CN115515297A - 线路板及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种线路板及其制作方法。线路板包括基板、增层线路结构、氧化石墨烯层、石墨烯层以及绝缘材料层。增层线路结构设置于基板上。增层线路结构包括至少一内层线路、至少一介电层、外层线路以及多个导电孔。介电层设置于内层线路上。外层线路设置于介电层上。导电孔贯穿介电层且电性连接内层线路与外层线路。氧化石墨烯层与石墨烯层间隔设置于增层线路结构上。氧化石墨烯层对应于介电层设置，且石墨烯层对应于外层线路设置。绝缘材料层设置于氧化石墨烯层与石墨烯层上。绝缘材料层具有开口，且开口暴露出石墨烯层。本发明一实施例的线路板可改善异质接着不佳的问题或可提高可靠度以及良率。

Description

线路板及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种线路板及其制作方法，尤其涉及一种可改善异质接着不佳的问题的线路板及其制作方法。

背景技术

现有的表面结合剂大多是用于提升有机与金属界面间的结合力，但尚未有可以同时用于有机与金属界面间以及有机与有机界面间的表面结合剂。举例来说，由于防焊介电材(例如是防焊油墨)与外层线路界面间的结合力不足，因而在利用化学镀进行表面处理制程(例如是化学镀镍钯浸金(ENEPIG))时，常会在防焊介电材的开孔的底部侧壁发现有渗镀以及异色的情形。

此外，虽然可以通过对外层线路进行表面粗化来增加外层线路的表面的粗糙度，以增加防焊介电材与外层线路界面间的结合力，然而，经表面粗化后的外层线路却会影响信号传输，甚至造成信号损失。

发明内容

本发明是针对一种线路板及其制作方法，其可改善异质接着不佳的问题，或可提高可靠度以及良率。

根据本发明的实施例，线路板包括基板、增层线路结构、氧化石墨烯层、石墨烯层以及绝缘材料层。增层线路结构设置于基板上。增层线路结构包括至少一内层线路、至少一介电层、外层线路以及多个导电孔。介电层设置于内层线路上。外层线路设置于介电层上。导电孔贯穿介电层且电性连接内层线路与外层线路。氧化石墨烯层与石墨烯层间隔设置于增层线路结构上。氧化石墨烯层对应于介电层设置，且石墨烯层对应于外层线路设置。绝缘材料层设置于氧化石墨烯层与石墨烯层上。绝缘材料层具有开口，且开口暴露出石墨烯层。

在根据本发明的实施例的线路板中，上述的介电层的材料不同于绝缘材料层的材料。

在根据本发明的实施例的线路板中，上述的绝缘材料层为另一介电层或防焊层。

在根据本发明的实施例的线路板中，在上述的增层线路结构的法线方向上，氧化石墨烯层重叠于介电层，且石墨烯层重叠于外层线路。

在根据本发明的实施例的线路板中，上述的氧化石墨烯层接触介电层，且石墨烯层接触外层线路。

在根据本发明的实施例的线路板中，上述的线路板还包括导电材料层。导电材料层设置于开口中。导电材料层通过石墨烯层电性连接至增层线路结构。

在根据本发明的实施例的线路板中，上述的氧化石墨烯层位于绝缘材料层与介电层之间的界面，且位于绝缘材料层与外层线路之间的界面。

根据本发明的实施例，线路板的制作方法包括以下步骤。首先，提供基板。接着，形成增层线路结构于基板上。其中，增层线路结构包括至少一内层线路、至少一介电层、外层线路以及多个导电孔。介电层设置于内层线路上。外层线路设置于介电层上。多个导电孔贯穿介电层且电性连接内层线路与外层线路。接着，形成氧化石墨烯层于增层线路结构上。接着，形成绝缘材料层于氧化石墨烯层上。其中，绝缘材料层具有开口，且开口暴露出氧化石墨烯层的一部分。然后，使氧化石墨烯层的部分还原成石墨烯层。其中，石墨烯层对应于外层线路设置，且氧化石墨烯层的另一部分对应于介电层设置。

在根据本发明的实施例的线路板的制作方法中，上述的制作方法还包括以下步骤：形成导电材料层于开口中。其中，导电材料层可通过石墨烯层电性连接至增层线路结构。

在根据本发明的实施例的线路板的制作方法中，上述使氧化石墨烯层的部分还原成石墨烯层方法包括：对氧化石墨烯层的部分使用等离子体或水蒸法来进行处理。

基于上述，在本发明一实施例的线路板及其制作方法中，通过将氧化石墨烯层设置于绝缘材料层与增层线路结构之间，因而可用来改善绝缘材料层与增层线路结构之间有异质接着不佳的问题(即提升绝缘材料层与增层线路结构之间的结合力)，进而可提高线路板的可靠度以及良率。此外，通过石墨烯的设置，因而可使导电材料层可电性连接至增层线路结构，可提高线路板的散热效果，且可保护外层线路以避免氧化。

附图说明

包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。

图1A至图1G示出为本发明一实施例的线路板的制作方法的剖面示意图；

图2A至图2D示出为本发明另一实施例的线路板的制作方法的剖面示意图；

图2E至图2F示出为本发明一实施例的芯片封装的制作方法的剖面示意图。

附图标号说明

20:芯片封装；

100、200：线路板；

110、210：基板；

120：离型层；

130：晶种层；

140、180、240：增层线路结构；

141、181、241：内层线路；

142、182、242：介电层；

143、183、243：外层线路；

1431、2431：接垫；

144、184、244：导电孔；

150、250：氧化石墨烯层；

151、251：部分；

152、252：另一部分；

155、255：石墨烯层；

160、260：绝缘材料层；

161、261：开口；

170、270：导电材料层；

211：导通孔；

290：芯片；

291：接垫；

295：底胶；

Z：法线方向。

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同组件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。

图1A至图1G示出为本发明一实施例的线路板的制作方法的剖面示意图。其中，本实施例的线路板100的制作方法可包括但不限于以下步骤：

首先，请参照图1A，提供基板110，并依序形成离型层120与晶种层130于基板110上。其中，基板110的材料可包括玻璃或其他可用于支撑的基板材料，但不以此为限。离型层120可视需要而在后续步骤中被移除。晶种层130可以为单层或多层的金属层。在本实施例中，晶种层130可包括钛层以及位于钛层上的铜层。

接着，请参照图1B，形成增层线路结构140于基板110上。增层线路结构140包括至少一内层线路141(图1B示意地以1层为例，但不以此为限)、至少一介电层142(图1B示意地以1层为例，但不以此为限)、外层线路143以及多个导电孔144。其中，内层线路141设置于晶种层130上且接触晶种层130。介电层142设置于内层线路141上，以覆盖内层线路141以及由内层线路141暴露出的部分的晶种层130。外层线路143设置于介电层142上且具有多个接垫1431。导电孔144贯穿介电层142，以电性连接内层线路141与外层线路143。在本实施例中，介电层142的材料可例如是具有低介电常数与低粗糙度的特性的感光型介电材料(Photoimageable dielectric，PID)或其他适合的有机材料，以达到高频高速的需求，但不以此为限。内层线路141与外层线路143可以为细线路，且内层线路141与外层线路143的材料可例如是铜或其他适合的金属，但不以此为限。

接着，请参照图1C，共形地形成氧化石墨烯层150于增层线路结构140上，以覆盖外层线路143以及由外层线路143暴露出的部分的介电层142。在本实施例中，形成氧化石墨烯层150于增层线路结构140上的方法可例如是包括以下步骤：先将液相的氧化石墨烯涂布于增层线路结构140上，接者，进行烘干以形成氧化石墨烯层150。

其中，氧化石墨烯层150的的厚度可例如是0.5纳米(nm)至500纳米，但不以此为限。氧化石墨烯层150的材料为具有绝缘特性的氧化石墨烯(Graphene oxide，GO)。

接着，请参照图1D，形成绝缘材料层160于氧化石墨烯层150上，以使绝缘材料层160与增层线路结构140分别位于氧化石墨烯层150的相对两侧。其中，绝缘材料层160具有开口161。开口161可暴露出氧化石墨烯层150的一部分151，且绝缘材料层160可覆盖氧化石墨烯层150的另一部分152。在本实施例中，绝缘材料层160的材料不同于介电层142的材料。绝缘材料层160可以为另一介电层且绝缘材料层160的材料可例如是味之素增层薄膜(Ajinomoto build-up film，ABF)或其他适合的有机材料，但不以此为限。

在本实施例中，由于氧化石墨烯的表面的羰基(Carbonyl group)、环氧基(Epoxygroup)以及羟基(Hydroxy group)能够与金属(例如是外层线路143的铜)及有机材料(例如是介电层142的感光型介电材料与绝缘材料层160的味之素增层薄膜)键结且产生结合力，因而可将设置于绝缘材料层160与增层线路结构140之间的氧化石墨烯层150当作是接着剂，以用来改善绝缘材料层160与介电层142之间以及绝缘材料层160与外层线路143之间有异质接着不佳的问题，进而可提高线路板100的可靠度以及良率。此外，氧化石墨烯还具有较佳的延展性，且液相的氧化石墨烯也利于大面积的涂布。

接着，请参照图1E，使氧化石墨烯层150的部分151还原成石墨烯层155。具体来说，在本实施例中，例如是对氧化石墨烯层150的部分151使用氢气等离子体(H2 Plasma)或水蒸法(Solvothermal)等方法来进行处理，以使部分151中的氧化石墨烯还原成石墨烯(Graphene)，并使部分151还原成石墨烯层155。其中，水蒸法例如是以100℃的水蒸气处理至少20分钟。在本实施例中，由于石墨烯的导热系数可例如是约5,300W/m·K且电阻率可例如是约10-6Ω·cm，因而使得石墨烯层155可具有优异的导热性及导电性。此外，由于石墨烯的导热系数可优于铜，因而也可提高线路板100的散热效果。

在本实施例中，氧化石墨烯层150与石墨烯层155间隔设置。石墨烯层155可对应于外层线路143的接垫1431设置，且氧化石墨烯层150的另一部分152可对应于介电层142设置。也就是说，氧化石墨烯层150的另一部分152可位于绝缘材料层160与介电层142之间的界面，且位于绝缘材料层160与外层线路143之间的界面。此外，在本实施例中，在增层线路结构140的法线方向Z上，氧化石墨烯层150可重叠于介电层142，且石墨烯层155可重叠于外层线路143的接垫1431。在一些实施例中，氧化石墨烯层150可接触介电层142，且石墨烯层155可接触外层线路143的接垫1431。

接着，请参照图1F，形成导电材料层170于开口161中，并形成内层线路181于绝缘材料层160上，以使内层线路181可接触导电材料层170。其中，导电材料层170可填满开口161，可接触石墨烯层155，且可通过石墨烯层155电性连接至增层线路结构140。在本实施例中，导电材料层170的材料可例如是铜或其他适合的导电材料，但不以此为限。

接着，请参照图1G，形成增层线路结构180于绝缘材料层160上。增层线路结构180包括至少一内层线路181(图1G示意地以1层为例，但不以此为限)、至少一介电层182(图1G示意地以1层为例，但不以此为限)、外层线路183以及多个导电孔184。其中，介电层182设置于内层线路181上，以覆盖内层线路181以及由内层线路181暴露出的部分的绝缘材料层160。外层线路183设置于介电层182上。导电孔184贯穿介电层182，以电性连接内层线路181与外层线路183。在本实施例中，介电层182的材料可与绝缘材料层160的材料相同，故不再赘述。至此，已大致上制作完成本实施例的线路板100。

简言之，本实施例的线路板100可包括基板110、增层线路结构140、氧化石墨烯层150、石墨烯层155以及绝缘材料层160。增层线路结构140设置于基板110上。增层线路结构140包括至少一内层线路141、至少一介电层142、外层线路143以及多个导电孔144。介电层142设置于内层线路141上。外层线路143设置于介电层142上。导电孔144贯穿介电层142且电性连接内层线路141与外层线路143。氧化石墨烯层150与石墨烯层155间隔设置于增层线路结构140上。氧化石墨烯层150对应于介电层142设置，且石墨烯层155对应于外层线路143设置。绝缘材料层160设置于氧化石墨烯层150与石墨烯层155上。绝缘材料层160具有开口161，且开口161暴露出石墨烯层155。

图2A至图2D示出为本发明另一实施例的线路板的制作方法的剖面示意图。其中，本实施例的线路板200的制作方法可包括但不限于以下步骤：

首先，请参照图2A，提供基板210，并形成增层线路结构240于基板210上。其中，基板210具有导通孔211，以电性连接至增层线路结构240。在本实施例中，基板210的材料可包括味之素增层膜(Ajinomoto build-up film，ABF)、预浸材(Prepreg)例如具阻燃自熄性(FR-4)的环氧玻纤布(Epoxy glass cloth)或BT树脂(Bismaleimide triazine resin)，或光敏型介电层材料，例如是苯并环丁烯(Benzocylobutene，BCB)、双顺丁烯二酸酰亚胺/三氮阱(Bismaleimide Triazine，BT)、液晶聚合物、聚酰亚胺(Poly-imide，PI)、聚乙烯醚、聚四氟乙烯(Poly(phenylene ether))、芳香尼龙(Aramide)、环氧树脂(Epoxy)及玻璃纤维及其组成物，但不以此为限。

增层线路结构240包括至少一内层线路241(图2A示意地以2层为例，但不以此为限)、至少一介电层242(图2A示意地以2层为例，但不以此为限)、外层线路243以及多个导电孔244。其中，内层线路241设置于基板210上且接触基板210。介电层242设置于内层线路241上，以覆盖内层线路241以及由内层线路241暴露出的部分的基板210。外层线路243设置于介电层242上且具有多个接垫2431。导电孔244贯穿介电层242，以电性连接内层线路241与外层线路243。在本实施例中，介电层242的材料可例如是味之素增层膜、预浸材、感光型介电材料、环氧树脂/filler/玻纤复合材料，但不以此为限。内层线路241与外层线路243的材料可例如是铜或其他适合的金属，但不以此为限。

接着，请参照图2B，共形地形成氧化石墨烯层250于增层线路结构240上，以覆盖外层线路243以及由外层线路243暴露出的部分的介电层242。其中，氧化石墨烯层250的的厚度可例如是0.5纳米至500纳米，但不以此为限。氧化石墨烯层250的材料为具有绝缘特性的氧化石墨烯。

接着，请参照图2C，形成绝缘材料层260于氧化石墨烯层250上，以使绝缘材料层260与增层线路结构240分别位于氧化石墨烯层250的相对两侧。其中，绝缘材料层260具有开口261。开口261可暴露出氧化石墨烯层250的一部分251，且绝缘材料层260可覆盖氧化石墨烯层250的另一部分252。在本实施例中，绝缘材料层260的材料不同于介电层242的材料。绝缘材料层260可以为防焊层且绝缘材料层160的材料可例如是绿漆或其他适合的防焊油墨，但不以此为限。

在本实施例中，由于氧化石墨烯的表面的羟基(Hydroxy group)以及环氧基(Epoxy Group)能够与金属(例如是外层线路243的铜)及有机材料(例如是介电层242的材料与绝缘材料层260的绿漆)键结且产生结合力，因而可将设置于绝缘材料层260与增层线路结构240之间的氧化石墨烯层250当作是接着剂，以用来改善绝缘材料层260与介电层242之间以及绝缘材料层260与外层线路243之间有异质接着不佳的问题，进而可提高线路板200的可靠度以及良率。

举例来说，在本实施例中，使用3M胶带来进行百格测试，以检测防焊层的附着力。首先，提供比较例1、比较例2以及实验例。其中，比较例1是先对外层线路进行表面粗化，再形成防焊层于外层线路上。比较例2是直接形成防焊层于外层线路上。实验例是先形成氧化石墨烯于外层线路上，再形成防焊层于氧化石墨烯上。接着，经百格测试后，比较例1的防焊层的掉落面积小于5％，比较例2的防焊层的掉落面积大于65％，且实验例的防焊层的掉落面积小于5％。因此，由上述的测试结果可知，使用氧化石墨烯的方式可以取代表面粗化的方式，以有效提升防焊层对无粗化的外层线路的附着力，且可避免因对外层线路进行表面粗化而有信号损失的问题。

接着，请参照图2D，使氧化石墨烯层250的部分251还原成石墨烯层255。具体来说，在本实施例中，例如是对氧化石墨烯层250的部分251使用氢气等离子体或水蒸法等方法来进行处理，以使部分251中的氧化石墨烯还原成石墨烯，并使部分251还原成石墨烯层255。其中，石墨烯层255可具有优异的导热性及导电性，因而可提高线路板100的散热效果。此外，石墨烯层255可用来取代化学镀镍钯浸金(Electroless nickel electrolesspalladium immersion gold，ENEPIG)等表面处理，以保护接垫2431且可避免接垫2431氧化。

在本实施例中，氧化石墨烯层250与石墨烯层255间隔设置。石墨烯层255可对应于外层线路243的接垫2431设置，且氧化石墨烯层250的另一部分252可对应于介电层242设置。也就是说，氧化石墨烯层250的另一部分252可位于绝缘材料层260与介电层242之间的界面，且位于绝缘材料层260与外层线路243之间的界面。此外，在本实施例中，在增层线路结构240的法线方向Z上，氧化石墨烯层250可重叠于介电层242，且石墨烯层255可重叠于外层线路243的接垫2431。在一些实施例中，氧化石墨烯层250可接触介电层242，且石墨烯层255可接触外层线路243的接垫2431。至此，已大致上制作完成本实施例的线路板200。

简言之，本实施例的线路板200可包括基板210、增层线路结构240、氧化石墨烯层250、石墨烯层255以及绝缘材料层260。增层线路结构240设置于基板210上。增层线路结构240包括至少一内层线路241、至少一介电层242、外层线路243以及多个导电孔244。介电层242设置于内层线路241上。外层线路243设置于介电层242上。导电孔244贯穿介电层242且电性连接内层线路241与外层线路243。氧化石墨烯层250与石墨烯层255间隔设置于增层线路结构240上。氧化石墨烯层250对应于介电层242设置，且石墨烯层255对应于外层线路243设置。绝缘材料层260设置于氧化石墨烯层250与石墨烯层255上。绝缘材料层260具有开口261，且开口261暴露出石墨烯层255。

以下将列举其他实施例以作为说明。在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的组件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的组件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。

图2E至图2F示出为本发明一实施例的芯片封装的制作方法的剖面示意图。图2E至图2F为接续图2A至图2D的步骤。图2E至图2F的实施例与图2A至图2D的实施例中相同或相类似的构件得以采用相同的材料或方法来进行，故下文对于两实施例中相同与相似的描述将不再赘述，且主要针对两实施例之间的差异处进行说明。

请参照图2E，在形成图2D的线路板200之后，接着形成导电材料层270于开口261中。其中，导电材料层270可接触石墨烯层255，且导电材料层270可通过石墨烯层255电性连接至增层线路结构140。在本实施例中，导电材料层270可例如是锡球或锡膏，且导电材料层270的材料可例如是锡其他适合的导电材料，但不以此为限。

接着，请参照图2F，配置芯片290于绝缘材料层260上。具体来说，芯片290具有接垫291。芯片290可通过接垫291接合并电性连接至回焊(Reflow)后的导电材料层270，并通过底胶295固定于绝缘材料层260上。至此，已大致上制作完成本实施例的芯片封装20。

综上所述，在本发明一实施例的线路板及其制作方法中，通过将氧化石墨烯层设置于绝缘材料层与增层线路结构之间，因而可用来改善绝缘材料层与增层线路结构之间有异质接着不佳的问题(即提升绝缘材料层与增层线路结构之间的结合力)，进而可提高线路板的可靠度以及良率。此外，通过石墨烯的设置，因而可使导电材料层可电性连接至增层线路结构，可提高线路板的散热效果，且可保护外层线路以避免氧化。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (15)

1.一种线路板，其特征在于，包括：

基板；以及

增层线路结构，设置于所述基板上且包括：

至少一内层线路；

至少一介电层，设置于所述至少一内层线路上；

外层线路，设置于所述至少一介电层上；以及

多个导电孔，贯穿所述至少一介电层，且电性连接所述至少一内层线路与所述外层线路；

氧化石墨烯层与石墨烯层，间隔设置于所述增层线路结构上，其中所述氧化石墨烯层对应于所述至少一介电层设置，且所述石墨烯层对应于所述外层线路设置；以及

绝缘材料层，设置于所述氧化石墨烯层与所述石墨烯层上，其中所述绝缘材料层具有开口，且所述开口暴露出所述石墨烯层。

2.根据权利要求1所述的线路板，其特征在于，所述至少一介电层的材料不同于所述绝缘材料层的材料。

3.根据权利要求1所述的线路板，其特征在于，所述绝缘材料层为另一介电层或防焊层。

4.根据权利要求1所述的线路板，其特征在于，在所述增层线路结构的法线方向上，所述氧化石墨烯层重叠于所述至少一介电层，且所述石墨烯层重叠于所述外层线路。

5.根据权利要求1所述的线路板，其特征在于，所述氧化石墨烯层接触所述至少一介电层，且所述石墨烯层接触所述外层线路。

6.根据权利要求1所述的线路板，其特征在于，还包括：

导电材料层，设置于所述开口中，且通过所述石墨烯层电性连接至所述增层线路结构。

7.根据权利要求1所述的线路板，其特征在于，所述氧化石墨烯层位于所述绝缘材料层与所述至少一介电层之间的界面，且位于所述绝缘材料层与所述外层线路之间的界面。

8.一种线路板的制作方法，其特征在于，包括：

提供基板；

形成增层线路结构于所述基板上，其中所述增层线路结构包括：

至少一内层线路；

至少一介电层，设置于所述至少一内层线路上；

外层线路，设置于所述至少一介电层上；以及

多个导电孔，贯穿所述至少一介电层，且电性连接所述至少一内层线路与所述外层线路；

形成氧化石墨烯层于所述增层线路结构上；

形成绝缘材料层于所述氧化石墨烯层上，其中所述绝缘材料层具有开口，且所述开口暴露出所述氧化石墨烯层的一部分；以及

使所述氧化石墨烯层的所述部分还原成石墨烯层，其中所述石墨烯层对应于所述外层线路设置，且所述氧化石墨烯层的另一部分对应于所述至少一介电层设置。

9.根据权利要求8所述的线路板的制作方法，其特征在于，所述至少一介电层的材料不同于所述绝缘材料层的材料。

10.根据权利要求8所述的线路板的制作方法，其特征在于，所述绝缘材料层为另一介电层或防焊层。

11.根据权利要求8所述的线路板的制作方法，其特征在于，在所述增层线路结构的法线方向上，所述氧化石墨烯层重叠于所述至少一介电层，且所述石墨烯层重叠于所述外层线路。

12.根据权利要求8所述的线路板的制作方法，其特征在于，所述氧化石墨烯层接触所述至少一介电层，且所述石墨烯层接触所述外层线路。

13.根据权利要求8所述的线路板的制作方法，其特征在于，还包括：

形成导电材料层于所述开口中，其中所述导电材料层通过所述石墨烯层电性连接至所述增层线路结构。

14.根据权利要求8所述的线路板的制作方法，其特征在于，所述氧化石墨烯层位于所述绝缘材料层与所述至少一介电层之间的界面，且位于所述绝缘材料层与所述外层线路之间的界面。

15.根据权利要求8所述的线路板的制作方法，其特征在于，使所述氧化石墨烯层的所述部分还原成所述石墨烯层方法包括：对所述氧化石墨烯层的所述部分使用等离子体或水蒸法来进行处理。

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