TW202236917A

TW202236917A - 具高密度通孔之載板及其製作方法

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Publication number: TW202236917A
Application number: TW110108774A
Authority: TW
Inventors: 郭肯華
Original assignee: 郭肯華
Priority date: 2021-03-11
Filing date: 2021-03-11
Publication date: 2022-09-16

Abstract

本發明之載板主要具有一基材，基材具有高密度排列之多個通孔，多個通孔係貫穿基材之第一、第二表面，相鄰通孔間具有一微米級寬度之間距，複數內並填充有導通柱，另有位於第一表面之一圖案化阻擋層，圖案化阻擋層係與導通柱連接；上述多個通孔係利用乾蝕刻方式製成，可同時間形成大量鑽孔，不會因為通孔密度大小而影響量產效率，而本發明具高密度通孔之載板可供配置微米級電子元件(例如發光晶片)，以達到輕薄短小之功效。

Description

具高密度通孔之載板及其製作方法

本發明係有關一種具高密度通孔之載板，可於同時間形成大量鑽孔，形成高密度及小尺寸的通孔其製作方法。

隨著科學技術的不斷發展，航空工業、國防工業、機械、積體電路板、汽車、精密儀器、鐘錶和珠寶等行業，對於產品精細化程度的要求日漸提高，在產品製造過程中，需要鑽製的零部件越來越多。目前，常用的微孔加工主要有鑽、沖、銑削等機械加工方式以及放電加工、超音波、雷射、電解、電子束加工等特殊加工方式。

另種雷射加工方式，係於欲鑽製微孔的零部件處照射雷射光線，形成埋設電極之通孔，而在通孔埋入與電極連接之銅或鋁等導電性材料；惟，雷射加工方式成本過高且效率較差，再者，隨著電路密集度提升，線寬線距減小，通孔尺寸越來越小，密度越來越高，通常一片板材有上千萬個通孔需要進行加工，雷射設備需求量相當龐大，造成生產成本大為增加，同樣無法符合細微化及大量化的需求。另外，針對同時間形成大量鑽孔，雷射加工方式發展出一種雷射多孔照射系統，其於傳統雷射加工方式相比，係與被加工物之間多了一光掩膜。光掩膜上具有所需通孔之圖案，因此，只需單一照射即可於被加工物上形成多個通孔。

隨著光電科技的進步，許多光電元件的體積逐漸往小型化發展。近幾年來由於發光二極體(Light-Emitting Diode ,LED)製作尺寸上的突破，所以發光二極體不僅可應用於照明技術，也適用於製作顯示面板。目前將發光二極體以陣列排列製作的微米級發光晶片顯示器在市場上逐漸受到重視。微米級發光晶片顯示器屬於主動式發光二極體顯示器，其除了相較於有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode ,OLED)顯示器而言更為省電以外，也具備更佳優異的對比度表現，而可以在陽光下具有可視性，且可提供更好的對比度、反應時間，以及能源效率。一般LED的晶粒尺寸介於200至300微米(micrometer, μm)，微米級發光晶片包含了次毫米發光晶片(Mini LED)以及微發光晶片(Micro LED)；其中，次毫米發光晶片(Mini LED)的晶粒尺寸約介於50至100微米，而微發光晶片(Micro LED)則是約15微米。當發光晶片尺寸由數百微米縮小至數十微米，甚至微米晶片僅有15微米，其電路密集度更是大為提升，更需要細微化及大量化的電路製程。

另外，現有的可撓曲顯示器多為有機發光顯示器(Organic Light Emitting Diode；OLED)；然而，有機發光顯示器由於撓曲過程容易讓水氣進入有機發光層，有機發光層極容易因為水氣造成壽命減短而損耗，因此可撓曲顯示器目前尚不能大量普及，僅在於小量實驗階段。

而為了符合現代電子產品輕薄短小之需求，現有的鏡頭音圈馬達線圈越做越小，當微縮到微米等級，線圈的製作會更加困難，因此線圈的線寬線距會受到局限，因而造成整體鏡頭模組無法限縮而凸出機身之外，無法符合輕薄短小之產品需求。

有鑑於此，本發明提供一種具高密度通孔之載板，可於同時間形成大量鑽孔，形成高密度及小尺寸的通孔其製作方法，為其主要目的者。

本發明更提供一種可撓曲顯示器，提供耐候性佳且可撓曲之顯示器。

本發明更提供一種微機電MEMS新的製作方式，可用於製作微米級可撓曲式MEMS元件，例如鏡頭音圈馬達，提供絕佳的解決方案。

為達上揭目的，本發明之具高密度通孔之載板製作方法，係至少具有下列步驟：提供一基材，其具有相對之第一、第二表面；於第一表面形成一圖案化阻擋層，以形成多個第一開口，多個第一開口暴露部分基材；乾蝕刻步驟，以移除被多個第一開口所暴露的部分基材，而形成多個通孔，且多個通孔貫穿第一、第二表面；以及電鍍填孔步驟，於多個通孔內鍍銅以形成導通柱，導通柱並與圖案化阻擋層連接。

在一較佳態樣中，電鍍填孔步驟之後進一步包括：形成金屬層，係於基材之第二表面形成一金屬層；圖案化金屬層步驟，以形成一線路層，線路層與導通柱連接；以及形成電極層，於圖案化阻擋層進行圖案化以形成一電極層，電極層具有複數電極以及多個第二開口，電極透過導通柱與第二表面之線路層連接，而多個第二開口暴露部分基材。

在一較佳態樣中，更包括形成複數微米級發光晶片於該些電極之上，以及形成一透明保護層於複數微米級發光晶片之上，保護該些微米級發光晶片與該些電極。

在一較佳態樣中，乾蝕刻步驟為使用感應耦合電漿離子蝕刻法進行乾蝕刻。

在一較佳態樣中，提供基板係以捲對捲方式進行。

本發明提供另一種具高密度通孔之載板至少包含：一基材，其具有相對之第一、第二表面，基材具有高密度排列之多個通孔，多個通孔係貫穿第一、第二表面，相鄰通孔間具有一微米級寬度之間距；複數導通柱，係分別填充於多個通孔內；以及一圖案化阻擋層，係位於第一表面，與導通柱連接。

本發明再提供一種具高密度通孔之載板至少包含：一基材，其具有相對之第一、第二表面，基材具有高密度排列之多個通孔，多個通孔係貫穿第一、第二表面，相鄰通孔間具有一微米級寬度之間距；複數導通柱，係分別填充於多個通孔內；一電極層，係位於第一表面，與導通柱連接；以及一線路層，係位於第二表面，與導通柱連接，利用電極層以及線路層可對複數微米級發光晶片進行控制，達到顯示或發光。

在一較佳態樣中，複數微米級發光晶片排列形成複數顯示畫素，形成一可撓曲顯示面板。

在一較佳態樣中，更具有一透明保護層於該些微米級發光晶片之上。

在一更佳態樣中，通孔之直徑為3微米至15微米，相鄰通孔間的間距為4µm微米至20µm微米，通孔之密度為每平方公分具有250000~6000000個孔洞。

除非另外說明，否則本申請說明書和申請專利範圍中所使用的下列用語具有下文給予的定義。請注意，本申請說明書和申請專利範圍中所使用的單數形用語「一」意欲涵蓋在一個以及一個以上的所載事項，例如至少一個、至少二個或至少三個，而非意味著僅僅具有單一個所載事項。此外，申請專利範圍中使用的「包含」、「具有」等開放式連接詞是表示請求項中所記載的元件或成分的組合中，不排除請求項未載明的其他組件或成分。亦應注意到用語「或」在意義上一般也包括「及/或」，除非內容另有清楚表明。本申請說明書和申請專利範圍中所使用的用語「約(about)」或「實質上(substantially)」，是用以修飾任何可些微變化的誤差，但這種些微變化並不會改變其本質。

本發明中載板之製作方法至少依序包含下列步驟：

先提供一基材10，如第1圖(A)所示，本發明中的基材10具有相對之第一、第二表面101、102，基材10可以為硬材板或軟材板，其厚度可以為1um至100um，而軟材板之材質為塑料材質可以為聚酰亞胺(Polyimide，PI)、聚酯(Polyester，PET) 、環氧樹脂(EPOXY)或 ABF(Ajinomoto Build-up Film)等高分子軟性材質，或其多種材質疊層。且提供基材10係以捲對捲方式進行。

於第一表面101形成一圖案化阻擋層，如第1圖(A)所示，首先係於基板10之第一表面101設置光阻層11，光阻層11可以為正型光阻或負型光阻，本實施例中係以正型光阻為例；再進行圖案化光阻層步驟，請同時參閱第1圖(B)所示，進行曝光和顯影，以形成圖案化窗口111，複數圖案化窗口111暴露部分基板10；接著，進行鍍膜步驟，以形成一阻擋層112，如第1圖(C)所示，阻擋層112可選自於銅、鉬、鋁、氮化矽、氮化鈦、氮化鋁或上述之組合物，阻擋層112覆蓋於被圖案化的光阻層以及圖案化窗口211之部分基板10上；最後，進行去光阻步驟，移除光阻層及其上方之阻擋層112，如第1圖(D)所示，以形成圖案化阻擋層113並形成複數開口114；圖案化阻擋層113覆蓋部分基板10，而該些開口114暴露部分基板10。當然，上述之圖案化光阻層步驟亦可在鍍膜步驟之後進行。

進行乾蝕刻步驟，利用圖案化阻擋層213作為遮罩來進行乾蝕刻，請同時參閱第2圖(A)所示，以移除被複數開口所暴露的部分基材20而形成複數通孔22。利用乾蝕刻方式進行通孔的製作，可以克服溼式蝕刻加工具有側向蝕刻的問題，且可以同時間大量鑽孔生產效率高，不會因為通孔密度大小而影響量產效率，可形成高密度及小尺寸，其通孔的孔徑大小可以依圖案化阻擋層的開孔率而調整，較佳實施例中，本發明中該通孔之直徑可控制3微米至15微米，相鄰通孔間的間距為4µm微米至20µm微米，其高密度為每平方公分具有250000~6000000個通孔。其中乾蝕刻可為感應耦合電漿離子蝕刻(ICP-RIE)，其氣體為氬氣、氧氣、四氟化碳(CF ₄)或六氟化硫(SF ₆)或其混合氣體。以挖孔速度約10分鐘～20分鐘挖50um深度的通孔，若500幅寬以本發明步驟且採用捲對捲方式(Roll to roll)進行，產速為十億個通孔/min，若面板四代線產速二十億個洞/min，但利用紫外線雷射(UV laser)進行鑽孔其產速為20萬個通孔/min，因此本發明相較於雷射鑽孔具有相當優勢。

電鍍填孔步驟，如第2圖(B)所示，於該些通孔22內鍍銅以形成導通柱23，該導通柱23並與該圖案化阻擋層213連接。其中，進行電鍍填孔時，因為通孔22之直徑很小(3微米至15微米)，在填孔電鍍處理的初期，從通孔22壁面朝中心析出電鍍金屬，並側向填滿整個通孔22而形成導通柱23。

藉由上述製作方法所製作之通孔其品質穩定性高、通孔深度控制準確、製作效率高且成本低廉。且本發明施作於軟材板可利用捲對捲方式進行，可增加量產效率。

本發明更可將基材設置於支撐板(圖未示)上，支撐板可為玻璃基板，基材可為黏貼於該支撐板其中一表面，進行如上所述步驟(形成圖案化阻擋層、乾蝕刻步驟及電鍍填孔步驟等)，或者支撐板可為液態塑料塗步在支撐板上，固化後進行如上所述之步驟，接著移除支撐板，同樣可以完成本發明之具高密度通孔之載板；其中，移除支撐板可以於乾蝕刻步驟之後，或電鍍填孔步驟之前進行。

再者，本發明之電鍍填孔步驟之後進一步包括下列步驟：形成金屬層34，如第3圖(A)所示，係於基材之第二表面302形成一金屬層34；再進行圖案化金屬層步驟，如第3圖(B)所示，以形成一線路層35，線路層35與導通柱33連接；以及形成電極層36，於圖案化阻擋層313進行圖案化以形成一電極層36，如第3圖(C)所示，電極層36具有多個電極361以及多個第二開口362，電極361透過導通柱33與第二表面302之線路層35連接，而多個第二開口362暴露部分基材30，進而完成本發明載板之製作。

利用上述製作方法所製成之載板中，該基材具有高密度排列之複數通孔32，該些通孔32係貫穿該第一、第二表面301、302，相鄰通孔32間具有一微米級寬度之間距，該些通孔32內並填充有導通柱33，另有一圖案化阻擋層313位於該第一表面301，與該導通柱33連接，且第一表面301進一步具有一電極層36，電極層36具有多個電極361以及多個第二開口362，多個電極361係與導通柱33連接，而第二表面302則具有一與導通柱33連接之線路層35，本發明具高密度通孔之載板可供配置微米級電子元件(例如發光晶片)，以達到輕薄短小之功效。

其中，可進一步配置複數微米級發光晶片於高密度通孔之載板上，該些通孔32以及該些導通柱33係形成較微米級發光晶片略小的孔狀結構，微米級發光晶片分別與線路層35以及電極361形成電性連接，例如可以利用直接打鍵在電極上或者打線方式形成電性連接，藉由線路層35以及電極361對微米級發光晶片進行控制，以達到顯示或發光以及輕薄短小之功效。另外，可形成透明保護層於複數微米級發光晶片之上，覆蓋保護微米級發光晶片和電極；其中，若基材為軟性可撓曲材質時，且複數微米級發光晶片排列形成複數顯示化素，則形成可撓式顯示面板。

亦或者，本發明之載板可供配置MEMS元件，而該些通孔以及該些導通柱可形成線圈圖案，供配置MEMS元件，以用於製作微米級可撓曲式MEMS元件，例如鏡頭音圈馬達。當然，上述該些通孔以及該些導通柱亦可因應所配置的微米級電子元件，而形成其它幾何圖案。

再者，本發明之乾蝕刻步驟中進一步包含下列步驟：提供一處理腔室，處理腔室具有一上電極板及一下電極板，且上電極板及下電極板配置成為平行狀態，上電極板與下電極板間係為一電漿產生區域；將基板放置於處理腔室內；提供一反應氣體於處理腔室內；提供電源至上電極板及下電極板，傳送一數量的電磁能量至反應氣體，而氣體可以為氬氣、氧氣、四氟化碳(CF ₄)或六氟化硫(SF ₆)或其混合氣體，以在電漿產生區域中形成電漿，反應氣體選自於含氧氣體，電漿可以使用感應耦合電漿；以及提供一磁控模組，用以控制電漿於處理腔室內旋轉，而磁控模組進一步包含有至少一磁性體以及一動力件，動力件可帶動磁性體於上電極板下方形成旋轉，利用磁性體的作用可於電漿產生區域形成磁場並配合電場作用，使其於各直交之方向進行電子之擺線連動(cycloid motion)，由此來增大電子與氣體成分之撞擊頻度。由此，將可增加電漿之生成量；因此，亦可使蝕刻之速度加快，並可利用磁性體的旋轉作用來控制電漿產生區域內的電漿進行旋轉，藉以增加蝕刻能力。

以上諸實施例僅供說明本發明之用，而並非對本發明的限制，相關領域的技術人員，在不脫離本發明的技術範圍做出的各種修改或變化也應屬於本發明的保護範疇。

10、20、30:基材 101、301:第一表面 102、302:第二表面 11:光阻層 111:圖案化窗口 112:阻擋層 113、213、313:圖案化阻擋層 114、214:開口 22、32:通孔 23、33:導通柱 34:金屬層 35:線路層 36:電極層 361:電極 362:第二開口

第1圖(A)~(D)係為本發明中形成圖案化阻擋層之結構示意圖。第2圖(A)~(B)係為本發明中製作方法之第一實施例結構示意圖。第3圖(A)~(C)係為本發明中製作方法之第二實施例結構示意圖。

30:基材

33:導通柱

35:線路層

36:電極層

361:電極

362:第二開口

Claims

一種具高密度通孔之載板製作方法，係至少具有下列步驟：提供一基材，其具有相對之第一、第二表面；於該第一表面形成一圖案化阻擋層，以形成多個第一開口，該些第一開口暴露部分該基材；乾蝕刻步驟，以移除被該些第一開口所暴露的部分該基材，而形成多個通孔，且該些通孔貫穿該第一、第二表面；以及電鍍填孔步驟，於該些通孔內鍍銅以形成導通柱，該導通柱並與該圖案化阻擋層連接。
一種具高密度通孔之載板製作方法，係至少具有下列步驟：提供一支撐板；提供一基材，其具有相對之第一、第二表面，該第二表面設置於該支撐板表面；於該第一表面形成一圖案化阻擋層，以形成多個第一開口，該些第一開口暴露部分該基材；乾蝕刻步驟，以移除被該些第一開口所暴露的部分該基材，而形成多個通孔，且該些通孔貫穿該第一、第二表面；以及移除該支撐板；電鍍填孔步驟，於該些通孔內鍍銅以形成導通柱，該導通柱並與該圖案化阻擋層連接。
如請求項1或2所述具高密度通孔之載板製作方法，其中，該電鍍填孔步驟之後進一步包括：形成金屬層，係於該基材之該第二表面形成一金屬層；圖案化金屬層步驟，以形成一線路層，該線路層與該導通柱連接；以及形成電極層，於該圖案化阻擋層進行圖案化以形成一電極層，該電極層具有複數電極以及多個第二開口，該電極透過該導通柱與該第二表面之該線路層連接，而該些第二開口暴露部分該基材。
如請求項3所述具高密度通孔之載板製作方法，更包括形成複數微米級發光晶片於該些電極之上，以及形成一透明保護層於複數微米級發光晶片之上，保護該些微米級發光晶片與該些電極。
如請求項1或2所述具高密度通孔之載板製作方法，其中，該乾蝕刻步驟為使用感應耦合電漿離子蝕刻法進行乾蝕刻。
如請求項1或2所述具高密度通孔之載板製作方法，其中，該提供該基板係以捲對捲方式進行。
一種具高密度通孔之載板，至少包含：一基材，其具有相對之第一、第二表面，該基材具有高密度排列之多個通孔，該些通孔係貫穿該第一、第二表面，相鄰通孔間具有一微米級寬度之間距；複數導通柱，係分別填充於該些通孔內；以及一圖案化阻擋層，係位於該第一表面，與該導通柱連接。
一種具高密度通孔之載板，至少包含：一基材，其具有相對之第一、第二表面，該基材具有高密度排列之多個通孔，該些通孔係貫穿該第一、第二表面，相鄰通孔間具有一微米級寬度之間距；複數導通柱，係分別填充於該些通孔內；以及一圖案化阻擋層，係位於該第一表面，與該導通柱連接；以及一線路層，係位於該第二表面，與該導通柱連接，利用該電極層以及該線路層可對複數微米級發光晶片進行控制，達到顯示或發光。
如請求項8所述具高密度通孔之載板，其中，該些微米級發光晶片排列形成複數顯示畫素，形成一可撓式顯示面板。
如請求項8所述具高密度通孔之載板，更具有一透明保護層於該些微米級發光晶片之上。
如請求項7至10任一項所述具高密度通孔之載板，其中，該通孔之直徑為3微米至15微米，相鄰通孔間的間距為4µm微米至20µm微米，該高密度為每平方公分具有250000~6000000個通孔。