CN102640577A - 印刷电路板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种印刷电路板及其制造方法。该方法包括:(a)将电路图案形成在形成有籽晶层的绝缘层上;(b)利用压印法,将电路图案嵌入到该绝缘层中;以及(c)移除该籽晶层。根据本发明,可以通过将电路图案直接形成在绝缘层上,在不发生对准问题的情况下形成精细图案,以及可以通过执行将突起电路嵌入到绝缘层的过程,增加所形成的精细图案的可靠度。此外,可以通过在移除籽晶层的过程期间,对电路层执行过蚀刻使得低于绝缘层的表面,降低由于相邻电路之间的离子迁移而产生的劣等电路的可能性。

Description

印刷电路板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有将电路图案嵌入于板中的结构的印刷电路板及其制造方法。
背景技术
印刷电路板是通过使用比如铜的导电材料将电路线路印刷在电气绝缘板上制出,且印刷电路板是指一种处于电子部件尚未安装于板上时的状态的电路板。也就是,电子部件的安装位置是固定的且用于连接各种电子部件的电路线路印刷在平面上的电路板。
通常,印刷电路板利用具有高生产率和低制造成本的光刻过程制造。存在几种使用光刻过程制造印刷电路板的方法,比如减色法(subtractive process)和半添加法(semi-additive process,SAP)。
图1例示了减色法的示例。
具体地,通过(a)将金属层2形成在绝缘层1上,(b)在将光敏材料涂覆在金属层2后,通过曝光和显影该光敏材料形成光敏材料的图案3,(c)蚀刻该图案、以及(d)通过移除该光敏材料3形成电路图案4,执行减色法。
图2例示了半添加法的示例。
具体地,通过(a)将籽晶层(seed layer)12形成在绝缘层11上,(b)通过将光敏材料13涂覆在该籽晶层上而图案化,(c)形成无电镀铜电镀层14,(d)移除该光敏材料13,以及(e)移除该籽晶层12,执行半添加法。在半添加法中,如图3所示,电路图案14可以形成在就对准(alignment)而言的期望位置上。
然而,由于利用减色法和半添加法制造出的印刷电路板的电路无法具有平坦的绝缘层表面,因此在形成精细图案时存在限制。为了形成精细图案,包括绝缘材料的表面的低照度是有利的。然而,在这种情况下,绝缘层和光敏材料之间的接触变得不佳,并且由于在形成电路的一系列过程期间发生脱层(delamination),对形成电路具有负面影响。当照度高时,光敏材料和基材之间的接触得到改善。然而,由于在光敏材料的镀覆和脱层后移除最后籽晶层的过程期间细微的铜容易残留在粗糙的绝缘材料中,电气短路的可能性非常大。由于蚀刻剂渗透电路的底层,并且使得形成电路形状变得困难,高照度对形成高可靠度的精细图案具有负面影响。
因此,由于绝缘材料的照度和实现可靠的精细图案的能力之间的负向关系(negative relation),为了实现精细图案,需要特别的方法。
作为解决精细图案限制的方法,考虑通过在包括金属层的表面和用于支撑金属层的绝缘层的一系列承载基板上形成电路的图案形状、通过旋转该承载板使得该电路面对该绝缘材料以及通过压印该电路来嵌入电路的方法。
图4例示了将电路图案嵌入在绝缘层中的过程的示例。
通过(a)形成包括籽晶层22的承载板21,(b)涂覆和图案化光敏材料23、(c)填充金属材料来形成电路图案24、(d)移除该光敏材料23、(e)对准该电路图案24来面对该绝缘层25并进行层压(laminating)、(f)压印该对准的电路图案、(g)移除该承载板21、以及(h)移除该籽晶层22,执行上述过程。
发明内容
技术问题
然而,由于电路图案的嵌入方法复杂,并且在将电路24嵌入在绝缘层25中时可能造成对准时的麻烦,所以电路图案24可能无法嵌入在如图5所示的期望位置。此外,存在比如高成本和低加工过程生产率的问题。
技术方案
本发明要解决的问题如下所述。
本发明的一个方面提供了一种印刷电路板及其制造方法,在该印刷电路板上,类似于现有的半添加法,通过在绝缘层上形成电路图案,可以在不产生对准问题的情况下形成精细图案,以及在该印刷电路板上,可以通过执行一系列过程来形成高可靠度的精细图案,该一系列过程包括将突起的电路嵌入到绝缘层中以便改善所形成的精细图案的可靠度的过程。
本发明的另一方面提供了一种印刷电路板及其制造方法,该印刷电路板能够通过在嵌入电路后的移除籽晶层的蚀刻过程期间,对电路层执行过蚀刻(over-etching)从而使得该电路层低于表面,降低由于相邻电路之间的离子迁移而产生的劣等电路的可能性。
根据本发明的示例实施例,提供一种印刷电路板的制造方法,包括(a)将电路图案形成在形成有籽晶层的绝缘层上;(b)利用压印法将该电路图案嵌入到该绝缘层中;以及(c)移除该籽晶层从而形成可靠的精细图案。
具体地,步骤(a)包括:(a-1)将该籽晶层形成在该绝缘层上;(a-2)将光敏材料涂覆在该籽晶层上,从而利用曝光过程和显影过程图案化;(a-3)将金属材料填充在该图案化的光敏材料层中来形成该电路图案;以及(a-4)移除该图案化的光敏材料。
此外,(a-1)步骤中的籽晶层为包括铜(Cu)、金(Au)、镍(Ni)、钯(Pd)、铟(In)、钛(Ti)、和锡(Sn)中的至少一种的金属层,使用比如苯胺(aniline)、吡咯(pyrrole)、噻吩(thiophene)、和乙炔及其衍生物的烯烃作为单体的导电聚合物,或者包括金属颗粒和离子的聚合物复合物,或者(a-1)步骤中的籽晶层包括比如石墨、碳纳米管以及炭黑的碳和比如铟(In)、锡(Sn)、以及二氧化钛(TiO2)的无机材料中的至少一种。
步骤(a-3)为填充金属材料的方法,以及是无电镀(electroless plating)法、电镀法、丝网印刷法、点胶法(dispense)、喷墨法、和干法(dry method)中的至少一种,以及步骤(a-3)的金属材料包括铜(Cu)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、以及钯(Pd)中的至少一种。
步骤(b)中的压印法为同时施加热和压力的压印法、使用超声波的压印法、或使用热激光的压印法中的至少一种。
该方法还可以包括(d)在步骤(c)后进行过蚀刻,从而使得所嵌入的电路的高度低于绝缘层的表面,因此可以防止相邻电路之间的离子迁移,从而降低劣等电路的可能性。
依据本发明的示例实施例,还提供了一种包括电路图案的印刷电路板,该电路图案被嵌入在绝缘层中,使得暴露出的电路图案表面的高度低于绝缘层的表面,从而形成可靠的精细图案并且防止离子迁移以降低劣等电路。
有益效果
根据本发明的示例实施例,通过在绝缘层上直接形成电路图案,可以在不发生对准问题的情况下形成精细图案,并且可以通过执行将突起电路嵌入到绝缘层中以便增加所形成的精细图案的可靠度的过程,形成高密度与高可靠度的电路图案。
此外,通过在移除籽晶层的蚀刻过程期间增加对电路层进行过蚀刻使得低于绝缘层的表面的过程,可以降低由于相邻电路之间的离子迁移造成的劣等电路的可能性,并且可以减少由于离子迁移造成的劣等电路。
根据下面结合符合进行的详细说明,本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加显而易见。
附图说明
图1和图2是例示根据常规技术的印刷电路板制造过程的示图。
图3是例示利用常规的半添加法形成的电路图案的一部份的对准的剖视图。
图4是例示利用常规的电路嵌入方法进行的印刷电路板制造过程的示图。
图5是例示利用图4中的方法形成的电路图案的一部份的对准的剖视图。
图6是根据本发明实施例的印刷电路板制造方法的流程图。
图7是例示与图6中的流程图对应的印刷电路板制造方法的流程图的剖视图。
图8和图9是例示根据本发明形成的电路图案的一部份的对准的剖视图。
具体实施方式
根据本发明的示例实施例,提供了一种制造印刷电路板的方法,包括:(a)将电路图案形成在形成有籽晶层的绝缘层上;(b)利用压印法将该电路图案嵌入到该绝缘层中;以及(c)移除该籽晶层从而形成可靠的精细图案。
本文中所使用的术语仅仅用于描述特定的实施例,而不是意在限制本发明。
本发明可以以不同形式具体实现,并且可以具有各种不同的实施例,各个实施例中的特定实施例将会在附图中例示并且详细描述。然而,应该理解的是,本发明的下述示范性描述不是意在将本发明限定于本发明的具体形式,相反,本发明意在涵盖本发明的精神和范围中包括的所有修改、类似物和替换。因此,为了清楚地理解,附图中例示的元素的形状被夸大,并且相似的组件被赋予相似的参考标记。
图6和图7例示了根据本发明的详细制造过程的制造流程图。
本发明提供一种印刷电路板制造方法,包括:(a)将电路图案形成在形成有籽晶层的绝缘层上;(b)利用压印法,将该电路图案嵌入到该绝缘层中;以及(c)移除该籽晶层而形成一种印刷电路板,该印刷电路板能够通过在期望的绝缘层上直接形成电路图案,在不会产生对准问题的情况下形成精细图案,以及能够通过包括用于将突出的电路嵌入到绝缘层中的过程,增加精细图案的可靠度。
具体地,在步骤S1,在绝缘层110上形成籽晶层120的薄金属膜。当包含籽晶层120的基板或者籽晶层120和基板的一部分被冲孔(punch)时,可以形成过孔(via hole)。籽晶层120可以是包括铜(Cu)、金(Au)、镍(Ni)、钯(Pd)、铟(In)、钛(Ti)、和锡(Sn)中的至少一种的金属层,或者使用比如苯胺、吡咯、噻吩、和乙炔及其衍生物的烯烃作为单体的导电聚合物。此外,籽晶层120可以包括比如石墨、碳纳米管、以及炭黑的碳和比如铟(In)、锡(Sn)、以及二氧化钛(TiO2)的无机材料中的至少一种,以及可以是包括金属颗粒和离子的聚合物复合物。
在步骤S2中,将光敏材料涂覆在籽晶层120上,并且对涂覆后的籽晶层120进行图案化。在这种情况下,涂覆在籽晶层120上的光敏材料可以利用曝光过程和显影过程而形成为期望图案130。
之后,在步骤S3中,通过将金属填充在图案化的光敏材料层130中,形成期望图案140。在这种情况下,该金属可以包括铜(Cu)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、以及钯(Pd)中的至少一种。此外,填充该金属的方法可以是为无电镀(electroless plating)法、电镀法、丝网印刷法、点胶法、喷墨法、以及干法(dry method)中的一种。存在若干种干法,比如溅射法和蒸镀法。
在步骤S4中,移除光敏材料130而仅仅期望的电路图案140保留在籽晶层120上。电路图案140保持为从该基板突出。
在步骤S5中,利用压印法,将该突起的电路图案嵌入到绝缘层110中。在这种情况下,该压印法可以为同时施加热和压力的压印法、使用超声波的压印法、或者使用热激光的压印法。
在步骤S6中,当绝缘层110上的籽晶层120被移除时,提供将电路图案140嵌入到绝缘层110中的印刷电路板。此外,由于可以类似于现有的半添加法,通过将电路图案140直接形成在绝缘层110上而将电路图案140形成在期望位置上,所以不会发生在电路嵌入时可能发生的对准问题,这在图8中示出。
之后,在步骤S7中,印刷电路板的制造方法还可以包括对电路图案140进行过蚀刻,从而使得电路图案140低于绝缘层110的步骤。通过执行过蚀刻,可以降低由于相邻电路之间的离子迁移而造成的劣等电路的可能性。
图8示出了通过嵌入电路图案140而制造的印刷电路板。图9是通过增加对电路图案140进行过蚀刻使得低于绝缘层110的过蚀刻过程而制造的印刷电路板的一部分的剖视图。
参见图8和图9,根据本发明的制造方法所制造出的印刷电路板包括:嵌入在绝缘层110中的电路图案140,其中所暴露出的电路图案140的表面低于绝缘层110的表面。也就是,由于印刷电路板具有通过将籽晶层形成在绝缘层上、通过将电路图案直接形成在籽晶层上、以及通过压印要被嵌入的电路图案而制作的结构,可以在绝缘层表面下方实现基本的电路图案。当增加上述过蚀刻过程时,暴露至外部的电路图案的表面的高度比绝缘层的表面低一个台阶(step)d。
由于加工过程的特性,电路图案所暴露出的表面的直径T1大于电路图案的下表面的直径T2。也就是,由于从上部施加的压力,该上部的预定部分具有较大的直径,因此电路图案的整体形状具有从上表面至下表面逐渐变细的形状。
此外,由于根据本发明的制造过程的特性,因为形成了籽晶层,电路图案形成在籽晶层上,并且之后直接执行嵌入,所以籽晶层必须嵌入到绝缘层中,位于电路图案的下表面中。
因此,如图8和图9所示,电路图案可以以在籽晶层120存在于电路图案140的下表面中的结构实现。
在这种情况下,电路图案140可以由铜(Cu)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、以及钯(Pd)中的一种或至少两种制成,而籽晶层可以由与电路图案的材料相同的材料制成。
相反,当在电路图案下表面中形成的薄籽晶层由与电路图案的材料不同的材料制成时,籽晶层可以由使用比如苯胺、吡咯、噻吩和乙炔及其衍生物的烯烃作为单体的导电聚合物制成。
除此之外,当该薄的籽晶层实现在电路图案的下表面时,籽晶层可以由包括金属颗粒和离子的聚合物复合物制成,或者由例如石墨、碳纳米管、以及炭黑的碳和比如铟(In)、锡(Sn)、以及二氧化钛(TiO2)的无机材料中的至少一种制成。
在预先在承载基板上形成电路图案以及将压力施加到绝缘层上来嵌入电路图案的常规方法中,如图5所示,不能在期望位置上形成电路图案,从而造成对准问题。然而,利用根据本发明制造过程的不同特性所实现的印刷电路板中,电路图案140直接形成在将被嵌入的绝缘层110上,如图8和图9中所示,可以将电路图案140嵌入到期望位置上,因此可以解决电路的对准问题。
尽管已经针对实施例示出和描述了本发明,但是本领域技术人员将理解的是,可以在不背离下述权利要求所限定的本发明的范围的情况下,进行各种变化和修改。

Claims (19)

1.一种印刷电路板的制造方法,该方法包括:
(a)将电路图案形成在形成有籽晶层的绝缘层上;
(b)利用压印法,将所述电路图案嵌入到所述绝缘层中;以及
(c)移除所述籽晶层。
2.如权利要求1所述的制造方法,其中,步骤(a)包括:
(a-1)将所述籽晶层形成在所述绝缘层上;
(a-2)将光敏材料涂覆在所述籽晶层上,从而利用曝光过程和显影过程进行图案化;
(a-3)将金属材料填充在所述图案化的光敏材料层中,以形成所述电路图案;以及
(a-4)移除所述图案化的光敏材料。
3.如权利要求2所述的制造方法,其中,步骤(a-1)中的籽晶层为包括铜(Cu)、金(Au)、镍(Ni)、钯(Pd)、铟(In)、钛(Ti)、和锡(Sn)中的至少一种的金属层。
4.如权利要求2所述的制造方法,其中,步骤(a-1)中的籽晶层为使用比如苯胺、吡咯、噻吩和乙炔及其衍生物的烯烃作为单体的的导电聚合物。
5.如权利要求2所述的制造方法,其中,步骤(a-1)中的籽晶层为包括金属颗粒和离子的聚合物复合物。
6.如权利要求2所述的制造方法,其中,步骤(a-1)中的籽晶层包括比如石墨、碳纳米管以及炭黑的碳和比如铟(In)、锡(Sn)、以及二氧化钛(TiO2)的无机材料中的至少一种。
7.如权利要求2所述的制造方法,其中,步骤(a-3)是填充所述金属材料的方法,并且是无电镀法、电镀法、丝网印刷法、点胶法、喷墨法和干法中至少之一。
8.如权利要求2所述的制造方法,其中,步骤(a-3)中的金属材料包括铜(Cu)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、以及钯(Pd)中的至少一种。
9.如权利要求2所述的制造方法,其中,步骤(b)中的压印法为同时施加热和压力的压印法、使用超声波的压印法、或使用热激光的压印法中的至少一种。
10.如权利要求1到8中任一项所述的制造方法,还包括步骤(d):
在步骤(c)后进行过蚀刻,从而使得所嵌入的电路图案的高度低于所述绝缘层的表面。
11.一种包括电路图案的印刷电路板,所述电路图案嵌入在绝缘层中,从而使得所述电路图案所暴露出的表面的高度低于所述绝缘层的表面。
12.如权利要求11所述的印刷电路板,其中,所述电路图案所暴露出的表面的直径(T1)大于所述电路图案的下表面的直径(T2)。
13.如权利要求12所述的印刷电路板,其中,所述电路图案的形状被实现为从上表面至下表面逐渐变细。
14.如权利要求13所述的印刷电路板,其中,所述电路图案由铜(Cu)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、以及钯(Pd)中的一种或至少两种制成。
15.如权利要求13所述的印刷电路板,其中,在所述电路图案的下表面上实现薄膜籽晶层,以及所述薄膜籽晶层由与所述电路图案相同的材料制成或由与所述电路图案不相同的材料制成。
16.如权利要求15所述的印刷电路板,其中,所述籽晶层包括铜(Cu)、金(Au)、镍(Ni)、钯(Pd)、铟(In)、钛(Ti)、和锡(Sn)中的至少一种。
17.如权利要求15所述的印刷电路板,其中,在所述电路图案的下表面上实现薄膜籽晶层,以及所述籽晶层是使用比如苯胺、吡咯、噻吩和乙炔及其衍生物的烯烃作为单体的导电聚合物。
18.如权利要求15所述的印刷电路板,其中,在所述电路图案的下表面上实现薄膜籽晶层,以及所述籽晶层是包括金属颗粒和离子的聚合物复合物。
19.如权利要求15所述的印刷电路板,其中,在所述电路图案的下表面上实现薄膜籽晶层,以及所述籽晶层由比如石墨、碳纳米管以及炭黑的碳和比如铟(In)、锡(Sn)以及二氧化钛(TiO2)的无机材料中的至少一种制成。
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