CN101316475A - 线路板的立体图案化结构及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种线路板的立体图案化结构及其线路工艺。一种线路板的立体图案化结构，其包括介电层、至少一第一立体图案以及至少一第二立体图案。第一立体图案以及第二立体图案配置于介电层的同一表面。第一立体图案的厚度大于第二立体图案的厚度。由于第一立体图案的散热性随着厚度增加而增加，故线路板可通过散热较佳的第一立体图案来提高整体的散热能力。

Description

线路板的立体图案化结构及其工艺

技术领域

本发明涉及一种线路板(circuit board)的立体图案化结构及其线路(trace)工艺，且特别涉及一种在同一金属层中具有多条不同厚度的立体图案化结构及其工艺。

背景技术

随着科技进步，手机(cellular phone)、笔记本计算机(notebook PC)以及个人数字助理机(personal digital assistant，PDA)等电子产品已经在现代社会中普及。在这些电子产品的必要零件中，除了芯片(chip)与无源元件(passive component)等电子元件(electric component)之外，承载与配置这些芯片与无源元件的线路板也是不可或缺的重要零件。

图1A是已知一种线路板的剖面示意图。请参阅图1A，图1A所示的线路板100是四层线路板(four-layer wiring board)，其由两个信号层110a与110b、接地层120、电源层130以及三层介电层140a、140b、140c组成的基本叠板结构。信号层110a、110b已布局好多条信号线路112，而电子元件10可装设在信号层110a上，并与信号线路112电学连接。此外，电源层130可对外连接供应此线路板100电力的电源，以驱动装设于线路板100上的电子元件10，并使电子元件10的输入/输出信号可经由信号线路112传递而运作。接地层120配置于信号层110a与电源层130之间。另外，信号层110a与110b、接地层120以及电源层130分别以介电层140a、140b、140c相隔于其中，以作为绝缘的用。

在散热课题上，线路板100以往以信号层110a与110b来传递电子元件10所衍生的废热，让电子元件保持在正常的工作温度下，但电子元件所衍生的废热不断地在增加，因此在既有的线路结构下，如何提高线路板100的散热能力以符合实际的散热需求，亟待解决。

图1B是已知以激光烧蚀技术在介电层中形成盲孔的示意图。在图1B中，已知的介电层140d叠合在上、下信号层110c、110d之间，而上信号层110c的环形垫114a与下信号层110d的承接垫114b相对，且两者之间以电镀或填入于盲孔中的导电材料(未绘示)电学连接。然而，以激光烧蚀所形成的盲孔P1存在纵横比(孔深/孔宽的比值，Aspect Ratio)过高的缺陷，不利于后续电镀或填孔工艺。因此，如何解决盲孔P1纵横比过高的瓶颈，以提高线路板的可靠度，实乃刻不容缓的课题。

发明内容

本发明提供一种线路板的立体图案化结构及其工艺，以提高线路板的散热能力。

本发明提供一种线路板的立体图案化结构及其工艺，以解决激光烧蚀及电镀等工艺的纵横比的瓶颈，进而提升线路板的可靠度。

本发明提出一种线路板的立体图案化结构，其包括第一介电层、至少一第一立体图案以及与第一立体图案的材料相同的至少一第二立体图案。第一立体图案以及第二立体图案配置于第一介电层的同一表面，且第一立体图案的厚度大于第二立体图案的厚度。

在本发明的一个实施例中，第一立体图案为第一散热线路，而第二立体图案为第二散热线路，且第一立体图案的散热能力相对大于各第二立体图案的散热能力。

本发明又提出一种线路板的立体图案化工艺，其包括以下步骤：首先，在第一介电层的同一表面形成至少一第一立体图案与至少一第二立体图案。接着，在第一介电层上形成图案化覆盖层，并显露出第一立体图案。接着，改变第一立体图案的厚度，使第一立体图案的厚度大于第二立体图案的厚度。

在本发明的一个实施例中，形成图案化覆盖层的方法包括以下步骤：首先，在第一介电层上形成光刻胶层，其中光刻胶层覆盖第一立体图案以及这些第二立体图案。接着，部分地移除光刻胶层，以形成图案化覆盖层。

在本发明的一个实施例中，形成图案化覆盖层的方法包括以下步骤：首先，在第一介电层上形成绝缘层，其中绝缘层覆盖第一立体图案与这些第二立体图案。接着，利用激光(1aserbeam)对绝缘层进行烧蚀(1aser ablation)，以形成图案化覆盖层。

在本发明的一个实施例中，改变第一立体图案的厚度的方法包括对第一立体图案进行电镀(electroplating)。

在本发明的一个实施例中，在移除该图案化覆盖层之后，还包括在第一介电层上形成第二介电层，其中第二介电层覆盖第一立体图案与第二立体图案，且第二介电层具有至少一盲孔，其对应显露于第一立体图案上。

本发明又提出一种线路板的立体图案化工艺，其包括以下步骤：首先，利用直接喷印金属导体方式，在一介电层的同一表面形成至少一第一立体图案与至少一第二立体图案。接着，再进行一次直接喷印金属导体方式，改变第一立体图案的厚度，使第一立体图案的厚度大于第二立体图案的厚度。

在本发明的线路板的立体图案化结构中，第一立体图案的散热性随着厚度的增加而增加，故线路板可通过散热较佳的第一立体图案来提高整体的散热能力。此外，第一立体图案的厚度增加也相对减少盲孔的纵横比，使盲孔电镀品质提升，进而提高线路板的可靠度。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1A是已知一种线路板的剖面示意图。

图1B是已知以激光烧蚀技术在介电层中形成盲孔的示意图。

图2A是本发明一个实施例的线路板的立体图案化结构的剖面示意图。

图2B是本发明另一实施例的线路板的立体图案化结构的剖面示意图。

图2C是以图2B的立体图案化结构来缩小盲孔的纵横比的示意图。

图3A至图3H为图解图2A的线路板的立体图案化结构的立体图案化工艺的流程示意图。

图4A及图4B绘示本发明一种喷印式立体图案化工艺的示意图。

附图标记说明

10：电子元件          100：线路板

110a、110b：信号层    110c：上信号层

110d：下信号层        112：信号线路

114a：环形垫          114b：承接垫

120：接地层           130：电源层

140a、140b、140c、140d：介电层

200、200’：线路板的立体图案化结构

210、210’、270：介电层    210a、210a’：表面

214：环形垫                220、220’：第一立体图案

222：种子层                230：第二立体图案

240：覆盖层                250、250’：图案化覆盖层

250a：表面                 H：开口

P1、P2：盲孔               S：内壁

T1、T2：厚度               310：介电层

320、320’：第一立体图案   330：第二立体图案

340：喷印头

具体实施方式

图2A是本发明一个实施例的线路板的立体图案化结构的剖面示意图，而图2B是本发明另一实施例的线路板的立体图案化结构的剖面示意图。需事先说明的是，线路板可以是二层、四层、六层、八层或以上的多层线路板，图式仅以立体图案化结构的配置形态为代表说明，其中图2A可作为线路板的最外层线路层，而图2B可作为线路板中任一层的线路结构。因此，线路板可选择在完成已知线路板的内层线路工艺之后，接着以增层法或叠合法完成本发明的立体图案化结构作为最外层线路层，或是在进行内层线路工艺的时，以增层法或叠合法一并完成本发明的立体图案化工艺，以作为线路板中任一层的立体图案化结构。故，本发明的图式仅为了方便说明，并非用以限制本发明。

请参阅图2A，线路板的立体图案化结构200包括介电层210、第一立体图案220以及第二立体图案230，其中第一立体图案220以及多个第二立体图案230配置于介电层210的同一表面210a，而第一立体图案220的材料可选择与第二立体图案230的材料相同(例如铜或铝)。第一与第二立体图案220、230的数量可依据线路板200的布局变更而调整。

具体而言，第一立体图案220的厚度T1大于每一个第二立体图案230的厚度T2。第一立体图案与第二立体图案可作为散热线路，并可依据散热需求调整为不同的厚度。举例来说，第一立体图案220例如为高电流量的第一散热线路，而第二立体图案230例如为低电流量的第二散热线路。相对于散热需求较低的第二立体图案230而言，通过增加第一立体图案220的厚度，可使第一立体图案220的散热能力大于第二立体图案230的散热能力，进而提升线路板200的整体散热能力。

接着，请参考图2B，第一立体图案220与第二立体图案230亦可内埋在介电层210’的中，以形成内埋式线路。在本实施例中，第一立体图案220的厚度T1大于第二立体图案的厚度T2，因此线路板200’可通过第一立体图案220的厚度增加而相对提高整体散热能力。

接着，请参考图2C，其绘示以图2B的立体图案化结构来缩小盲孔的纵横比的示意图。相对于图1B所示的盲孔P1，本发明以激光烧蚀介电层210’以在第一立体图案220上形成盲孔P2时，由于第一立体图案220的厚度增加相对减少了盲孔P2的深度，因此可克服盲孔P2纵横比(孔深/孔宽的比值)过高的缺陷。此外，第一立体图案220可作为承接垫，而上方信号层的环形垫214可通过完成电镀及填孔工艺的盲孔P2与第一立体图案220电学连接，以传递电子信号。

接下来将介绍本实施例的线路板的立体图案化工艺。图3A至图3H为图解图2A的线路板的立体图案化结构的立体图案化工艺的流程示意图。请先参阅图3A，首先，在介电层210的表面210a上形成多个第二立体图案230与第一立体图案220’，其中第一立体图案220’与第二立体图案230可以是在表面210a上以电镀方式形成，或是先在表面210a上压合(laminating)一片背胶铜膜(resin coated copper，RCC)，然后对此背胶铜膜图案化而形成。此时，第一立体图案220’与第二立体图案230的厚度大致上相同。

接着，请参阅图3B与图3C，在于介电层210的表面210a上形成图案化覆盖层250，其中图案化覆盖层250具有开口H，而开口H会暴露出第一立体图案220’。在本实施例中，形成图案化覆盖层250的方法是先在介电层210上形成覆盖层240(如图3B所示)，其中覆盖层240会覆盖所有第一立体图案220’与第二立体图案230以及介电层210。接着，将覆盖层240图案化以形成图案化覆盖层250(如图3C所示)。

具体而言，覆盖层240可以是光刻胶层或绝缘层(如树脂层)。若覆盖层240为光刻胶层时，如图3B所示，则形成覆盖层240的方法可以是压合干膜光刻胶(dry film photo resist)在介电层210上，或是将光刻胶涂布于介电层210上。接着，对覆盖层240(即光刻胶层)进行曝光(exposure)与显影(development)，以部分移除覆盖层240而形成开口H(如图3C所示)。如此，完成图案化覆盖层250。

除此之外，由于覆盖层240也可以是绝缘层，因此形成覆盖层240的方法也可以是在介电层210上形成一层树脂层，如图3B所示。接着，利用激光将覆盖层240(即树脂层)烧蚀以形成开口H，进而暴露出第一立体图案220’。值得注意的是，由于激光也能烧蚀干膜光刻胶或是其他光刻胶层，因此上述的激光烧蚀的方法亦可以运用在覆盖层240是光刻胶层的情形。

接着，请参阅图3D与图3E，改变第一立体图案220’的厚度，使得第一立体图案220’的厚度增加而大于每一第二立体图案230的厚度(如图3E所示)。在本实施例中，增加第一立体图案220’的厚度的方法，首先，形成种子层222于开口H的内壁(sidewall)S、第一立体图案220’以及图案化覆盖层250的表面250a上。种子层222可采用无电电镀法(electroless plating)制成，且种子层222的材料可以与第一立体图案220’相同。接着，以种子层222为导体对第一立体图案220’进行电镀，以使第一立体图案220’变成厚度较厚的第一立体图案220，如图3E所示。

在形成第一立体图案220之后，请参阅图3F，可以将表面250a上的种子层222去除。举例来说，可以用微蚀刻(micro etching)或是研磨的方式去除表面250a上的种子层222。

接下来，可以移除图案化覆盖层250，以暴露出这些第二立体图案230，如图3G所示。由于图案化覆盖层250的材料可以是光刻胶，因此可用去光刻胶剂来去除图案化覆盖层250。

在图案化覆盖层250移除之后，可以在第一立体图案220与这些第二立体图案230上分别形成抗氧化层(未绘示)，以保护第一立体图案220与这些第二立体图案230。这些抗氧化层可以是镍金层(Ni/Au layer)或是采用其他抗氧化的材料来制成。

除了形成抗氧化层之外，请参阅图3H，也可以在移除图案化覆盖层250之后在介电层210上形成另一介电层270，以覆盖第一立体图案220与这些第二立体图案230。第一立体图案220与第二立体图案230内埋在第二介电层270中，其配置型态如同图2B所示，形成内埋式线路。

形成第二介电层270之后，更可以激光烧蚀第二介电层270以形成盲孔(如图2C所示)，以显露第一立体图案220。有关后续的电镀盲孔以及填孔工艺为本领域具有通常知识者所熟知，在此不再赘述。

值得一提的是，图3A至图3H所示的线路板的立体图案化工艺是将第一立体图案220’的厚度增加，进而使得第一立体图案220的厚度大于每一第二立体图案230的厚度。然而，在另一实施例中，可对第二立体图案230进行蚀刻，以减少每一个第二立体图案230的厚度，进而形成厚度较薄的第二立体图案230。如此一来，利用蚀刻工艺来取代电镀工艺，第一立体图案220的厚度同样也可大于第二立体图案230的厚度。

除此之外，图4A及图4B更绘示一种喷印式立体图案化工艺的示意图。在本实施例中，首先，利用喷印头340喷印金属导体方式，在介电层310的同一表面310a形成至少一第一立体图案320’与至少一第二立体图案330，接着再以喷印头340进行一次直接喷印金属导体方式，改变第一立体图案320’的厚度，使第一立体图案320的厚度大于第二立体图案330的厚度，如图4B所示。所喷印的金属导体例如是铜、铝、锡或银等导体，直接喷印在介电层310上而形成所需的线路图案，以取代电镀、蚀刻等图案化工艺，以节省工艺的时间及成本。由上述各实施例可知，第一立体图案与第二立体图案可以电镀、喷印或两者的组合而完成，之后更可进行后续烧蚀、电镀盲孔以及填孔工艺，以提高盲孔电镀的品质。

综上所述，本发明的线路板的立体图案化结构利用厚度较厚的第一立体图案作为散热需求较高的线路，可提高线路板的整体散热能力。此外，厚度较厚的第一立体图案作为盲孔的承接垫时，更可克服已知盲孔的纵横比过高的缺陷，进而提高后续电镀及填孔工艺的成品率及线路板的可靠度。

虽然本发明已以优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的为准。

Claims (12)

1.一种线路板的立体图案化结构，包括：

第一介电层；

至少一第一立体图案；以及

至少一第二立体图案，与该第一立体图案的材料相同，其中该第一立体图案与该第二立体图案配置于该第一介电层的同一表面，且该第一立体图案的厚度大于该第二立体图案的厚度。

2.如权利要求1所述的线路板的立体图案化结构，其中该第一立体图案与该第二立体图案为散热线路，且该第一立体图案的散热能力相对大于该第二立体图案的散热能力。

3.如权利要求1所述的线路板的立体图案化结构，还包括第二介电层，覆盖于该第一介电层上，而该第一立体图案与该第二立体图案内埋在该第二介电层中。

4.如权利要求3所述的线路板的立体图案化结构，其中该第二介电层具有盲孔，其对应显露于该第一立体图案上。

5.一种线路板的立体图案化工艺，包括：

在第一介电层上形成至少一第一立体图案与至少一第二立体图案；

在该第一介电层上形成图案化覆盖层，并显露该第一立体图案；以及

改变该第一立体图案的厚度，使该第一立体图案的厚度大于该第二立体图案的厚度。

6.如权利要求5所述的线路板的立体图案化工艺，其中形成该图案化覆盖层的方法包括：

在该第一介电层上形成光刻胶层，其中该光刻胶层覆盖该第一立体图案以及该些第二立体图案；以及

部分地移除该光刻胶层，以形成该图案化覆盖层。

7.如权利要求5所述的线路板的立体图案化工艺，其中形成该图案化覆盖层的方法包括：

在该第一介电层上形成绝缘层，其中该绝缘层覆盖该第一立体图案与该第二立体图案；以及

利用激光对该绝缘层进行烧蚀，以形成该图案化覆盖层。

8.如权利要求5所述的线路板的立体图案化工艺，其中改变该第一立体图案的厚度的方法包括对该第一立体图案进行电镀。

9.如权利要求5所述的线路板的立体图案化工艺，其中在移除该图案化覆盖层之后，还包括在该第一介电层上形成第二介电层，其中该第二介电层覆盖该第一立体图案与该些第二立体图案，且该第二介电层具有至少一盲孔，其对应显露于该第一立体图案上。

10.如权利要求9所述的线路板的立体图案化工艺，其中形成该盲孔的方法包括激光烧蚀。

11.一种线路板的立体图案化工艺，包括：

利用直接喷印金属导体方式，在介电层的同一表面形成至少一第一立体图案与至少一第二立体图案；以及

再进行一次直接喷印金属导体方式，改变该第一立体图案的厚度，使该第一立体图案的厚度大于该第二立体图案的厚度。

12.如权利要求11所述的线路板的立体图案化工艺，其中喷印的金属导体包括铜、铝、锡或银。

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