TW201349956A - 軟硬複合線路板及其製作方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭露了一種軟硬複合線路板，其結構包含一軟性基板以及至少一硬性基板，該軟性基板嵌入在該硬性基板的水平方向外緣中，一第一導通孔貫穿該硬性基板上的一絕緣層並電性連接一導電圖案層以及該硬性基材，一第二導通孔貫穿該絕緣層並電性連接該導電圖案層以及該軟性基材。

Description

軟硬複合線路板及其製作方法

本發明大體上關於一種軟硬複合線路板結構及其製作方法，更具體言之，本發明係有關於一種嵌入式軟板(eflex)設計的軟硬複合線路板結構及其製作方法。

在印刷電路板的領域中，若要連接兩片硬性基板(簡稱硬板)，以往多是採用軟性基板(簡稱軟板)與連接器來作為兩者間的連結結構。現今業界已開發出直接將軟板製作在兩片硬板之間的設計，亦即所謂的軟硬複合線路板(Rigid-Flex)結構。此種結構不僅可提高硬板與軟板間的連接可靠度，並可省去後續製作軟硬板連結結構的製程及增加傳輸速度。在現實高科技終端產品對於尺寸的輕薄短小的強烈需求之下，軟硬複合線路板先天上的優點讓其應用範疇日趨寬廣，例如多功能的高階功能智慧型手機即為軟硬複合線路板的一大應用市場，手機上的相機模組、顯示器、記憶模組、折疊處、按鍵薄膜開關等都會使用到軟硬複合線路板，故其是為一相當具有潛力的印刷電路板技術。

嵌入式軟硬複合線路板(e-flex)是為上述軟硬複合線路板更進一步的印刷電路板技術，其差別處在於作為連結結構的軟板係採其部分的周緣區域嵌入硬板的方式來達成軟硬板之 間的連結，此種設計的好處在於可節省軟板的用料，並提供較為穩定的阻抗及較佳的尺寸控制。

現在請參照第1A圖，其繪示出先前技術中一軟性基板110與兩硬性基板120完成預假接步驟後的截面示意圖。如第1A圖所示，在習知軟硬複合線路板的第一次壓合步驟中，軟性基板110與硬性基板120的上、下兩面會先分別覆蓋上一層絕緣層(如一預浸材)140，之後絕緣層140上會再壓上一層導電層(如一銅箔或鍍銅層)142，使軟硬兩板壓合在一起，此即所謂的第一次壓合步驟(又簡稱為一壓)。在完成一壓步驟後，導電層142可經過一微影蝕刻步驟來形成導電圖案，之後該軟硬複合板的軟性基板110上與硬性基板120上預定的位置處會以雷射鑽孔以及鍍孔/填孔方式形成導通孔144與導通孔146，如此，軟性基板110與硬性基板120可依序經由導通孔144、導電層142、導通孔146的路徑達成電性連接，此即所謂的預假接步驟。

然而，在某些客製化的e-flex設計中，特別是如第1A圖中所示軟性基板110上額外設置有電磁屏蔽層150的結構設計，軟性基板110會因為加入此額外的增層結構而使厚度增加。同時，如果所欲連接之硬性基板120是採用全層互連高密度連結(Every Layer Interconnection,ELIC)技術來製作，考量到此技術所使用之製程，其硬性基板120中央作為芯層的硬內核膜121的厚度不能太厚，否則後續導通孔124的填孔製程會因為芯層厚度過大而使填孔不均，造成可靠度問 題。故在此ELIC製程中，硬性基板120的厚度必須縮小，如從第1A圖標準的100μm厚度縮減到第1B圖的60μm厚度，造成軟性基板110與硬性基板120之間厚度的落差。

由此可知，若要以e-flex設計搭配ELIC製程來製作軟硬複合線路板，軟性基板110與硬性基板120的厚度會相差過大，使得兩者壓合後無法獲得平整的表面，形成如第1B圖所示有表面落差的複合板結構。此不平整的表面將使得後續圖案化導電圖案層142的微影製程無法進行。

有鑒於上述一般的嵌入式軟硬複合線路板(eflex)設計無法適用於全層互連高密度連結板(ELIC)的硬板應用中，本發明特以提出了一種新穎的軟硬複合線路板結構及其製作方法。有別於習知技術，軟硬複合線路板結構中的硬板係會先經過一壓步驟壓上一層絕緣層與一層導電圖案層，使其厚度與所欲連結的軟板厚度一致，之後在二壓步驟中藉由另一絕緣層將軟硬兩板壓合在一起，並在二壓步驟後將該硬板經由導孔導通到軟板上。

本發明的目的之一即在於提供一種軟硬複合線路板，其結構包含一軟性基板以及至少一硬性基板，該硬性基板設在該軟性基材的水平方向兩端的外緣。該軟性基板包含一軟內核板、第一導電圖案層，分別形成在該軟內核板的上下兩面、以及電磁屏蔽層，覆蓋在至少一該第一導電圖案層上。該硬 性基板包含一硬內核板、第二導電圖案層，分別形成在該硬內核板的上下兩面、第一絕緣層，分別覆蓋在該第二導電圖案層上、第三導電圖案層，分別形成在該第一絕緣層上、第二絕緣層，覆蓋在該硬性基板上下兩面的該第三導電圖案層以及該軟性基板上下兩面的部分外緣區域上，使得該軟性基板嵌入並連結硬性基板的水平外緣、以及第四導電圖案層，形成在該第二絕緣層上。一第一導孔，貫穿該第二絕緣層以電性連接該第四導電圖案層以及該硬性基材的該第三導電圖案層。一第二導孔，貫穿該第二絕緣層以電性連接該第四導電圖案層以及該軟性基材的該第一導電圖案層。

本發明的另一目的在於提供一種軟硬複合線路板的製作方法，其步驟包含提供一軟性基板以及至少一硬性基板，並將該硬性基板設在該軟性基材水平方向兩端的外緣處，其中該軟性基板包含第一導電圖案層以及覆蓋在至少一該第一導電圖案層上的電磁屏蔽層，該硬性基板包含第二導電圖案層、覆蓋在該第二導電圖案層上的第一絕緣層、以及形成在該第一絕緣層上的第三導電圖案層、在該軟性基板以及該硬性基板上壓合一第二絕緣層以及一第四導電圖案層、形成一第一導孔貫穿該第二絕緣層並電性連接該第四導電圖案層以及該硬性基材的該第三導電圖案層、形成一第二導孔貫穿該第二絕緣層並電性連接該第四導電圖案層以及該軟性基材的該第一導電圖案層、在該第四導電圖案層上壓合其他增層、進行一雷射刻痕步驟在該軟性基板上的增層結構中刻出凹 痕、以及，藉由該軟性基板上的離型膜剝除該軟性基板上的所有增層結構。

無疑地，本發明的這類目的與其他目的在閱者讀過下文以多種圖示與繪圖來描述的較佳實施例細節說明後將變得更為顯見。

在下文的細節描述中，元件符號會標示在隨附的圖示中成為其中的一部份，並且以可實行該實施例之特例描述方式來表示。這類實施例會說明足夠的細節俾使該領域之一般技藝人士得以具以實施。閱者須瞭解到本發明中亦可利用其他的實施例或是在不悖離所述實施例的前提下作出結構性、邏輯性、及電性上的改變。因此，下文之細節描述將不欲被視為是一種限定，反之，其中所包含的實施例將由隨附的申請專利範圍來加以界定。

本發明通篇說明書與隨附申請專利範圍中會使用某些詞彙來指稱特定的組成元件。下文說明與申請專利範圍中如有「第一」、「第二」...「第N」等先行詞彙係用來賦予相同或類似的元件一可彼此區別的代表指稱，其非意欲限定該些所指稱的元件或是具備任何特殊專利特徵上之意義。

現在下文中將提供多個實施例搭配隨附圖示來說明本發明之軟硬複合線路板結構及其製作方法。首先，請參照第2A 圖，其繪示出根據本發明實施例中的一軟性基板210結構。本發明的軟性基板主要係應用於嵌入式軟硬複合線路板(eflex)設計，其一般會設置成嵌入一硬性基板的周緣部位並透過導通孔或連接件與之電性連接的態樣。如第2A圖所示，軟性基板(或簡稱為軟板)210係由多個層結構所組成，其中間具有一軟內核層(如一聚醯亞胺膜片)211作為芯層，軟內核層211的上、下兩面則分別形成有一導電層(如一銅箔或鍍銅層)212，其透過一貫穿軟內核層211的導通孔214電性連接。該導電層212之後會進行微影蝕刻製程形成線路圖案。導電層212上會覆蓋有一絕緣保護層(cover layer)252來提供保護。上述絕緣保護層252可能包含黏合膜(AD膜)與聚醯亞胺膜(PI膜)等多層結構。在本發明中，軟性基板210下方的絕緣保護層252中會形成有一電磁屏蔽層(如一銀膠層)250來避免電磁干擾。在其他實施例中，如第2B圖所示，軟性基板210的上、下兩面亦可都形成有電磁屏蔽層250結構，端視設計需求而定。上述電磁屏蔽層之設計會增加軟性基板210的整體厚度，此為習知技術中軟硬複合線路板無法達到平整壓合狀態的原因之一。

接著請參照第3圖，其繪示出根據本發明實施例中的一硬性基板220的截面示意圖。本發明的硬性基板主要係為採用全層互連高密度連結(Every Layer Interconnection,ELIC)製程所製作出之基板，其各導電層之間都具有導通孔來連接。如第3圖所示，硬性基板220係由多個層結構所組成，其中 間具有一硬內核層(如一環氧玻璃布層壓板FR-4)221作為芯層，硬內核層221的上、下兩面則分別形成有一導電層(如一銅箔或鍍銅層)222，其透過一貫穿硬內核層221的導通孔224電性連接，該導電層222之後會進行微影蝕刻製程形成線路圖案。在本發明中，硬性基板220會先經過第一次壓合步驟(簡稱為一壓)來依序壓上一絕緣層(如一預浸材)230與另一導電層232。上述導電層222與圖案化後的導電層232則透過一貫穿絕緣層230的導通孔234電性連接。經此壓合步驟後的硬性基板220的厚度會變得與所欲連結的軟性基板210厚度較為一致，例如使兩者的厚度差距小於40微米(μm)，進而使得後續軟硬兩板預假接的第二次壓合步驟(簡稱為二壓)能達到較平整的狀態。在本發明實施例中，上述絕緣層230與導通孔234可依照一般ELIC製程的增層與填孔方式來製作，如60μm的介層厚度與導通孔長度尺寸。

接著請參照第4圖，其繪示出根據本發明實施例中軟性基板210與硬性基板220在二壓步驟中的截面示意圖。如第4圖所示，在此二壓步驟中，至少一硬性基板220會被設在軟性基板210水平方向兩端的外緣處並與之對齊，軟性基板210與硬性基板220的上下兩面會分別覆蓋上一層絕緣層(如一預浸材)240，之後絕緣層240上會再壓上一層導電層(如一銅箔或鍍銅層)242，使軟、硬兩板壓合在一起。在本發明實施例中，由於硬性基板220已預先經過一壓步驟使其整體厚度變得與軟性基板210的厚度較為一致，故此二壓步驟中軟 硬複合線路板的壓合可達到一平整的狀態，不會發生如第1B圖習知技術作法般因為軟板與硬板壓合後的高低落差過大，使得後續微影製程無法進行的問題。

接著請參照第5圖，其繪示出根據本發明實施例中軟性基板210與硬性基板220完成二壓步驟以及預假接步驟的截面示意圖。如第5圖所示，在完成二壓步驟後，可先進行一微影蝕刻製程來圖案化軟硬複合線路板200上下兩面的導電層242中，以形成線路圖案。由於本發明設計使得二壓步驟後的軟硬複合線路板200達到平整狀態，故圖形化導電層242’的微影蝕刻製程在此得以順利進行。接著於軟性基板210與硬性基板220上進行一雷射鑽孔與填孔製程，並圖形化導電層242。如第5圖所示，導通孔244貫穿絕緣層240並電性連接硬性基板220上的導電層232以及前述二壓步驟中所形成的導電層242’。導通孔246貫穿絕緣層240並電性連接軟性基板210上的導電層212以及前述二壓步驟中所形成的導電層242’。如此，軟硬複合線路板200中的軟性基板210與硬性基板220得以經由導通孔244、導電層242’、以及導通孔246而電性連結，完成了軟硬板預假接之步驟。

接著請參照第6圖，其繪示出根據本發明實施例中軟硬複合線路板200完成增層步驟的截面示意圖。在完成前述軟硬複合線路板200的二壓步驟及預假接步驟後，整個軟硬複合線路板上可以再進行其他增層結構260的製作，如製作出其他的導電圖案層(銅箔或鍍銅層)與絕緣層(如預浸材)的交 替疊層結構、或是最外層的背膠銅箔層(resin coated copper,RCC)結構，以構成完整的軟硬複合線路板線路結構。

接著請參照第7圖，其繪示出根據本發明實施例中軟硬複合線路板完成雷射刻槽步驟的截面示意圖。在完成所有增層結構260之製作後，接著進行一雷射刻槽製程在軟性基板210上的預定位置處刻出凹槽256。此刻槽製程的主要目的在於分離軟性基板210上方部分不必要的線路層結構，如絕緣層240、導電層242’、以及增層結構260。在較佳的情況下，上述凹槽256會形成在軟性基板210上的離型膜254區域範圍內，以俾後續得以順利剝除上述不必要的層結構。

最後，請參照第8圖，其繪示出根據本發明實施例中最終的軟硬複合線路板結構的截面示意圖。如第8圖所示，在凹槽256形成後，由於軟性基板210上設有離型膜254，故其上不必要的線路層結構可輕易使用刮刀等工具來將其剝離。如此，軟性基板210成為連接兩個硬性基板220之間的中介結構，其中硬性基板220係設在軟性基材210的水平兩端外緣，是為一嵌入式軟硬複合線路板(eflex)的結構設計。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

110‧‧‧軟性基板

111‧‧‧軟內核層

120‧‧‧硬性基板

121‧‧‧硬內核層

124‧‧‧導通孔

140‧‧‧絕緣層

142‧‧‧導電層

144‧‧‧導通孔

146‧‧‧導通孔

150‧‧‧電磁屏蔽層

154‧‧‧離型膜

200‧‧‧軟硬複合線路板

210‧‧‧軟性基板

211‧‧‧軟內核層

212‧‧‧導電層

214‧‧‧導通孔

220‧‧‧硬性基板

221‧‧‧硬內核層

222‧‧‧導電層

224‧‧‧導通孔

230‧‧‧絕緣層

232‧‧‧導電層

234‧‧‧導通孔

240‧‧‧絕緣層

242‧‧‧導電層

242’‧‧‧導電層

244‧‧‧導通孔

246‧‧‧導通孔

250‧‧‧電磁屏蔽層

252‧‧‧絕緣層

254‧‧‧離型膜

256‧‧‧凹槽

260‧‧‧增層結構

本說明書含有附圖併於文中構成了本說明書之一部分， 俾使閱者對本發明實施例有進一步的瞭解。該些圖示係描繪了本發明一些實施例並連同本文描述一起說明了其原理。在該些圖示中：第1A圖繪示出先前技術中軟性基板與硬性基板完成一壓步驟以及預假接步驟後的截面示意圖；第1B圖繪示出先前技術中軟性基板與採用ELIC製程之硬性基板完成一壓步驟以及預假接步驟後的截面示意圖；第2A圖繪示出根據本發明實施例中的一軟性基板結構的截面示意圖；第2B圖繪示出根據本發明另一實施例中的一軟性基板結構的截面示意圖；第3圖繪示出根據本發明實施例中的一硬性基板的截面示意圖；第4圖繪示出根據本發明實施例中軟性基板與硬性基板在二壓步驟中的截面示意圖；第5圖繪示出根據本發明實施例中軟性基板與硬性基板完成二壓步驟以及預假接步驟的截面示意圖；第6圖繪示出根據本發明實施例中軟硬複合線路板完成增層步驟的截面示意圖；第7圖繪示出根據本發明實施例中軟硬複合線路板完成雷射刻槽步驟的截面示意圖；以及第8圖繪示出根據本發明實施例中最終的軟硬複合線路板結構的截面示意圖。

須注意本說明書中的所有圖示皆為圖例性質。為了清楚與方便圖示說明之故，圖示中的各部件在尺寸與比例上可能會被誇大或縮小地呈現。圖中相同的參考符號一般而言會用來標示修改後或不同實施例中對應或類似的特徵。

200‧‧‧軟硬複合線路板

210‧‧‧軟性基板

211‧‧‧軟內核層

220‧‧‧硬性基板

221‧‧‧硬內核層

222‧‧‧導電層

224‧‧‧導通孔

230‧‧‧絕緣層

232‧‧‧導電層

234‧‧‧導通孔

240‧‧‧絕緣層

242'‧‧‧導電層

244‧‧‧導通孔

252‧‧‧絕緣層

254‧‧‧離型膜

260‧‧‧增層結構

Claims (18)

1. 一種軟硬複合線路板，包含：一軟性基板，其包含一軟內核層以及一第一導電圖案層分別形成在該軟內核層的上下兩面；至少一硬性基板，設在該軟性基板水平方向兩端的外緣，該硬性基板包含：一硬內核層；第二導電圖案層，分別形成在該硬內核層的上下兩面；第一絕緣層，分別覆蓋在該第二導電圖案層上；第三導電圖案層，分別形成在該第一絕緣層上；第二絕緣層，覆蓋在該硬性基板上下兩面的該第三導電圖案層以及該軟性基板上下兩面的部分外緣區域上；以及第四導電圖案層，形成在該第二絕緣層上；一第一導通孔，貫穿該第二絕緣層以電性連接該第四導電圖案層以及該硬性基材的該第三導電圖案層；以及一第二導通孔，貫穿該第二絕緣層以電性連接該第四導電圖案層以及該軟性基材的該第一導電圖案層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之軟硬複合線路板，其中該第三導電圖案層通過一貫穿該第一絕緣層的第三導孔來與該第二導電圖案層電性連接。
3. 如申請專利範圍第1項所述之軟硬複合線路板，其中上下兩面的該第一導電圖案層通過一貫穿該軟內核層的第四導通孔來電性連接。
4. 如申請專利範圍第1項所述之軟硬複合線路板，其中上下兩面的該第二導電圖案層通過一貫穿該硬內核層的第五導通孔來電性連接。
5. 如申請專利範圍第1項所述之軟硬複合線路板，其中該第四導電圖案層上另設有其他增層結構。
6. 如申請專利範圍第1項所述之軟硬複合線路板，另包含一離型膜設在該軟性基板最外層的上下兩面。
7. 如申請專利範圍第1項所述之軟硬複合線路板，其中該軟性基板的厚度與該硬性基板的厚度差小於40微米(μm)。
8. 如申請專利範圍第1項所述之軟硬複合線路板，其中該第一導電圖案層、該第二導電圖案層、該第三導電圖案層、以及該第四導電圖案層為銅箔或鍍銅層。
9. 如申請專利範圍第1項所述之軟硬複合線路板，更包含一 電磁屏蔽層，覆蓋在至少一該第一導電圖案層上。
10. 如申請專利範圍第9項所述之軟硬複合線路板，其中該第一導電圖案層與該電磁屏蔽層之間具有一絕緣保護層。
11. 如申請專利範圍第9項所述之軟硬複合線路板，其中該電磁屏蔽層為銀膠層。
12. 一種軟硬複合線路板的製作方法，其步驟包含：提供一軟性基板以及至少一硬性基板，並將該硬性基板設在該軟性基材水平方向兩端的外緣處，其中該軟性基板包含第一導電圖案層，該硬性基板包含第二導電圖案層、覆蓋在該第二導電圖案層上的第一絕緣層、以及形成在該第一絕緣層上的第三導電圖案層；在該軟性基板以及該硬性基板上壓合一第二絕緣層以及一第四導電圖案層；形成一第一導通孔貫穿該第二絕緣層並電性連接該第四導電圖案層以及該硬性基材的該第三導電圖案層；以及形成一第二導通孔貫穿該第二絕緣層並電性連接該第四導電圖案層以及該軟性基材的該第一導電圖案層。
13. 如申請專利範圍第12項所述之軟硬複合線路板的製作方法，更包含形成一貫穿該第一絕緣層的第三導孔來電性連接該第三導電圖案層與該第二導電圖案層。
14. 如申請專利範圍第12項所述之軟硬複合線路板的製作方法，更包含形成一貫穿該軟內核層的第四導通孔來電性連接設在該軟內核層上下兩面的該第一導電圖案層。
15. 如申請專利範圍第12項所述之軟硬複合線路板的製作方法，更包含形成一貫穿該硬內核層的第五導通孔來電性連接該硬內核層上下兩面的該第二導電圖案層。
16. 如申請專利範圍第12項所述之軟硬複合線路板的製作方法，更包含形成一電磁屏蔽層覆蓋在至少一該第一導電圖案層上。
17. 如申請專利範圍第12項所述之軟硬複合線路板的製作方法，更包含在該第四導電圖案層上壓合其他的增層結構。
18. 如申請專利範圍第17項所述之軟硬複合線路板的製作方法，更包含進行一雷射刻痕步驟在該增層結構中刻出凹痕，並藉由一離型膜剝除該軟性基板上的所有增層結構。