TW202320598A

TW202320598A - 高深寬比孔壁表面處理之方法與裝置

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Publication number: TW202320598A
Application number: TW110142060A
Authority: TW
Inventors: 謝有嵐
Original assignee: 謝有嵐
Priority date: 2021-11-11
Filing date: 2021-11-11
Publication date: 2023-05-16
Also published as: TWI800090B

Abstract

一種高深寬比孔壁表面處理之方法，適用於電路元件中具有高深寬比穿孔或盲孔之孔徑處理，其步驟包含有：a.將電路元件置入槽體內之容置空間；b.注入工作流體，使電路元件浸沒於工作流體中；c.抽真空至小於10 Torr之絕對壓力值，並停滯一額定時間；d. 解除真空狀態，使容置空間回復到大氣壓力；e.排放工作流體，取出電路元件。所需裝置包含有：一槽體，具有一容置空間以容置電路元件與工作流體；一槽蓋，用以蓋合槽體，使槽體內、外緣的壓力值完全隔離；一抽氣孔，連接一真空泵與一卸壓閥，以分別進行抽真空與解除真空狀態；一壓力錶，以偵測槽體內的絕對壓力值；一注水孔與一排水孔分別用以注入與排放工作流體。本發明係應用抽真空，使工作流體與電路元件孔穴內的氣體被抽離，並促使工作流體覆蓋在孔穴周緣，進而達到良好表面處理的效果。

Description

高深寬比孔壁表面處理之方法與裝置

本發明係有關一種表面處理之方法與裝置，尤指適用於電路元件中具有高深寬比穿孔或盲孔的一種高深寬比孔壁表面處理之方法與裝置。

按，隨著電子產品不斷地發展創新，設計概念更逐漸走向輕薄、短小，因此印刷電路板與積體電路也朝向小孔徑、高密度、多層數、細線路的方向發展，而伴隨層數增加和孔徑減小，產品孔穴的深寬比率明顯增加；習知的電化學處理，對於一般深寬比(T1/d1)的電路板通孔41a，其電鍍層42尚有良好的處理效果，狀態如圖1A所示；但對於高深寬比(T2/d2)的電路板通孔41b(即俗稱的深穿孔)，以及孔徑未貫穿的盲孔41c，則由於藥液難以進入孔穴內部，因此只有靠近孔口處的內徑才有電鍍層42，至於孔穴中間的位置，則不易獲致良好的處理效果，其狀態分別如圖1B與圖1C所示。

一公開編號：TW 201636460A，名稱：電路板的真空預潤方法與裝置之發明專利案，其係以真空方式對高深寬比的電路板通孔進行電鍍前之預潤作業，其作法包括：(a)將電路板置入真空裝置內；(b)將真空裝置抽真空；(c)待壓力小於一氣壓門檻值，注入去離子水；(d)待完全覆蓋電路板時，停止注入去離子水；(e)靜置一預設時間後，解除真空裝置內的真空；(f)排放去離子水，並取出電路板。檢視上述方法中係先對電路板抽真空至一氣壓門檻值，使電路板的通孔內呈現真空狀態後，再注入去離子水使其接觸孔壁，以利於後續製程中能讓電解銅充分附著。惟查，去離子水中仍溶有微量空氣，一但空氣進入高深寬比的孔壁，就會佔去孔穴而影響電解銅的附著；因此先抽真空再注入工作液的方法，將無法滿足高深寬比孔壁的良好處理效果。

緣是，本發明之主要目的，係在提供一種高深寬比孔壁表面處理之方法與裝置，其係藉由先注入工作流體再抽真空的處理步驟，使工作流體與電路元件孔穴內的氣體被抽離，並促使工作流體覆蓋在孔穴周緣，進而達到良好表面的處理效果。

為達上述目的，本發明所採取的作業步驟，包含：a.將電路元件置入真空槽內；b.注入工作流體，使電路元件浸沒於工作流體中；c.抽真空至小於10 Torr之絕對壓力值，並停滯一額定時間，據以將包括工作流體中的氣泡與電路元件孔穴內的氣體全部抽離，並使工作流體覆蓋在孔穴周緣；d.解除真空狀態，使真空槽回復到大氣壓力；e.排放工作流體，再取出電路元件。

依據前揭特徵，本發明中該真空槽抽真空之較佳絕對壓力值為小於5 Torr(＜ 5 mmHg)。

依據前揭特徵，本發明中該表面處理方法所需之裝置包括：一槽體，其頂端具有一開口，內緣具有一容置空間，用以置入該電路元件及注入該工作流體；一槽蓋，係樞設於該槽體之開口處，其底端設有一撓性密封件，閉合該槽蓋，可令該槽體內、外緣的壓力值完全隔離；一抽氣孔，係設於該槽蓋之頂端，一三通接頭，其頭端固接於該抽氣孔處，一尾端連接一真空泵，另一尾端則連接一卸壓閥；關閉該卸壓閥並啟動該真空泵，可令該容置空間被抽真空；關閉該真空泵並開啟該卸壓閥，則可令該容置空間的真空狀態被解除；一壓力錶，裝設於該槽蓋之頂端，用以偵測槽體內的絕對壓力值；一注水孔，係設於該槽體之上方處，連接一注水構件使該工作流體注入該容置空間；一排水孔，係設於該槽體之底端，連接一排水構件使該工作流體排出該容置空間。

依據前揭特徵，本發明中更包括一工件定位治具，其具有掛架與定位框，該掛架可掛置在該槽體內緣，該定位框可容置並定位該電路元件。

依據前揭特徵，本發明中更包括一視窗，係設置於該槽體之週緣，可供作業者查視該容置空間之狀態。

藉助前揭特徵，本發明「高深寬比孔壁表面處理之方法與裝置」具有之效益為： (1) 本發明可應用於印刷電路板及晶圓其孔穴之表面處理，該孔穴則包括深寬比率＞12之高深寬比的貫穿孔與盲孔，且該表面處理更包括預潤處理、除膠渣作業(desmear)及電鍍作業。 (2) 本發明係應用抽真空，使工作流體與電路元件孔穴內的氣體被抽離，使孔穴內部不會留有氣洞(void)，同時促使工作流體覆蓋在孔穴周緣，進而達到良好表面處理的效果。

首先，請參閱圖2所示，為本發明高深寬比孔壁表面處理方法之流程圖，其適用於電路元件中具有高深寬比穿孔或盲孔之孔徑處理，包含：a.將電路元件置入槽體內之容置空間，並閉合槽蓋，使槽體內、外緣兩側的壓力值完全隔離；b.注入工作流體於該容置空間，直到該電路元件完全浸沒於該工作流體中；c.將該容置空間抽真空至小於10 Torr(＜ 10 mmHg)之絕對壓力值，並停滯一額定時間，據以將包括工作流體中的氣泡與電路元件孔穴內的氣體全部抽離，並使工作流體覆蓋在孔穴周緣；本發明中，該容置空間抽真空的較佳絕對壓力值為小於5 Torr(＜ 5 mmHg)，且該額定時間須視電路元件的置入數量、其孔穴數多寡、以及孔穴之深寬比率而定，大致上該停滯時間與前述的參數值成正比；d.解除真空狀態，使該容置空間回復到大氣壓力值，亦即槽體內、外緣兩側的壓力相通；e.排放該工作流體後，開啟該槽蓋並取出該電路元件。

圖3所示，為本發明高深寬比孔壁表面處理之裝置，包含：一槽體10，其頂端具有一開口11，其內緣具有一容置空間12，用以置入電路元件及注入工作流體W；一槽蓋20，係樞設於該槽體10之開口11處，其底端設有一撓性密封件21，閉合該槽蓋20，可令該槽體10內、外緣的壓力值完全隔離；一抽氣孔30，係設於該槽蓋20之頂端，一三通接頭31，其頭端固接於該抽氣孔30處，其一尾端連接一真空泵32，另一尾端則連接一卸壓閥33；關閉該卸壓閥33並啟動該真空泵32，可令該容置空間12被抽真空；關閉該真空泵32並開啟該卸壓閥33，則可令該容置空間12的真空狀態被解除；一壓力錶40，裝設於該槽蓋20之頂端，用以偵測該槽體10內的絕對壓力值；一注水孔50，係設於該槽體10之上方處，連接一注水機構51與一流體供應槽52使工作流體W注入該容置空間12；一排水孔60，係設於該槽體10之底端，連接一排水機構61與一流體排放槽62使工作流體W排出該容置空間12。

圖4所示，為本發明處理電路元件之作業示意圖；其中，一工件定位治具70，其具有掛架71與定位框72，該掛架71可掛置在該槽體11內緣，該定位框72可容置並定位該電路元件。本發明中更可包括一扣合單元(圖未示)，其具有一公扣件與一母扣件，係個別裝設於該槽體10與該槽蓋20的接合處，亦即將公扣件裝設於槽體10、母扣件裝設於槽蓋20，或者反過來將公扣件裝設於槽蓋、母扣件裝設於槽體10也行；閉合該槽蓋20並鎖扣該扣合單元，可令該槽體10內、外緣兩側的壓力值完全隔離；再者，本發明中也可在該槽體10週緣設置一視窗(圖未示)，以供作業者監看該容置空間12內之作業狀態。

本發明在進行表面處理之前，需先檢視該槽體10為待用狀態，包括槽蓋20開啟、容置空間12空置，真空泵32、卸壓閥33、注水機構51、與排水機構61均關閉；接續，將複數個印刷電路板或晶圓置入定位框72內，再將工件定位治具70從槽體10的開口11處放入容置空間12內，閉合槽蓋20並鎖扣該扣合單元以確使槽體10之內、外緣兩側壓力值完全隔離；啟動注水機構51使工作流體W注入容置空間12內，直到該電路元件完全浸沒於該工作流體W中再停止注水機構51的運轉；啟動真空泵32將容置空間12抽真空，直到壓力錶40顯示的壓力值低於5 Torr(＜ 5 mmHg)，接著再停滯一段額定時間；由於額定時間多須仰賴經驗做推估，常會因人因時而異；因此，實務上作業者可從視窗外部監看容置空間12內的變化狀態，圖5所示，為容置空間12內進行抽真空之狀態示意；其中，初始的抽真空作業會在工作流體W內產生許多氣泡B，逐漸氣泡B浮上工作流體W表面而呈現沸騰現象，依序氣泡B變小消失再呈現靜止，此時所有氣體A將全部自抽氣孔30被抽離，進而容置空間12內的絕對壓力值下降至5 Torr以下；此時即代表工作流體W與電路元件孔穴內的氣體已全部被抽離，且工作流體W覆蓋在孔壁周緣；關閉真空泵32並開啟卸壓閥33以解除真空狀態，再檢視壓力錶40若壓力回復到大氣壓力值時，即表示槽體10之內、外緣兩側壓力相通，即可關閉卸壓閥33並開啟排水機構61以排放該工作流體W，最後再開啟該槽蓋20取出該電路元件，即完成電路元件孔壁的表面處理。

本發明可應用於印刷電路板或晶圓其孔穴之表面處理，該孔穴則包括深寬比率＞12之高深寬比穿孔與盲孔，且該表面處理更包括預潤處理、除膠渣作業(desmear)及電鍍作業；再者，本發明係應用抽真空，使工作流體與電路元件孔穴內的氣體被抽離，使孔穴內部不會留有氣洞(void)，同時促使工作流體覆蓋在孔穴周緣，進而達到良好表面處理的效果。

綜上所述，本發明所揭示之技術手段，確具「新穎性」、「進步性」及「可供產業利用」等發明專利要件，祈請鈞局惠賜專利，以勵發明，無任德感。

惟，上述所揭露之圖式、說明，僅為本發明之較佳實施例，大凡熟悉此項技藝人士，依本案精神範疇所作之修飾或等效變化，仍應包括在本案申請專利範圍內。

10:槽體 11:開口 12:容置空間 20:槽蓋 21:密封件 30:抽氣孔 31:三通接頭 32:真空泵 33:卸壓閥 40:壓力錶 50:注水孔 51:注水機構 52:流體供應槽 60:排水孔 61:排水機構 62:流體排放槽 70:工件定位治具 71:掛架 72:定位框 A:氣體 B:氣泡 W:工作流體

圖1A 係習知一般深寬比通孔處理效果示意圖。圖1B 係習知高深寬比通孔處理效果示意圖。圖1C 係習知盲孔處理效果示意圖。圖2 係本發明之處理方法流程圖。圖3 係本發明之處理裝置正視圖。圖4 係本發明處理電路元件之作業示意圖。圖5 係本發明進行抽真空之狀態示意圖。

Claims

一種高深寬比孔徑表面處理之方法，適用於電路元件中具有高深寬比穿孔或盲孔之孔徑處理，包含有： a.將電路元件置入槽體內之容置空間，並閉合槽蓋； b.注入工作流體於該容置空間，使該電路元件浸沒於該工作流體中； c.將該容置空間抽真空至小於10 Torr(＜ 10 mmHg)之絕對壓力值，並停滯一額定時間，據以將包括工作流體中的氣泡與電路元件孔穴內的氣體全部抽離，並使工作流體覆蓋在孔穴周緣； d.解除真空狀態，使該容置空間回復到大氣壓力值； e.排放該工作流體，開啟該槽蓋並取出該電路元件。
如申請專利範圍第1項所述之高深寬比孔徑表面處理之方法，其中，該真空槽抽真空較佳之絕對壓力值為小於5 Torr(＜ 5 mmHg)。
一種高深寬比孔徑表面處理之裝置，適用於電路元件中具有高深寬比穿孔或盲孔之孔徑處理，包括：一槽體，其頂端具有一開口，內緣具有一容置空間，用以置入該電路元件及注入該工作流體；一槽蓋，係樞設於該槽體之開口處，其底端設有一撓性密封件，閉合該槽蓋，可令該槽體內、外緣的壓力值完全被隔離；一抽氣孔，係設於該槽蓋之頂端，一三通接頭，其頭端固接於該抽氣孔處，其一尾端連接一真空泵，另一尾端則連接一卸壓閥；關閉該卸壓閥並啟動該真空泵，可令該容置空間被抽真空；關閉該真空泵並開啟該卸壓閥，則可令該容置空間的真空狀態被解除；一壓力錶，裝設於該槽蓋之頂端，用以偵測該槽體內的絕對壓力值；一注水孔，係設於該槽體之上方處，連接一注水機構與一流體供應槽使該工作流體注入該容置空間；一排水孔，係設於該槽體之底端，連接一排水機構與一流體排放槽使該工作流體排出該容置空間。
如申請專利範圍第3項所述之高深寬比孔徑表面處理之裝置，其中，更包括一定位治具，其具有掛架與定位框，該掛架可掛置在該槽體內緣，該定位框可容置並定位該電路元件。
如申請專利範圍第3項所述之高深寬比孔徑表面處理之裝置，其中，更包括一視窗，係設置於該槽體之週緣，可供作業者監看該容置空間之狀態。