CN101025398A - 微孔填铜后的凹陷或凸起分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种微孔(micro via或laser via)填铜后的凹陷或凸起分析方法，其是利用高度扫描装置测量一印刷电路板中填铜步骤实施后叠层板材表面上铜镀层的高度分布，然后选择各微孔所在处局部铜覆盖面积的复数个高度值。平均或计算所述局部铜覆盖面积在所述微孔外围的复数个高度值以得到一相对基准高度，并以所述相对基准高度和所述微孔范围内铜覆盖表面的各高度值比较而定出各差值。计算各所述差值大于一允许凹陷量或允许凸起量的累积数量是否超过一预设值，如果超过则可判定所述微孔范围内铜覆盖表面具有凹陷或凸起缺点。

Description

微孔填铜后的凹陷或凸起分析方法

技术领域

本发明涉及一种微孔填铜后的凹陷或凸起分析方法，其是一种分析印刷电路板上微孔填铜后是否表面具有凹陷或凸起缺点的方法。

背景技术

随着电子产品需求的驱动，印刷电路板在形态上逐渐趋于轻薄短小，在功能上则要求性能稳定、多功能和高速化。相对地，其制程技术的发展则越来越困难，即要满足轻量化、薄形化、细线化和小孔化等高密度设计的需求。目前极受重视的球栅阵列(Ball GridArray；BGA)或倒装芯片(flip chip)衬底和使用量日增的便携式产品的电路衬底，例如大哥大、计算机中央处理器、电子辞典、PCMCIA卡等，将会使用大量的高密度(High DensityIntegration；HDI)衬底，传统衬底鉴于其密度不够，虽然在制造上不断改进如钻孔机、蚀刻机等制程设备，但仍只能做到4密耳(mil)线距与6密耳直径的通孔，如此无法达到上述需求和未来窄脚距电子构造设计的限制。因此具有细线、小孔的高密度衬底便应运而生，希望能取代传统多层压合衬底或印刷电路板的制程。

相对地，增层(build-up)法衬底制程配合激光钻孔技术将可有效减少通孔占用面积，而容易达到细线、小孔的高密度要求，其在传统衬底结构内加上一达数层的细线层，是一种经济又有效的衬底制造方法。此类型衬底的中间层可为传统的FR-4或ABF衬底，然后逐层叠加上介电层与铜箔，此叠加上的线路与孔径均比传统的衬底细小，而层间厚度也相对缩小，如此密度增加且厚度变薄，所以衬底面积将可以变小。

然而于增层法衬底填铜步骤后，最常发生的缺点为位于微孔15上方的铜镀层14容易产生凹陷141(或凸起，图未示)，如图1所示。在上层绝缘层11中有微孔15，且有一内部铜线路层的铜垫(pad)12设于所述微孔15底部。为能连接铜垫12和后续形成于上层绝缘层11表面的铜线路层，因此会在微孔15内和上层绝缘层11表面沉积一铜镀层14。然而当微孔15上方铜覆盖面积有凹陷141(或凸起)的缺点发生，如要在铜镀层14上继续叠层时，所述凹陷141严重时会造成衬底的内部线路失效而无法正常传递电气信号。

综上所述，市场上急切需要一种分析印刷电路板上微孔镀铜后是否表面具有凹陷缺点的方法，借此可以确认印刷电路板中各叠层板材的质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种微孔填铜后的凹陷或凸起分析方法，可排除印刷电路板的叠层板材变形量的影响，而能分析出各盲孔上方铜镀层的实际凹陷深度和有效面积。

本发明的另一目的是提供一种呈现铜镀层上凹陷或凸起缺点分布的方法，其通过画面显示凹陷或凸起缺点存在处，并进一步呈现所述凹陷缺点造成那些印刷电路板单元失效的结果。

为达到上述目的，本发明揭示一种微孔填铜后的凹陷或凸起分析方法，其是利用高度扫描装置测量一印刷电路板中填铜步骤实施后叠层板材表面上铜镀层的高度分布，然后选择各微孔所在处局部(或微孔周围)铜覆盖面积的复数个高度值。平均所述局部铜覆盖面积在所述微孔外围的复数个高度值以作为一相对基准高度，并以所述相对基准高度和所述微孔范围内铜覆盖表面的各高度值比较而定出各差值。计算各所述差值大于一允许凹陷量或允许凸起量的累积数量是否超过一预设值，如果超过则可判定所述微孔范围内铜覆盖表面具有凹陷或凸起缺点。

可利用画面或图表显示印刷电路板上凹陷缺点存在处，并进一步以画面或图表呈现所述凹陷缺点所造成失效的印刷电路板单元位置。

附图说明

图1是常规增层法衬底中叠层板材的凹陷发生的示意图；

图2是本发明所分析印刷电路板中叠层板材的外观示意图；

图3是图2中选取铜覆盖面积的立体高度分布图；

图4(a)是取图3中通过微孔直径的X-Y平面的高度分布图；

图4(b)是具有针孔的填铜后微孔沿直径的X-Y平面的高度分布图；

图5是本发明分析铜镀层在微孔截面积所涵盖范围内有效凹陷面积的示意图；

图6是本发明显示具有凹陷缺点的微孔位置的示意图；

图7是本发明显示因凹陷缺点造成无法使用的印刷电路板单元的示意图；

图8是设定铜镀层上选取范围的另一实施例的示意图；和

图9是取图8中通过微孔直径的X-Y平面的高度分布图。

具体实施方式

图2是本发明所分析印刷电路板中叠层板材的外观示意图。叠层板材20划分为九个单元26，每一单元26内包含复数个微孔25，而微孔25内和整个叠层板材20表面均覆盖一铜镀层24。可利用高度扫描装置测量所述铜镀层24的表面高度分布，然后特别针对各微孔25所在处，分别选定一大于微孔25截面积的铜覆盖面积271或272，或可称所述选定面积为选取范围(range of interest)。所述铜覆盖面积271或272可依实际微孔尺寸加上一个容许宽度来形成，以确保铜覆盖面积271或272已涵盖指定的微孔25。

参见图3，所述选定的铜覆盖面积271内表面的高度分布值均已取得，可分别针对所述局部的高度分布值进行分析，以判断是否有超出允许规格的凹陷32(或凸起)产生。图中虚线的圆柱体31是表示所述凹陷32相对于下方微孔25的位置关系，所述微孔25截面的半径为r。很明显圆柱体31上方中央的凹陷32曲面的高度与圆柱体31外围的表面高度相比较低(如果中央为凸起则会高于圆柱体31外围的表面高度)。

图4(a)是取图3中通过圆柱体31直径的X-Y平面的高度分布图。由于叠层板材20会因为材料内残留应力而造成翘曲现象，所以Z轴上代表的高度值并非叠层板材20表面实际上凹陷或垄起的高度，因此需要先找出相对基准高度或参考高度才能定义出有意义的凹陷或垄起量。本发明是将铜覆盖面积271于微孔25外围(图4(a)中2r外)的高度分布值平均或计算而得到一相对基准高度R，且针对各微孔25分别计算出一个相对基准高度。

以凹陷情况为例(凸起状况反之亦然)，由所述相对基准高度R往下位移一可允许凹陷量h而定义出一高度阈值T，如果高度值低于T的表面均视为有效凹陷的区域，如图4(a)中d即为判定为有效凹陷区域。

如图4(b)所示，并不是一经判定存在有效凹陷区域的铜覆盖面积271就视为具有凹陷缺点，一般还需要计算出所述有效凹陷区域所占面积才能确认是否真为凹陷缺点。举例而言，如果铜覆盖面积271内有一细小的针孔41，所述针孔41内的最小高度明显小于高度阈值T许多，然而如果仅依据此一高度阈值T比较而未进一步分析针孔41底部所占总面积的比例，那么很可能产生过多且不当的凹陷缺点认定结果，从而判定太多为不良品的单元26而造成成本严重负担。实际上，如果铜覆盖面积271内仅有一细小的针孔41，而其它面积的高度均大于高度阈值T，那么所述针孔41并不会使垂直导通功能无法正常执行。另外，针孔41的容忍面积可由用户设定。

如图5所示，微孔25截面积所涵盖范围内(直径2r的圆面积)可依据高度值测量点位置而分为复数个面积基本单元51，即每个面积基本单元51都有至少一高度值。将所述相对基准高度R与各面积基本单元51的高度值相比较，可分别得到一差值，例如图5中所示的数字即代表差值(或用颜色或符号代表差值的大小而供用户容易判读)。如果差值大于可允许凹陷量h(本实施例假设h＝4)，且面积大于一预设值则视为具有凹陷缺点，即差值大于4的累积数量(图5中共有7个数字大于4)大于预设值(假设为5)，那么铜覆盖面积271就被认定为有效凹陷。

叠层板材20上各微孔25处所选定铜覆盖面积分别经由前述高度分析后，可利用画面或图表显示出具有凹陷缺点的填铜微孔25位置所在，如图6是以×的符号或标记代表凹陷缺点发生处。当然也可以颜色取代×的标示，例如有凹陷缺点的微孔25以红色表示(或者有凸起缺点的微孔25以蓝色填满)，其它正常的微孔25则用绿色呈现。当然也可以不同颜色、符号或标记表示凹陷量的大小，例如深红表示凹陷量相对最深处，而由深红渐转浅红而变成凹陷量相对较小的黄色标示。

当各叠层板材20逐次压合(sequential lamination)成为最终的衬底后，如果其中某层叠层板材20有发生一凹陷缺点，那么所述凹陷缺点所在的印刷电路板单元就视为报废。因此，可统计各印刷电路板单元76内有否凹陷缺点或凸起缺点存在，如果有一凹陷缺点或凸起缺点则以×的符号或标记代表所述无法使用或报废的印刷电路板单元76，如图7所示。

本发明除了能分析未经蚀刻的铜镀层24的质量，同样能分析蚀刻后的铜镀层84是否有具有凹陷缺点，如图8所示。叠层板材80上有一微孔85处所设定选取范围87内有一蚀刻后的铜镀层84，因此铜镀层84外侧的表面高度会远低于凹陷可能发生处的高度，如图9所示。然而不同于上述实施例的步骤仅在于相对基准高度R的计算方式，本实施例是将选取范围87中铜覆盖面积于2r和2Rc之间的环形区域内高度分布值平均而得到一相对基准高度R′，即两侧高度远低于一最低阈值L的区间不列入相对基准高度的平均数据中。同样再通过一高度阈值T′就能确认铜镀层84的有效凹陷区域是否存在于选取范围内，如果有效凹陷区域超过一预设值则可判定所述微孔85具有凹陷缺点。

本发明的技术内容和技术特点已揭示如上，然而所属领域的技术人员仍可能基于本发明的教示和揭示而作种种不背离本发明精神的替换和修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换和修饰，并为以下的权利要求书所涵盖。

Claims (8)

1.一种填铜微孔的凹陷分析方法，其包含下列步骤：

扫描一填铜步骤实施后的叠层板材表面上的高度分布；

选择所述叠层板材中至少一微孔所在处局部铜覆盖面积的复数个高度值；

计算所述局部铜覆盖面积在所述微孔范围外的复数个高度值而得到一相对基准高度；

比较所述相对基准高度与所述微孔范围内所述铜覆盖面积的各所述复数个高度值间存在的各差值；和

计算各所述差值大于一允许凹陷量的累积数量，如果所述累积数量超过一预设值则可判定所述微孔上所述铜覆盖面积具有凹陷缺点。

2.根据权利要求1所述的填铜微孔的凹陷分析方法，其另包含以符号、标记或颜色于所述叠层板材的图像上代表所述凹陷缺点发生处的步骤。

3.根据权利要求1所述的填铜微孔的凹陷分析方法，其另外包含以符号、标记或颜色于具有所述叠层板材的印刷电路板的图像上代表因存在所述凹陷缺点而报废单元的步骤。

4.根据权利要求1所述的填铜微孔的凹陷分析方法，其中各所述差值可由数字、颜色或符号代表其大小，并显示所述微孔截面积所涵盖范围内各差值的所在位置。

5.根据权利要求1所述的填铜微孔的凹陷分析方法，其中所述相对基准高度减去所述允许凹陷量等于一高度阈值，所述累积数量超过所述预设值是表示所述微孔截面积所涵盖范围内低于一高度阈值的面积超过所述凹陷缺点所定义的容许凹陷面积。

6.根据权利要求1所述的填铜微孔的凹陷分析方法，其中所述叠层板材上的铜覆盖面积是经过蚀刻步骤。

7.根据权利要求6所述的填铜微孔的凹陷分析方法，其另外包含通过一最低阈值将非铜覆盖面积处的高度值剔除而不列入所述相对基准高度的求出计算中。

8.根据权利要求1所述的填铜微孔的凹陷分析方法，其中所述相对基准高度是平均所述局部铜覆盖面积在所述微孔范围外的复数个高度值而得到。

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