TW520625B - Method and device for patterning printed circuit boards - Google Patents

Description

520625 五、 發明說明 ( 1 ) 本 發 明 係 關 於 一 種 用 於 製 作 具 有 粗 導 體 結 構 及 至 少 一 具 有 細 導 體 結 構 區 之 印 刷 電 路 板 圖 案 之 方 法 及 裝 置 其 將 —* 金 屬 層 應 用 至 電 性 絕 緣 基 板 ， 然 後 藉 由 蝕 刻 y 白 此 金 屬 層 曝 露 出 想 要 的 導 體 結 構 〇 ΕΡ 0 062 3 00 Α2 已 揭 露 一 種 製 造 印 刷 電 路 板 的 方 法 其 中 將 金 屬 蝕 刻 阻 擋 層 應 用 在 金 屬 層 的 整 個 表 面 上 再 以 雷 射 光 照 射 選 擇 性 移 除 不 對 應 導 體 結 構 之 區 域 y 然 後 蝕 刻 掉在此情形下所曝露之金屬層， 形成 ，導 體 結 構 〇 DE 4 1 3 1 065 Α1 1亦揭露- -種製造印刷電路板的方法 其 中 將 金 屬 層 和 金 屬 的 或 有 機 的 蝕 刻 阻 擋 層 連 續 應 用 在 基 板 上 再 以 雷 射 光 照 射 ， 移 除 在 直 接 毗 鄰 後 面 的 導 體 軌 道 圖 案 區 域 中 之 此 蝕 刻 阻 擋 層 後 > 蝕 刻 掉在 此 導 體 軌 道 圖 案 之 情 形 下 最 終 所 曝 露 之 金 屬 層 y 而保 留 基 板 上 藉 由 蝕 刻 的 溝 渠 而 與 該 圖 案 電 性 絕 緣 之 金 屬 層 島 〇 因 爲 ύ 移 除 之 蝕 刻 阻 擋 層 的 區 域 只 須 具 有 很 小 的 寬 度 而 且 在 兩 個 導 體 軌 道 之 間 會 留 下 相 當 大 的 表 面 ， 所 以 以 雷 射 光 照 射 之 圖 案 製 作 可 以 很快 兀 成 〇 WO 00/04750 Α1 ί也說甲 § — -種製造粗導體結構和細導體 結 構 的 方 法 其 中 在 粗 導 體 結 構 區 之 蝕 刻 阻 擋 層 係 以 微 影 製 程 製 作 圖 案 而在 細 導 體 結 構 區 之 蝕 刻 阻 擋 層 則 使 用 雷 射 光 束 製 作 圖 案 〇 然 後 將 以 不 同 方 式 製 作 圖 案 之 蝕 刻 阻 擋 層 蝕 刻 成 已 知 的 樣 式 〇 雖 然 在 該 公 告 的 專 利 中 有 說 明 具 有 用 於 不 同 製 作 圖 案 方 法 之 相 同 蝕 刻 阻 擋 層 的 操 作 和 在 次 操 作時 蝕 刻 粗 和 .3- 細 導 體 結 構 之 可 行 性 5 但 •、發明說明（2) 是’因爲一般常用之雷射光圖案製作金屬蝕刻阻擋層（如 錫）不太適用於微影製程法。 本發明之目的在於特定一種以儘可能簡單且經濟的方 $ ’製作具有粗和細導體結構之印刷電路板的圖案之方 法及裝置。根據本發明，此目的可以下列之方法步驟達 成： a) 將一金屬層施加於一電性絕緣基板上； b) 將一蝕刻阻擋層施加於該金屬層上； 藉由以具有預定的第一波長和由第一成像單元（13)預 定之第一處理場區尺寸（3)之第一雷射光束（14)，侵蝕 部分的蝕刻阻擋層（6 1 )，而曝露出面對粗導體結構（3 1) 之圍線層（62); d) 藉由以具有預定的第二波長和由第二成像單元（23)預 定之第二處理場區尺寸（4)之第二雷射光束（24)，侵蝕 部分的蝕刻阻擋層（6 1 )，而曝露出細導體結構之圍線 層（63)，其中第二波長比第一波長短，且/或第二場區 尺寸（4)要比第一場區尺寸（3)小； e) 藉由蝕刻所曝露出的金屬區（62,67)，同時產生粗和細 導體結構（31，41);及 f) 藉由侵蝕蝕刻阻擋層剩餘的部分，曝露出導體結構的 表面。 因此，本發明係關於以相同方法步驟所產生之粗和細 導體結構，特別是製作蝕刻阻擋層之圖案，然後再蝕刻 ，但是藉由不同的雷射光之選擇，可以允許不同的導體 520625 五、發明說明（3)

結構和相對不同的絕緣間隔，而且在如此執行時，可以 達到各結構之最佳處理速度。有關於此，本發明使實行 具有短波之雷射光束的使用，而短的焦點長度可以在很 小的處理範圍中產生很精密的細結構，但是對於處理相 當寬的結構和相當大的範圍之操作的經濟方法而言卻太 慢，而具有長波長之雷射光束和長的焦點長度之設定， 可以在大處理場區中，以相當高的速度處理相對寬的結 構。對於粗導體結構之處理，在根據本發明之方法的優 選實施例中，提供第一雷射光具有介於l〇64nm(奈米）和 3 5 5 nm之間之波長，其中以l〇64nm爲佳，而第二雷射 光具有介於5 3 2nm和266nm之間之波長，其中以532nm 或3 5 5 nm爲佳，在所有的情形下，第一雷射光的波長要 大於第二雷射光的波長。此外，在根據本發明之方法的 優選實施例中，提供第一雷射光之光束會被聚焦成比第 二雷射光之光束長之焦點長度’結果’第一雷射光通過 之處理區域比第二雷射光的大。

根據本發明，用以製作具有粗導體結構和至少具有一 細導體結構區域之印刷電路板圖案之裝置，具有下列特 徵： a) 用以定位印刷電路板之支架； b) 具有偏射光學裝置之第一雷射光和具有第一焦點長度 之成像單元，其中其可以在能夠照射第一處理場區尺 寸之情形下，定位在印刷電路板的表面上； c) 具有偏射光學裝置之第二雷射光和具有第二焦點長度 520625 五、發明說明（4) 之成像單元，其中其能夠照射第二處理場區尺寸，第 二雷射光具有比第一雷射光短之波長，且/或第二焦點 長度和第二場區尺寸會小於第一焦點長度和第一場區 尺寸；及 d)用以分別使用第一雷射光照射具有粗導體結構之印刷 電路板的大場區，和使用第二雷射光照射具有相對細 的導體結構之印刷電路板相對小的場區之控制裝置。 本發明係依實施例和參考圖式詳細說明於後，其中·· 第1圖爲根據本發明之方法的兩種雷射光之配置圖； 第2圖爲具有粗和細導體結構之印刷電路板的平面圖； 第3圖到第6圖爲在根據本發明製造粗和細導體結構 時，在各個方法階段之印刷電路板的詳細橫截面圖； 第7圖爲根據第6圖之導體軌道結構的平面圖；以及 第8圖爲可以不同雷射得到且位在導體結構間之絕緣 溝渠，與不同層厚和不同場區尺寸，及可以達成之處理 速率的關係圖。 第1圖爲適合根據本發明之方法而完成之配置圖。二 個雷射光，即第一雷射光1 1和第二雷射光2 1係配置在 印刷電路板1之上，其中印刷電路板1係位在其平面可 以在X和y方向移位之平台10的處理區域中。第一雷 射光1 1藉由偏射光學裝置1 2和透鏡裝置1 3，產生可以 聚焦在印刷電路板1的表面上之第一雷射光束1 4，而且 由於相對大的第一焦點長度，所以其可以通過相對大的 第一處理場區3。第二雷射光2 1藉由其偏射光學裝置 520625 五、發明說明（5) 22和透鏡裝置23，產生能夠因短焦點長度25而通過較 小處理場區4之第二雷射光束24。雷射光1 1和2 1具有 不同的波長。例如，雷射光1 1爲具有1 024nm波長之銨 YAG雷射光，而雷射光21則可以是具有5 3 2或3 5 5 nm 波長之鈸-釩酸鹽雷射光。兩種雷射光1 1和2 1與平台都 可以中央控制單元9控制。 第2圖中具有粗導體軌道結構3 1之大處理場區3，和 排列在處理場區3之中且具有細導體結構4 1之小處理 場區4。根據本發明之方法，粗結構3 1和細結構41需 要使用二種雷射光1 1和2 1。 個別的方法步驟可參考第3圖到第6圖說明於下。這 些圖式只圖示通過印刷電路板的部分區域，例如，其具 有一個位在另一個上方且彼此由介電質層7相互分隔之 兩個導電層5和6。如第3圖所示，內層5已製成圖案 ，而外導電層6則經由介電質層7中之鑽孔或裁切孔8 ，部分連接到內導電層5。爲了製作導電層6之圖案， 例如，將由錫構成之蝕刻阻擋層6 1，應用在處理場區3 之區域和處理場區4之區域。在想要的粗導體軌道結構 3之區域，使用來自第一雷射光11之雷射光束14，侵 蝕在希望不要有導電表面或導體軌道，即想要的隔離間 隔的位置之蝕刻阻擋層6 1。因此曝露示於第4圖之區域 62。然後在對於細導體結構而言並不想要的金屬層6之 區域被曝露的情形下，用第二雷射光2 1之雷射光束24 ，部分照射被選擇的第二處理場區4之絕緣區。在此情 520625 五、發明說明（6) 形下所產生的裁切孔63會造成第5圖所示之結構。 然後蝕刻整個印刷電路板，結果，蝕刻掉曝露在區域 62和63下方之金屬層6之區域，使得產生具有粗導體 結構3 1和細導體結構4 1之第6圖所示之結構。 第7圖所示之平面圖顯示粗導體結構和細導體結構的 尺寸比例如何不同。粗導體結構具有ΙΟΟμπι(微米）層次 大小之導體軌道寬度，而細導體軌道結構則具有50μηι 層次大小之導體軌道寬度和對應的間隔。這兩個區域間 的邊界約爲75μιη。 用於粗結構和用於細結構之各個雷射光，可以參考第 8圖之圖式選擇。其圖不藉由以各個雷射光處理，產生 導體軌道間之最小間距，及後續之飩刻，由於不可避免 的回蝕刻，此溝渠也與銅層的厚度有關。影響溝渠寬度 之方式，會對每一種雷射光作另外的詳加說明，其中該 方式係根據處理場區之場區尺寸設定焦距長度。例如， 對於具有1 〇64nm波長之紅外線雷射光，後續的蝕刻會 在7 μηι的銅層上產生約爲28 μηι的溝渠寬度，而對於相 同的雷射光，在20μιη的銅層上，可以得到50μηι的溝 渠寬度，以上之情形皆假設雷射光的焦點長度係設爲25 x2 5 mm2之場區尺寸。若相同的雷射光被設爲150χ 1 5 0mm2之場區，則在導體軌道間之蝕刻溝渠已至少有 100至120 μηι寬，此取決於銅層的厚度。但是，對於後 面的設定，可以得到高很多之處理速度，如具有在圖的 右手邊上之速度刻度之連續線所示。對於較短波長之雷 520625 五、發明說明（7) 射光，分別對應較小溝渠寬度之5 3 2nm和3 5 5 nm，可以 得到想要的細結構，但是處理速度也比較低，如虛線和 點虛線所示。 符號之說明 1 印刷電路板 3 第一處理場區尺寸 4 第二處理場區尺寸 5,6 導電層 7 介電質層 8 裁切孔 9 中央控制單元 10 平台 11 第一雷射光 12 偏射光學裝置 13 第一成像單元 14 第一雷射光束 15 第一焦點長度 21 第二雷射光 22 偏射光學裝置 23 第二成像單元 24 第二雷射光束 25 第二焦點長度 3 1 粗導體結構 4 1 細導體結構 520625 五、發明說明（8) 6 1 蝕刻阻擋層 62?67 曝露金屬區 63 裁切孔 -10-

Claims (1)

1. 520625 六、申請專利範圍 1 · 一種用於製作具有粗導體結構（3 1)和至少具有一個具有 細導體結構（4 1)之區域（4)之印刷電路板（1)圖案的方法 ，具有下列步驟： a) 將一金屬層（6)施加於電性絕緣基板（7)上； b) 將一蝕刻阻擋層（61)施加於該金屬層（6)上； c) 藉由以具有預定的第一波長和由第一成像單元（1 3) 預定之第一處理場區尺寸（3)之第一雷射光束（14)， 侵蝕部分的蝕刻阻擋層（6 1 )，而曝露出面對粗導體結 構（31)之圍線層（62); d) 藉由以具有預定的第二波長和由第二成像單元（23) 預定之第二處理場區尺寸（4)之第二雷射光束（24)， 侵鈾部分的蝕刻阻擋層（61)，而曝露出細導體結構之 圍線層（63)，其中第二波長比第一波長短，且/或第 二場區尺寸（4)要比第一場區尺寸（3)小； e) 藉由蝕刻所曝露出的金屬區（62,67)，同時產生粗和 細導體結構（31，41);及 f) 藉由侵蝕蝕刻阻擋層（61)剩餘的部分，曝露出導體結 構（31，41)的表面。 2.如申請專利範圍第1項之方法，其中第一雷射光（11)之 雷射光束（14)具有介於l〇64nm和3 5 5nm間之波長，而 第二雷射光（21)之雷射光束（24)則具有介於532nm和 2 6 6 n m間之波長，在所有情形下’第_^雷射光束（2 4)之 波長係要等於或小於第一雷射光束（14)之波長。 3 .如申請專利範圍第1項之方法，其中第一雷射光束具有 -11 - 520625 六、申請專利範圍 1 064nm之波長，而第二雷射光束則具有532或35 5nm 之波長。 4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中第一 雷射光（11)具有一光學成像單元（13)，其可以產生大於 第二雷射光（12)的光學成像單元（23)之焦點長度（15)。 5. —種用以製作具有粗導體結構（3 1)和至少具有一個具有 細導體結構（4 1)之區域（4)之印刷電路板（1)圖案的裝置 ，具有下列特徵： a) 用以定位印刷電路板（1)之支架（10); b) 具有偏射光學裝置（12)之第一雷射光（11)和具有第 一焦點長度（15)之成像單元（13)，其中其可以在能夠 照射第一處理場區尺寸（3)之情形下，定位在印刷電 路板的表面上； c) 具有偏射光學裝置（22)之第二雷射光（21)和具有第 二焦點長度（25)之成像單元（23)，其中能夠照射第二 處理場區尺寸（4)，第二雷射光（12)具有比第一雷射 光（11)短之波長，且/或第二焦點長度（25)和第二場區 尺寸（4)會小於第一焦點長度（1 5)和第二場區尺寸（3) :及 d) 用以分別使用第一雷射光（Π )照射具有粗導體結構 (3 1)之印刷電路板（1)的大場區（3)，和使用第二雷射 光（1 2)照射具有相對細的導體結構（4 1)之印刷電路 板相對小的場區（4)之控制裝置（9)。 6. 如申請專利範圍第5項之裝置，其中第一雷射光具有介 -12- 520625 六、申請專利範圍 於1 064nm和3 5 5nm間之波長，而第二雷射光（12)則具 有介於5 32和266nm間之波長，其中，第一場區尺寸係 介於150x150mm2和50x80mm2之間’而弟一場區尺寸 貝 IJ 在 100x100mm2 和 25x25 mm2 之間。

   -13-