TW202207773A - 多層印刷電路板中電阻率減小之跡線及形成方法 - Google Patents
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Abstract
本揭示案係關於用於形成多層印刷電路板(PCB)、可撓性印刷電路(FPC)及高密度互連(HDI)印刷電路之方法及其形成方法。具體言之,本揭示案係關於藉由列印利用複數個盲通孔及/或埋通孔耦接至外部跡線之中間跡線而直接噴墨列印具有預定電阻率之跡線以用於多層印刷電路板(PCB)、可撓性印刷電路(FPC)及高密度互連(HDI)印刷電路中的方法。
Description
本揭示案係關於用於形成多層印刷電路板(PCB)、可撓性印刷電路(FPC)及高密度互連(HDI)印刷電路(統稱為經積層製造之電子裝置(AME))之方法,及形成此等AME之方法。具體言之,本揭示案係關於用於噴墨列印具有預定電阻率之跡線以用於多層印刷電路板(PCB)、可撓性印刷電路(FPC)及高密度互連(HDI)印刷電路中的方法。
諸如中央處理單元(CPU)及圖形處理單元(GPU)以及電力供應單元(PSU)之高功率電子組件在操作期間會產生大量熱。為了例如藉由在嚴格封裝約束下超頻(overclocking)(換言之,將時鐘頻率增大至高於製造商所使用之標準頻率)而增加計算效能,此等組件中之許多會產生額外的熱,而所提供之冷卻系統(例如,冷卻風扇)無法充分耗散此額外的熱。
另外,在例如所有以下領域中愈來愈需要具有小形狀因數之電子裝置:製造業、商業、消費品、軍事、航空、物聯網等。具有此等較小形狀因數之產品依賴於具有極靠近地置放於外表面上、緊密間隔開之數位及類比電路的緊湊PCB。裝置複雜性增加亦可能引起PCB層數顯著增加,以考慮例如增加之功能性要求以及對較小覆蓋區及形狀因數之需求,諸如行動通信裝置及計算裝置中之彼等要求。
此外,由於大小不斷縮小且以進階封裝及晶片尺度封裝(CSP)進行封裝之主動裝置增加了複雜性及與小形狀因數之PCB相關聯的問題,因此OEM需要較少「寄生」或「洩放(bleeding)」互連,及與此等(小形狀因數)設計相關聯之較佳良率。所有此等要求需要使此等主動裝置之間的連接長度最小化,而不損害電阻率以及對操作期間各種溫度變化之穩健性。
以下揭示內容解決了此等缺點。
在各種例示性實施中,揭示了用於共同地形成多層印刷電路板(PCB)、可撓性印刷電路(FPC)及高密度互連(HDI)印刷電路(可能與額外積體電路一起,統稱為經積層製造之電子裝置(AME))之方法及系統以及形成此等AME之方法。具體言之,本揭示案係關於用於噴墨列印具有預定電阻率之跡線以用於多層AME的方法。
在一例示性實施中,本文中提供一種減小一多層經積層製造之電子裝置(AME)中之至少兩個已連接組件之間的跡線電阻率之方法,其包含:在一中間層上形成至少一個跡線,藉此形成一中間跡線;形成一跡線,其經大小設定且經組態以在以下中之至少一者上可操作地耦接至少兩個組件:該多層AME之一外部頂端層及外部基底層,藉此形成至少一個外部跡線;及形成一預定數目個以下中之至少一者:一盲通孔(blind via)及一埋通孔(buried via),該預定數目個通孔經大小設定且經組態以電耦接該多層AME之至少一個中間跡線及一對應外部跡線。
在另一實施例中,本文中提供一種多層AME,其包含:至少一個中間跡線,其在一中間層上;一外部跡線,其經大小設定且經組態以在以下中之至少一者上可操作地耦接至少兩個組件:該多層AME之一外部頂端層及一外部基底層;及一預定數目個以下中之至少一者:一盲通孔及一埋通孔,該盲通孔及該埋通孔電耦接該至少一個中間跡線及該外部跡線。
在又一實施例中,本文中提供一種使用噴墨印表機來製造一多層印刷電路板(PCB)中之至少兩個已連接組件之間電阻率減小之一跡線的電腦化方法,其包含:提供一噴墨列印系統,其包含:一第一列印頭,其可操作以分配一介電油墨組合物;一第二列印頭,其可操作以分配一導電油墨組合物;一輸送機,其可操作地耦接至該第一列印頭及該第二列印頭,該輸送機經組態以將一基板輸送至該第一列印頭及該第二列印頭中之每一者;及一電腦輔助製造(「CAM」)模組,其包括一中心處理模組(CPM),該CAM與該第一列印頭及該第二列印頭中之每一者通信,其中該CPM進一步包含:至少一個處理器,其與一非暫時性儲存媒體通信,儲存於該非暫時性儲存媒體上之一組可執行指令經組態以在經執行時使該CPM執行以下步驟:接收表示具有電阻率減小之跡線之多層AME的一3D可視化檔案;及產生具有複數個檔案之一檔案庫,每一檔案表示用於列印LPF之一實質上2D層且一元檔案至少表示列印次序;其中該CAM模組經組態以控制該輸送機、該第一列印頭及該第二列印頭中之每一者;提供該介電油墨組合物及該導電油墨組合物;使用該CAM模組,自該庫獲得表示用於列印具有該等電阻率減小之跡線之該多層AME之第一層的一第一檔案,該第一檔案包含表示以下中之至少一者之一圖案的列印指令:該介電油墨及該導電油墨;使用該第一列印頭,形成對應於該介電油墨之該圖案;使用電磁輻射源,固化對應於該多層PCB之該2D層中之介電油墨表示的該圖案;使用該第二列印頭,形成對應於該導電油墨之該圖案;利用熱來燒結對應於該導電油墨之該圖案;使用該CAM模組,自該庫獲得表示用於列印具有該等電阻率減小之跡線之該多層AME之一後續層的一後續檔案,該後續檔案包含表示以下中之至少一者之一圖案的列印指令:該介電油墨及該導電油墨;重複以下步驟:使用該第一列印頭,形成對應於該介電油墨之該圖案,直至使用該CAM模組自2D檔案庫獲得後續實質上2D層的步驟,其中在最終實質上2D層中燒結導電油墨圖案後,該多層AME經組態以包含:至少一個中間跡線,其在一中間層上;至少一個外部跡線,其經大小設定且經組態以在以下中之至少一者上可操作地耦接至少兩個組件:該多層AME之一外部頂端層及外部基底層;及一預定數目個以下中之至少一者:一盲通孔及一埋通孔,該盲通孔及該埋通孔電耦接該至少一個中間跡線與該外部跡線;及移除該基板。
當結合圖式及實例閱讀時,用於在多層印刷電路板中形成電阻率可選擇地減小之跡線的方法之此等及其他特徵將自以下詳細描述變得顯而易見,該等圖式及實例為例示性的,而非限制性的。
本文中提供用於在多層印刷電路板中形成電阻率可選擇地減小之跡線之方法的例示性實施。
通常,計算PCB跡線電阻如同使用具有已知參數之歐姆定律(V=I/R)一樣簡單。此外,可藉由提供所需製造輪廓且同時使用標準公式計算電阻來估計板上之最終跡線之電阻:(方程式1)
其中 - R為以ohm∙m為單位之電阻率;
-ρ
為材料特定電阻率係數;
- L為跡線長度;
- h為跡線厚度;
- W為跡線寬度;
- a為(材料特定)電阻率溫度係數;且
- ΔT為操作溫度與參考溫度之間的溫差,通常為25℃。
表I提供了一些常用跡線材料之r及a的實例:表 I :材料特定電阻率參數:
材料 | ρ (ohm∙m) | α (℃-1 ) |
銅 | 1.6x10-8 | 0.0039 |
銀 | 1.7x10-8 | 0.0038 |
金 | 2.2x10-8 | 0.0034 |
因此,在高組件密度之情形下,有時伴隨諸如PSU及GPU之高溫產生組件以及縮短跡線長度之要求,預期較高跡線電阻率為合理的。另外,此等計算僅可判定近似值。在生產之後的實際值會在一定程度上有所不同。
諸如轉換器(例如A/D、D/A)之高功率組件及耦接此等組件之電路會受到此等約束及電阻率之任何意外變化的極大影響,從而可能導致功率損失。在此類功率電路中,未經補償AME跡線電阻可能在功率波動(power surge)之情況下充當熔絲且燒毀跡線,從而對電路造成永久性損壞。此外,在高速數位板PCB中,跡線電阻以及寄生電容可能產生振盪且對電路系統產生電磁(EM)干擾。
本文中所描述之方法可用以在連續製程中使用噴墨列印裝置或使用若干遍次(pass)來形成具有電阻率可選擇地減小之跡線的多層AME。通常,用以形成板之介電材料為單獨形成的,且被提供為基板以用於將導電層及介電層進一步列印於該基板之頂部上。使用本文所描述之列印方法,有可能達成電阻率可選擇地減小之跡線,從而允許提高組件密度以及增加設計靈活性。
用於形成本文中所揭示之多層AME的傳統方法為用以產生諸如RFID天線及電路板之電子組件的熟知方法,且涉及多步驟消減製程,其涉及銅/銀膜之蝕刻或衝壓。另外或替代地,本文中所描述之系統、方法及組合物可用以在連續製程中(換言之,在單一遍次中)或在使用噴墨列印裝置或使用若干遍次之半連續積層製造(AM)製程中使用列印頭與導電及介電油墨組合物之組合來形成/製造具有電阻率可選擇地(換言之,經預計算而不影響外部層或中間層中之其他組件)減小之跡線的多層AME。
儘管參考了噴墨油墨及其分配系統,但是在所揭示方法之實施中亦可考慮其他積層製造(AM)方法。在例示性實施例中,具有電阻率可選擇地減小之跡線的多層PCB可同樣藉由選擇性雷射燒結(SLS)製程來製造,但亦可單獨或組合地使用任何其他合適的積層製造製程(亦被稱作快速原型設計、快速製造及3D列印方法)。此等製程可為例如直接金屬雷射燒結(DMLS)、電子束熔融(EBM)、選擇性熱燒結(SHS)或立體微影(SLA)。
具有電阻率可選擇地減小之跡線的多層PCB可由任何合適的積層製造材料製成,該材料諸如金屬粉末(例如,銀、金、鈷鉻、鋼、鋁、鈦及/或鎳合金)、經氣體霧化之金屬粉末、熱塑性塑膠粉末(例如,聚乳酸(PLA)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)及/或高密度聚乙烯(HDPE))、光聚合物樹脂(例如,可UV固化光聚合物,諸如PMMA)、熱固性樹脂、熱塑性樹脂或實現如本文中所描述之功能性的任何其他合適材料。
取決於金屬顆粒之類型(例如,銀、銅、金、鉑、鋁等)及縱橫比(指金屬顆粒之長度與其各別厚度或直徑之間的比),相比於純塊狀金屬,在用於噴墨列印之導電油墨組合物中,可達到之最大理論電導率可為同一金屬之體電導率之分數,例如,介於約10%與約90%之間,或介於約20%與約80%之間,或者在又一實例中,介於約30%與約70%之間,或為50%。
舉例而言,用以形成跡線之導電材料為銀奈米顆粒。銀(Ag)在諸如銀、銅、金、鋁及鎳之導電金屬中具有最高的電導率(參見例如表I)。此外,銀在經氧化時仍保持導電性,而銅並不如此。在本揭示案之內容背景中,奈米顆粒為具有小於1微米,例如小於約0.5微米或小於約0.2微米之體積平均粒度(D3,2
,其對於獲得恰當縱橫比而言可為重要的)的經界定顆粒。奈米顆粒可有利於噴墨列印應用,從而即使在極高導電材料含量或負載之情況下亦能夠實現低油墨黏度(因此確保超出2D(在單一層上)及3D(針對跡線上跡線(trace-on-trace))鍵展透臨限值(bond percolation threshold)),以及防止噴墨列印頭分配器上之噴嘴堵塞。
實務上,觀測到,跡線列印得愈厚,則愈難以獲得顆粒特定(換言之,金屬類型[例如銀]及幾何形狀[例如至少2:1之縱橫比])理論電導率。在一實例中,使用具有銀奈米顆粒之導電油墨來形成典型跡線,該典型跡線在17µm之層厚度(h
)下達成30%電導率(相對於塊狀銀)(針對產生0.5 Oz之總塊狀銀重量的跡線長度),且該跡線之電阻測得為1.0歐姆。使用相同幾何形狀及方程式1將電阻減小至0.25歐姆或更低,通常,跡線厚度將增大至少4倍直至大約68至71µm(2.0 Oz銀,針對相同跡線長度)。然而,當跡線厚度增大至68至71µm之厚度時,觀測到之電阻高於所計算(使用方程式1)之0.25歐姆(Ω>0.25歐姆)。
不受理論束縛,假定尤其當縱橫比r
>>1(r
>>1)時,奈米顆粒之幾何形狀影響2D鍵展透臨限值(可自孔展透臨限值區分),使得縱橫比愈高,則2D鍵展透臨限值將愈低。舉例而言,以經燒結跡線中之全部固體計,銀奈米顆粒(具有例如介於約2:1至5:1之間或為10:1之縱橫比)之2D鍵展透臨限值為約80 wt%(其對應於油墨中約28%(v/v)之分數濃度),而對於碳奈米管/奈米帶(具有高得多的縱橫比,例如在15:1至1,000:1範圍內),展透臨限值可已經為幾wt%(及甚至更低的分數體積)。當達到(或超出)2D鍵展透臨限值時,經燒結跡線之電阻率隨著導電材料負載進一步增大(例如,奈米顆粒分數體積濃度增大)而大幅度減小且趨於穩定。在本揭示案之內容背景中,2D鍵展透臨限值被定義為跡線中之導電材料接觸且在跡線之X-Y平面中形成連續跡線之點。
同樣不受理論束縛,雖然在給定跡線厚度下超出2D鍵展透臨限值將足以將電阻率減小至給定值(例如,30%之塊狀金屬電導率),但增大厚度將產生金屬奈米顆粒之分數體積濃度大於2D鍵展透臨限值但小於3D鍵展透臨限值之分數體積濃度(其被定義為跡線中之導電材料(顆粒)接觸且在任何方向上在跡線中形成連續塊體之分數體積濃度)的跡線。
因此,且在一例示性實施中,且為了解決藉由還原方法抑或積層製造方法形成之多層AME中之當前狀態中的一些缺陷,本文中提供一種減小AME中之至少兩個已連接組件之間的跡線電阻率之方法,其包含:在中間層上形成至少一個跡線(藉此形成中間跡線);形成至少一個跡線,其經大小設定且經組態以在以下中之至少一者上可操作地耦接至少兩個組件:AME之外部頂端層及外部基底層;及形成預定數目個以下中之至少一者:盲通孔及埋通孔,該預定數目個通孔經大小設定且經組態以電耦接中間層上之至少一個跡線(中間跡線)與形成於以下中之至少一者上的跡線(換言之,對應外部跡線):AME之外部頂端層及外部基底層。就AME具有耦接至AME之任何側平面、壁或側面的組件而言,所揭示之方法及系統可用以同樣減小跡線電阻率,從而耦接此等側面安裝式組件與AME拓樸之其餘部分。
在典型提取方法中,首先在例如承載銅箔之經銅層壓之層壓板中形成穿通孔,且基板連續地經受無電極銅(或其他金屬,例如銀)電鍍處理以形成經電鍍之穿通孔。接著,藉由以預定圖案蝕刻經金屬電鍍之基板之表面而形成跡線圖案,且接著藉由無電電鍍或蝕刻及其類似操作使跡線圖案之表面粗糙化。連續地,樹脂絕緣層形成於具有粗糙表面之跡線圖案上,且接著經受曝光及顯影處理以形成通孔(穿通孔、埋通孔或盲通孔)之開口部分,且此後,藉由沈積介電樹脂、UV固化且視情況主固化而形成層間樹脂絕緣層。在層間樹脂絕緣層(換言之,中間層)通常經受藉由酸或氧化劑進行之粗糙化處理之後,無電電鍍薄膜形成於無電電鍍膜上,隨後藉由電鍍來加厚該無電電鍍薄膜。在分離抗電鍍劑(plating resist)之後,可進行蝕刻以形成經由通孔與下層級(under-level)跡線圖案連接之跡線圖案。當最終如此形成所有中間層時,形成用於保護導體電路之阻焊層,且對曝露用於與電子部分連接之跡線圖案的部分(例如,IC晶片或母板及其類似者)進行電鍍,且接著藉由沈積(例如,藉由列印或以其他方式分配)焊錫膏來形成焊料凸塊,以完成組合式多層PCB之製造。
替代地,在另一實例中,穿通孔可形成於上面承載有金屬箔之金屬包覆層板中,且接著經受無電極金屬電鍍以在其中設置經電鍍之穿通孔。接著逐影像(換言之,根據光柵檔案)蝕刻基板之表面,以在其上設置跡線圖案。藉由在此跡線圖案上進行無電電鍍或蝕刻,此跡線圖案具有粗糙表面,且包含環氧樹脂、丙烯酸樹脂、氟樹脂或其混合樹脂之中間層樹脂絕緣層構造於該粗糙表面上。接著,藉由曝光及顯影或雷射處理而形成通孔,且對樹脂進行UV固化且視情況進行後固化以提供目標中間層樹脂絕緣層。此中間層樹脂絕緣層亦經受表面粗糙化處理,且接著,經無電極電鍍之薄金屬層形成於該中間層樹脂絕緣層上。此後,抗電鍍劑安置於經無電極電鍍之金屬層上,且接著形成厚電鍍層。接著剝離抗電鍍劑且執行蝕刻以提供藉助於通孔連接至下層跡線圖案之跡線圖案。在此,亦重複上述步驟之順序,且接著,形成用於保護跡線圖案之阻焊層作為最外層(換言之,外部頂端層或外部基底層)。此阻焊層形成有開口,且對應於開口之區域中的導電跡線層經電鍍以提供接觸墊。焊料凸塊可接著形成或以其他方式沈積於接觸墊上及/或周圍以完成組合式多層AME之此實例之製造。
在另一實施例中,使用噴墨列印來形成具有電阻率可選擇地較低之跡線的多層AME。舉例而言,本文揭示一種使用噴墨印表機來製造多層AME中之至少兩個已連接組件之間電阻率減小之跡線的電腦化方法,其包含:提供噴墨列印系統,其包含:第一列印頭,其可操作以分配介電油墨組合物;第二列印頭,其可操作以分配導電油墨組合物;輸送機,其可操作地耦接至第一列印頭及第二列印頭,該輸送機經組態以將基板輸送至第一列印頭及第二列印頭中之每一者;及電腦輔助製造(「CAM」)模組,其包括中心處理模組(CPM),CAM與第一列印頭及第二列印頭中之每一者通信,其中CPM進一步包含:至少一個處理器,其與非暫時性儲存媒體通信,儲存於該非暫時性儲存媒體上之一組可執行指令經組態以在經執行時使CPM執行以下步驟:接收表示具有電阻率減小之跡線之多層AME的3D可視化檔案;及產生具有複數個檔案之檔案庫,每一檔案表示用於列印LPF之實質上2D層且元檔案至少表示列印次序;其中CAM模組經組態以控制輸送機、第一列印頭及第二列印頭中之每一者;提供介電油墨組合物及導電油墨組合物;使用CAM模組,自庫獲得表示用於列印具有電阻率減小之跡線之多層AME之第一層的第一檔案,第一檔案包含表示以下中之至少一者之圖案的列印指令:介電油墨及導電油墨;使用第一列印頭,形成對應於介電油墨之圖案;使用電磁輻射源,固化對應於多層PCB之2D層中之介電油墨表示的圖案;使用第二列印頭,形成對應於導電油墨之圖案;利用熱來燒結對應於導電油墨之圖案;使用CAM模組,自庫獲得表示用於列印具有電阻率減小之跡線之多層AME之後續層的後續檔案,後續檔案包含表示以下中之至少一者之圖案的列印指令:介電油墨及導電油墨;重複以下步驟:使用第一列印頭,形成對應於介電油墨之圖案,直至使用CAM模組自2D檔案庫獲得後續實質上2D層的步驟,其中在最終實質上2D層中燒結導電油墨圖案後,多層AME經組態以包含:至少一個中間跡線,其在一中間層上;至少一個外部跡線,其經大小設定且經組態以在以下中之至少一者上可操作地耦接至少兩個組件:多層AME之外部頂端層及外部基底層;及預定數目個以下中之至少一者:盲通孔及埋通孔,該盲通孔及該埋通孔電耦接至少一個中間跡線與外部跡線;及移除基板。
在一例示性實施中,術語「分配」用以表示自其中分配墨滴之裝置的操作,該裝置諸如充當分配器之列印頭。分配器可為例如用於分配少量液體之設備,包括微型閥、壓電分配器、連續噴射列印頭、沸騰(氣泡噴射)分配器及影響流經分配器之流體之溫度及性質的其他設備。在一例示性實施中,術語「列印頭」及術語「分配器」為可互換的。
此外,本文中亦提供多層AME之例示性實施,其包含:至少一個跡線,其在中間層上;跡線,其經大小設定且經組態以在以下中之至少一者上可操作地耦接至少兩個組件:PCB之外部頂端層及外部基底層;及預定數目個以下中之至少一者:盲通孔及埋通孔,該盲通孔及該埋通孔電耦接中間層上之至少一個跡線與以下中之至少一者上的跡線:多層AME之外部頂端層及外部基底層。
在本揭示案之內容背景中,應理解,跨越多層AME、橫越所有層,例如自頂端外部層至外部基底層(例如,「Z方向」)之通孔被稱作「穿通孔」,其可經電鍍或填充(使用導電金屬,例如銀、銅、金、鋁、鎳等),而在頂端外部層或基底外部層處開始;且在任何中間層處終止之通孔被稱作「盲通孔」;且任何兩個中間層之間的貫通孔(無論是否彼此鄰近)被稱作「埋通孔」。
可參考隨附圖式獲得對本文中所揭示之組件、方法及裝置之更全面的理解。此等圖式(在本文中亦被稱作「圖」)基於說明本揭示案之便利性及簡易性而僅為示意性表示,且因此並不意欲指示裝置或其組件之相對大小及尺寸、其相對大小關係及/或界定或限制例示性實施之範疇。儘管為清楚起見而在以下描述中使用特定術語,但此等術語僅意欲指選擇用於圖式說明之例示性實施之特定結構,且並不意欲界定或限制本揭示案之範疇。在圖式及以下說明中,應理解,相同數字標記係指具有相同功能之組件。同樣,在具有XYZ軸之法線正交座標設備上參考橫截面,使得Y軸係指前後,X軸係指側對側,且Z軸係指上下。
現轉向圖1及圖2,圖1示出當兩個導電外部跡線103i在多層PCB 100之接地外部基底平面101上方時的當前狀態。亦示出了接觸墊104j,其藉由複數個穿通孔107k耦接至外部基底(接地)平面101。應注意,圖1及圖2中未示出介電/絕緣中間層,因此暗示了將產生多層PCB 100在Z方向上之厚度h
(參見例如圖2)的中間層數目,且假定外部跡線103i(圖1)及203i(圖2)沈積於外部頂端層102、202及/或外部基底層101、201上。另外,導電外部跡線103i各自示出為在經耦接接觸墊104j中終止,焊料凸塊可安置於該等接觸墊中。如所指示(參見例如方程式1),在傳統製造製程中,可藉由增大跡線103i之表面積,藉由增大跡線103i之寬度W(參見例如圖1)或增大如圖3之303i中所示的該等跡線之長度來減小電阻率。同樣地,分離的接觸墊106q亦示出為極靠近端接接觸墊104j,且與穿通孔107k一起耦接至基底外部層102。
然而,在一些情況下任何選項(例如,增大跡線之長度及/或寬度)皆不可行,該等情況例如,需要使組件之間的跡線保持儘可能短(例如,將旁路電容器放置成儘可能接近其對應IC),使如圖3所示之長度不增大,及/或需要高密度組件之表面時,例如在手機或高密度互連PCB(HDI)中,其中便攜性(要求小型化)、效能(要求提高處理速度,從而縮短跡線)及組件(要求更小覆蓋區中有更多引線),所有此等者要求更密集互連、更短跡線及間隙尺寸、更小直徑通孔以及更多埋通孔。
因此,本文中所提供之用於形成具有電阻率可選擇地較低之跡線之多層AME 200的方法(相比於未使用本文中所揭示之方法製造的相同長度跡線)包含(參見例如圖2):在中間層上形成至少一個中間跡線213i;形成外部跡線203i,其經尺寸設定且經組態以在以下中之至少一者上可操作地耦接至少兩個組件:多層AME 200之外部頂端層202(未示出-隱含)及外部基底層201;及形成預定數目個以下中之至少一者:盲通孔224k、233k及埋通孔225k、226k,預定數目個通孔經尺寸設定且經組態以將至少一個中間跡線213i與形成於以下中之至少一者上的外部跡線203i電耦接:多層AME 200之外部頂端層202及外部基底層201。
此外,該方法包含在外部跡線203i之末端(端部)處形成至少一個接觸墊204j,該接觸墊經調適、經大小設定且經組態以可操作地耦接至組件500n,該外部跡線經大小設定且經組態以可操作地耦接至少兩個組件500n(未示出)。組件500n可為例如以下中之至少一者:四方扁平裝配(QFP)封裝、薄小外形封裝(TSOP)、小外形積體電路(SOIC)封裝、小外形J引線(SOJ)封裝、塑膠引線晶片載體(PLCC)封裝、晶圓級晶片尺度封裝(WLCSP)、模具陣列處理-球狀柵格陣列(MAPBGA)封裝、四方扁平無引線(QFN)封裝、焊盤柵格陣列(LGA)封裝及旁路電容器。
因此,預定數目個盲通孔224k、233k及埋通孔225k、226k;至少一個中間跡線213i;及外部跡線203i中之至少一者的組合電阻率Ω經組態以僅提供在無經耦接之預定數目個以下中之至少一者的情況下為外部跡線103i、203i之電阻率Ω之預定分數的電阻率Ω:盲通孔224k、233k及埋通孔225k、226k;及至少一個中間跡線213i。不受理論束縛,估計外部跡線103i、203i之初始厚度針對給定長度產生固定且已知的電阻率,該外部跡線當在中間跡線213i中實質上重複且與盲通孔224k、233k及埋通孔225k、226k耦接時,將產生所得增強跡線253i之可選擇且可預測的電阻率。
舉例而言,本文中所提供之用於形成具有電阻率可選擇地較低之跡線的多層PCB 200之方法進一步包含形成複數個(2個或更多個)中間跡線213i,每一中間跡線沿多層PCB 200之豎直軸線Z安置於單獨層中。此外,複數個中間跡線中之每一中間跡線213i耦接至鄰近中間跡線,從而在緊鄰的中間跡線213i之間形成複數個埋通孔225k、226k。應注意,基於與跡線封裝相關聯之其他參數及因素,中間跡線213i可具有與任何鄰近中間跡線213i不同且可更寬或更窄的寬度W。此外,埋通孔225k、226k及盲通孔224k、233k不一定為豎直的,而是可以非豎直角度(例如,Z方向,參見圖2)傾斜。同樣,由經耦接跡線形成之網格253(在某些實例中亦稱為晶格)在整個過程中未形成均勻開口。
如圖2所示,中間跡線213i各自終止於末端埋通孔226k中,而中間跡線213i藉由末端盲通孔233k立即耦接至外部跡線203i。當存在大量中間跡線213i時,且為了不妨礙與接觸墊204j或外部跡線203i之導電性,使末端盲通孔233k(及/或非末端盲通孔224k)形成為具有面積大於(例如,直徑大於)每一非終端埋通孔225k之橫截面可為有利的。類似地,在實例中,末端埋通孔226k將同樣形成為具有面積大於(例如,直徑大於)每一非末端埋通孔225k之橫截面。此外,在另一實例中,隨著中間跡線213i愈來愈接近外部跡線203i,每一非末端埋通孔225k之橫截面將增大,從而實際上與基底外部跡線203i形成單一圓錐形盲通孔。
如圖2所示,本文中所提供之用於形成具有電阻率可選擇地較低之跡線的多層PCB 200之方法經組態以使得在完成具有外部跡線203i時,以下中之至少一者形成自外部跡線203i豎直地(在Z方向上)延伸之晶格253i:預定數目個非末端盲通孔224k、非末端埋通孔225k、末端埋通孔226k及末端盲通孔233k以及複數個中間跡線213i中之至少一者。如本文中所使用,術語「晶格」係指由金屬條製成之開放框架(例如,中間跡線213i及外部跡線203i),其以規則圖案重疊或交疊,藉由豎直構件(例如,埋通孔225k、226k及盲通孔224k、233k)之規則圖案連接。
使用本文中所揭示之電腦化噴墨列印系統形成PCB的方法可包含提供基板(例如,可剝離基板,諸如膜)之步驟。沈積介電油墨之列印頭(及其派生詞;應理解為指以受控方式將材料沈積、傳送或產生於表面上之任何裝置或技術)可經組態以按需求,換言之,隨諸如輸送機速度、所需PCB子層厚度(無論通孔或熱管經填充抑或電鍍)或其組合之各種製程參數的變化而提供油墨液滴。應注意,中間跡線213i不以由製程特定子層厚度判定之相同PCB子層厚度安置,且可以與子層相同或不同的厚度安置。
在一例示性實施中,添加了軟體特徵,此將允許在開始製造之前在例如Gerber檔案中選擇導電跡線。該軟體特徵將產生具有選定外部跡線之額外嵌入間隔信號層,以及具有通孔之埋/盲通鑽孔頭(例如,以Excellon格式)檔案,其連接含有重複跡線之複製層與外部信號層上之原始跡線層。用於形成電阻率減小之跡線的輸入參數可為例如以下中之至少一者:嵌入跡線之導電層高度;嵌入層(複製品)之間的介電層高度;複製品數目(換言之,嵌入間隔信號層之數目);通孔直徑、複製品中嵌入跡線之寬度(指安置於經耦接跡線實質上寬於其耦接至之外部跡線的內部嵌入信號層上之跡線)及通孔間距(換言之,不垂直於PCB之表面而是以預定角度傾斜以補償其他組件佈線通孔或其他參數的通孔)。複製品可接著可在列印作業中組態為內部信號層及內部通孔。
在本文中所揭示之電腦化噴墨列印系統中使用的基板可為例如可移除或可剝離的,亦可為相對剛性材料,例如玻璃或晶體(例如藍寶石)。替代地,基板可為可撓性(例如,可捲曲)基板(或膜),以使基板易於自PCB剝離,該PCB例如聚(萘二甲酸乙二酯)(PEN)、聚醯亞胺(例如,杜邦(DuPont)之甲酮®
),矽聚合物、聚(對苯二甲酸乙二酯)(PET)、聚(四氟乙烯)(PTFE)膜等。
當在第一列印頭或第二列印頭之前或之後(例如,用於燒結導電層)使用本文中所揭示之電腦化噴墨列印系統時,可採用其他功能步驟(及因此用於影響此等步驟之構件)。此等步驟可包括(但不限於):加熱步驟(受諸如夾盤之加熱元件及/或熱空氣影響);光漂白(photobleaching)(使用例如UV光源及光罩);乾燥(例如使用真空區或加熱元件);(反應性)電漿沈積(例如使用加壓電漿槍及電漿束控制器);交聯(例如藉由經由在塗佈之前將諸如{4-[(2-羥基十四基)-烴氧基]-苯基}-苯基六氟銻酸錪之光酸(photoacid)添加至聚合物溶液或用作與金屬前驅體或奈米顆粒之分散劑而選擇性地引發);退火或促進氧化還原反應。
當使用本文中所揭示之電腦化噴墨列印系統時,調配導電及/或介電油墨組合物可考慮由沈積工具施加之要求(若存在)及(視情況可移除)基板之表面特性(例如,親水性或疏水性中之至少一者及表面能)。舉例而言,在使用利用壓電頭之噴墨列印之情況下,導電油墨及/或介電油墨之黏度(在20℃下量測)可例如不低於約5 cP,例如不低於約8 cP,或不低於約10 cP,且不高於約30 cP,例如不高於約20 cP,或不高於約15 cP。導電油墨及/或介電油墨可各自經組態(例如,調配)以具有介於約25 mN/m與約35 mN/m之間,例如介於約29 mN/m與約31 mN/m之間的動態表面張力(指在列印頭孔隙處形成噴墨油墨液滴時之表面張力),如在50 ms之表面齡(surface age)及25℃下藉由最大氣泡壓力張力計量測。可調節動態表面張力以使得與可剝離基板或介電層之接觸角介於約100°與約165°之間。
在一例示性實施中,用於形成具有電阻率可選擇地較低之跡線之多層AME的噴墨油墨體系組合物及方法可藉由在基板或任何後續層上方在預定距離處例如以二(X-Y)(應理解,列印頭亦可在Z軸上移動)維形式當操縱列印頭(或基板/夾盤)時一次一個地自孔口排出本文中所提供之液體油墨液滴而圖案化。用於本文中所描述之方法中的所提供之噴墨列印頭可提供等於或小於約3 µm至10,000 µm之最小層膜厚度。
在一例示性實施中,導電油墨及/或介電油墨之每一液滴之體積可在0.5至300皮升(pL)範圍內,例如1至4 pL且視驅動脈衝之強度及油墨之性質而定。用於排出單一液滴之波形可為10 V至約70 V脈衝,或約16 V至約20 V,且可以約5 kHz與約500 kHz之間的頻率排出。
本文中所描述之介電油墨組合物可另外具有連續相,該連續相包含:交聯劑、共聚單體、共寡聚物、共聚物或包含前述物質中之一或多種的組合物。同樣,可藉由使聚合物與將在主鏈上形成自由基之試劑接觸來誘導寡聚物及/或聚合物主鏈以形成交聯,藉此允許交聯位點。在一例示性實施中,交聯劑、共聚單體、共寡聚物、共聚物或包含前述物質中之一或多種的組合物可為一部分或經組態以在連續相內形成溶液、乳液、凝膠或懸浮液。
在一例示性實施中,在使用用於形成具有電阻率可選擇地較低之跡線之多層AME的所揭示方法製造之AME(PCB、FPC及HDI電路)中使用之連續相可包含:多官能丙烯酸酯單體、寡聚物、聚合物或其組合;交聯劑;及自由基光引發劑,且可部分或完全地溶於連續相中。
可使用引發劑來引發介電樹脂主鏈聚合,該引發劑例如過氧化苯甲醯(BP)及其他含過氧化物之化合物。如本文中所使用之術語「引發劑」一般係指引發化學反應之物質,尤其是引發聚合之任何化合物,或產生引發聚合之反應性物種,包括例如且不限於共引發劑及/或光引發劑。
在另一實施例中,在所描述之油墨組合物中使用之介電樹脂包含能夠使用光引發劑進行光引發的聚合物之活性及/或活組分。舉例而言,能夠進行光引發之此類活單體、活寡聚物、活聚合物或其組合可為例如多官能丙烯酸酯,例如,可為選自以下組成之群的多官能丙烯酸酯:1,2-乙二醇二丙烯酸酯、1,3-丙二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、乙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、雙酚-A-二縮水甘油醚二丙烯酸酯、羥基特戊酸新戊二醇二丙烯酸酯、乙氧基化雙酚-A-二縮水甘油醚二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、參(2-丙烯醯基氧基乙基)異氰尿酸酯、異戊四醇三丙烯酸酯、乙氧基化異戊四醇三丙烯酸酯、異戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化異戊四醇四丙烯酸酯、二(三羥甲基丙烷)四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯及二季戊四醇六丙烯酸酯。
本文中所描述之可與多官能丙烯酸酯一起使用的光引發劑可為例如自由基光引發劑。此等自由基光引發劑可為例如來自CIBA SPECIALTY CHEMICAL之Irgacure® 500,以及Darocur® 1173、Irgacure® 819、Irgacure® 184、TPO-L((2,4,6,三甲基苯甲醯)苯基亞膦酸乙酯)、二苯甲酮及苯乙酮化合物,及其類似物。舉例而言,自由基光引發劑可為陽離子光引發劑,諸如六氟銻酸三芳基鋶混合鹽。用於本文中所描述之活性連續相中的自由基光引發劑之另一實例可為2-異丙基噻噸酮。
術語「活單體」、「活寡聚物」、「聚合物」或其對應物(例如共聚單體)組合在一例示性實施中係指具有能夠形成自由基反應之至少一個官能基的單體、短單體基團或聚合物(換言之,反應可持續且不以其他方式藉由端基終止)。
用於本文中所描述之組合物、系統及方法中的用於形成具有電阻率可選擇地較低之跡線之多層AME的交聯劑可為例如一級或二級多元胺及其加合物,或在另一實例中為酸酐、聚醯胺、伸烷基各自獨立地包含2至6個碳原子的C4
-C30
聚氧化烯,或包含前述物質中之一或多種的組合物。
導電及/或介電油墨組合物可能各自需要界面活性劑及視情況輔助界面活性劑之存在。界面活性劑及/或輔助界面活性劑可為陽離子界面活性劑、陰離子界面活性劑、非離子界面活性劑及兩親共聚物,諸如嵌段共聚物。
此外,介電(絕緣)層部分可始終具有實質上均一的厚度,藉此形成實質上平面(例如,平坦)表面以用於接收額外導電電路圖案。介電層可為UV可固化黏著劑或其他聚合物材料。舉例而言,介電油墨包含UV可固化聚合物。其他介電聚合物諸如聚酯(PES)、聚乙烯(PE)、聚乙烯醇(PVOH)及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚(乙烯基吡咯啶酮)(PVP,為水溶性的且可有益於避免堵塞列印頭孔口)。其他介電材料可為光阻聚合物,例如SU-8基聚合物,亦可使用聚合物衍生之陶瓷或其組合及共聚物。
用以實施本文中所提供之方法的噴墨系統可進一步包含電腦輔助製造(「CAM」)模組,該模組包含資料處理器、非揮發性記憶體及儲存於非揮發性記憶體上之一組可執行指令,該等可執行指令在經執行時經組態以使至少一個處理器進行以下操作:接收表示包含基礎架構元件之印刷電路板的3D可視化檔案;產生檔案之庫,每一檔案表示至少一個實質上2D層,該至少一個實質上2D層用於列印具有電阻率可選擇地較低之跡線的多層AME,從而形成實質上2D表示影像;接收與具有電阻率可選擇地較低之跡線之多層AME相關的一系列參數;及基於該一系列參數中之至少一者而更改表示至少一個實質上2D層之檔案,其中CAM模組經組態以控制第一列印頭及第二列印頭中之每一者。因此,該組可執行指令進一步經組態以在經執行時使處理器自3D可視化檔案產生複數個後續層之檔案的庫。每一後續檔案表示用於列印包含複數個嵌入式被動及主動組件之PCB之後續部分的實質上二維(2D)後續層,其中每一後續層檔案藉由列印次序編索引。此外,該組可執行指令可經組態以剖析出每一2D層之導電及介電部分,且自第一層開始針對每一層產生唯一圖案,此將指示恰當列印頭列印2D層之彼部分。
因此,CAM模組可包含:2D檔案庫,其儲存自包括內置被動及嵌入式主動組件之印刷電路板之3D可視化檔案轉換的檔案。如本文中所使用,術語「庫」係指來源於3D可視化檔案之2D層檔案之集合,其含有列印每一導電及介電圖案所需之資訊,該資訊可由資料收集應用程式訪問及使用,該資料收集應用程式可由電腦可讀媒體執行。每一檔案至少包含導電油墨(CI)及介電油墨(DI)之列印次序。庫中之層檔案將在同一層中具有CI及DI兩者之列印指令,然而,對應於CI及BI之每一圖案之列印次序可能會在層與層之間變化,且形成檔案庫之一部分。CAM進一步包含:與庫通信之處理器;儲存供處理器執行之一組操作指令的非暫時性儲存裝置;與處理器及庫通信之微機械噴墨列印頭;及與2D檔案庫、非暫時性儲存裝置及微機械噴墨列印頭通信之列印頭界面電路,該2D檔案庫經組態以提供特定針對功能(經列印)層之印表機操作參數。
因此,在使用第一列印頭之步驟之前為以下步驟:使用CAM模組,自庫獲得所產生檔案,第一檔案表示具有電阻率可選擇地較低之跡線之多層AME的用於列印之第一實質上2D層,2D層包含表示介電油墨及導電油墨之圖案,其中在與具有電阻率可選擇地較低之跡線之多層AME相關的一系列參數中使用之參數包含例如:所需電阻率、中間跡線213i之數目、末端盲通孔233k之數目(與經耦接接觸墊204j之數目相關)、非末端埋通孔225k之數目、末端埋通孔226k之數目、其各別直徑及其組合。
表示具有電阻率可選擇地較低之跡線之多層AME的3D可視化檔案可為:ODB、ODB++、.asm、STL、IGES、STEP、Catia、SolidWorks、Autocad、ProE、3D Studio、Gerber、Rhino、Altium、Orcad或包含前述中之一或多者之檔案;且其中表示至少一個實質上2D層(且上傳至庫)之檔案可為例如JPEG、GIF、TIFF、BMP、PDF檔案或包含前述中之一或多者之組合。
另外,電腦程式可包含用於進行本文中所描述之方法之步驟的程式碼構件,以及儲存於可由電腦讀取之媒體上的包含程式碼構件之電腦程式產品。如本文中所描述之方法中所使用的非暫時性儲存裝置可為各種類型之非揮發性記憶體裝置或儲存裝置中之任一者(換言之,在無電源時不會丟失資訊之記憶體裝置)。術語「記憶體裝置」意欲涵蓋安裝媒體,例如CD-ROM、軟碟或磁帶裝置或非揮發性記憶體,諸如磁性媒體,例如硬驅動機、光學儲存器,或ROM、EPROM、FLASH等。記憶體裝置亦可包含其他類型之記憶體或其組合。另外,記憶體媒體可位於執行程式之第一電腦(例如,所提供之3D噴墨印表機)中,及/或可位於經由諸如網際網路之網路連接至第一電腦之第二不同電腦中。在後一種情況下,第二電腦可將程式指令進一步提供至第一電腦以供執行。術語「記憶體裝置」亦可包括可駐存於不同位置中,例如可駐存於經由網路連接之不同電腦中的兩個或更多個記憶體裝置。因此,舉例而言,點陣圖庫可駐留於遠離與所提供之3D噴墨印表機耦接之CAM模組之記憶體裝置上,且可由所提供之3D噴墨印表機訪問(例如藉由廣域網路)。
術語「模組」之使用並不暗示所描述或主張為模組之部分的組件或功能性全部組態在(單一)共同封裝中。實情為,模組之各種組件(無論為控制邏輯抑或其他組件)中的任一者或全部可組合於單一封裝中或分開地維護,且可進一步分佈於多個群組或封裝中或跨越多個(遠端)位置及裝置而分佈。此外,在某些例示性實施中,術語「模組」係指整體式或分佈式硬體單元。
如本文中所使用之術語「包含」及其派生詞意欲為指定所陳述之特徵、元件、組件、群組、整數及/或步驟之存在但不排除其他未陳述之特徵、元件、組件、群組、整數及/或步驟之存在的開放術語。前述內容亦適用於具有類似含義的字組,諸如術語「包括」、「具有」及其派生詞。
除非另外特定陳述,否則如自以下論述顯而易見,應瞭解,貫穿本說明書,利用諸如「處理」、「載入」、「通信」、「偵測」、「計算」、「判定」、「分析」或其類似者之術語的論述係指電腦或計算系統或類似電子計算裝置之動作及/或製程,該等動作及製程將諸如電晶體架構之表示為實體的資料操縱及/或變換成類似地表示為實體結構(換言之,樹脂或金屬/金屬性)層之其他資料。
方法、程式及庫中使用之與待製造的本文中之包括電阻率減小之跡線之AME相關聯的電腦輔助設計/電腦輔助製造(CAD/CAM)產生之資訊可基於經轉換之CAD/CAM資料封裝,其可為例如IGES、DXF、DWG、DMIS、NC檔案、GERBER®檔案、EXCELLON®、STL、EPRT檔案、ODB、ODB++、.asm、STL、IGES、STEP、Catia、SolidWorks、Autocad、ProE、3D Studio、Gerber、Rhino、Altium、Orcad、Eagle檔案或包含前述中之一或多者之封裝。另外,與圖形物件相關之屬性傳送製造所需之元資訊且可精確地定義PCB。因此且在一例示性實施中,使用預處理演算法,將如本文中所描述之GERBER®、EXCELLON®、DWG、DXF、STL、EPRT ASM及其類似者轉換成2D檔案。
本文中所揭示之所有範圍皆包括端點,且各端點可獨立地彼此組合。「組合」包括摻合物、混合物、合金、反應產物及其類似物。除非本文中另有指示或與上下文明顯矛盾,否則本文中之術語「一」及「該」不表示數目之限制,且應解釋為涵蓋單數及複數。如本文中所使用,後綴「(s)」意欲包括其修飾之術語的單數及複數兩者,藉此包括彼術語中之一或多者(例如,跡線包括一或多個跡線)。當存在時,貫穿本說明書對「一個實施例」、「另一實施例」、「一例示性實施」等之參考意謂結合該實施例所描述之特定元件(例如,特徵、結構及/或特性)包括於本文中所描述之至少一個實施例中,且可能存在於或可能不存在於其他例示性實施中。另外,應理解,所描述之元件可在各種例示性實施中以任何適合的方式組合。
本文中所揭示之所有範圍皆包括端點,且各端點可獨立地彼此組合。此外,在本文中,術語「第一」、「第二」及其類似術語不表示任何次序、數目或重要性,而是用於表示一個元件與另一個元件。
類似地,術語「約」意謂量、尺寸、調配物、參數及其他量及特性並非且無需為精確的,而是可視需要為近似的及/或更大或更小,從而反映公差、轉換因素、捨入、量測誤差及其類似者,以及本領域中熟習此項技術者已知的其他因素。通常,無論是否明確地陳述,量、尺寸、調配物、參數或其他數目或特徵皆為「約」或「近似」的。
因此,在一例示性實施中,本文中提供一種減小一多層經積層製造之電子裝置(AME)中之至少兩個已連接組件之間的跡線電阻率之方法,其包含:在一中間層上形成至少一個跡線,藉此形成一中間跡線;形成一跡線,其經大小設定且經組態以在以下中之至少一者上可操作地耦接至少兩個組件:該多層AME之一外部頂端層及外部基底層,藉此形成至少一個外部跡線;及形成一預定數目個以下中之至少一者:一盲通孔及一埋通孔,該預定數目個通孔經大小設定且經組態以電耦接該多層AME之至少一個中間跡線及一對應外部跡線,其中該方法進一步(i)包含:在該外部跡線之末端中之一者處形成至少一個接觸墊,該接觸墊經調適、經大小設定且經組態以可操作地耦接至一組件,其中(ii)該預定數目個該盲通孔及該埋通孔中之至少一者;該至少一個中間跡線;及該外部跡線的組合電阻率經組態以提供在無該等中間跡線之情況下為該外部跡線之電阻率之一預定分數的電阻率,該方法進一步(iii)包含形成複數個中間跡線,每一中間跡線沿該多層AME之一豎直軸線安置於一單獨層中,(iv)將該複數個中間跡線中之每一中間跡線耦接至一鄰近中間跡線,從而在鄰近中間跡線之間形成複數個埋通孔,(v)在該等中間跡線中之每一者之該末端處形成一末端埋通孔,每一末端埋通孔形成為具有一面積大於一非末端埋通孔中之每一者的一橫截面,(vi)在緊鄰該外部跡線之該中間跡線之每一末端處形成一末端盲通孔,該末端盲通孔形成為具有一面積大於一非末端埋通孔中之每一者的一橫截面,其中(vii)該外部跡線、預定數目個該盲通孔及該埋通孔中之至少一者、該等末端埋通孔、該等末端盲通孔及該複數個中間跡線中之至少一者形成自該外部跡線豎直地延伸至該多層AME中之一晶格,其中(viii)所形成之中間跡線之一寬度寬於該外部跡線之寬度,且其中(ix)該等鄰近中間跡線之間的該複數個埋通孔中之至少一者為傾斜的。
在另一例示性實施中,本文中提供一種多層經積層製造之電子裝置(AME),其包含:至少一個中間跡線,其在一中間層上;至少一個外部跡線,其經大小設定且經組態以在以下中之至少一者上可操作地耦接至少兩個組件:該AME之一外部頂端層及外部基底層;及一預定數目個以下中之至少一者:一盲通孔及一埋通孔,該盲通孔及該埋通孔電耦接該中間跡線與該外部跡線,其中(x)該外部跡線在一接觸墊中之至少一個端部上終止,該接觸墊經調適、經大小設定且經組態以可操作地耦接至一組件,(xi)該預定數目個該盲通孔及該埋通孔中之至少一者經組態以提供在無該至少一個中間跡線之情況下為該外部跡線之電阻率之分數的電阻率,其中(xii)該多層AME包含複數個中間跡線,每一中間跡線沿該多層AME之一豎直軸線安置於一單獨中間層中,(xiii)該複數個中間跡線中之每一中間跡線耦接至一鄰近中間跡線,其中在緊鄰中間跡線之間有複數個埋通孔,(xiv)該複數個中間跡線中之每一中間跡線在一末端埋通孔中終止,該末端埋通孔具有一面積大於一非末端埋通孔中之每一者的一橫截面,(xv)緊鄰該外部跡線之該中間層在一末端盲通孔中終止,該末端盲通孔形成為具有一面積大於一非末端埋通孔中之每一者的一橫截面,且其中(xvi)該外部跡線、預定數目個該盲通孔及該埋通孔中之至少一者、該等末端埋通孔、該等末端盲通孔及該複數個中間跡線中之至少一者形成自該外部跡線豎直地延伸至該多層AME中之一晶格。
在又一例示性實施中,本文中提供一種使用噴墨印表機來製造一多層經積層製造之電子裝置(AME)中之至少兩個已連接組件之間電阻率減小之一跡線的電腦化方法,其包含:提供一噴墨列印系統,其包含:一第一列印頭,其可操作以分配一介電油墨組合物;一第二列印頭,其可操作以分配一導電油墨組合物;一輸送機,其可操作地耦接至該第一列印頭及該第二列印頭,該輸送機經組態以將一基板輸送至該第一列印頭及該第二列印頭中之每一者;及一電腦輔助製造(「CAM」)模組,其包括一中心處理模組(CPM),該CAM與該第一列印頭及該第二列印頭中之每一者通信,其中該CPM進一步包含:至少一個處理器,其與一非暫時性儲存媒體通信,儲存於該非暫時性儲存媒體上之一組可執行指令經組態以在經執行時使該CPM執行以下步驟:接收表示具有電阻率減小之跡線之該多層AME的一3D可視化檔案;及產生具有複數個檔案之一檔案庫,每一檔案表示用於列印LPF之一實質上2D層且一元檔案至少表示列印次序;其中該CAM模組經組態以控制該輸送機、該第一列印頭及該第二列印頭中之每一者;提供該介電油墨組合物及該導電油墨組合物;使用該CAM模組,自該庫獲得表示用於列印具有該等電阻率減小之跡線之該多層AME之第一層的一第一檔案,該第一檔案包含表示以下中之至少一者之一圖案的列印指令:該介電油墨及該導電油墨;使用該第一列印頭,形成對應於該介電油墨之該圖案;使用電磁輻射源,固化對應於該多層AME之該2D層中之介電油墨表示的該圖案;使用該第二列印頭,形成對應於該導電油墨之該圖案;利用熱來燒結對應於該導電油墨之該圖案;使用該CAM模組,自該庫獲得表示用於列印具有該等電阻率減小之跡線之該多層AME之一後續層的一後續檔案,該後續檔案包含表示以下中之至少一者之一圖案的列印指令:該介電油墨及該導電油墨;重複以下步驟:使用該第一列印頭,形成對應於該介電油墨之該圖案,直至使用該CAM模組自2D檔案庫獲得後續實質上2D層的步驟,其中在最終實質上2D層中燒結導電油墨圖案後,該多層AME經組態以包含:至少一個中間跡線,其在一中間層上;至少一個外部跡線,其經大小設定且經組態以在以下中之至少一者上可操作地耦接至少兩個組件:該多層AME之一外部頂端層及外部基底層;及一預定數目個以下中之至少一者:一盲通孔及一埋通孔,該盲通孔及該埋通孔電耦接該中間跡線與該外部跡線;及移除該基板,其中(xvii)該外部跡線在一接觸墊中之至少一個端部上終止,該接觸墊經調適、經大小設定且經組態以可操作地耦接至一組件,(xviii)該預定數目個該盲通孔及該埋通孔中之至少一者經組態以提供作為該外部跡線之電阻率之分數的電阻率,其中在該最終實質上2D層中燒結該導電油墨後(xix),該多層AME經組態以包含複數個中間跡線,每一中間跡線沿該多層AME之一豎直軸線安置於一單獨層中,(xx)該複數個中間跡線中之每一中間跡線耦接至一鄰近中間跡線,其中在緊鄰中間跡線之間有複數個埋通孔,(xxi)該複數個中間跡線中之每一中間跡線在一末端埋通孔中終止,該末端埋通孔具有一面積大於一非末端埋通孔中之每一者的一橫截面,(xxii)緊鄰該外部跡線之該中間層在一末端盲通孔中終止,該末端盲通孔形成為具有一面積大於每一該等非末端埋通孔的一橫截面,(xxiii)該外部跡線、預定數目個該盲通孔及該埋通孔中之至少一者、該等末端埋通孔、該等末端盲通孔及該複數個中間跡線中之至少一者來自自該外部跡線豎直地延伸至該多層AME中之一晶格,(xxiv)所形成之中間跡線之一寬度寬於該外部跡線之寬度,且(xxv)其中在該最終實質上2D層中燒結該導電油墨圖案後,該等鄰近中間跡線之間的該複數個埋通孔中之至少一者為傾斜的。
當然,以上實例及描述僅出於說明之目的而提供,且並不意欲以任何方式限制所揭示之技術。如本領域中熟習此項技術者將瞭解,可以多種方式實施所揭示之技術,該等方式採用上文所描述之彼等技術中之多於一種技術,所有此等皆不超出本發明之範疇。
100:多層印刷電路板(PCB)
101:外部基底層
102:外部頂端層
103i:外部跡線
104j:接觸墊
106q:接觸墊
107k:穿通孔
200:多層經積層製造之電子裝置(AME)/多層PCB
201:外部基底層
202:外部頂端層
203i:外部跡線
204j:接觸墊
213i:中間跡線
224k:盲通孔
225k:埋通孔
226k:埋通孔
233k:盲通孔
253i:晶格/增強跡線
303i:跡線
500n:組件
h:跡線厚度
W:跡線寬度
為了更好地理解用於例如使用多層印刷電路板(PCB)、可撓性印刷電路(FPC)及高密度互連印刷電路(HDI電路)之直接噴墨列印在多層印刷電路板中形成電阻率可選擇地減小之跡線的方法,關於其例示性實施參考隨附實例及圖式,在該等圖式中:
圖1示出了具有固定面積之跡線的透視示意圖;
圖2示出了使用所揭示方法形成之電阻率減小之跡線的透視示意圖;且
圖3示出了使用先前技術形成之佈線板的頂部平面圖。
100:多層印刷電路板(PCB)
101:外部基底層
102:外部頂端層
103i:外部跡線
104j:接觸墊
106q:接觸墊
107k:穿通孔
h:跡線厚度
W:跡線寬度
Claims (28)
- 一種減小一多層經積層製造之電子裝置(AME)中之至少兩個已連接組件之間的跡線電阻率之方法,其包含: a. 在一中間層上形成至少一個跡線,藉此形成一中間跡線; b. 形成一跡線,其經大小設定且經組態以在以下中之至少一者上可操作地耦接至少兩個組件:該多層AME之一外部頂端層及外部基底層,藉此形成至少一個外部跡線;及 c. 形成一預定數目個以下中之至少一者:一盲通孔及一埋通孔,該預定數目個通孔經大小設定且經組態以電耦接該多層AME之該至少一個中間跡線及一對應外部跡線。
- 如請求項1之方法,其進一步包含:在該外部跡線之末端處形成至少一個接觸墊,該接觸墊經調適、經大小設定且經組態以可操作地耦接至一組件。
- 如請求項2之方法,其中該預定數目個該盲通孔及該埋通孔中之至少一者;該至少一個中間跡線;及該外部跡線的組合電阻率經組態以提供在無該等中間跡線之情況下為該外部跡線之電阻率之一預定分數的電阻率。
- 如請求項3之方法,其進一步包含形成複數個中間跡線,每一中間跡線沿該多層AME之一豎直軸線安置於一單獨層中。
- 如請求項4之方法,其進一步包含將該複數個中間跡線中之每一中間跡線耦接至一鄰近中間跡線,從而在鄰近中間跡線之間形成複數個埋通孔。
- 如請求項5之方法,其進一步包含在該等中間跡線中之每一者之該末端處形成一末端埋通孔,每一末端埋通孔形成為具有一面積大於一非末端埋通孔中之每一者的一橫截面。
- 如請求項6之方法,其進一步包含在緊鄰該外部跡線之該中間跡線之每一末端處形成一末端盲通孔,該末端盲通孔形成為具有一面積大於一非末端埋通孔中之每一者的一橫截面。
- 如請求項7之方法,其中:該外部跡線、預定數目個該盲通孔及該埋通孔中之至少一者、該等末端埋通孔、該等末端盲通孔及該複數個中間跡線中之至少一者形成自該外部跡線豎直地延伸至該多層AME中之一晶格。
- 如請求項4之方法,其中所形成之中間跡線之一寬度寬於該外部跡線之寬度。
- 如請求項5之方法,其中該等鄰近中間跡線之間的該複數個埋通孔中之至少一者為傾斜的。
- 一種多層AME,其包含: a. 至少一個中間跡線,其在一中間層上; b. 至少一個外部跡線,其經大小設定且經組態以在以下中之至少一者上可操作地耦接至少兩個組件:該AME之一外部頂端層及外部基底層;及 c. 一預定數目個以下中之至少一者:一盲通孔及一埋通孔,該盲通孔及該埋通孔電耦接該中間跡線與該外部跡線。
- 如請求項11之多層AME,其中該外部跡線在一接觸墊中之至少一個端部上終止,該接觸墊經調適、經大小設定且經組態以可操作地耦接至一組件。
- 如請求項12之多層AME,其中該預定數目個該盲通孔及該埋通孔中之至少一者經組態以提供在無該至少一個中間跡線之情況下為該外部跡線之電阻率之分數的電阻率。
- 如請求項13之多層AME,其中該多層AME包含複數個中間跡線,每一中間跡線沿該多層AME之一豎直軸線安置於一單獨中間層中。
- 如請求項14之多層AME,其中該複數個中間跡線中之每一中間跡線耦接至一鄰近中間跡線,其中在緊鄰中間跡線之間有複數個埋通孔。
- 如請求項15之多層AME,其中該複數個中間跡線中之每一中間跡線在一末端埋通孔中終止,該末端埋通孔具有一面積大於一非末端埋通孔中之每一者的一橫截面。
- 如請求項16之多層AME,其中緊鄰該外部跡線之該中間層在一末端盲通孔中終止,該末端盲通孔形成為具有一面積大於一非末端埋通孔中之每一者的一橫截面。
- 如請求項17之多層AME,其中該外部跡線、預定數目個該盲通孔及該埋通孔中之至少一者、該等末端埋通孔、該等末端盲通孔及該複數個中間跡線中之至少一者形成自該外部跡線豎直地延伸至該多層AME中之一晶格。
- 一種使用噴墨印表機來製造一多層經積層製造之電子裝置(AME)中之至少兩個已連接組件之間電阻率減小之一跡線的電腦化方法,其包含: a. 提供一噴墨列印系統,其包含: i. 一第一列印頭,其可操作以分配一介電油墨組合物; ii. 一第二列印頭,其可操作以分配一導電油墨組合物; iii. 一輸送機,其可操作地耦接至該第一列印頭及該第二列印頭,該輸送機經組態以將一基板輸送至該第一列印頭及該第二列印頭中之每一者;及 iv. 一電腦輔助製造(「CAM」)模組,其包括一中心處理模組(CPM),該CAM與該第一列印頭及該第二列印頭中之每一者通信,其中該CPM進一步包含:至少一個處理器,其與一非暫時性儲存媒體通信,儲存於該非暫時性儲存媒體上之一組可執行指令經組態以在經執行時使該CPM執行以下步驟:接收表示具有電阻率減小之跡線之該多層AME的一3D可視化檔案;及產生具有複數個檔案之一檔案庫,每一檔案表示用於列印LPF之一實質上2D層且一元檔案至少表示列印次序; 其中該CAM模組經組態以控制該輸送機、該第一列印頭及該第二列印頭中之每一者; b. 提供該介電油墨組合物及該導電油墨組合物; c. 使用該CAM模組,自該庫獲得表示用於列印具有該等電阻率減小之跡線之該多層AME之第一層的一第一檔案,該第一檔案包含表示以下中之至少一者之一圖案的列印指令:該介電油墨及該導電油墨; d. 使用該第一列印頭,形成對應於該介電油墨之該圖案; e. 使用電磁輻射源,固化對應於該多層AME之該2D層中之介電油墨表示的該圖案; f. 使用該第二列印頭,形成對應於該導電油墨之該圖案; g. 利用熱來燒結對應於該導電油墨之該圖案; h. 使用該CAM模組,自該庫獲得表示用於列印具有該等電阻率減小之跡線之該多層AME之一後續層的一後續檔案;該後續檔案包含表示以下中之至少一者之一圖案的列印指令:該介電油墨及該導電油墨; i. 重複以下步驟:使用該第一列印頭,形成對應於該介電油墨之該圖案,直至使用該CAM模組自2D檔案庫獲得後續實質上2D層的步驟,其中在最終實質上2D層中燒結導電油墨圖案後,該多層AME經組態以包含: i. 至少一個中間跡線,其在一中間層上; ii. 至少一個外部跡線,其經大小設定且經組態以在以下中之至少一者上可操作地耦接至少兩個組件:該多層AME之一外部頂端層及外部基底層;及 iii. 一預定數目個以下中之至少一者:一盲通孔及一埋通孔,該盲通孔及該埋通孔電耦接該中間跡線與該外部跡線;及 j. 移除該基板。
- 如請求項19之方法,其中該外部跡線在一接觸墊中之至少一個端部上終止,該接觸墊經調適、經大小設定且經組態以可操作地耦接至一組件。
- 如請求項20之方法,其中該預定數目個該盲通孔及該埋通孔中之至少一者經組態以提供作為該外部跡線之電阻率之分數的電阻率。
- 如請求項19之方法,其中在該最終實質上2D層中燒結該導電油墨後,該多層AME經組態以包含複數個中間跡線,每一中間跡線沿該多層AME之一豎直軸線安置於一單獨層中。
- 如請求項22之方法,其中在該最終實質上2D層中燒結該導電油墨圖案後,該複數個中間跡線中之每一中間跡線耦接至一鄰近中間跡線,其中在緊鄰中間跡線之間有複數個埋通孔。
- 如請求項23之方法,其中在該最終實質上2D層中燒結該導電油墨圖案後,該複數個中間跡線中之每一中間跡線在一末端埋通孔中終止,該末端埋通孔具有一面積大於一非末端埋通孔中之每一者的一橫截面。
- 如請求項24之方法,其中在該最終實質上2D層中燒結該導電油墨圖案後,緊鄰該外部跡線之該中間層在一末端盲通孔中終止,該末端盲通孔形成為具有一面積大於每一該等非末端埋通孔的一橫截面。
- 如請求項25之方法,其中在該最終實質上2D層中燒結該導電油墨圖案後,該外部跡線、預定數目個該盲通孔及該埋通孔中之至少一者、該等末端埋通孔、該等末端盲通孔及該複數個中間跡線中之至少一者來自自該外部跡線豎直地延伸至該多層AME中之一晶格。
- 如請求項22之方法,其中在該最終實質上2D層中燒結該導電油墨圖案後,所形成之中間跡線之一寬度寬於該外部跡線之寬度。
- 如請求項23之方法,其中在該最終實質上2D層中燒結該導電油墨圖案後,該等鄰近中間跡線之間的該複數個埋通孔中之至少一者為傾斜的。
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TW109127104A TW202207773A (zh) | 2020-08-10 | 2020-08-10 | 多層印刷電路板中電阻率減小之跡線及形成方法 |
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TW109127104A TW202207773A (zh) | 2020-08-10 | 2020-08-10 | 多層印刷電路板中電阻率減小之跡線及形成方法 |
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