CN102686052A - 软性印刷电路板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭露了一种软性印刷电路板及其制造方法，该软性印刷电路板包括一软性基板，该软性基板上设置有至少一孔；一接口层，形成在该软性基板表面的电路布线区域及该至少一孔的内侧壁上；一导电层，形成在该接口层上；及一导电增生层，形成在该导电层上。

Description

软性印刷电路板及其制造方法

技术领域

本发明是关于一种软性印刷电路板(flexible printed circuit board，FPC)及其制造方法。具体言之，本发明是一种先形成孔结构后再形成电路布线(trace)的软性印刷电路板及其制造方法。

背景技术

软性印刷电路板(flexible printed circuit board，FPC)具有可挠、质轻、体积小、配线密度高、及可依照产品需求改变形状等优点，能有效节省空间让电子产品得以朝轻薄短小的方向发展。由于上述优点，软性印刷电路板多应用在笔记本电脑、数码相机、手机等便携式资讯产品、通信产品、及消费性电子产品上。

传统的软性电路板制造方式是先在一软性铜箔基层板(flexible copper clad laminate，FCCL)上形成电路布线图形(pattern)后再施以钻孔步骤在层板上形成连接各层的孔，之后这些孔会再施以电镀工艺在其内侧壁形成导电层以使各层的电路布线互连(interconnect)。此传统的电路板制造方式有现有的缺点存在。其一，软性铜箔基层板主要由一层软性基板(如聚亚酰胺PI、聚对苯二甲二乙酯PET等材质)与一层压延铜箔(rolled annealed，RA copper)或是电镀铜箔(electro-deposited，ED copper)构成，其间以接着剂相粘(如环氧树脂epoxy或丙烯酸树脂acrylic)。在孔制作期间，已形成电路图形的铜箔易受到钻孔动作损坏或是与软性基板脱附，使其结构破坏。其二，所钻出的孔于形成后尚需进行电镀工艺，以于孔的内侧壁镀上导电层，此种将基板表面的导电布线与孔内侧壁上的导电层分开制作的做法无疑增加了整体工艺所需步骤。

因此，现今软性电路板的制造中仍有不少缺点，如何增加电路板成品的可靠度及简化其相关工艺，诚为目前业者亟待克服的难题。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺失，本发明揭露了一种新颖的软性印刷电路板结构及其制造方法。本发明的软性印刷电路板包括：一软性基板，其上设置有至少一孔结构；一接口层(interface layer)，形成在该软性基板表面的电路布线区域及该至少一孔结构的内侧壁上；一导电层，形成在该接口层上；及一导电增生层，形成在该导电层上。

在制造流程方面，本发明的软性印刷电路板制造方法步骤如下：在一软性基板上预先定义的位置钻出至少一孔结构；在该软性基板的表面及该至少一孔结构的内侧壁上形成一接口层；在该接口层上形成一导电层；使用防焊材覆盖在该导电层上的非电路布线区域以形成电路图形；在未被该防焊材覆盖的该导体层上形成一层导电增生层；将该防焊材移除；将原先该防焊材覆盖的非电路布线区域上的导电层移除；及将原先该防焊材覆盖的非电路布线区域上的接口层移除。

本发明的目的在于提供一种软性印刷电路板制造方法，通过先形成孔结构后再形成电路布线使得整体软性电路板的制造流程，避免钻孔动作造成电路布线损坏或是与软性基板脱附等问题。

本发明的另一目的在于提供一种新颖的软性印刷电路板，其工艺技术可于更薄的软性基板上形成电路布线。

本发明摒除了传统软性印刷电路板制造中先形成电路布线(trace)后钻出孔的作法，于形成电路布线前先行钻出孔结构。根据本发明制造方法所制成的软性印刷电路板，可避免现有技术中钻孔动作造成软性基板中的电路布线损坏或是与软性基板脱附的问题，并可简化整体工艺所需的步骤、解决黄光光刻工艺所造成的误差、减少工艺废弃物的产生，同时可制造出厚度更薄、孔径更小的软性印刷电路板。

附图说明

参阅后续的附图与描述将可更了解本发明的系统及方法。文中未详列暨非限制性的实施例则请参考该后续附图的描述。附图中的组成元件并不一定符合比例，而因此强调的方式描绘出本发明的原理。在附图中，相同的元件是于不同附图中标出相同对应的部分。

图1描绘出根据本发明实施例一软性印刷电路板结构的示意图；

图2描绘出根据本发明实施例一软性印刷电路板结构的示意图；

图3描绘出根据本发明实施例一软性印刷电路板结构的示意图；

图4描绘出根据本发明实施例一软性印刷电路板结构的示意图；

图5描绘出根据本发明实施例一软性印刷电路板结构的示意图；

图6描绘出根据本发明实施例一软性印刷电路板结构的示意图；

图7描绘出根据本发明实施例一软性印刷电路板结构的示意图；

图8描绘出根据本发明实施例一软性印刷电路板结构的示意图；

图9描绘出根据本发明实施例一软性印刷电路板的制造流程图；

图10描绘出一多层软性印刷电路板中各种孔结构的示意图；及

图11描绘出根据本发明另一实施例一多层软性印刷电路板中各种孔结构的示意图。

附图标号

100    软性基板

102    通孔

104    接口层

106    导电层

108    防焊材

110    导电增生层

902，904，906，908，910，912，914，916    步骤

1000    软性印刷电路板

1001    第一软性基板

1002    第二软性基板

1003    第三软性基板

1004    第四软性基板

1005    镀通孔

1006    电路布线

1007    镀通孔

1008    电路布线

1009    镀通孔

1100    软性印刷电路板

1101    核心基板

1102    核心基板

1103    粘胶

1104    盲孔

1105    盲孔

1106    埋孔

1107    通孔

1108    电路布线

1109    软性基板

具体实施方式

在参阅下述详细的实施方式及相关的附图与权利要求后，阅者将更能了解本发明其他的目的、特征、及优点。

以下将进行本发明具体实施例的说明。须注意，所揭示的实施例仅在于列举说明。本发明的范畴并未限制在其所揭露包括特定特征、结构、或性质的具体实施例中，而是由文后所附的权利要求所界定。此外，说明书中所参照的附图并未具体描绘出所有本发明不必要的特征，且所描绘出的元件可以简化、示意的方式来表达，附图中各类元件的尺寸可为说明的便而加以夸大或不符合实际比例。不论上述的简略为何，或是相关特征是否有被详尽描述，其皆意表所描述者是位于相关领域的技术人员可据以连同其他与这些特征、结构或性质相关的其他具体实施例来实施的知识范畴内。

请参照图1，显示本发明软性印刷电路板结构的示意图。如图所示，首先发明中会提供一软性基板100来作为软性印刷电路板的衬底。在一实施例中，该软性基板100可用聚亚酰胺(polyimide，PI)、聚对苯二甲二乙酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚对萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate，PEN)、聚丙烯(polypropylene，PP)、聚醚石风(Polyethersulfone，PES)、聚次苯基醚砜(Polyphenylene Sulfone，PPSU)、聚苯恶唑共聚合物(Poly-p-phenylenebenzobisox azole，PBO)、液晶聚合物(Liquid Crystal Polymer，LCP)等材质形成，在本发明的一种实施例中，软性基板100的厚度可介于10～30μm之间。软性基板100上会利用钻孔工艺在预先定义的位置处钻出孔102，作为该软性印刷电路板中各层的互连结构，如镀通孔(plated through hole，PTH)、导通孔(via)、盲孔(blind via)、及埋孔(buriedvia)等结构，其于后续实施例中将有进一步的说明。孔102的功能包括供电子元件的引脚插焊，或是让电路板各层间电性导通。因此，孔102的结构可为贯穿通孔或非贯穿凹孔。在实施例中，激光钻孔机或机械钻孔机可用来在软性基板100上预先定义的位置钻出一个以上的孔102。视孔102分布的密度及后续的镀膜工艺而定，在本发明的一种实施例中，孔102的孔径可介于100～250μm之间。

接着请参照图2，其为本发明软性印刷电路板结构的示意图。在孔102形成后，软性基板100的表面及孔102的内侧壁上会形成一层金属层作为软性基板100与电路布线之间的接口层104以增加两者间的接着强度。为达成基板薄型化的目的，本发明采用溅射工艺(sputter)在软性基板100表面及孔102内侧壁上形成接口层104。采用溅射工艺将可制得厚度较薄的接口层104，其厚度约介于10～30nm之间。该接口层104的材质可选自镍铬合金(NiCr)、氧化锌(ZnO)、钛(Ti)、及铬(Cr)等材质，其中以镍铬合金为佳。

接着请参照图3，其为本发明软性印刷电路板结构的示意图。在接口层104形成后，该接口层104表面(包括软性基板100表面及孔102内侧壁)会形成一层薄的导电层106，作为后续形成负责传导电子讯号的导电增生层的基础。在一种实施例中，本发明利用溅射工艺在接口层104上快速形成厚度介于70～100nm之间的薄导电层106。该导电层的材质最好为铜(Cu)。由于导电层106与软性基板100之间有接口层104作为两者间的接着接口，故导电层106可以稳固地镀覆在软性基板100上。

接着请参照图4，其为本发明软性印刷电路板结构的示意图。在导电层106形成后，该导电层106上预先定义的区域可以形成一层防焊材(Peelable solder mask)108来作为后续镀膜步骤的防镀层。在一种实施例中，本发明可在该导电层106表面的非电路布线区域上选择性印上一层具有可剥除性(peelable)的防焊材108，在导电层106上形成预定的电路布线图形(pattern)。该防焊材108可为环氧树脂(Epoxy)、丙烯酸树脂(Acrylate)、硅氧烷化物(Siloxane)、及感光油墨等金属无法镀覆于其上的材质。在本发明中，防焊材108可以丝网印刷(screen printing)或是喷印(injet printing)方式印在导电层106上，并可于后续工艺完成后直接剥除，或是用溶剂洗掉，不会像采用光刻胶光刻刻蚀的现有技术易有曝光显影误差及工艺废弃物(如去光刻胶用的酸碱液体)产生的问题，并符合未来细线化工艺的需求。

接着请参照图5，其为本发明软性印刷电路板结构的示意图。在防焊材108形成后，导电层106上未受该防焊材108覆盖的区域(包括孔102的内侧壁)会形成一层导电增生层110，作为软性印刷电路板主要的电路布线部位。在一种实施例中，本发明可对整片软性基板施以电镀工艺(electroplating)，此时未受该防焊材108覆盖的导电层106上可镀上一层导电增生层110，而受防焊材108覆盖的区域会因为防焊材108的阻挡缘故而不会被镀上导电增生层110。该导电增生层110的材质最好与导电层106的材质相同，且以铜(Cu)为佳。通过电镀的方式，该导电增生层110的厚度可达3～12μm，远大于以溅射工艺形成的导电层106。如图所示，位于软性基板100上下表面的导电增生层可通过通孔102导通，所形成的导电增生层110即为该软性印刷电路板的电路布线。

接着请参照图6，其为本发明软性印刷电路板结构的示意图。在形成导电增生层110后，该可剥除性的防焊材108可直接从导电层106上剥除或利用简单的溶剂洗掉，以裸露出其下方未有导电增生层形成的导电层106(即软性印刷电路板的非电路布线区)。此时由于整个软性电路表面仍附有具导电性的导电层106及接口层104，所形成的电路布线(即导电增生层110)彼此间仍会呈短路状态，故须于后续工艺中移除该非电路布线区域上具导电性的导电层106与接口层104。

接着请参照图7，其为本发明软性印刷电路板结构的示意图。在防焊材108移除后，导电层106原先为防焊材所覆盖的区域会使用刻蚀液体或是等离子刻蚀或是激光雕刻来移除，裸露出这些区域下方的接口层104。在一种实施例中，发明中可采用将整片软性基板100浸入硫酸、盐酸等刻蚀液中的方式让软性基板的所有表面区域(包括作为电路布线的导电增生层110与裸露出的导电层106)都受蚀。由于本发明中所形成的导电增生层110厚度(约介于3～12μm)远大于导电层106(约介于70～100nm)，且两者材质相同。故在相同的刻蚀速率下，本发明可控制刻蚀的时间来移除裸露出来的导电层同时保留已形成的导电增生层110。

接着请参照图8，其为本发明软性印刷电路板结构的示意图。在非电路布线区的导电层106移除后，其下层的接口层104会裸露出来，为使所形成的电路布线不互相短路，该非电路布线区的接口层会以刻蚀液或是采用等离子刻蚀方式或是激光雕刻方式被移除。在一种实施例中，发明中可采用将整片软性基板100浸入硫酸、盐酸等刻蚀液的中让软性基板的所有表面区域(包括作为电路布线的导电增生层110与裸露出的接口层104)都受蚀。由于本发明中所形成的导电增生层110厚度(约介于3～12μm)远大于接口层104(约介于10～30nm)，故本发明可控制刻蚀的时间来移除裸露出来的接口层104同时保留已形成的导电增生层110。该非电路布线区的接口层104被移除后会露出其下方的软性基板100本体，使所形成的电路布线不互相短路。整个软性基板100上的导电布线层(包括接口层104、导电层106、及导电增生层110)于此完成制作。

接着请参照图9，其为本发明软性印刷电路板制造方法的流程图。本发明的软性印刷电路板制造方法是针对改善传统现有技术中钻孔工艺造成电路布线损坏以及简化整体电路板工艺步骤有关。首先在开始的步骤902中，作为电路板基材的软性基板上预先定义的位置处会先钻出至少一孔结构。以电路板的配置而言，这些孔结构可为镀通孔、导通孔、盲孔、或埋孔等，来提供电路板中各元件与层结构的互连功能。

在钻出孔结构后，于下一步骤904中，在该软性基板表面及所钻出的孔的内侧壁上形成一层接口层作为软性基板与后续形成的电路布线间的接口，以增加两者间的接着强度。在一种实施例中，该接口层可采用溅射工艺形成，其材质可选自镍铬合金(NiCr)、氧化锌(ZnO)、钛(Ti)、及铬(Cr)等金属或合金，其中以镍铬合金为佳。

在接口层形成后，于接下来的步骤906中，在先前形成的接口层上(包括软性基板表面与孔侧壁)形成一层导电层作为后续形成来负责传导电子讯号的导电增生层的基础。在一种实施例中，该导电层可采用溅射工艺形成，其材质可为铜等导电性良好的金属材质。由于该导电层与软性基板之间有接口层作为两者间的接着接口，故导电层可以稳固地镀覆在软性基板上。

导电层形成后，接下来的步骤908中，本发明会使用防焊材(solder mask)来在该软性印刷电路板表面的导电层上(不包括孔侧壁)形成电路图形。该防焊材是为金属无法镀覆于其上的防镀膜，其可以丝网印刷或喷印等印刷方式选择性印在先前步骤所形成的导电层上的非电路布线区域以形成电路图形。

在电路图形形成后，接下来的步骤910中，导电层上未被防焊材覆盖的区域上会形成一层导电增生层作为软性印刷电路板主要的电路布线部位。在一种实施例中，该导电增生层可以电镀工艺形成，其材质以铜等导电性良好的材料为佳。由于防焊材的缘故，软性电路板上仅未受防焊材覆盖的区域会形成导电增生层，作为电路板的电路布线。

于导电增生层形成后，之后于步骤912中即会将电路板表面的防焊材移除，裸露出其下方的导电层。该防焊材可从软性电路板上直接剥除，或因此溶剂洗清。此时整个印刷电路板表面包括孔侧壁部位皆会镀覆有一层接口层与导电层，而导电增生层则构成了电路板上的导电布线。

在移除防焊材后，接着则是移除非电路布线区域(即原先防焊材所覆盖的区域)的导电材质，包括导电层与其下的接口层。首先在步骤914中，先移除软性电路板上非电路布线区域上的导电层，以裸露出其下方的接口层。该导电层可透过将整个软性电路板浸没在刻蚀液中来移除或是利用物理刻蚀，诸如等离子方式或是激光雕刻方式移除。本发明可控制刻蚀的时间来移除裸露出来的导电层同时保留已形成的导电增生层。

在移除非电路布线区域的导电层后，接着在步骤916中则进行非电路布线区域的接口层的移除，以裸露出其下方的软性基板，使所形成的电路布线不互相短路。该接口层可采用将整片软性基板浸入刻蚀液中或是采用等离子刻蚀或是激光刻蚀的方式来移除。本发明可控制刻蚀的时间来移除裸露出来的接口层同时保留已形成的导电增生层。如此，整个软性基板上即形成了完整的电路布线及导孔结构。

请参照图10，其描绘出一多层软性印刷电路板中各种孔结构的示意图。图中的软性印刷电路板1000为由四个软性基板(1001～1004)层叠而成的五层软性印刷电路板。该电路板中含有盲孔1005、埋孔1007、及通孔1009等孔结构。首先在盲孔的制作方面，先在第一软性基板1001上形成一纵贯单层的镀通孔1005及电路布线1006结构，之后再将该第一软性基板1001叠合在一第二软性基板1002上。此时该镀通孔1005的下方开口会被封住，即形成了一盲孔结构。同样地方式，在埋孔的制作方面，先在一第三软性基板1003上形成一纵贯单层的镀通孔1007及电路布线1008结构，之后再于该第三软性基板1003上下方分别叠合一第二软性基板1002与一第四软性基板1004，即形成了一埋孔结构。对于纵贯多层的通孔结构的制作而言，可先将已完成电路布局(包括表面的电路布线trace与图中的各种孔结构等)的各层软性基板叠合在一起后再钻出一纵贯四层的孔即形成了软性基板的镀通孔1009结构。

本发明的软性印刷电路板结构与制作方法可适用于上述多层软性印刷电路板中各种类型的孔结构的制作，包括通孔、盲孔、及埋孔结构等，如图11所示，其描绘出根据本发明实施方式制作的一具有八层导电层的多层软性印刷电路板1100。软性印刷电路板1100是建立在两层核心基板(core)1101与1102的基础上，该两核心基板1101与1102会先使用粘胶1103将两者粘合在一起，之后再分别于核心基板1101的上表面与核心基板1102的下表面以前述本发明的方法进行其他各层及孔结构的制作，如盲孔1104与1105、埋孔1106、通孔1107、各层的电路布线1108等。其中以本发明方法制作出的各层的电路布线1108与各种孔结构的侧壁皆含有前述接口层104、导电层106、导电增生层110等层结构。

文中所述的实施例与附图供予阅者，其对于本发明各不同实施例结构有通盘性的了解。在不悖离本发明范畴的情况下，发明中可以进行结构与逻辑的置换与改变。据此，本发明的揭露与附图理视为描述而非限制性质，并将由权利要求来限制。

Claims (15)

1.一种软性印刷电路板制造方法，其特征在于，所述软性印刷电路板制造方法包括下述步骤：

在一软性基板上预先定义的位置钻出至少一孔；

在所述软性基板的表面及所述至少一孔的内侧壁上形成一接口层；

在所述接口层上形成一导电层；

用防焊材覆盖所述导电层上的非电路布线区域以形成电路图形；

在所述导电层未被所述防焊材覆盖的区域上形成一导电增生层；

将所述防焊材移除；

将原先所述防焊材覆盖的非电路布线区域上的导电层移除；及

将原先所述防焊材覆盖的非电路布线区域上的接口层移除。

2.如权利要求1所述的软性印刷电路板制造方法，其特征在于，所述接口层因此溅射方式形成。

3.如权利要求1所述的软性印刷电路板制造方法，其特征在于，所述导电层因此溅射方式形成，而所述导电增生层因此电镀方式形成。

4.如权利要求1所述的软性印刷电路板制造方法，其特征在于，所述防焊材可直接从所述软性基板上剥除或是用溶剂洗掉。

5.如权利要求1所述的软性印刷电路板制造方法，其特征在于，所述非电路布线区域上的导电层是利用刻蚀液或是等离子方式或是激光雕刻方式移除，而所述非电路布线区域上的接口层是利用刻蚀液或等离子或激光雕刻刻蚀方式移除。

6.如权利要求1所述的软性印刷电路板制造方法，其特征在于，所述软性基板的材质包括聚亚酰胺、聚对苯二甲二乙酯、聚对萘二甲酸乙二酯、聚丙烯、聚醚石风、聚次苯基醚砜、聚苯恶唑共聚合物及液晶聚合物。

7.如权利要求1所述的软性印刷电路板制造方法，其特征在于，所述接口层的材质包括镍铬合金或氧化锌或钛或铬。

8.如权利要求1所述的软性印刷电路板制造方法，其特征在于，所述软性基板厚度介于10μm～30μm，所述接口层厚度介于10nm～30nm，而所述导电层厚度介于70nm～100nm，所述导电增生层厚度介于3μm～12μm。

9.如权利要求1所述的软性印刷电路板制造方法，其特征在于，所述导电层与所述导电增生层的材质为铜。

10.如权利要求1所述的软性印刷电路板制造方法，其特征在于，所述防焊漆的材质包括环氧树脂、丙烯酸树脂、及硅氧烷化物。

11.如权利要求1所述的软性印刷电路板制造方法，其特征在于，所述至少一孔的结构为通孔、盲孔或埋孔，且所述至少一孔的孔径介于100μm～250μm。

12.一种软性印刷电路板，其特征在于，所述软性印刷电路板包括：一软性基板，所述软性基板设置有至少一孔结构；一接口层，形成在所述软性基板表面的电路布线区域及所述至少一孔结构的内侧壁上；一导电层，形成在所述接口层上；及一导电增生层，形成在所述导电层上。

13.如权利要求12所述的软性印刷电路板，其特征在于，所述软性基板厚度介于10μm～30μm，所述接口层厚度介于10nm～30nm，而所述导电层厚度介于70nm～100nm，所述导电增生层厚度介于3μm～12μm。

14.如权利要求12所述的软性印刷电路板，其特征在于，所述接口层因此溅射方式形成，所述导电层因此溅射方式形成，而所述导电增生层因此电镀方式形成。

15.如权利要求12所述的软性印刷电路板，其特征在于，所述至少一孔的结构为镀通孔或导通孔或盲孔或埋孔，且所述至少一孔的孔径介于100μm～250μm。

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