TW201936030A

TW201936030A - 卷對卷柔性線路板及其快速加工方法

Info

Publication number: TW201936030A
Application number: TW107103448A
Authority: TW
Inventors: 李謨霖; 郭加弘
Original assignee: 嘉聯益科技股份有限公司
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2018-01-31
Publication date: 2019-09-01
Also published as: TWI647989B

Abstract

本發明公開一種卷對卷柔性線路板及其快速加工方法，該快速加工方法首先提供一基板層，接著形成一佈線層於基板層上，然後對佈線層進行表面金屬處理，經表面金屬處理的所述第一佈線層通過焊接以提供一第一介金屬化合物層，最後利用塗佈方式形成一增層絕緣層於經表面金屬處理的佈線層上，以使增層絕緣層填滿經表面金屬處理的佈線層的鏤空處。藉此，能突破現有製程上的限制。

Description

卷對卷柔性線路板及其快速加工方法

本發明涉及一種柔性線路板及其製造方法，特別是涉及一種卷對卷柔性線路板及其快速加工方法。

近年來，隨著各種電子產品的設計趨向輕薄短小，此等電子產品內部所使用的印刷電路板(printed circuit board，PCB)與電子零件相對也要小型化和輕量化。為了增加印刷電路板內部的線路佈設空間，已有許多製程技術是將複數佈線層堆疊而構成多層式線路結構，並在其中設置導電結構來導通各層的線路，此即所謂的增層法(build-up method)。

更進一步來說，現有的增層法多以半固化膠片(prepreg)來形成上、下層線路之間的絕緣介質，也就是先將半固化膠片壓合於一佈線層上，並使其固化形成絕緣介質層，再於絕緣介質層上製作另一佈線層。然而，由於每一次的線路增層所使用的半固化膠片通常是從整卷膠片上裁出預定的形狀和尺寸，故所形成的絕緣介質層的厚度都是固定不變的，以致於現有製程無法滿足不同層內線路的電氣性能的需要。除此之外，半固化膠片即便是在壓合時，其間隙填充能力仍然不佳，而不利於填滿線路之間的間隙，故所形成的絕緣介質層內會出現氣泡缺陷。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種提高製程能力的卷對卷柔性線路板及其快速加工方法。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是：一種卷對卷柔性線路板之快速加工方法，其包括：提供一基板層；形成一第一佈線層於所述基板層上；對所述第一佈線層進行表面金屬處理，經表面金屬處理的所述第一佈線層通過焊接以提供一第一介金屬化合物層；以及利用塗佈方式形成一第一增層絕緣層於經表面金屬處理的所述第一佈線層上，以使所述第一增層絕緣層填滿經表面金屬處理的所述第一佈線層的一鏤空處。

在本發明的一實施例中，所述卷對卷柔性線路板之快速加工方法還包括：形成一第二佈線層於所述第一增層絕緣層上；對所述第二佈線層進行表面金屬處理，經表面金屬處理的所述第二佈線層通過焊接以提供一第二介金屬化合物層；以及利用塗佈方式形成一第二增層絕緣層於經表面金屬處理的所述第二佈線層上，以使所述第二增層絕緣層填滿經表面金屬處理的所述第二佈線層的一鏤空處。

在本發明的一實施例中，在對所述第一佈線層進行表面金屬處理的步驟中，所述第一佈線層的表面上形成有一第一表面金屬層。在對所述第二佈線層進行表面金屬處理的步驟中，所述第二佈線層的表面上形成有一第二表面金屬層。所述第一表面金屬層與所述第二表面金屬層的材質為鎳或錫。

在本發明的一實施例中，所述第一表面金屬層與所述第二表面金屬層的厚度介於2微米至10微米之間。

在本發明的一實施例中，所述第一表面金屬層覆蓋所述第一佈線層的一部分。所述第二表面金屬層覆蓋所述第二佈線層的一部分。

在本發明的一實施例中，所述第一佈線層具有一第一焊接部，且所述第一表面金屬層覆蓋所述第一焊接部。所述第二佈線層具有一第二焊接部，且所述第二表面金屬層覆蓋所述第二焊接部。

在本發明的一實施例中，在形成所述第二增層絕緣層的步驟中，通過塗佈以使所述第二增層絕緣層的厚度不同於所述第一增層絕緣層的厚度。

在本發明的一實施例中，所述第一增層絕緣層與所述第二增層絕緣層的材質為聚醯亞胺或液晶聚合物。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是：一種卷對卷柔性線路板，其包括一基板層、一第一佈線層、一第一表面金屬層以及一第一增層絕緣層。所述第一佈線層形成於所述基板層上；所述第一表面金屬層形成於所述第一佈線層上，其中所述第一表面金屬層的表面通過焊接而形成一第一介金屬化合物層；所述第一增層絕緣層形成於所述第一表面金屬層上，且填滿所述第一佈線層的一鏤空處。

在本發明的一實施例中，所述卷對卷柔性線路板還包括一第二佈線層、一第二表面金屬層以及一第二增層絕緣層。所述第二佈線層形成於所述第一增層絕緣層上；所述第二表面金屬層形成於所述第二佈線層上，其中所述第二表面金屬層的表面通過焊接而形成一第二介金屬化合物層；所述第二增層絕緣層形成於所述第二表面金屬層上，且填滿所述第二佈線層的一鏤空處。

在本發明的一實施例中，所述第一表面金屬層與所述第二表面金屬層的材質為鎳或錫。

在本發明的一實施例中，所述第二增層絕緣層的厚度不同於所述第一增層絕緣層的厚度。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的卷對卷柔性線路板之快速加工方法，其能通過“對佈線層進行表面金屬處理，使其能於焊接時在表面上形成良性的IMC層”以及“利用塗佈方式形成增層絕緣層，以使其填滿佈線層的鏤空處”的技術方案，以提高柔性線路板的信賴性，並使柔性線路板更具實用性。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

Z1、Z2、Z3‧‧‧柔性線路板

1‧‧‧基板層

11‧‧‧核心層

12‧‧‧導電層

2‧‧‧第一佈線層

21‧‧‧焊接部

3‧‧‧第一表面金屬層

4‧‧‧第一增層絕緣層

5‧‧‧第二佈線層

6‧‧‧第二表面金屬層

7‧‧‧第二增層絕緣層

A‧‧‧介金屬化合物層

S‧‧‧焊料

D1、D2‧‧‧厚度

圖1為本發明的卷對卷柔性線路板之快速加工方法的步驟流程圖。

圖2為第一次執行本發明的卷對卷柔性線路板之快速加工方法的步驟S102的製程示意圖。

圖3為第一次執行本發明的卷對卷柔性線路板之快速加工方法的步驟S104的製程示意圖。

圖4為第一次執行本發明的卷對卷柔性線路板之快速加工方法的步驟S106的製程示意圖。

圖5顯示根據步驟S104形成的佈線層，其於焊接時在表面上形成介金屬化合物。

圖6為第二次執行本發明的卷對卷柔性線路板之快速加工方法的步驟S102的製程示意圖。

圖7為第二次執行本發明的卷對卷柔性線路板之快速加工方法的步驟S104的製程示意圖。

圖8為第二次執行本發明的卷對卷柔性線路板之快速加工方法的步驟S106的製程示意圖。

圖9為根據本發明的卷對卷柔性線路板之快速加工方法所得到的一種卷對卷柔性線路板的結構示意圖。

圖10為根據本發明的卷對卷柔性線路板之快速加工方法所得到的另一種卷對卷柔性線路板的結構示意圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“卷對卷柔性線路板及其快速加工方法”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

請參閱圖1至圖8，圖1為本發明一實施例的卷對卷柔性線路板之快速加工方法的步驟流程圖，圖2至圖8為本發明一實施例的卷對卷柔性線路板之快速加工方法的製程示意圖。關於本實施例的卷對卷柔性線路板之快速加工方法(或稱“多層線路板之製造方法”)，其至少包括下列幾個步驟：步驟S100，提供一基板層；步驟S102，形成一佈線層於基板層上；步驟S104，對佈線層進行表面金屬處理；以及步驟S106，利用塗佈方式形成一增層絕緣層於經表面金屬處理的佈線層上。

在步驟S100中，如圖2所示，基板層1可為單層結構，基板層1的材質可為聚醯亞胺(polyimide，PI)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、液晶高分子(liquid crystal polyester，LCP)或聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)等，但並不限定於此。

在步驟S104中，如圖2所示，可利用半加成法(semi-additive process，SAP)於基板層1的一面上形成一第一佈線層2，用以構成內層線路與導電結構(如：導電接觸墊)，但並不限定於此。更進一步來說，形成第一佈線層2的方法可包括：先利用電鍍(electroplating)製程形成一金屬鍍層(圖中未顯示)，其中金屬鍍層全面覆蓋基板層1，然後再依照設定的線路圖案，利用微影(lithography)及蝕刻(etch)製程將金屬鍍層圖案化，但並不限定於此。

在其他實施例中，形成第一佈線層2的方法可包括：先利用無電鍍(electroless plating)或濺鍍(sputtering)製程形成一介面層(或稱種子層或觸媒層，圖中未顯示)，其中介面層全面覆蓋基板層1，並使金屬鍍層以介面層為媒介而形成於基板層1上，然後再利用微影(lithography)及蝕刻(etch)製程將金屬鍍層圖案化。或者，可依照設定的線路圖案，利用噴塗(spraying)或印刷(printing)製程形成一圖案化的介面層，並使金屬材料直接沉積於圖案化的介面層上而完成線路的製作。介面層的材質可為鈀-鎳(Pd-Ni)或鈀-聚合物(Pd-polymer)，但並不限定於此。

在步驟S104中，如圖3所示，第一佈線層2的表面上形成有一第一表面金屬層3。第一表面金屬層3可利用電鍍或無電鍍製程而形成，第一表面金屬層3的材質可為鎳或錫，且厚度介於2微米至10微米之間。在步驟S106中，如圖4所示，第一增層絕緣層4形成於第一表面金屬層3上，且填滿第一佈線層2的鏤空處。第一增層絕緣層4可由熱固化絕緣材料所形成，而考慮到材料的物化特性(如：耐熱性、機械特性、電氣特性等)，本實施例採用聚醯亞胺或液晶高分子來形成第一增層絕緣層4，但並不限定於此。

值得說明的是，由於第一增層絕緣層4是先將其原料(如：絕緣材料組成物)塗佈於第一表面金屬層3上以形成濕膜，且於塗佈過程中濕膜能將第一佈線層2的鏤空處填充並充實，然後再對濕膜進行熱處理以使其形成乾膜。因此，第一增層絕緣層4內不會有氣泡產生，且第一增層絕緣層4的厚度可通過控制濕膜的厚度與乾膜的厚度損耗來達到精準的控制，以及第一增層絕緣層4可根據實際需要而具有不同的厚度。

再者，如圖5所示，第一表面金屬層3能於焊接時，在焊接所需的熱處理溫度(如：100℃至260℃)下與焊料產生交互作用，而形成一良性的介金屬化合物(inter metallic compound,IMC)層A，以增加第一佈線層2與焊料S(如：錫球)之間的接合力。較佳地，第一表面金屬層3的厚度介於2微米至10微米之間，介金屬化合物層A的材質可為銅-錫合金、鎳-錫合金或銅-鎳-錫合金，但並不限定於此。附帶說明一點，於焊接時須在第一增層絕緣層4上形成一開口(圖中未標號)，以使第一佈線層2的一部分裸露。

值得說明的是，若第一表面金屬層3的厚度低於2微米，則容易形成不良的IMC層，而不良的IMC層會損及焊料的機械強度、與抗疲勞性(fatigue strength)，若第一表面金屬層3的厚度高於10微米，則會造成焊料對第一佈線層2的附著力降低。

本實施例中，如圖4所示，第一表面金屬層3是覆蓋第一佈線層2的全表面，但並不限定於此。在其他實施例中，第一表面金屬層3可以只覆蓋第一佈線層2的部分表面，例如，如圖5所示，第一佈線層2具有一用於進行焊接的焊接部21，且第一表面金屬層3只覆蓋焊接部21。

在步驟S106結束之後，即完成第一次的線路增層。其中，第一佈線層2形成於基板層1上；第一表面金屬層3形成於第一佈線層2上，其中第一佈線層2能於焊接時，通過第一表面金屬層3以在其表面上形成一介金屬化合物層A；第一增層絕緣層4形成於第一表面金屬層3上，且填滿第一佈線層2的鏤空處。

請參閱圖6至圖8，本實施例的卷對卷柔性線路板之快速加工方法在完成上述步驟之後，可再依照所需層數重複步驟S102至步驟S106數次，以製成柔性線路板Z1(即多層線路板)。例如，一般手機用電路板層數約為8至14層。更進一步來說，先形成一第二佈線層5於第一增層絕緣層4上，再對第二佈線層5進行表面金屬處理，以在第二佈線層5的表面上形成一第二表面金屬層6，然後利用塗佈方式形成一第二增層絕緣層7於第二表面金屬層6上並填滿第二佈線層5的鏤空處，如此即完成另一次的線路增層，依此類推。關於第二佈線層5、第二表面金屬層6與第二增層絕緣層7的具體實施方式與技術細節，和第一佈線層2、第一表面金屬層3與第一增層絕緣層4大致相同，故於此不再贅述。

雖然在本實施例的柔性線路板Z1中，如圖7及圖8所示，第二表面金屬層6是覆蓋第二佈線層5的全表面，但是在其他實施例中，第二表面金屬層6可以只覆蓋第二佈線層5的部分表面，例如，第二佈線層5具有一用於進行焊接的焊接部(圖中未顯示)，且第二表面金屬層6只覆蓋焊接部。如此一來，第二表面金屬層6也能於焊接時，在焊接所需的熱處理溫度下與焊料產生交互作用，而形成一良性的介金屬化合物層(圖中未顯示)，以增加第二佈線層5與焊料(如：錫球)之間的接合力，從而提高柔性線路板Z1的信賴性。

依上所述，即完成第二次的線路增層。其中，第二佈線層5形成於第一增層絕緣層4上；第二表面金屬層6形成於第二佈線層5上，其中第二佈線層5能於焊接時，通過第二表面金屬層6 以在其表面上形成一介金屬化合物層；第二增層絕緣層7形成於第二表面金屬層6上，且填滿第二佈線層5的鏤空處。

再者，如圖8所示，由於第二增層絕緣層7是利用塗佈而形成，因此其能將第二佈線層5的鏤空處填充並充實，且通過控制濕膜的厚度與乾膜的厚度損耗來達到精準的控制，能克服現有製程“使用固定厚度的膠片來進行增層”的限制，使第二增層絕緣層7的厚度D1與第一增層絕緣層4的厚度D1不同，以滿足電路不同的電氣性能的要求。

請參閱圖9，在其他實施例中柔性線路板Z2所包括的基板層1也可為多層結構，例如，基板層1可由一核心層11與一導電層12堆疊而成，其中導電層12形成於核心層11的上表面或下表面上。以軟性銅箔基板(flexible copper clad laminate，FCCL)作為基板層1而言，核心層11為一聚醯亞胺層，且導電層12為一銅箔層，但並不限定於此。

請參閱圖10，本實施例的柔性線路板之快速加工方法還能用於製作雙面的柔性線路板Z3，也就是說，其能分別或同時於基板層1的上、下表面進行線路增層。例如，在步驟S102中，可以在基板層1的上、下表面上分別形成一第一佈線層2；或者，在兩個第一增層絕緣層4上分別形成一第二佈線層5。在步驟S104中，可以對兩個第一佈線層2進行表面金屬處理，以在兩個第一佈線層2的表面上分別形成一第一表面金屬層3；或者，可以對兩個第二佈線層5進行表面金屬處理，以在兩個第二佈線層5的表面上分別形成一第二表面金屬層6。在步驟S106中，可以在兩個第一表面金屬層3上分別形成一第一增層絕緣層4，並使其填滿第一佈線層2的鏤空處；或者，可以在兩個第二表面金屬層6上分別形成一第二增層絕緣層7，並使其填滿第二佈線層5的鏤空處。

[實施例的有益效果]

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的卷對卷柔性線路板之快速加工方法，其能通過“對佈線層進行表面金屬處理，使其能於焊接時在表面上形成良性的IMC層”以及“利用塗佈方式形成增層絕緣層，以使其填滿佈線層的鏤空處”的技術特徵，以提高柔性線路板的信賴性，並使柔性線路板更具實用性。

更進一步來說，由於增層絕緣層是利用塗佈而形成，因此增層絕緣層能將佈線層的鏤空處填充並充實，以避免氣泡產生。再者，增層絕緣層的厚度可通過控制濕膜的厚度與乾膜的厚度損耗來達到精準的控制，且上、下層的增層絕緣層可具有不同的厚度，以滿足不同層內線路的電氣性能的需要。並且，塗佈後的增層絕緣層可藉由CCD和IR來檢控外觀及厚度。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

Claims

一種卷對卷柔性線路板之快速加工方法，其包括：提供一基板層；形成一第一佈線層於所述基板層上；對所述第一佈線層進行表面金屬處理，經表面金屬處理的所述第一佈線層通過焊接以提供一第一介金屬化合物層；以及利用塗佈方式形成一第一增層絕緣層於經表面金屬處理的所述第一佈線層上，以使所述第一增層絕緣層填滿經表面金屬處理的所述第一佈線層的一鏤空處。
如請求項1所述的卷對卷柔性線路板之快速加工方法，還進一步包括：形成一第二佈線層於所述第一增層絕緣層上；對所述第二佈線層進行表面金屬處理，經表面金屬處理的所述第二佈線層通過焊接以提供一第二介金屬化合物層；以及利用塗佈方式形成一第二增層絕緣層於經表面金屬處理的所述第二佈線層上，以使所述第二增層絕緣層填滿經表面金屬處理的所述第二佈線層的一鏤空處。
如請求項2所述的卷對卷柔性線路板之快速加工方法，其中，在對所述第一佈線層進行表面金屬處理的步驟中，所述第一介金屬化合物層的表面上形成有一第一表面金屬層，其中，在對所述第二佈線層進行表面金屬處理的步驟中，所述第二介金屬化合物層的表面上形成有一第二表面金屬層，其中，所述第一表面金屬層與所述第二表面金屬層的材質為鎳或錫。
如請求項3所述的卷對卷柔性線路板之快速加工方法，其中，所述第一表面金屬層與所述第二表面金屬層的厚度介於2微米至10微米之間。
如請求項4所述的卷對卷柔性線路板之快速加工方法，其中，所述第一表面金屬層覆蓋所述第一佈線層的一部分，且所述第二表面金屬層覆蓋所述第二佈線層的一部分。
如請求項5所述的卷對卷柔性線路板之快速加工方法，其中，所述第一佈線層具有一第一焊接部，且所述第一表面金屬層覆蓋所述第一焊接部；其中，所述第二佈線層具有一第二焊接部，且所述第二表面金屬層覆蓋所述第二焊接部。
如請求項2所述的卷對卷柔性線路板之快速加工方法，其中，在形成所述第二增層絕緣層的步驟中，通過塗佈使所述第二增層絕緣層的厚度不同於所述第一增層絕緣層的厚度。
如請求項7所述的卷對卷柔性線路板之快速加工方法，其中，所述第一增層絕緣層與所述第二增層絕緣層的材質為聚醯亞胺或液晶聚合物。
一種卷對卷柔性線路板，其包括：一基板層；一第一佈線層，其形成於所述基板層上；一第一表面金屬層，其形成於所述第一佈線層上，其中所述第一表面金屬層的表面通過焊接而形成一第一介金屬化合物層；以及一第一增層絕緣層，其形成於所述第一表面金屬層上，且填滿所述第一佈線層的一鏤空處。
如請求項9所述的卷對卷柔性線路板，還進一步包括：一第二佈線層，其形成於所述第一增層絕緣層上；一第二表面金屬層，其形成於所述第二佈線層上，其中所述第二表面金屬層的表面通過焊接而形成一第二介金屬化合物層；以及一第二增層絕緣層，其形成於所述第二表面金屬層上，且填滿所述第二佈線層的一鏤空處。