也可以是一多层电路板结构。依此，电路基板110可以包括两个以上的绝缘层112，而这些绝缘层112皆位于第一金属层114以及第二金属层116之间。值得说明的是，电路基板110可以是双面电路板结构，也可以是多层电路板结构，但本发明并不对此加以限制。

绝缘层112位于第一金属层114以及第二金属层116之间，而第一金属层114具有第一开孔H1，绝缘层112具有第二开孔H2。值得说明的是，第二开孔H2是由第一开孔H1的位置向绝缘层112的方向延伸并且穿透绝缘层112，也就是说，第一开孔H1的中心位置与第二开孔H2的中心位置相同。第一开孔H1的孔径L1大于第二开孔H2的孔径L2。据此，第一开孔H1得以裸露出部分的绝缘层112，而第二开孔H2得以裸露出部分的第二金属层116。

值得说明的是，绝缘层112具有一预留区域M1，而预留区域M1位于第一开孔H1的侧壁与第二开孔H2的侧壁之间。具体而言，预留区域M1位于绝缘层112的上表面，而预留区域M1定义为第一开孔H1的侧壁与第二开孔H2的侧壁之间所相距的区域。也就是说，第一金属层114并未全面覆盖绝缘层112。

值得说明的是，绝缘层112通常是以预浸材料层（Preimpregnated Material）来形成，依照不同的增强材料来分，预浸材料层可以是玻璃纤维预浸材（Glass fiberprepreg）、碳纤维预浸材（Carbon fiber prepreg）、环氧树脂（Epoxy resin）等材料。不过，绝缘层112也可以是以软板材料来形成，也就是说，绝缘层112大部分是由聚脂材料（Polyester,PET）或者是聚酰亚胺树脂（Polyimide,PI）所组成而没有含玻璃纤维、碳纤维等。然而，本发明并不对绝缘层112的材料加以限定。

散热金属柱120配置于第二开孔H2内，且与第二金属层116相连接，而于后续电子元件的装设工序中，电子元件装设于散热金属柱120上。散热金属柱120用以将电子元件的热能传导至外界环境中，以避免电子元件因为热能累积导致温度提高而影响电子元件的运作。

值得说明的是，为了不同的电子元件的尺寸以及产品装设设计，散热金属柱120可以具有不同的高度，也即，散热金属柱120的顶端可以是低于第一金属层114的表面，也可以是齐平于第一金属层114的表面。

图2示出本发明第一实施例的电路板结构的示意图，请参阅图2。于第一实施例中，散热金属柱120的高度大约与第一金属层114的表面齐平，而电子元件C1装设于散热金属柱120上。据此，电子元件C1产生的热能得以通过散热金属柱120传递至外界。值得注意的是，电子元件C1可以是以打线方式（wire bonding）、覆晶方式（flip chip）或其他方法而与第一线路层114'电性连接，而第一线路层114'以及第二线路层116'是分别通过微影蚀刻第一金属层114以及第二金属层116而形成。此外，于其他实施例中，第一金属层114与第二金属层116也可以是线路层，也就是说，第一金属层114与第二金属层116也可以是第一线路层114'以及第二线路层116'。电子元件C1装设于散热金属柱120之上并与散热金属柱120热耦接（thermally coupled to）。

图3示出本发明第二实施例的电路板结构的示意图。第二实施例的电路板结构200与第一实施例的电路板结构100二者结构相似，功效相同，例如电路板结构200与100同样都包括绝缘层。以下将仅介绍电路板结构200与100二者的差异，而相同的特征则不再重复赘述。

请参阅图3，第二实施例的电路板结构200包括绝缘层112、第一线路层114'以及第二线路层216'，其中第一线路层114'以及第二线路层216'分别位于绝缘层112的两侧。第一线路层114'具有第一开孔H1，而绝缘层212具有第二开孔H2。散热金属柱220配置于第二开孔H2内，而电子元件C2位于第二开孔H2内并且装设于散热金属柱220上，且电子元件C2与第一线路层114'电性连接并且与散热金属柱220热耦接。而第一线路层114'是通过微影蚀刻第一金属层114而形成。此外，于其他实施例中，第一金属层114与第二金属层216也可以是线路层，也就是说，第一金属层114与第二金属层216也可以是第一线路层114'以及第二线路层216'。值得说明的是，为了增加电路板结构200的电流载流能力，第二金属层216为厚铜金属层。不过，本发明并不对第二金属层216的厚度加以限制。

于本实施例中，散热金属柱220的高度低于第一金属层114的表面齐平，而电子元件C2装设于散热金属柱220上。据此，电子元件C2产生的热能得以通过散热金属柱220传递至外界。不过，本发明并不对散热金属柱220的高度以限定。

综上所述，本发明实施例提供电路板结构及其制造方法。电路板结构的第一开孔的孔径大于第二开孔的孔径，而预留区域位于第一开孔的侧壁与第二开孔的侧壁之间。形成第一遮罩层覆盖于第一金属层以及预留区域，所以在电镀制备散热金属柱的过程中，金属离子不容易在第二开口的边缘形成金属瘤。据此，通过电镀，得以促使散热金属柱完整地形成。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以限定本发明的专利保护范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神与范围内，所作的更动及润饰的等效替换，仍为本发明的权利要求保护范围内。

Claims (11)

1.一种电路板结构的制造方法，其特征在于，所述电路板结构的制造方法包括：

提供一电路基板，其中，所述电路基板包括一绝缘层、一第一金属层以及一第二金属层，而所述绝缘层配置于所述第一金属层与所述第二金属层之间，其中，所述第一金属层具有一第一开孔，所述绝缘层具有一第二开孔以及一预留区域，其中，所述第一开孔的孔径大于所述第二开孔的孔径，而所述预留区域位于所述第一开孔的侧壁与所述第二开孔的侧壁之间；

形成一覆盖于所述第一金属层以及所述预留区域的第一遮罩层，其中，所述第一遮罩层暴露出所述第二开孔；

以所述第一遮罩层作为遮罩，利用电镀的方式在所述第二开孔内形成一散热金属柱；以及

将所述第一遮罩层去除。

2.根据权利要求1所述的电路板结构的制造方法，其特征在于，形成所述第一开孔以及所述第二开孔的步骤包括：

对所述第一金属层进行图案化处理，以形成所述第一开孔；以及

在所述第一开孔的位置朝所述绝缘层的方向向下延伸，以形成所述第二开孔，其中，所述第二开孔裸露出所述第二金属层。

3.根据权利要求2所述的电路板结构的制造方法，其特征在于，对所述第一金属层进行图案化处理的步骤包括：

通过微影蚀刻所述第一金属层，以使所述第一金属层形成有所述第一开孔。

4.根据权利要求1所述的电路板结构的制造方法，其特征在于，所述电路板结构的制造方法还包括对所述散热金属柱进行一磨刷处理，以使所述散热金属柱的顶端平整。

5.根据权利要求2所述的电路板结构的制造方法，其特征在于，在所述第一开孔的位置朝所述绝缘层的方向向下延伸以形成所述第二开孔的步骤之后，形成所述第一遮罩层，所述第一遮罩层覆盖于所述第一金属层以及所述第一开孔。

6.根据权利要求2所述的电路板结构的制造方法，其特征在于，在所述第一开孔的位置朝所述绝缘层的方向向下延伸以形成所述第二开孔的步骤之前，形成所述第一遮罩层，所述第一遮罩层覆盖于所述第一金属层以及所述第一开孔。

7.根据权利要求4所述的电路板结构的制造方法，其特征在于，所述散热金属柱的顶端与所述第一金属层齐平。

8.根据权利要求4所述的电路板结构的制造方法，其特征在于，所述散热金属柱的顶端低于所述第一金属层。

9.根据权利要求1所述的电路板结构的制造方法，其特征在于，所述电路板结构的制造方法还包括将一电子元件装设于所述散热金属柱上，且所述电子元件与所述第一金属层电性连接，并且所述电子元件与所述散热金属柱热耦接。

10.根据权利要求1所述的电路板结构的制造方法，其特征在于，所述电路板结构的制造方法还包括形成一覆盖于所述第二金属层的第二遮罩层。

11.根据权利要求1所述的电路板结构的制造方法，其特征在于，通过激光烧蚀所述绝缘层以形成所述第二开孔。