TW201141337A - Method for producing a printed circuit board, in particular a multilayer printed circuit board - Google Patents

Description

201141337 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係-種印·職之製造方法，尤其是錢印刷魏 方法。 衣 【先前技術】 印刷電路板通常具有-由絕緣材料構成的硬性或軟性載體，且在該載 體上塗有導電化合物。硬性或軟性載體的作肢加时電化合物及電子元 件。 根據先前贼，有多料_方村絲在_電路板上形成導電结 構。這些方法駐要_在於所需的設備及可_齡辨、表面性質和 形成速度。祕使電子元件產生導電連接的_電職，通常是經由侧 (例如掩膜蝕刻）、印刷或雷射等方法形成。 -種以先前技術製造印刷線路的方法，是以適當的印刷方法，將電子 讀及電子組件全部或部分_在印繼路板上。如在這種情況下，印刷 上去的不是印刷油墨，而是液體狀或漿膏狀的電子機能材料。 另外一種製造印刷線路的方法是所謂的軟性印刷法。這種方法是先將 金屬形成的結構設置在軟性聚合物上’尤其是設置在PET (聚對苯二甲酸 乙二醋）或pc (聚碳酸醋）上。該聚合物的背面的_層黏膠膜，因此可以 ，聚合物膜黏在一印刷電路板上。在將聚合物膜黏在印刷電路板上後接 著至少將位於金屬印刷線路之間的聚合物膜去除。 雷射直接成像法(LDI)及雷射直接製作導電圖案法(LDp)是常用於在印 刷電路板上形成印刷線路的雷射力π工法。雷射直接成像法(LDI)是先在印刷 電路板上形成一（通常是平面的）金屬化層。接著再利用高分辨率的雷射 選擇性的去除金屬化層。 相反的’雷射直接製作導電圖案法(LDP)則是以擴大的雷射照射將基板 201141337 表面結構化。這種方法的優點是工作速度比直接雷射成像法更快但 要很薄的金屬層。 結合水射流、淨化方法及輥對輥技術（尤其是輥對輥電鍍技術），雷射 直接製作導電圖案法(LDP)還可以用工業化f產的方式製作雷射結構 性印刷電路板。

但是以先前技術在印刷電路板上形成印刷電路的方法已無法滿足許多 電子應用的要求，例如雷射結構化或法僅能達到25以爪至 35Vm的分辨率，印刷法僅能達到80私111至100仁m的分辨率。 【發明内容】 、本發明巧目的是提出一種印刷電路板之製造（尤其是多層印刷電路板) 方法，而且24種方法要能夠降低可達到的分辨率及/或印刷線路之間的最小 距離。採用申請專利範圍帛丨項之製造印刷電路板的方法，即可達到上 目的。 為達到上述目的’本發明提出之製造印刷電路板的方法具有下列步驟： a)製備一第一電極，其表面至少有部分區域是由導電聚合物構成或製 成，且其表面至少有一個導電性高於其他區域且具有預先給定之結 的區域； )以電鑛方式在該聚合物上形成—第—金屬層，且該金屬 導電性之至少一健域的結本上一致； " C)製備一第一絕緣層； d) 將第一金屬層及第一絕緣層疊在一起；及 e) 製作-個穿過絕緣層的間隙，且該間隙至少有部分範圍受到第一金 層的限制。 本，明的糾-個重點是，第—電極之導雜結構的電鍍參數（例如 ^之電壓及/或設定的電流）應彼此調諧，以便能夠形成第—電極之導電 ‘較狀區域的金屬結構。透過步驟e)製作的間隙，可以形成與其他成分 201141337 百 (尤其是其他金屬層）的接觸。根據本發明的另外一個獨立申請專利項 可以刪y轉e)鐵d)鐵e)。—種包財驟雜b)_情構化金屬層 的方法疋本發明的一個獨立的申請專利項目。 多種=::=構=連續的層，也可以是咖 導電性較高的區域並彳卜定要位於電極的表面。如果將電壓接通到導 電性較高之區域上方的表面區域，則在該表面區域流的電流會大於在其他 1域流動的電流。因此在進行電鑛步驟時，只要調整電屋，就可以僅在該 上方區域及/或導電性較高之區域上形成金屬層。 例如，導電性較高之區域的導電性至少是其他區域之導電性的u倍、 -2倍、5倍、或最好是至少1G倍。例如’導電性較高之區域的平均導電°性 至少是lG_2S/m、i〇_is/m、或最好是至少ls/m，也可以是至少丽m、⑽ S/m、500S/m、looos/m、5〇〇〇s/m、1〇〇〇〇s/m、或最好是至少麵〇〇。 其他區域的導電性低於上述的值。 導電性（尤其是上述的導電性值）可以是對電極_彡脹量取平均而得 〇 的導電性。板狀電極的膨脹量相當於板的厚度。這個平均導電性最終決定 了表面電流的大小，同時也決定了電鍍步驟的金屬沉積。 疋 利用本發鶴議的方法可以形成分辨率達的金屬結構。透過電極 表面上的聚合物可以將這個金屬結構從電極移除，這對於完全由金屬構成 的電極而言是不可能的。因此聚合物的存在使極細微之結構得以被分離， 並，移到-鱗層上。聚合射㈣在金麟上，献經由蝴或機械加 工被移除。 在步驟a)中最好是以導電材料（尤其是金屬）製作電極，其中電極 表面至少有—個導電性高於其他區域且具有聽給定之結構的區域，接著 201141337 再經由，鍍將轉物賴上知在這麟訂，由於這條合物層的存在， 因此很容易就可以將步驟C)電鍍上去的金屬從導電材料（尤其是電極的金 屬）去除。 /根據—種有利的實施方式，步驟b)僅將聚合物塗覆在至少一個導電性 較同之區域上方的區域。在這種實施方式中，聚合物已具有導電性較高之 區域的結構，因此被電鍍上去的金屬也會具有這種結構。 最好疋使導電性較高之區域至少有部分範圍與一電解質接觸，並經由 o t極產生-通過電解質的電流，其中在與電解質接觸之導電性較高的範圍 上會形成一具有預先給定之結構的導電聚合物膜。根據另外一種可行的替 代方法，在步驟b)中’電極的整個面積都被導電聚合物覆蓋住，其中應選 擇聚合物的種誠/或調絲合物騎厚度，讀在魏金屬時只有在位於 - 該至少-個具有較高導紐之區域之上方輕域會有足夠的電流通過以 形成電齡屬。此處可彻任何—方法形絲合物層，例如級法賤錄 法、或化學生長法。不論是使用那一種方法，聚合物的存在都可以使金屬 結構從電極被分離，但是電極則可以在另外一個加工步驟中留在金屬結構 中，或是留在最終產品的内部。 〇 好驟b)中，在將金屬層塗覆在聚合物上之前，可以先將_之其他 部分上的導電聚合物去除。這種作法對於導電聚合物已具有導電性較高區 域之結構的情況特別有利。 另外-種可行的作法是，在步驟b)巾塗上金屬斜，使導電聚合物留 在電極上。如前面所述，在這種情況τ可以料電聚合物塗覆在電極的整 個面積上，因為在電娜成金屬層時，導較高之區域可靖電流產生 足夠的影響。 最好是以金屬將_内壁的至少部分區域覆蓋住。這樣就可以用簡單 的方式形成穿過絕緣層到金屬層的通孔。 201141337 去。:這=3疋;種::! 1 另外-種金屬__上 較厚的導電層。這是—種非常簡、Γ的製造=法屬則是用來形成一 Ο 疋被轉滿。這魏可_鮮财《«舰緣層的通w 其中3 航r第二金屬填充到間隙内， 鄕峨+。概™簡單 最好疋使印刷電路板的頂面及/或底面基本上整健金屬覆蓋住。可以 用化學法及/或光耻或其他方法將覆蓋金制頂面及/或底面結構化。 最好是在絕緣層背對第—金屬層的那-個面上形成-第二金屬層，尤 ϋ 其是形成’似於第-金層層的金制。另外—種有利的方式是在印刷電 路板上形成至少另外—個絕緣層及/或金，而且最好是形成交替出現的 絕緣層及金屬層。當然也可以是多個金層彼此曼在—起，或是多個絕緣層 彼此疊在一起。這樣就可以形成具有非常細微之金屬結構的多層印刷電路 板。 ,在將兩個或多個層疊在一起之前可以先形成間隙，也可以在疊在一起 後再形成間隙。這取決於最後應有多少個金屬層彼此接觸。 以本發明之方法製造的印刷電路板可用於封裝微晶片，例如作為基 板、中介片、或預先製作好的重分佈層。 201141337 其他有利的實施方式記载於附屬申請專利項目中。 以下將配合實細及圖式對本發明的特徵及優點做進—步的說明。 【實施方式】 在以下的說明巾’侧的元件及相同制的元偶顧_的元件符 Ο ❹ 圖la顯不-結構化電極1〇’其中電極ι〇具有導電性較高的區域n及 ^生較低的區域U。這個的實施方式是料電性較高的區域u設置 —絕，的本體B上，因此導電性較低的區域U同時也是絕緣的區域。 種可π的替代方式是先製作_可導電的本體，雜再塗上適當的絕緣 心相應的絕雜域或導電性較㈣輯。這樣在塗上絕緣劑的區 域之間的區域就是導電性較高的區域。 "根據圖、lb ’接著在導電性較高的區域η上塗覆-導電聚合物層14。 =可以將導電性較高的區域浸到電解液中，然後接通電壓，以形成聚合 電聚著加上—個金屬層15，例如加上—個銅層，以加固導 結構:由二製造方，15具有與導電性較高的區域11基本上相同的 區域11略寬。視製4方;^本實補巾金屬層的結構比導電性較高的 或甚至是 =定，可能需要加寬或變窄⑽、〗％.、 金屬結Ϊ。構寬度的下限值或上限值）。最後形成具有很高分辨率的 根據圖2a，結構化電極10與一絕緣層16搵縮甘士 + 結構化電極1〇的那一個面上右6接觸，其中在絕緣層16面對 尤其是聚醯胺膜固面上有一黏著層17。絕緣層16可以是-層薄膜， 201141337 並不是-定要有黏著層η。第&醜示一種替 疋在絕緣層16㈣結構化驗1() 個面上設置金制’那就 絕綾^21及®^所示，在這種情況下’金屬層15會從輸1〇轉換至，丨 聚合二層u ^留在與導電聚合物層14及金屬層15分開，而導電 並與其m開。 留在電極ίο上， Ο 〇 圖顯=2lb關2a至2b的方法料乡個料元。第3 22、第^ ^，具體而言就是第—層單元2卜第二層單元 21背^^2如層單元24、以及第五層單元25。在第—層單元 芦Μ ^層^的那—個面上有一類似於第2C圖之金屬層18的金屬 二。在苐五層早兀25背對第四層單元24的面上 金屬層18的金屬層18。 ，類似於第2圖之 屈思t 實施例中，第—層單元21具有一基本上將其整個覆蓋住的金 ϋ—絕緣層16及—料層17。層單^22至24各具有—絕緣層M、 黏者層17、結構化金屬層I5及導電聚合物層Η。第五層單元25具有— 結構化金屬層15及配屬於該金屬層15的導電聚合物層14、—絕緣層 一基本上將其整個蓋住的金屬層18。 16 黏著層17可以在各個層單元疊在一起時就已經位於其所屬的絕緣層 上’尤其是位於其所屬的薄膜上，或也可以是分別被塗覆上去。 風根細3 ’層單元21至25還具有導電聚合物層14。可以用機械、光 學、化學或加熱等方法將這些導電聚合物層去除。如果這些層單元不會在 接下來的高溫加工過程中被氣化排出或發生造成損害的改變（例如不良的 硬化），就沒有必要將這些導電聚合物層去除。 201141337 例如摻雜聚苯乙稀績酸鹽的聚_3,4_乙烯二氧化嗟吩(pED〇T : pss)在溫 度超過250°C時會硬化。 根據圖4,可以用機械或雷射方法製作穿過一或多個層單元U至乃的 間隙26。制上_可以穿過任意數量的層單元，例如在本實施例中，間 隙分別穿過2個、5個、及4個層單元22至25。其中3個層單元止於金屬 層I5，間隙26則止於第五層單元2S的金屬層ls。由於金屬層15上方的 導電聚合物層Μ會-起被去除，因此可形成可靠的接觸。原則上也可以不 0 將位於間隙26範圍的導電聚合物層14去除。 接著可以用電鑛法在間隙26的内壁上鑛上—層可促另外一種金屬生長 固步屬是一種催化劑，其作用是在接下來的選擇性的層加 开屬（尤其是銅)的生長。透過電鍍沉積金屬的方式可以 ?成通孔27,其作用是使不同的層單元η至25的金屬層…8與第一層 声15形形成導電連接。當然也可以與兩個或多個結構化金屬 i電遠m 如與多層印刷電路板内的兩個或多個金屬化層形成 m/第—步概繼目應26及财27，織在下 〇 式」通孔（==：=：：孔)這樣_成所謂的「埋藏 合。以下制的糾-财法可赠第—個實_的方如任意方式結

^ lcS 〇 ® 7a^ 7C ⑷製作第一声單元3 接著根據囷8a的方式(類似於圖 元^第心21 ’絲義8b w (则2e)製作第二層^ 201141337 Μ ιΠ圖8a第—層早7022是由結構化電極10、—絕緣層16及一黏著 二照以上提及的順序疊在—S)所構成，其中在電極W及絕緣層 16之間會形成-結構化金屬層15 (包括導電聚合物層⑷。 圖此，第二層單元22的一面是由一絕緣層16及一基本上全面覆 層18所構成，另外一面則是由—結構化金屬層15及導電聚合物 層14所構成。 。接著如圖9所示，將圖8aA 8b的層單元21，22叠在一起，其中第一 Ο 層單TC21的黏著層17與第二層單元22的結構化金屬層15結合（參見第9 圖）。 。如圖ίο所示，間隙26穿過第一及第二層單元2卜22，一直到第一層 單元21的結構化金制15。可以利用雷射或鑽孔機形成這些間隙。如果是 使用雷射，可以先用其他的雷射或鐵孔機在第二層單元22的層18上 形成開口。 接著就可以在一電鍍槽内經由電極1〇(參見圖u)沖洗間隙26，以便 將間隙26内從金屬層15出發的通孔27洗淨。同樣的，在這種情況下，最 〇 好是使用銅進行電鍍。這樣就可以形成可靠的接觸。 接著根據圖12將金屬層18 (類似於圖6)結構化。然後就可以將電極 10去除（參見圖12及圖13)。 可以將一個層28 (參見圖14)設置在第一層單元21背對第二層單元 的那一面的上方，及/或設置在第一層單元21的結構化金屬層15及/或導電 聚合物層14的上方。層28的作用是電絕緣及/或防止機械影響及/或防止熱 影響。 … 圖15至圖22顯示本發明的另外一種方法的實施例。這種方法也可以 與前面描述的方法以任意方式結合。 201141337 根據圖l5a至15c以類彻妖m， Η及結構化之金屬層的電搞圖1C的方式製作一具有導電聚合物層 元2卜第-層單元21星^極。根據圓恤（類似於圖2a)製作第一層單 層15、一絕緣層16及二勘著】= 松一導電f合物層14、—結構化金屬 圖16b形成-穿過黏著層j 照以上提及的順序疊在-起）。根據 用雷射或鑽孔機製作間隙26。、·、、，S 6到達金屬層15的間隙26。可以利 Ο 19 ^ ^ 種有獅方式疋_魏法實現步驟（參· %)。 =圖Hb，利用電鑛法將第二金屬如沉積在第一金屬 二金屬20的熔點低於第—金屬 600°C、8〇or弋界拉曰屬的炼點。第一金屬19的溶點應至少是 c或最好疋至少謂°C。第二金屬2〇的熔點最高不應超過 1000f、80QC、6Q0C、或最好是最高不超過3〇(rc。例如第二金^加 外要注意的是，這個步驟不能使最好是由聚醯胺構成 (其他的實化方式也疋—樣）的導電聚合物層M的結構發 例如硬化。 p氏又雙 Ο 〇接著可以將電極10去除（參見圖18a)。第-層單元21可以和第二層 單兀22結合（參見圖181)及19)。根據圖18b，第二層單元22具有一絕緣 層16及-金屬層15，但是沒有導電聚合物層14或是在上—個步驟已將導 電聚合物層14去除。如圖19所示，接著將圖18a的第一層單元21及圖i8b 的第二層單το 22疊在一起。將疊在一起的層單元21，22加熱到使第二金 屬20熔化的溫度，因而使第一層單元21的通孔27持久且可靠的與第二層 單元22的結構化金屬層15結合。 、 接著將第一層單元21的導電聚合物層14去除（也可以在這之前先去 除）。和本發明的其他的方法一樣，導電聚合物層也可以是由pED〇T構成。 必要時也可以不將導電聚合物層14去除。 12 201141337 可以在第一或第二層單元21，22之上設置一第三層單元π (參見圖 21 >在這種情況下（參見圖22)，也可以和圖14 _樣，在整個配置的上方 及/或下方設置一作為保護層及/或絕緣層的層28。 β以上的步驟順序可以任意變化。以上說明中提及的「接著」或「然後」 僅是用於說明之用，並非對時間順序的強制規定。 電極可以只使用-次（例如在製造過程中電極被毀壞），或是可以重複 〇 使用。最好是使用軟性電極，這種電極的特徵是導電聚合物層可以全部且 不受損壞的從電滅去除，而且電極本身不會受損或毁壞。不論是使用可 重複使用愷電極或軟性電極，都可以在一單體槽中加入添加物（尤其是液 態或氣態的溶劑），以便使聚合物層更容易與電極分開。 最好是將電極浸到-單體射，並接通電壓，以形成導電聚合物層。 因此而產生的聚合反應會形成導電聚合物層。 應選擇符合以下要求的電極：能夠根據所希望之結構化金屬層的結構 使電流流過電極表面，而且最好關__控制單元個雜讎電流，這 〇 樣只需-個軟性電極，就可以在依序進行的步驟中，製造出具有相同電極 但不同尺寸及/或形狀的結構化金屬層及/或導電聚合物層。 -種可行的替代方式是用另外-種金屬（例如銀、#、把、及/或金） 取代銅’以製造金屬層15，18或通孔27。 例如可以用輥對輥技術將結構化電極與層分開。 圖23顯示一種額外沉積出騎9的方法。首先按照前面描述的方式在 電極10上形成一導電聚合物層14。接著進行電鍵步驟，以便在鮮合物層 14沉積出結構化金屬層15。然後形成一作為絕緣層16的聚醯胺層。在製 作内壁覆有電锻沉積出的銅的接觸孔及通孔後，下一個步驟是經由南電解 13 201141337 1將層坏枓9 (尤其蹲銀焊料）塗覆在通孔 -種可行的方敍在沉積出焊料 如種清况下’ 料球9a。 職 9後，使㈣9在甘油中經触化形成焊 通孔27上讀出-層焊料9，並按照前面說明的方式形成焊料球％。在 下-個步驟是在銅製印刷線路上層壓出作為絕 Μ 層。接著利用雷射鑽孔機在第二聚酿胺層3〇内鑽雜第4醯胺 經由-或多個電鑛步驟將含有銅或多種 加、雜觸孔31。接著 Ο屬層32填充到這些其他的接觸孔 丄;、二或銀）的背面金 結合面，或是經由電鑛在其上形成2 的表面％可以作為 . 可朗先射的任何—種方法戦電連接％。 此處要特職ίϋ暇，社提及的所有㈣及其 本發明主張之專利權。改變這些步驟對；習該二 【圖式簡單說明】 圖la至lc :本發明之第一種製造方法的一個步驟； 圖2a至2c :本發明之第一種製造方法的另外一個步驟· 圖3 ··本發明之第一種製造方法的另外一個步驟； ， 圖4 :本發明之第一種製造方法的另外一個步驟； 圖5 :本發明之第一種製造方法的另外—個步驟； 圖6 :本發明之第一種製造方法的另外一個步驟； 圖7a至7c :本發明之第二種製造方法的—個步驟； 圖8a至8b :本發明之第二種製造方法的另外一個步驟· 圖9 :本發明之第二種製造方法的另外一個步驟； 圖10 :本發明之第二種製造方法的另外—個步驟· 14 201141337 圖11 :本發明之第二種製造方法的另外一個步禪· 圖12 :本發明之第二種製造方法的另外一個步驟 圖I3 .本發明之第二種製造方法的另外一個步驟. 圖14 :本發明之第二種製造方法的另外一個步輝 圖15a至15c :本發明之第三種製造方法的一個步驟. 圖收至16b ·本發明之第三種製造方法的另外, Ο 圖Ha至l7b:本發明之第三種製造方法的另外= 圖版至m:本發明之第三種製造方法的另外 圖19 :本發明之第三種製造方法的另外一個步驟；’驟 圖20 :本發明之第三種製造方法的另外—個步驟 圖21 :本發明之第三種製造方法的另外-個步驟;’ 圖22 ·本發明之第二種製造方法的另外—個步驟； 圖23 :額外的電解沉積焊料； 圖24 .形成另夕(—個層的方法。 【主要元件符號說明】 9a焊料球 11導電性較高的區域 13 絕緣的本體 15 (結構化的）金屬層 17黏者層 19第一金屬 21第一層單元 23第三層單元 25第五層單元 27通孔 29 内壁 31 其他的接觸孔 33其他的通孔的表面 35電連接 15

Claims (1)

1. 201141337 七、申請專利範圍： 1. 一種印刷電路板之製造方法，包括以下的步驟： a) 製備一第一電極，其表面至少有部分區域是由導電聚合物構成或製 成’且其表面至少有一個導電性高於其他區域且具有預先給定之結 構的區域； b) 以電鍍方式在該聚合物上形成一第一金屬層，且該金屬層與具有較 高導電性之區域的結構基本上一致； c) 製備一第一絕緣層； 0 d)將第一金屬層及第一絕緣層疊在一起；及 e)製作一個穿過絕緣層的間隙，且該間隙至少有部分範圍受到第一金 屬層的限制。 2. 如申請專利範圍第1項的所述之方法，其特徵為：步驟a)中的電極(是以 一種導電材料製成，尤其是以金屬製成，且電極至少有一個具有預先給 定之結構的部分表面區域的導電性大於其他表面區域的導電性，且該至 少一個部分表面區域有塗覆聚合物。 3. 如申請專利範圍第丨項或第2項所述之方法，其特徵為：在步驟的中僅 0 將具有較高導電性之聚合物塗覆在位於該至少一個區域之上方的區域。 4. 如前述申請專利範圍中任一項所述之方法，其特徵為：具有較高導電性 之區域至少有部分範圍與一電解質接觸，並經由電極產生一通過該電解 質的電流，其中在具有較高導電性之區域與電解質接觸的範圍上有形成 一具有預先給定之結構的導電聚合物層。 5. 如申請專利範圍第丨項所述之方法，其特徵為：在步驟的中電極的整個 面積都有塗料魏合物，其巾應選擇聚合漏鋪及/或機聚合物的 厚度以便在電鍵金屬時只有在位於該至少一個具有較高導電性之區域 之上方的區域會有足夠的電流通過，以形成電鍍金屬。 16 201141337 6. 如前述申請專利範圍中任一項所述之方法， 形成金屬層之前先將電極之其他部分上的導電=步贈，在 7. 如前述申請專利範圍中任一項所述之 金屬層時，使導電聚合物留在電極上。其特縣·在步驟b)中塗上 如月J述申明專利範圍中任一項所述之方 Ο G 的内壁至少有部分區域被金屬覆蓋。，、特徵為·该至少一個· 9.如申請專利範圍第8項所述 其作用是物-竭動概是—種催化劑’ 請專利範圍中任一項所述之方法，其特徵為：將第一電極及/ 區‘電並與一電解質接觸，以使間隙至少有部分 域被電鑛>讀之第-金屬填滿，尤其是被銅填滿。 項所述之方法，其特徵為··經由電鍍沉積將 金屬Si 金屬的馳低於第—金屬層的金屬及/或第一 12ϊ=ϊ= 11項所述之方法’其特徵為：將印刷電路板置於一低 於要接觸之金屬層之金屬的熔點但高於第二金屬之溶點的溫度中。 中任一項所述之方法，其特徵為：使印刷電路板的 頂面及/或底面基本上整個被金屬覆蓋住。 14.如申請專利範圍第1〇項所述之方法， 法將覆蓋金屬的頂面及/或底面結構化。、、…以、"、、化學法及/或光刻 17 201141337 i5.如前述申請專利範圍中任一項所述 —金屬層的那-個面上形成—第二金^ ’其特徵為··在絕緣層背對第 層層的金屬層。 屬層，尤其是形成一類似於第一金 屉成至少另外-観緣層及/或金^ 其特徵為：在印刷電路板上 層及金屬層。 9，而且最好是形成交替出現的絕緣

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