CN101026929A - 具有内部导通孔的印刷电路板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一个方面的特征是一种印刷电路板。该印刷电路板可包括：芯层，其中形成有内部导通孔(IVH)；第一镀层，封闭内部导通孔的一个入口，在未填充的内部导通孔中留有剩余空间；以及第二镀层，封闭内部导通孔的另一个入口，填充剩余空间。另外，本发明提供了一种印刷电路板及其制造方法，其中不要求用绝缘油墨填充内部导通孔以及在绝缘油墨上形成导电层。因此，本发明可通过简化制造过程以及减少交付周期而增加生产能力并降低制造成本。

Description

具有内部导通孔的印刷电路板及其制造方法
相关申请交叉参考
本申请要求于2006年2月24日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2006-0018219号的优先权，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种印刷电路板，具体地说，涉及一种印刷电路板及其制造方法，其中该印刷电路板的内部导通孔被填充喷镀(fillplated)以使其不具有空隙。
背景技术
通过在热固性树脂构成的板的一侧或两侧上形成电线、在板上安装并布线半导体芯片并集成电路或电子元件、以及用绝缘材料包覆它们而制造印刷电路板(PCB)。
随着数字化时代的到来，电子设备变得更薄更小，并期待其具有更多功能以及更高的性能。为了满足这样一种期望，已尝试制造多层、小型化、以及高集成性的印刷电路板。这种尝试的实例是通过装配过程制造的多层基板、细电线及导通孔、堆叠通孔结构的应用等。
这里，为了应用堆叠通孔结构，盲孔(BVH)和内部导通孔(IVH)必须被填充。作为填充盲孔的方法，已稳固地研发出一种喷镀方法并且目前该方法正应用于产品上。同时，内部导通孔是用绝缘油墨或导电膏来填充的，喷镀方法还未应用于内部导通孔。
根据装配过程，导电层和绝缘层顺序地堆叠在芯层上。
首先，芯层被钻孔以形成内部导通孔，并且内部导通孔被化学镀铜或电镀铜以使得这些层可通过其相通。这里，在内部导通孔中产生空隙，因此需要用绝缘油墨填充空隙的附加过程。之后，通过装配过程，将盲孔安装在内部导通孔或电路上以具有交错通孔或堆叠通孔结构。
多层基板的每层中的电路(内部电路或外部电路)都是通过加成法、减成法、半加成法等形成的。
加成法通过化学镀或电镀选择性地将导电材料沉积在绝缘基板上，形成电路图案。取决于是否存在用于铜电镀的种层，加成法被分类为全加成法和半加成法。
减成法选择性地从绝缘基板中去除不需要的部分，在其上形成电路图案。由于待形成电路图案的一部分和孔通过光刻胶被遮盖和蚀刻，因此该法也被称为遮盖-和-蚀刻法。
图1示出了通过减成法形成内部电路的过程。参照图1(a)，设置芯层110。芯层110可为覆铜箔层压板(CCL)，该覆铜箔层压板包括环氧树脂制成的绝缘层113和层压在绝缘层113两侧上的铜箔120。在多层基板的情况中，芯层110可进一步在绝缘层113中包括内层116。
参照图1(b)和图1(c)，芯层110被机械地钻孔以便于在预定部分中形成内部导通孔130，并且通过化学铜镀或电铜镀在芯层110上形成导电层150，使得这些层通过内部导通孔130相通。此时，在内部导通孔130中产生未填充的空隙，并且用绝缘油墨140填充所述空隙。
参照图1(d)，在用绝缘油墨140填充内部导通孔130之后，执行顶部喷镀(cap plating)，以便于在内部导通孔130上形成镀层，从而使得导电层150可电连接于堆叠在内部导通孔130上的盲孔。
参照图1(e)至图1(g)，干膜被层压在导电层150和被执行顶部喷镀的部分上，并被曝光和显影，以及在露出铜的部分中被蚀刻，从而形成内部电路。
虽然在以上描述中通过减成法填充内部导通孔，但是也可以与如上所述相同的方式应用加成法、半加成法、或改进的半加成法。
然而，当用绝缘油墨填充内部导通孔时形成了空隙，降低了层之间的电连接并且还增加了制造成本。
在传统印刷电路板中，填充喷镀是指填充盲孔。通常，通过向盲孔的两个表面施加具有相同电流密度的电流而一次将盲孔喷镀至期望厚度。当该相同喷镀方法应用于内部导通孔时，内部导通孔首先在其中间部分被填充。因此，降低了内部导通孔中央部分的搅动特征(agitation characteristic)，产生了空隙。搅动的目的在于使得具有不同化学或物理特性的至少两种材料混合为均匀的混合物。文中的搅动特征是指均匀地混合电镀液中的离子的特性。由于包含在填充喷镀液中的成分，导致内部导通孔内部的镀层增长得比内部导通孔入口附近的镀层快。因此，基板的厚度与中央部分中内部导通孔的直径的比例(孔Φ)变得更大，因此填充的电镀液不能在内部导通孔内部容易地流动，降低了内部导通孔内部的搅动特征。
图2是通过对芯层的两个表面施以相同电流而被填充喷镀的内部导通孔的图片。图2(a)示出了其中芯层为60μm厚、内部导通孔的直径为约65μm的示例。图2(b)示出了其中芯层的厚度为100μm、内部导通孔的直径为约75μm的示例。如图2(a)和图2(b)中所示的，空隙产生在内部导通孔的中间部分中。
发明内容
本发明提供了一种具有内部导通孔的印刷电路板及其制造方法，所述内部导通孔在不产生空隙的情况下被填充。
另外，本发明提供了一种印刷电路板及其制造方法，因为内部导通孔完全被填充喷镀，因此该印刷电路板可在无需附加过程(诸如顶部喷镀)的情况下实现堆叠通孔结构。
另外，本发明提供了一种印刷电路板及其制造方法，其中不要求用绝缘油墨填充内部导通孔以及在绝缘油墨上形成导电层。因此，本发明可通过简化制造过程以及减少交付周期而增加生产能力并降低制造成本。
本发明一个方面的特征是一种印刷电路板。该印刷电路板可包括：芯层，其中形成有内部导通孔(IVH)；第一镀层，封闭内部导通孔的一个入口，在未填充的内部导通孔中留有剩余空间；以及第二镀层，封闭内部导通孔的另一个入口，填充剩余空间。
剩余空间可被形成为锥形的。
本发明另一个方面的特征是一种用于制造具有内部导通孔的印刷电路板的方法。该方法可包括：(a)向具有内部导通孔的芯层的两个表面施加第一电流，以使得第一镀层在相同的速率下从内部导通孔的内壁的所有方向朝向中心增长以封闭内部导通孔的一个入口，在未填充的内部导通孔中留有剩余空间；以及(b)施加第二电流以填充内部导通孔的剩余空间。
步骤(a)可进一步包括施加第一电流，使得具有不同电流密度的两个电流各自被施加于芯层的两个表面。
在步骤(a)中，入口可更靠近于芯层两个表面中被施以密度更大的第一电流的一个表面。
在步骤(b)中，内部导通孔的剩余空间可被填充喷镀。
将在以下描述中部分地阐述本发明总发明构思的其它方面和优点，本发明总发明构思的其它方面和优点可从所述描述中部分地显而易见，或者可通过本发明总发明构思的实践而获知。
附图说明
结合以下描述、所附权利要求、以及附图将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面、和优点，在附图中：
图1示出了通过减成法形成内部电路的过程。
图2是通过对芯层的两个表面施以具有相同电流密度的电流而被填充喷镀的内部导通孔的图片。
图3示出了根据本发明一个实施例的用于填充内部导通孔的填充喷镀方法。
图4示出了根据本发明另一个实施例的用于填充内部导通孔的填充喷镀方法。
图5是根据本发明一个实施例的印刷电路板的制造方法的流程图，其中完全填充喷镀了内部导通孔。
图6至图8是示出了具有内部导通孔的印刷电路板的截面图的图片，所述内部导通孔通过根据本发明一个实施例的制造方法被填充喷镀。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施例。在参照附图所作出的描述中，不管附图标号是多少，相同的参考标号表示相同或对应的零件，并且省略其重复描述。
图3示出了根据本发明一个实施例的用于填充内部导通孔的填充喷镀方法。
参照图3(a)，芯层310是覆铜箔层压板，其包括绝缘层313和层压在绝缘层313上的铜箔320a、320b。内部导通孔300形成在芯层310的预定部分处。可使用机械钻孔机或激光钻孔机形成内部导通孔300。激光钻孔机的实例包括CO2激光钻孔机和Nd-YAG激光钻孔机。
通过向芯层310的上部铜箔320a和下部铜箔320b供应第一电流而形成第一镀层330。在下面的实施例中，供应第一电流，使得没有电流被施加于上部铜箔320a。当相同电流密度的电流被施加于上部铜箔320a和下部铜箔320b时，第一镀层朝向内部导通孔300的中间部分增长，因此中间部分首先被封闭。然而，在电流仅被施加于下部铜箔320b的情况中，第一镀层首先封闭内部导通孔300的下部入口。
如上所述，在第一镀层330封闭内部导通孔300的中间部分的情况中，电镀液不能流畅地流动，降低了搅动特征。然而，当内部导通孔300的下部入口首先被封闭时，电镀液可更流畅地流动，因此第一镀层330中的离子可均匀地分布。因此，不会产生由于弱搅动而导致产生的空隙。
由于第一镀层330封闭了下部入口，因此在内部导通孔300中留有未填充的以锥形形状形成的剩余空间。稍后会用第二镀层340填充喷镀剩余空间。锥形形状剩余空间具有与盲孔相似的形状，所述盲孔可通过传统电镀方法被完全填充喷镀。因此，传统电镀方法也可应用于锥形形状剩余空间。这里，在将第一镀层330层压在下部铜箔320b上的同时形成用于形成电路图案的导电层。
参照图3(b)，第二镀层340被层压在上部铜箔320a上，完全填充喷镀内部导通孔300的剩余空间。
盲孔被填充喷镀有具有高金属浓度的电镀液。电镀液包括偏振器(polarizer)和促进剂，其中偏振器被吸附在孔的表面上以抑制镀层增长，而促进剂被吸附于孔的内壁以加速镀层的增长。因此，在没有产生空隙的情况下，第一镀层330和第二镀层340完全填充内部导通孔300，增强了层之间的电连接。
图4示出了根据本发明另一个实施例的内部导通孔的填充喷镀方法。
参照图4(a)，通过向芯层410的上部铜箔420a和下部铜箔420b供应第一电流而形成第一镀层。在下面的实施例中，供应第一电流，使得比施加于上部铜箔420a的电流密度高的电流被施加于下部铜箔420b。当具有相同电流密度的电流被施加于上部铜箔420a和下部铜箔420b时，第一镀层朝向内部导通孔300的中间部分增长，以封闭中间部分。然而，在以上情况中，第一镀层封闭内部导通孔300的下部部分。
与第一镀层430封闭内部导通孔300的中间部分的情况相比较，当第一镀层430封闭下部部分时，电镀液更流畅地流动，因此不会产生空隙。在第一镀层430封闭内部导通孔300的下部部分之后，在第一镀层的上方和下方留有未填充的两个锥形形状的剩余空间。每个锥形形状剩余空间都与盲孔相似，所述盲孔可通过传统电镀方法被填充喷镀。因此，传统电镀方法也可应用于填充锥形形状剩余空间。这里，在将第一镀层430层压在上部铜箔420a和下部铜箔420b上的同时形成用于形成电路图案的导电层。
参照图4(b)，具有与盲孔相似形状的剩余空间被完全填充。因此，在没有产生空隙的情况下，内部导通孔300由第一镀层430和第二镀层440完全填充，这又增强了层之间的电连接。
根据图3和图4中所示的两个实施例，用导电材料填充喷镀内部导通孔300，因此不需要顶部喷镀过程。另外，堆叠通孔结构可应用于印刷电路板，在该堆叠通孔结构中在无需附加过程的情况下盲孔被堆叠在内部导通孔300上。此外，本发明在散热以及信号传输方面出色。
图5是示出了根据本发明一个实施例的印刷电路板的制造方法的流程图，通过该制造方法内部导通孔可被完全填充喷镀。
在步骤S510，第一电流被供应给具有内部导通孔的芯层的上下两个表面。通过该第一电流，第一镀层在相同的速率下从内部导通孔的内壁的所有方向向内增长，封闭内部导通孔。施加第一电流，使得电流被施加于两个表面的任意一个。另外，施加第一电流，使得具有不同电流密度的电流被施加于芯层的上下表面。第一镀层封闭内部导通孔的一部分，该部分靠近于被施以密度更大的电流的表面。因此，在内部导通孔中留有未填充的锥形形状剩余空间。
在步骤S520，第二电流被施加于芯层的两个表面以便于填充喷镀锥形形状空间。如上所述，由于锥形形状剩余空间是盲孔形状的，因此用于盲孔的传统电镀方法可用于完全填充锥形形状剩余空间。
本发明不仅可应用于填充通过如上所述的减成法形成的内部导通孔，而且还可应用于填充通过加成法、半加成法、改进的半加成法等形成的内部导通孔。
图6至图8是通过本发明实施例制造的印刷电路板的图片，其中示出了在其内部导通孔中没有空隙。
参照图6，首先，第一镀层610形成在芯层600的内部导通孔中，在内部导通孔的其余部分中留有锥形形状剩余空间(如图6中所示，具有V形截面的剩余空间)。接着，在没有产生空隙的情况下第二镀层620完全填充剩余空间。
图7是由镀层填充的芯层的内部导通孔的图片，其中芯层的厚度为100μm、内部导通孔的直径为75μm、芯层表面上的镀层的厚度为26μm。图7通过试验证实了图3的例证。参照图7(a)，首先喷镀第一镀层710，在内部导通孔中形成剩余空间720。接着，用第二镀层730完全填充喷镀剩余空间720，不产生空隙。
图8是由镀层填充的芯层的内部导通孔的图片，其中芯层的厚度为60μm、内部导通孔的直径为65μm、芯层表面上的镀层的厚度为20μm或更小。在该示例中，也示出了没有空隙。
虽然已结合所公开的实施例描述了本发明，但是应该理解的是，在不脱离下面权利要求中所述的本发明范围和精神或其等同物的前提下，本领域中普通技术人员可改变或修正这些实施例。

Claims (6)

1.一种印刷电路板，包括：
芯层，其中形成有内部导通孔(IVH)；
第一镀层，封闭所述内部导通孔的一个入口，在未填充的内部导通孔中留有剩余空间；以及
第二镀层，封闭所述内部导通孔的另一个入口，填充所述剩余空间。
2.根据权利要求1所述的印刷电路板，其中，所述剩余空间形成为锥形的。
3.一种用于制造具有内部导通孔的印刷电路板的方法，所述方法包括：
(a)向具有所述内部导通孔的芯层的两个表面施加第一电流，使得第一镀层在相同的速率下从所述内部导通孔的内壁的所有方向朝向中心增长，以封闭所述内部导通孔的一个入口，在未填充的内部导通孔中留有剩余空间；以及
(b)施加第二电流以填充所述内部导通孔的所述剩余空间。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤(a)进一步包括施加第一电流，使得具有不同电流密度的两个电流各自被施加于所述芯层的两个表面。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在步骤(a)中，所述入口更靠近于所述芯层两个表面中被施以密度更大的第一电流的一个表面。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，在步骤(b)中，所述内部导通孔的剩余空间被填充喷镀。
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