TW201639430A

TW201639430A - 電路板之填孔方法及其所製成的電路板

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Publication number: TW201639430A
Application number: TW104113687A
Authority: TW
Inventors: 李建成
Original assignee: 先豐通訊股份有限公司
Priority date: 2015-04-29
Filing date: 2015-04-29
Publication date: 2016-11-01
Also published as: TWI603661B

Abstract

一種電路板之填孔方法，包括：提供板材，包含有第一基板、第二基板、及位於第一基板與第二基板之間的電鍍層。於板材形成有貫孔，並鍍設通電層於貫孔孔壁上，且通電層電性連接於電鍍層。於第一基板外表面與第二基板外表面兩者彼此相對的部位分別透過非化學蝕刻方式加工，以於第一基板與第二基板分別形成有顯露部分電鍍層的第一開孔與第二開孔。於第一開孔與第二開孔內進行電鍍，直至第一開孔與第二開孔鍍滿。此外，本發明另提供一種以上述電路板之填孔方法所製成的電路板。

Description

電路板之填孔方法及其所製成的電路板

本發明是有關一種電路板，且特別是有關於一種電路板之填孔方法及其所製成的電路板。

目前常見的電子產品，例如手機與筆記型電腦，在微型化的趨勢下，整體的封裝模組堆疊密度越來越高。因此，電子產品的功能越來越多，而所消耗的功率也越來越大，以致於電子產品在運作時會產生很多熱能，從而增加電子產品的溫度。據此，為了減少電子產品因為溫度過高而致使電子產品的可靠度下降，通常於電路板內設計銅柱(或厚電路)作為電子元件的散熱路徑。

舉例來說，請參閱圖1所示，其為習用的電路板100a，包含一板材1a及一電鍍體2a。上述板材1a具有一貫孔11a，並且電路體2a形成於上述貫孔11a內，藉以提供散熱之用。然而，欲在板材1a的貫孔11a內進行電鍍而填滿貫孔11a時，常會使電鍍體2a形成有空隙200a，進而使高腐蝕性的電鍍液300a殘留在上述空隙200a內。此時，電路板100a經長時間使用或反覆地經過熱漲冷縮之後，電鍍體2a常會無法包覆空隙200a內的電鍍液300a，進而使得電鍍液300a流出而損毀電路板100a上的線路及電子元件。其中，電路板100a於電鍍時形成上述空隙200a之情形，尤其是在貫孔11a的孔徑較大(例如：大於0.15mm)或是孔深較深(例如：大於0.25mm)時，更是容易產生。

於是，本發明人有感上述缺失之可改善，乃特潛心研究並配合學理之運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺失之本發明。

本發明實施例在於提供一種電路板之填孔方法及其所製成的電路板，藉以有效地改善習用電路板之貫孔於電鍍時形成空隙之情形。

本發明實施例提供一種電路板之填孔方法，包括：提供一板材，其中，該板材包含有一第一基板、一第二基板、及位於該第一基板與該第二基板之間的一電鍍層；於該板材形成有貫穿該第一基板、該電鍍層、及該第二基板的一貫孔，並鍍設一通電層於該貫孔孔壁上，其中，該通電層電性連接於該電鍍層；於該第一基板外表面與該第二基板外表面兩者彼此相對的部位分別透過非化學蝕刻方式加工，以於該第一基板與該第二基板分別形成有顯露部分該電鍍層的一第一開孔與一第二開孔，其中，顯露於該第一開孔與該第二開孔的該電鍍層表面分別定義為一第一電鍍面與一第二電鍍面；以及於該第一開孔與該第二開孔內進行電鍍，並自該第一電鍍面與該第二電鍍面大致朝向彼此相反的方向進行電鍍，直至該第一開孔與該第二開孔鍍滿，以形成實心且貫穿該板材的一導熱柱。

本發明實施例另提供一種以上述之電路板之填孔方法所製成的電路板，包括：一板材，其包含有一第一基板、一第二基板、及位於該第一基板與該第二基板之間的一電鍍層，並且該第一基板與該第二基板分別形成有顯露部分該電鍍層的一第一開孔與一第二開孔；其中，顯露於該第一開孔與該第二開孔的該電鍍層表面分別定義為一第一電鍍面與一第二電鍍面；一第一傳導體，其鍍設於該第一電鍍面並填滿該第一基板的第一開孔；以及一第二傳導體，其鍍設於該第二電鍍面並填滿該第二基板的第二開孔，並且該第一傳導體、該第二傳導體、及位於該第一傳導體與該第二傳導體之間的該電鍍層部位共同定義為一導熱柱。

綜上所述，本發明實施例所提供的電路板之填孔方法及其所製成的電路板，透過設有電鍍層以將習用的貫穿狀孔洞分隔成第一開孔與第二開孔，並藉由電路層的第一與第二電鍍面大致朝向彼此相反的方向進行電鍍，以使第一與第二開孔能以未產生空隙的方式被填滿，進而有效地改善習用電路板之貫孔於電鍍時形成空隙之情形。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

[先前技術]

100a‧‧‧電路板

1a‧‧‧板材

11a‧‧‧貫孔

2a‧‧‧電鍍體

200a‧‧‧空隙

300a‧‧‧電鍍液

[本發明實施例]

1‧‧‧板材

11‧‧‧第一基板

111‧‧‧第一開孔

112‧‧‧第一預留區域

12‧‧‧第二基板

121‧‧‧第二開孔

122‧‧‧第二預留區域

13‧‧‧電鍍層

131‧‧‧第一電鍍面

132‧‧‧第二電鍍面

14‧‧‧第一金屬層

141‧‧‧第一導電層

1411‧‧‧第一開口

1412‧‧‧第一電鍍部位

15‧‧‧第二金屬層

151‧‧‧第二導電層

1511‧‧‧第二開口

1512‧‧‧第二電鍍部位

16‧‧‧貫孔

2‧‧‧通電層

3‧‧‧第一遮罩層

31‧‧‧第一透孔

4‧‧‧第二遮罩層

41‧‧‧第二透孔

5‧‧‧第一傳導體

6‧‧‧第二傳導體

P‧‧‧導熱柱

圖1為習用電路板的示意圖。

圖2為本發明電路板之填孔方法第一實施例的步驟S101示意圖(亦為第二實施例的步驟S201示意圖)。

圖3為本發明電路板之填孔方法第一實施例的步驟S102示意圖(亦為第二實施例的步驟S202示意圖)。

圖4為本發明電路板之填孔方法第一實施例的步驟S103示意圖。

圖5為本發明電路板之填孔方法第一實施例的步驟S104示意圖。

圖6為本發明電路板之填孔方法第一實施例的步驟S105示意圖。

圖7為本發明電路板之填孔方法第二實施例的步驟S203示意圖。

圖8為本發明電路板之填孔方法第二實施例的步驟S204示意圖。

圖9為本發明電路板之填孔方法第二實施例的步驟S205示意圖。

圖10為本發明電路板之填孔方法第三實施例的步驟S302示意圖。

圖11為本發明電路板之填孔方法第三實施例的步驟S303示意圖。

圖12為本發明電路板之填孔方法第三實施例的步驟S304示意圖。

[第一實施例]

請參閱圖2至圖6，其為本發明的第一實施例，需先說明的是，本實施例對應圖式所提及之相關數量與外型，僅用以具體地說明本發明的實施方式，以便於了解其內容，而非用以侷限本發明的權利範圍。

本實施例提供一種電路板之填孔方法，而為便於理解，本實施例以電路板的一單元區域為例，並搭配各步驟之剖視圖作一說明。其中，在參閱每一步驟所對應之圖式時，並請視需要一併參酌其他步驟之圖式。而有關本實施例電路板之填孔方法之步驟大致說明如下：

步驟S101：如圖2所示，提供一板材1，其中，上述板材1包含有一第一基板11、一第二基板12、位於第一基板11與第二基板12之間的一電鍍層13、設於上述第一基板11外表面(如圖2中的第一基板11頂面)的一第一金屬層14、及設於上述第二基板12外表面(如圖2中的第二基板12底面)的一第二金屬層15。上述電鍍層13的厚度小於第一基板11的厚度、亦小於第二基板12的厚度。

更詳細地說，第一基板11與第二基板12通常是以預浸材料層(Preimpregnated Material)來形成，依照不同的增強材料來分，預浸材料層可以是玻璃纖維預浸材(Glass fiber prepreg)、碳纖維預浸材(Carbon fiber prepreg)、環氧樹脂(Epoxy resin)等材料。不過，第一基板11與第二基板12也可以是以軟板材料來形成，也就是說，第一基板11與第二基板12大部分是由聚脂材料(Polyester,PET)或者是聚醯亞胺樹脂(Polyimide,PI)所組成而沒有含玻璃纖維、碳纖維等。再者，所述第一金屬層14、第二金屬層15、及電鍍層13是由金屬薄片形成，而金屬薄片例如是銅箔片(copper foil)。以上為本實施例所選用之板材的相關說明，但於實際應用時，板材的種類不受限於本實施例之條件。

步驟S102：如圖3所示，於所述板材1形成有貫穿第一金屬層14、第一基板11、電鍍層13、第二基板12、及第二金屬層15的一貫孔16，並鍍設一通電層2於上述貫孔16之孔壁上，並且上述通電層2電性連接於電鍍層13。

將所述第一基板11與第二基板12的外表面上的第一金屬層14與第二金屬層15分別圖案化形成一第一導電層141與一第二導電層151，換言之，第一導電層141與第二導電層151可以是設計者所要求之線路圖案，但不受限於此。其中，第一導電層141與第二導電層151分別形成有一第一開口1411與一第二開口1511，並且上述第一開口1411與第二開口1511得以分別露出部分的第一基板11外表面與第二基板12外表面。

接著，於所述第一基板11外表面與第二基板12外表面兩者由第一開口1411與第二開口1511顯露於外且彼此相對的部位，分別透過非化學蝕刻方式加工，以於第一基板11與第二基板12分別形成有顯露部分電鍍層13的一第一開孔111與一第二開孔121。換言之，上述第一開孔111與第二開孔121是經由上述電鍍層13而被完全分隔且無法相連通。其中，顯露於第一開孔111與第二開孔121的電鍍層13表面分別定義為一第一電鍍面131與一第二電鍍面132。

再者，所述第一開孔111與第二開孔121的孔徑分別小於第一開口1411與第二開口1511的孔徑，據此，第一基板11與第二基板12的外表面分別留有經上述第一開口1411與第二開口1511而顯露於外的一第一預留區域112與一第二預留區域122。其中，上述第一預留區域112相當於位在所述第一開口1411側壁與第一開孔111側壁之間，而第二預留區域122則相當於位在所述第二開口1511側壁與第二開孔121側壁之間。

更詳細地說，本實施例中的板材1厚度大於0.3mm，並且上述第一開孔111與第二開孔121的孔徑各形成為大於0.2mm，但不以此為限。也就是說，本實施例的方法適用於各種厚度之板材與各種尺寸之開孔。再者，第一開孔111與第二開孔121的孔徑於本實施例中是以相同為例，但第一開孔111與第二開孔121的孔徑亦可以依設計者之需求而調整成彼此相異。

步驟S103：如圖4所示，形成一第一遮罩層3與一第二遮罩層4分別覆蓋於部分第一導電層141與部分第二導電層151，以裸露鄰近第一開孔111的第一導電層141部位以及裸露鄰近第二開孔121的第二導電層151部位。也就是說，所述第一遮罩層3與第二遮罩層4未覆蓋鄰近於第一預留區域112的第一導電層141部位以及鄰近於第二預留區域122的第二導電層151部位。其中，上述鄰近第一開孔111(或第一預留區域112)的第一導電層141部位定義為一第一電鍍部位1412，而上述鄰近第二開孔121(或第二預留區域122)的第二導電層151部位定義為一第二電鍍部位1512。

具體來說，所述第一遮罩層3形成有連通第一開口1411與第一開孔111的一第一透孔31，第二遮罩層4形成有連通第二開口1511與第二開孔121的一第二透孔41，並且上述第一透孔31與第二透孔41的孔徑分別大於第一開口1411與第二開口1511的孔徑。藉此，使第一預留區域112及第一電鍍部位1412能經第一透孔31而連通於外，而未受到第一遮罩層3的遮蔽；同樣地，第二預留區域122及第二電鍍部位1512能經第二透孔41而連通於外，而未受到第二遮罩層4的遮蔽。

其中，所述第一遮罩層3以及第二遮罩層4可以是抗蝕刻乾膜(anti-etching dry film)、光阻(photo resist)、或者其他絕緣材料。再者，所述第一遮罩層3以及第二遮罩層4皆沒有覆蓋在第一開孔111與第二開孔121所裸露出的電鍍層13表面(即第一電鍍面131與第二電鍍面132)。

步驟S104：如圖5所示，施加電流於通電層2並透過第一遮罩層3與第二遮罩層4之遮蔽，以於第一開孔111與第二開孔121內進行電鍍，並自第一電鍍面131與第二電鍍面132大致朝向彼此相反的方向進行電鍍，直至第一開孔111與第二開孔121鍍滿後，續而鍍設於第一導電層141的第一電鍍部位1412及第二導電層151的第二電鍍部位1512，藉以形成連接於第一導電層141與電鍍層13的一第一傳導體5以及形成連接於第二導電層151與電鍍層13的一第二傳導體6。

更詳細地說，以電鍍方式，將銅金屬鍍滿第一開孔111、第一開口1411、及第一透孔31，據以形成實心的第一傳導體5；同樣地，將銅金屬鍍滿第二開孔121、第二開口1511、及第二透孔41，據以形成實心的第二傳導體6。而於本實施例中，上述第一傳導體5與第二傳導體6於本步驟S104形成之後，將分別略突伸出第一遮罩層3與第二遮罩層4。也就是說，所述第一傳導體5與第二傳導體6能分別完整地覆蓋上述第一預留區域112與第二預留區域122，以使第一傳導體5與第二傳導體6分別無間隙地連接於第一導電層141的第一電鍍部位1412及第二導電層151的第二電鍍部位1512。

再者，所述第一傳導體5、第二傳導體6、及電鍍層13的材質於本實施例中皆相同(例如是銅)，因此，第一傳導體5、第二傳導體6、及位於第一傳導體5與第二傳導體6之間的電鍍層13部位可共同定義為一導熱柱P，並且上述導熱柱P呈實心狀且貫穿板材1。

步驟S105：如圖6所示，去除所述第一遮罩層3與第二遮罩層4，由於第一遮罩層3以及第二遮罩層4可以是抗蝕刻乾膜(anti-etching dry film)或者光阻(photo resist)，所以可以透過含氫氧化鈉的水溶液而去除。接著，磨整第一傳導體5與第二傳導體6以使其分別與第一導電層141及第二導電層151大致呈共平面。具體而言，可以透過砂帶研磨機將第一傳導體5與第二傳導體6的頂端磨整，從而形成頂面平整的第一傳導體5與第二傳導體6。進一步地說，第一傳導體5與第二傳導體6的頂端經磨整而與第一導電層141及第二導電層151的外表面大致呈共平面。

補充說明一點，本實施例所述之各個步驟，在合理的情況下是能將步驟之順序加以調整，換言之，本實施例並不以上述的步驟順序為限。

此外，本實施例提供一種經由上述步驟所製造形成的一電路板100(如圖6)，下述將針對圖6所示之電路板100作一結構技術特徵之說明。其中，由於許多構造已在上述製造方法中提及，因此，部分相同之處則不再複述。

所述電路板100包括一板材1、一第一傳導體5、及一第二傳導體6。上述板材100一第一基板11、一第二基板12、位於第一基板11與第二基板12之間的一電鍍層13、設於第一基板11外表面的一第一導電層141、及設於第二基板12外表面的一第二導電層151。其中，並且第一基板11與第二基板12分別形成有顯露部分電鍍層13的一第一開孔111與一第二開孔121，而顯露於第一開孔111與第二開孔121的電鍍層13表面分別定義為一第一電鍍面131以及一第二電鍍面132。

所述第一傳導體5鍍設第一電鍍面131並填滿該第一基板11的第一開孔111，而第二傳導體6鍍設第二電鍍面132並填滿第二基板12的第二開孔121。其中，第一傳導體5、第二傳導體6、及位於第一傳導體5與第二傳導體6之間的電鍍層13部位共同定義為一導熱柱P，並且上述導熱柱P的相反兩外表面分別與第一導電層141及第二導電層151呈共平面。

[第二實施例]

請參閱圖7至圖9，其為本發明的第二實施例，需先說明的是，本實施例對應圖式所提及之相關數量與外型，僅用以具體地說明本發明的實施方式，以便於了解其內容，而非用以侷限本發明的權利範圍。

本實施例亦提供一種電路板之填孔方法，其與第一實施例相同之處則不再贅述(例如：本實施例的步驟S201與步驟S202分別相同於第一實施例的步驟S101與步驟S102，因而未於下述中說明)。而有關本實施例電路板之填孔方法不同於第一實施例之相關步驟大致說明如下：

步驟S203：如圖7所示，形成一第一遮罩層3與一第二遮罩層4分別完整地覆蓋於第一導電層141與第二導電層151，並曝露第一開孔111及第二開孔121。其中，第一遮罩層3與第二遮罩層4分別覆蓋第一預留區域112及第二預留區域122。具體來說，所述第一遮罩層3形成有連通第一開孔111的一第一透孔31，第二遮罩層4形成有連通第二開孔121的一第二透孔41，並且上述第一透孔31與第二透孔41的孔徑分別大致等同於第一開孔111與第二開孔121的孔徑。

步驟S204：如圖8所示，施加電流於通電層2並透過第一遮罩層3與第二遮罩層4之遮蔽，以於第一開孔111與第二開孔121內進行電鍍，並自第一電鍍面131與第二電鍍面132大致朝向彼此相反的方向進行電鍍，直至電鍍超出第一遮罩層3與第二遮罩層4，藉以形成一第一傳導體5及一第二傳導體6。

更詳細地說，以電鍍方式，將銅金屬鍍滿第一開孔111及第一透孔31，據以形成實心的第一傳導體5；同樣地，將銅金屬鍍滿第二開孔121及第二透孔41，據以形成實心的第二傳導體6。而於本實施例中，上述第一傳導體5與第二傳導體6於本步驟S204形成之後，將分別略突伸出第一遮罩層3與第二遮罩層4。也就是說，所述第一傳導體5與第二傳導體6分別透過第一遮罩層3與第二遮罩層4而與第一導電層141及第二導電層151之間呈現間隔地設置。

步驟S205：如圖9所示，去除所述第一遮罩層3與第二遮罩層4，由於第一遮罩層3以及第二遮罩層4可以是抗蝕刻乾膜(anti-etching dry film)或者光阻(photo resist)，所以可以透過含氫氧化鈉的水溶液而去除。接著，磨整第一傳導體5與第二傳導體6以使其分別與第一導電層141及第二導電層151大致呈共平面。具體而言，可以透過砂帶研磨機將第一傳導體5與第二傳導體6的頂端磨整，從而形成頂面平整的第一傳導體5與第二傳導體6。進一步地說，第一傳導體5與第二傳導體6的頂端經磨整而與第一導電層141及第二導電層151的外表面大致呈共平面。

此外，本實施例提供一種經由上述步驟所製造形成一電路板100(如圖9)，下述將針對圖9所示之電路板100相較於第一實施例中之圖6所示的電路板100，兩者的差異之處作一結構技術特徵之說明。其中，由於許多構造已在上述製造方法或第一實施例中提及，因此，部分相同之處則不再複述。具體而言，本實施例之電路板100與第一實施例的差異處主要在於：本實施例之第一傳導體5並未與第一導電層141相連接，並且第二傳導體6亦未與第二導電層151相連接。

[第三實施例]

請參閱圖10至圖12，其為本發明的第三實施例，需先說明的是，本實施例對應圖式所提及之相關數量與外型，僅用以具體地說明本發明的實施方式，以便於了解其內容，而非用以侷限本發明的權利範圍。

本實施例亦提供一種電路板之填孔方法，其與上述第一與第二實施例相同之處則不再贅述(例如：本實施例的步驟S301相同於第一實施例的步驟S101，因而未於下述中說明)。而有關本實施例電路板之填孔方法不同於第一實施例之相關步驟大致說明如下：

步驟S302：如圖10所示，於所述板材1形成有貫穿第一金屬層14、第一基板11、電鍍層13、第二基板12、及第二金屬層15的一貫孔16，並鍍設一通電層2於上述貫孔16之孔壁上，並且上述通電層2電性連接於電鍍層13。

接著，於所述第一基板11外表面與第二基板12外表面兩者彼此相對的部位，分別透過非化學蝕刻方式加工，以於第一基板 11與第二基板12分別形成有顯露部分電鍍層13的一第一開孔111與一第二開孔121。換言之，上述第一開孔111與第二開孔121是經由上述電鍍層13而被完全分隔且無法相連通。其中，顯露於第一開孔111與第二開孔121的電鍍層13表面分別定義為一第一電鍍面131與一第二電鍍面132。

步驟S303：如圖11所示，形成一第一遮罩層3與一第二遮罩層4分別覆蓋於第一金屬層14與第二金屬層15，並曝露第一開孔111與第二開孔121。具體來說，所述第一遮罩層3形成有連通第一開孔111的一第一透孔31，第二遮罩層4形成有連通第二開孔121的一第二透孔41，並且上述第一透孔31與第二透孔41的孔徑分別大致等於第一開孔111與第二開孔121的孔徑。

其中，所述第一遮罩層3以及第二遮罩層4可以是抗蝕刻乾膜、光阻、或者其他絕緣材料。再者，所述第一遮罩層3以及第二遮罩層4皆沒有覆蓋在第一開孔111與第二開孔121所裸露出的電鍍層13表面(即第一電鍍面131與第二電鍍面132)。

步驟S304：如圖12所示，施加電流於通電層2並透過第一遮罩層3與第二遮罩層4之遮蔽，以於第一開孔111與第二開孔121內進行電鍍，並自第一電鍍面131與第二電鍍面132大致朝向彼此相反的方向進行電鍍，直至第一開孔111與第二開孔121鍍滿，以分別形成一第一傳導體5以及一第二傳導體6。

更詳細地說，以電鍍方式，將銅金屬鍍滿第一開孔111及第一透孔31，據以形成實心的第一傳導體5；同樣地，將銅金屬鍍滿第二開孔121及第二透孔41，據以形成實心的第二傳導體6。而於本實施例中，上述第一傳導體5與第二傳導體6於本步驟S304形成之後，將分別略突伸出第一遮罩層3與第二遮罩層4。

於實施上述步驟之後所完成之產品，可依據設計者需求而加以應用，舉例來說(圖略)：可於步驟S304之後，接著去除所述第一遮罩層3與第二遮罩層4；磨整第一傳導體5與第二傳導體6以使其分別與第一金屬層14及第二金屬層15大致呈共平面。其後，將所述第一基板11與第二基板12的外表面上的第一金屬層14與第二金屬層15分別圖案化形成一第一導電層141與一第二導電層151，換言之，第一導電層141與第二導電層151可以是設計者所要求之線路圖案，但不受限於此。

[本發明實施例的可能效果]

需額外說明的是，本實施例所提供的電路板之填孔方法不但可適用於電鍍各種尺寸之貫穿狀孔洞，而不會如同習知般產生空隙，尤其是應用在尺寸較大的貫穿狀孔洞時，本實施例的電路板之填孔方法的電鍍效果更是優於習知的孔內電鍍。

以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍，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。