CN103909351A - 线路板以及此线路板的激光钻孔方法 - Google Patents

Abstract

一种线路板及此线路板的激光钻孔方法。在此方法中，将一激光束照射于一包括一绝缘层的线路基板，以移除绝缘层的一部分，其中线路基板位于激光束的聚焦段，而聚焦段具有一中央区、一位于中央区的光轴以及一围绕中央区的周边区。聚焦段的一最大光强度位于周边区内。一种线路板，其包括一绝缘层、二层线路层以及至少一导电柱。绝缘层位于这些线路层之间，而导电柱位在位于绝缘层内，并电性连接这些线路层，其中导电柱具有一第一端与一相对第一端的第二端，而第一端的宽度大于第二端的宽度。第二端的宽度与第一端的宽度二者的比值大于或等于0.75。

Description

线路板以及此线路板的激光钻孔方法

技术领域

本发明涉及一种线路板以及此线路板的钻孔方法，且特别是涉及一种具有盲孔（blind via）结构的线路板以及利用激光束（laser beam）对此线路板钻孔的方法。

背景技术

现有的线路板制造方法已采用聚焦激光束（focused laser beam）来制作线路板中的盲孔。为了尽量让聚焦激光束的功率密度达到最大，以加速盲孔的形成，上述聚焦激光束的光强度分布通常是高斯分布（Gauss distribution），即此聚焦激光束的激光模式（laser mode）为高斯模式（Gauss mode，又可称为TEM00模式）。

当利用这种具有高斯分布的聚焦激光束来形成盲孔时，形成好的盲孔的开口孔径会大于盲孔的底部孔径，且此盲孔通常具有偏低的孔径比，其中这里所述的孔径比是指盲孔的底部孔径与开口孔径之间的比值。所以，孔径比越小，开口孔径会越大于底部孔径。

然而，一般而言，具有偏低孔径比的盲孔可能会对线路板的结构造成不良的影响，从而导致可靠性（reliability）降低。因此，为了提高线路板盲孔的孔径比，目前也有采用光强度分布为顶帽分布（top-hat distribution）的聚焦激光束来形成盲孔，如图1所示。

图1是现有技术中具有顶帽分布的聚焦激光束的光强度分布示意图，其中图1中的横轴代表与聚焦激光束的光轴（optic axis）的距离，而横轴的零点代表光轴的位置。请参阅图1，这种聚焦激光束可利用光束整形器（beamshaper）来产生，而此聚焦激光束的光强度分布10基本上是均匀的。也就是说，聚焦激光束在中央区11内的光强度大致上等于在边缘区12内的光强度。

由于顶帽分布的聚焦激光束具有均匀的光强度分布10，因此当这种聚焦激光束照射于线路基板，以在线路基板的表面上形成光斑时，聚焦激光束的能量大致上会均匀地分布在光斑内。如此，相较于高斯分布的聚焦激光束，这种顶帽分布的聚焦激光束能提高盲孔的孔径比。然而，一般而言，不论是高斯分布或顶帽分布，现今聚焦激光束仍有极限，难以将盲孔的孔径比进一步地提高。例如，目前的聚焦激光束很难将孔径比提高到0.75。

发明内容

本发明提供一种线路板的激光钻孔方法，其能提高盲孔的孔径比。

本发明另提供一种线路板，其利用上述激光钻孔方法来制造。

本发明的一实施例提出一种线路板的激光钻孔方法。在此方法中，将一激光束照射于一包括一绝缘层的线路基板，以移除绝缘层的一部分，其中线路基板位于激光束的一聚焦段，而聚焦段具有一中央区、一位于中央区的光轴以及一围绕中央区的周边区。聚焦段的一最大光强度位于周边区内。

本发明的另一实施例提出一种线路板，其包括一绝缘层、二层线路层以及至少一导电柱。绝缘层位于这些线路层之间，而导电柱位于绝缘层内，并电性连接这些线路层，其中导电柱具有一第一端与一相对第一端的第二端，而第一端的宽度大于第二端的宽度。第二端的宽度与第一端的宽度二者的比值大于或等于0.75。

基于上述，利用最大光强度位于周边区内的激光束，本发明能提高盲孔的孔径比，据以提高可靠度。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是该说明与附图仅用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

附图说明

图1是现有技术中具有顶帽分布的聚焦激光束的光强度分布示意图。

图2A至图2G是利用本发明一实施例的线路板的激光钻孔方法来制造线路板的流程示意图。

其中，附图标记说明如下：

10：光强度分布

11、212：中央区

12：边缘区

100：线路板

100’：线路基板

102：内层基板

110、110’、140：绝缘层

112：高分子材料

114：玻璃纤维布

120、130：线路层

120’：金属层

122：开口

132：接垫

150：导电柱

151：第一端

152：第二端

200：激光束

210：聚焦段

210f：焦点

210w：光束腰

214：周边区

216：光轴

D1：聚焦深度

H1：盲孔

L1：长度

R1：底部孔径

R2：开口孔径

R3、R4：宽度

S1：最大光强度

S2：最小光强度

具体实施方式

图2A至图2G是利用本发明一实施例的线路板的激光钻孔方法来制造线路板的流程示意图，其中图2A至图2F示本实施例的激光钻孔方法，而图2G显示利用本实施例的激光钻孔方法所制造的线路板。请参阅图2A，首先，提供一线路基板100’，其中线路基板100’为线路板的半成品，例如是多层线路板（multilayer wiring board）的半成品，而线路基板100’具有至少一层线路层。

具体而言，线路基板100’包括一金属层120’、一绝缘层110’以及一内层基板（inner substrate）102。绝缘层110’位于金属层120’与内层基板102之间，而金属层120’位于绝缘层110’上。内层基板102包括一线路层130以及一绝缘层140，其中绝缘层110’接触金属层120’、线路层130与绝缘层140，而线路层130夹置（sandwich）在绝缘层110’与绝缘层140之间，并且线路层130包括至少一个接垫132。所以，线路基板100’会具有至少一层线路层（即线路层130）。

另外，除了线路层130之外，内层基板102可以还包括其它线路层（未显示）以及多根电性连接线路层130与其它线路层的导电柱（未显示）。详细而言，内层基板102可以具有多个通孔（through hole，未显示）、盲孔（未显示）以及埋孔（embedded hole，未显示），而这些导电柱可以分别位于于这些通孔、盲孔以及埋孔内，其中通孔延伸至绝缘层140内，而至少一个盲孔可位于绝缘层140内。

不过，须说明的是，本实施例可以任意选择及组合这些通孔、盲孔以及埋孔在内层基板102中的配置。例如，内层基板102可以只具有通孔，而不具有任何盲孔与埋孔；或是内层基板102可以只具有盲孔与埋孔，而不具有任何通孔。因此，本实施例不限制如何设计内层基板102中供导电柱所配置的孔洞（例如通孔、盲孔或埋孔）。

金属层120’可为金属箔片，其例如是铜箔或锡箔。此外，金属层120’可以是经过厚度薄化处理的金属箔片。例如，金属层120’可以是经过蚀刻（etching）或研磨（polishing）之后的金属箔片。另外，在本实施例中，绝缘层110’可以是已固化的胶片（prepreg），所以绝缘层110’可以包括一高分子材料112以及一玻璃纤维布114，其中玻璃纤维布114位于高分子材料112中。

高分子材料112可选自于由环氧树脂（epoxy）、改质的环氧树脂、聚脂（polyester）、丙烯酸酯（acrylic ester）、氟素聚合物（fluoro-polymer）、聚亚苯基氧化物（polyphenylene oxide）、聚酰亚胺（polyimide）、酚醛树脂（phenolicresin）、聚砜（polysulfone）、硅素聚合物（silicone polymer）、双顺丁烯二酸-三氮杂苯树脂（bismaleimide triazine modified epoxy，即所谓的BT树脂）、氰酸聚酯（cyanate ester）、聚乙烯（polyethylene）、聚碳酸酯树脂（polycarbonate,PC）、丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚合物（acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer，ABS copolymer）、聚对苯二甲酸乙二酯树脂（polyethylene terephthalate，PET）、聚对苯二甲酸丁二酯树脂（polybutylene terephthalate，PBT）、液晶高分子（liquid crystal polymers，LCP）、聚酰胺6（polyamide6，PA6）、尼龙（Nylon）、共聚聚甲醛（polyoxymethylene，POM）、聚苯硫醚（polyphenylene sulfide，PPS）、环状烯烃共聚高分子（cyclicolefin copolymer，COC）或这些高分子材料的任意组合。

虽然在本实施例中，绝缘层110’包括高分子材料112以及玻璃纤维布114，但是在其它实施例中，绝缘层110’也可以只包括高分子材料112而不包括玻璃纤维布114；或者，绝缘层110’也可以是陶瓷层，而不包括任何高分子材料112以及玻璃纤维布114。所以，图2A中的绝缘层110’仅供举例说明，并非限制本发明。

请参阅图2A与图2B，接着，移除金属层120’的至少一部分，以形成至少一个开口122。开口122局部暴露绝缘层110’，并且位于接垫132的正上方。移除金属层120’有多种方法，而本实施例可采用微影（photolithography）与蚀刻（etching）来移除部分金属层120’，其中此蚀刻可以是干蚀刻（dryetching）或湿蚀刻（wet etching）。此外，虽然图2B只显示一个开口122，但根据不同的布线设计（layout design），可形成二个或二个以上的开口122，所以图2B所示的开口122仅供举例说明，不限制本发明。

请参阅图2C与图2D，接着，将激光束200照射于线路基板100’，以移除绝缘层110’的至少一部分，并形成具有至少一个盲孔H1的绝缘层110，其中盲孔H1局部暴露出接垫132。激光束200可以是波长在红外光（infrared）至紫外光（ultraviolet）范围的光束，例如激光束200的波长可位于于256纳米（nm）至10200纳米之间。在本实施例中，激光束200可以来自于二氧化碳激光产生器（CO2laser generator），所以激光束200的波长可约为8000纳米。

在本实施例中，激光束200是照射于开口122所裸露出来的部分绝缘层110’，以移除裸露于开口122的部分绝缘层110’。当激光束200的波长是位于可见光（visible light）的范围，例如激光束200的波长约为248纳米时，金属层120’对激光束200的吸收率偏低，以至于激光束200不易移除金属层120’，但绝缘层110’却对激光束200具有较高的吸收率。因此，当激光束200照射于开口122时，裸露于开口122的部分绝缘层110’能被激光束200移除，从而形成盲孔H1。

然而，特别一提的是，虽然在本实施例中，形成盲孔H1的流程包括移除部分金属层120’来形成局部暴露绝缘层110’的开口122，但选用适当波长的激光束200，激光束200也能移除部分金属层120’。举例来说，波长在紫外光范围内的激光束200（例如波长约为248纳米）能移除部分金属层120’。因此，在其它实施例中，也可直接将激光束200照射在金属层120’，而不必先移除部分金属层120’。换句话说，图2A至图2B的流程可以省略，而图2C中的金属层120’可以更换成图2A中的金属层120’。

激光束200可以是脉冲激光束（pulsed laser beam），且为聚焦激光束。所以，激光束200具有聚焦段（focus section）210，其中聚焦段210是激光束200在聚焦深度（Depth Of Focus，DOF）D1内的区域（section），因此聚焦段210的长度等于聚焦深度D1，如图2C所示。此外，当激光束200照射在线路基板100’上时，线路基板100’会在聚焦段210内，而激光束200的光束腰（beam waist）210w与焦点210f皆位于线路基板100’的上方。

请参阅图2E与图2F，其中图2E显示激光束200在聚焦段210的横截面，而图2F则是根据图2E的横截面显示激光束200的光强度分布。此外，图2F中的横轴代表离光轴216的距离，而横轴的零点代表光轴216的位置。激光束200的聚焦段210具有一中央区212、一位于中央区212的光轴216以及一围绕中央区212的周边区214，而激光束200可经由光束整形器来产生。

有别于现有高斯分布与顶帽分布的光强度分布，聚焦段210中的最大光强度S1并不位于光轴216或是中央区212内，而是位于周边区214内。其次，聚焦段210的光强度可从中央区212朝向周边区214递增，如图2F所示，而聚焦段210的光强度在中央区212内的最小光强度S2与在周边区214内的最大光强度S1二者比值可以介于0.8至0.95之间。

请再次参阅图2C与图2D，由于最大光强度S1位于聚焦段210的周边区214内（如图2F所示），因此相较于现有高斯分布或顶帽分布的聚焦激光束，光强度在聚焦段210边缘处的衰减量较低，且聚焦深度D1较长。如此，激光束200能绝缘层110’中形成高孔径比的盲孔H1。

具体而言，盲孔H1具有底部孔径R1与开口孔径R2，而相较于现有高斯分布或顶帽分布的聚焦激光束所形成的盲孔，底部孔径R1与开口孔径R2之间的比值较大，而此比值在本实施例中可以大于或等于0.75，但小于1。也就是说，与现有线路板的盲孔相比，底部孔径R1较接近开口孔径R2。此外，在形成盲孔H1之后，可以进行去胶渣流程（desmear），以清洁盲孔H1所暴露的接垫132表面。

请参阅图2G，此后，在盲孔H1内形成导电柱150以及在绝缘层110上形成线路层120。导电柱150可利用通孔电镀（Plating Through Hole，PTH）来形成，而线路层120可利用电镀、微影以及蚀刻而形成，其中线路层120可由图2D中的金属层120’经半加成法（semi-additive）或减成法（subtractive）而形成。所以，形成线路层120的步骤可包括蚀刻金属层120’。此外，当线路层120是用半加成法来形成时，对金属层120’的蚀刻可以是微蚀刻（micro-etching）。

在导电柱150以及线路层120都形成之后，该线路板100大致上已制造完成，其中线路板100可以是多层线路板，并且包括线路层120与130、位于线路层120与130之间的绝缘层110、以及电性连接线路层120与130的导电柱150。绝缘层110可以接触线路层120与130。此外，导电柱150的数量可等于盲孔H1的数量，所以当盲孔H1的数量为多个时，导电柱150的数量也可为多根。因此，图2G中的线路板100所包括的导电柱150的数量仅供举例说明，不限定本发明。

承上述，导电柱150具有一第一端151以及一相对第一端151的第二端152，其中第一端151的宽度R4可大于第二端152的宽度R3。导电柱150基本上会填满整个盲孔H1，所以宽度R3实质上等于盲孔H1的底部孔径R1（标示在图2D中），而宽度R4实质上等于盲孔H1的开口孔径R2（标示在图2D中）。

由此可知，第二端152的宽度R3与第一端151的宽度R4二者的比值会大于或等于0.75，但小于1。所以，相较于现有的线路板，导电柱150中的宽度R4较接近宽度R3。此外，在本实施例中，导电柱150的纵横比可以介于0.8至5之间，其中此纵横比是指导电柱150的长度L1与第二端152的宽度R3之间的比值。

综上所述，有别于现有高斯分布或顶帽分布的聚焦激光束，本发明采用最大光强度位于周边区内的激光束来制作线路板的盲孔，因而能降低激光束在边缘处（位于聚焦段内）的光强度衰减量，从而能提高盲孔的孔径比，例如将盲孔的孔径比提高到0.75。如此，后续形成于盲孔内的导电柱与位于盲孔底下的接垫二者之间的接触面积得以增加，以强化导电柱与接垫之间的接合力量（bonding strength），据以提高线路板的可靠度。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以限定本发明的权利要求保护范围。任何熟习相像技艺者，在不脱离本发明的精神与范围内，所作的更动及润饰的等效替换，仍为本发明的权利要求保护范围内。

Claims (14)

1.一种线路板的激光钻孔方法，其特征在于，该方法包括：

将激光束照射于包括绝缘层的线路基板，以移除该绝缘层的一部分，其中该线路基板位于该激光束的聚焦段，而该聚焦段具有中央区、位于该中央区的光轴以及围绕该中央区的周边区，该聚焦段的最大光强度位于该周边区内。

2.如权利要求1所述的线路板的激光钻孔方法，其特征在于，该聚焦段的光强度从该中央区朝向该周边区递增。

3.如权利要求1所述的线路板的激光钻孔方法，其特征在于，该聚焦段的光强度在该中央区内的最小光强度与在该周边区内的最大光强度二者比值介于0.8至0.95之间。

4.如权利要求1所述的线路板的激光钻孔方法，其特征在于，当该激光束照射在该线路基板上时，该激光束的光束腰位于该线路基板的上方。

5.如权利要求1所述的线路板的激光钻孔方法，其特征在于，该激光束为脉冲激光束。

6.如权利要求1所述的线路板的激光钻孔方法，其特征在于，该激光束的波长是在256纳米至10200纳米之间。

7.如权利要求1所述的线路板的激光钻孔方法，其特征在于，该线路基板还包括金属层，而该金属层位于该绝缘层上，在该激光束照射在该线路基板上以前，移除该金属层的一部分，以形成局部暴露该绝缘层的开口，其中该激光束照射于该开口所裸露出来的部分该绝缘层。

8.一种线路板，其特征在于，该线路板包括：

绝缘层；

两层线路层，该绝缘层位于所述两层线路层之间；以及

至少一导电柱，位于该绝缘层内，并电性连接所述线路层，其中该至少一导电柱具有第一端与相对该第一端的第二端，而该第一端的宽度大于该第二端的宽度，且该第二端的宽度与该第一端的宽度二者的比值大于或等于0.75。

9.如权利要求8所述的线路板，其特征在于，该第二端的宽度与该第一端的宽度二者的比值小于1。

10.如权利要求8所述的线路板，其特征在于，该至少一导电柱的纵横比介于0.8至5之间。

11.如权利要求8所述的线路板，其特征在于，该绝缘层接触所述线路层。

12.如权利要求8所述的线路板，其特征在于，该绝缘层包括高分子材料，该高分子材料选自于由环氧树脂、改质的环氧树脂、聚脂、丙烯酸酯、氟素聚合物、聚亚苯基氧化物、聚酰亚胺、酚醛树脂、聚砜、硅素聚合物、双顺丁烯二酸-三氮杂苯树脂、氰酸聚酯、聚乙烯、聚碳酸酯树脂、丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚合物、聚对苯二甲酸乙二酯树脂、聚对苯二甲酸丁二酯树脂、液晶高分子、聚酰胺6、尼龙、共聚聚甲醛、聚苯硫醚及环状烯烃共聚高分子所组成的群组其中之一。

13.如权利要求12所述的线路板，其特征在于，该绝缘层还包括玻璃纤维布，而该玻璃纤维布位于该高分子材料中。

14.如权利要求8所述的线路板，其特征在于，该绝缘层为陶瓷层。