TWI328416B - Multi-layer printed circuit board and method for fabricating the same - Google Patents

Description

1328416 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種印刷電路板，尤指一種雙面或多芦 印刷電路板及其製造方法。 ’ a 【先前技姻 隨著小尺寸電子產品的快速發展，高密度封裝技術必 須符合這些需求。印刷電路板為承載電子產品^主^裝 置，因此需要能製作輕薄的印刷電路板，並具有細線寬: 微孔，以及高密度設計之製造技術。製造一印刷電路板的 習知程序包括壓製一金屬薄膜在一基板上’藉由旋塗塗佈 一光阻層，然後執行以下的步驟：遮罩曝光、顯影、蝕刻、 鑽孔與烘烤，疊層與鍍膜，等等。整個製造程序需要^ 的測試與修補，非常複雜。 美國專利編號6，195,883描述一種製造多層印刷電路 板的方法，其中利用一全加製程來製作具有高密度導線之 电路板。在一以銅包覆的基板上鑽孔，然後把基板沉浸在 鈀/錫(Pd/Sn)觸媒中。然後即進行化學鍍膜或電鍍，直到該 基板到達某個厚度。然後再塗佈一光阻材料，以保護該等 所製成的電路圖案。再來則進行一钱刻製程二^除 美國專利申請公告號2002/0083586描述一種製造多 層印刷電路板的方法，其將銅箔附著到一樹脂基板^兩面 上，然後塗佈一樹脂在其上，並透過雷射鑽孔形成一小通 =:最外部的鑽孔大小會大於一盲孔，該等孔洞係透過一 後績的化學鍍膜處理而完成。 美國專利編號5,502,893描述一種透過通孔在一金屬 板上進行塗佈的方法。特定言之，—第-金屬層經由-電 6 1328416 巧理形成在金屬板上之微型孔上。然後—第二 =電，形成在該第-金屬層上。該第二金屬層經^开里 電有機材料。最後在該非導電“ 學鍵i=;r觸yr產。: 一的之=提=二匕 鑛膜在該基板上形成一金屬薄膜之既有問題為金學 ϊί方可藉由物理研磨或化學飯刻來增加基板S 二ΐ但是’這她刻處理並無法適用於所有種 f 2000年時，Rubner揭示一種在一基板上成 裝薄膜的方法。其以多電解f聚合物溶液自挺ΐ 上’:然後將該基板沉浸在—觸媒溶液中。該自Ϊ ^膜材料與綱叙fs1的作騎產生 二，;;，0。1 年，Υ-一提供-種^ ΐϋ1垂直多層積體電路’其揭示於名為「透過 解、喷墨印職無電金屬鍍賴理之結合 、'積-電子電路」（”Vertically Imegrated招⑽舰^ lrcuis via a Combination of Self-Assembled Polyelectrolytes, InkJet Printing, and Electroless Metal at^ng Processes )之論文，可見於期刊[肪評此2〇〇2，第 二’ 8142-8147頁。美國專利公開編號2〇〇5/〇12〇55〇中 技術’其即將一觸媒電路喷灑及印刷到由 二且裝薄膜所覆蓋的—基板上。在該觸媒與該薄膜 之^發生反應’藉此形成具催化活性一把複合物。經由 化子鑛膜可形成-具有金屬電路之單一層板。 【發明内容】 雒的在於提供—種透過-喷墨印刷技術製造 一又或夕a P刷電路板之方法。本發明提供一種製造一 7 以藉崎低製造成本，並滿 造例中，本發明提供—種藉由喷墨印刷f ，—又面或夕層印刷電路板之方法，其」= ，第-自我組裝薄膜上形成一非黏以組= 中形成至少一微型孔，在該微孔的_^ 該基板的至少一側面上及該以= 上1觸媒粒子，並在該基板上形成—觸媒電路圖^表面 在另一具體實施例中，本發明提供_ 刷電路板之方法，其中包括提供—基板，===印 非黏結性薄膜，在該基板中形成至膜^^一 孔的一表面上形成自我組梦管 Λ ^•孔，在忒微型 =加速劑溶液中，在該基板上形成 孔中-金屬薄膜上形成!以路?在该基板上及該微型 定義種雙=刷電路板，其包括-基板， 的至少-側面上L觸J我形成在該基板 板 ―第—基板，其定義至少-微型孔， 薄膜上觸媒層，以及一第一電路，其形成在自我組裝 ，列，本發明提供-種多層印刷電路 自我组梦蒲腊"，、〜巩王少一微型孔，一第 第 第 面上’並在其間具有 一觸媒；：甘，/:形成在該第一基板之每-側面上，- -金屬4膜1成在該第一基板上之微型孔表面上，-i屬潯膜，其形成在該微型孔的表 該第一觸媒層，一第一電路 ，一弟一電路，其形成在誃筮一甘 ，並在其間具有該第一自我組裝薄^，、基板的一側 第-7基板的另-侧面上，並；ί;ί 應該瞭解的係==:=:=優點。 ，僅供作例示與解釋’其並未限制本文所主說明 本說明書t所併入且構成本說明書其二 解的係本發明的其中—具體實施例 解釋本發明的原理。 八運冋本祝明可用來 【實施方式】 為達解釋目的，本詳細說明中提出各種特定的以 便更徹底地瞭解本發_具財施 ㈡等特定細節亦可實“二^ ΐϊί 匕貧例十’會以方塊圖的形式來顯示各結構 /、裝置。再者，熟習此項技藝者便可輕易地明白本文中敘 述與實施方法的特定順序僅供解釋之用，本發明亦涵蓋各 種變化順序，而且仍然落在本發明具體實施例的精神與範 疇之中。 圖1Α及圖1Β為根據本發明之一具體實施例藉由喷墨 印刷製造一雙面印刷電路板之方法的橫截面圖。請參照圖 1Α ’步驟1，供了 一基板1〇〇，其包括已知的基板構成的 群組中之成員，其中包括塑膠基板、陶瓷基板、金屬板、 紙板、玻璃基板、PET基板、FR-4基板、彈性FR-4基板、 聚醯胺基板、環氧樹脂、或其任何組合。 1328416 在步驟2中，使用一表面處理程序以在基板loo之至 少一主要表面或是侧面上形成—自我組裝薄膜 (self-assembly membrane，SAM)103。該表面處理程序包 括將基板100沉浸在一陰離子或陽離子聚電解溶液中。然 後將基板100沉浸在一陰離子或陽離子聚電解溶液中，& 與先前的聚電解溶液具有相反的電荷。換言之，如果先^ 基板100沉浸在一陰離子聚電解溶液中，然後即將基板1〇〇 沉浸在一陽離子聚電解溶液中；反之亦然。這兩個步驟視 該製程的最後需要而重複進行。然後再將基板100沉浸在 具有與第一步驟的表面處理程序相同電荷的聚電解溶液 中。用於本發明之表面處理程序的陰離子聚電解溶液可為 聚丙烯酸（polyacrylic acid, PAA)、聚曱基丙烯酸 (pdymethacrylic acid，PMA)、聚苯乙烯磺酸(p〇ly娜比加 sulfonate，PSS)、聚(3-口塞吩基乙酸)（p〇ly(3_thi叩^職⑵此 acid), PTAA)或其任何組合。該陽極聚電解溶液可為聚醯丙 基胺鹽酸鹽(polyallylamine hydrochloride, PAH) ' 聚乙婦醇 (pol^inylalcohol, PVA)、聚乙烯基咪唑(p〇lyvinyljmidaz()le pvi 十）、聚（乙烯基吡咯烷酮）（poly(vinylpyrr〇lid〇ne)， PVP )、聚苯胺(p〇iyaniiine，pan)或其任何組合。 ’ 請參照圖1A’自我組裝薄膜1〇3為一多層薄膜結 構，且基板1〇〇之表面性質可經由自我組裝薄膜改 變。例如，可以增進該金屬化學鍍膜的材料之黏結性，以 及該材料的潤滑性與抗腐蝕性。該材料的電性與光學特性 亦:加以改善，或是可以形成用於多種光學及^子感應器 之電活層（electro-active layer)。該分子的自我組裝可^ ^ ^ 一特殊的功能基(例如氫鍵）、或是相反充電的非離子聚合 物、或疋在水溶液中陰離子、陽離子聚合物，可利用一自 發性層對層的方式被吸收到該材料表面上。該選擇性吸收 1328416 Γ合物可形成1層結構，藉麟成-錢自我組裝結 離子聚電解聚合物之多層薄 反广多層薄膜的方法說 吸收及清洗步驟;^後==⑼ 二„離子聚電解聚合物與陽離子；電解以 德組裝薄膜130形成在基板ι〇0的每-側面之 〇5之材料可為一靜電吸收膜、一親水性 i ίΪ、一聚合物多層薄膜的吸收膜、或其任何組合。請 ，:人參照圖1Α，於步驟3中，在基板1〇〇上鑽孔以形成至 ^ 一微型孔107。基板上的污跡在鑽孔期間可視需要而移 ^。在步驟4中，再次於基板100上進行上述的表面處理 耘序，以在微型孔107與非黏結薄膜105的表面上形成自 我組裝薄膜103。 、現在请參考圖1Β ’將基板100沉浸在一觸媒溶液中， 然後於步驟5中沉浸在一加速劑溶液中以在基板1〇〇的侧 面與微型孔107的表面中至少一個表面上形成觸媒粒子 1 〇 9。舉例來說，該觸媒可為一含金屬鹽的觸媒。在一例子 中’該含金屬鹽的觸媒中的鹽可為一鈀鹽觸媒或一鉑鹽觸 媒。該纪鹽觸媒可為一水性Pd(NH3)4Cl2溶液或一水性 11 1328416

NaJdCU溶液。該力σ速劑溶液包含二甲基胺蝴燒 (dimethylamine borane，DMAB)及甲搭。 於步驟6中，將該非黏結薄臈1〇5由基板1〇〇的侧表 面上剝除，而僅留觸媒粒子109在微型孔1〇7之表面上。'^ 於步驟7中，透過微分配喷灑觸媒在基板1〇〇上，然後將 基板100沉浸在一加速劑溶液中以形成一黑灰觸媒電路圖 案110。如果基板100之兩個表面需要不同的觸媒電路圖 案，可覆蓋一靜電吸收膜112到觸媒電路圖案11()上做: 保護。 於步驟8中，利用相同的步驟在基板1〇〇之其它側面 上形成觸媒電路圖案120。微型孔1〇7可在結構的上方呈 現一圓形輪廓。然後，於步驟9中剝除靜電吸收膜112。 同時，基板100的兩個側面具有兩個不同的觸媒電路圖案 110及120，及微型孔107的表面具有觸媒粒子1〇9。八 於步驟10中，將基板100沉浸在一電解質中以形成在 基板/〇〇上之金屬電路1101及1201，及微型孔1〇7中的 金屬薄膜1091。由此即形成了雙面印刷電路板。金屬電 路1101與1201之材料可由銅、鎳、銀、金或其任何組合 所組成的群組中選出。在—範例中，金屬電路η⑴與 的材料為銅，所使用的電解質可為一化學銅電鍍溶液，且 其化學式為本技藝專業人士所熟知。關於化學銅電鍍之形 成的進一步資讯可參考FA L〇wenheim所著的，，M〇dern

Electroplating ’ 第二版，wiiey. New York, 1974; N.V.

Mandich, G.A. Kmlik ^"Plating and Surface Finishing" 8〇 (1993) 68; C.A. Deckert 所著的”Piating and surface

Finishing- 82 (2) (1995) 48; Plating and Surface

Fin1Shing”82(3)(1995)58。 在:去離子水中溶解所有的試劑，然後攪拌數分鐘。 為了增進溶液的穩定性，可以在該電鍍槽中安裝一 12 1328416 :溶液， 素電 空氣ίϊΖίΐ加電鑛溶液之濃度的均句性’並可提供 乱餅錢_麵溶_穩定性。 墨印ί根據本發明另一具體實施财藉由喷 圄夕層印刷電路板之方法的橫截面圖。請參昭 =#，=21中，先提供-雙面印刷電路板2〇〇:如、 鑽有微2(ί層印刷電路板需要—埋人孔’即提供已經 黏妗一绍续思的雙面印刷電路板200。於步驟22中， 在:且體實到雙面印刷電路板200之至少一側面。 ^二施例★，同時在雙面印刷電路板200之主要表 S =2緣層240。該絕緣層可為一塑膠基板、陶兗 紙板、玻璃基板、附基板、fr-4基板、 早f 基板、聚醯胺基板、環氧樹脂或其任何組合。 錢面印刷電路板的步驟需重複至少—次，其中 tn two23，其先進行—表面處理程序來在每個絕緣層 我組I薄膜2〇3。覆蓋一非黏結薄膜2〇5 J自二、，且裝湾膜2〇3上。於步驟24中，在雙面印刷電路 反主以及絕緣層240上鑽孔以形成微型孔2〇6與2〇8。 請再次參照圖2B，於步驟25中，對於雙面印刷電路 反200以及絕緣層240進行一表面處理程序，以在微型孔 ^6與208之表面上形成自我組裝薄膜2〇3。將雙面印刷 =路板200以及絕緣層24〇沉浸在一觸媒溶液中，接著沉 /¾在加速劑溶液中，以產生觸媒粒子2〇9。於步驟26中， 亲J離《»亥非黏結薄膜2〇5,且僅留觸媒粒子209在微型孔2〇6 與208之表面上。藉由微分配喷灑觸媒到絕緣層240上， 再將雙面印刷電路板2〇〇以及絕緣層24〇沉浸在一加速劑 13 Ϊ328416 溶液中以形成一黑灰觸媒電路圖案210。如果於雙面印刷 電路板200的兩個側面上之絕緣層240需要不同的觸媒電 路圖案，可將一靜電吸收膜212覆蓋在觸媒電路圖案21〇 上以做為保護。 於步驟27中，透過相同的步驟以在雙面印刷電路板 200之其它側面上之絕緣層240上形成一觸媒電路圖案 220 ’然後再剝除該靜電吸收膜212。在雙面印刷電路才反 200之兩側上之絕緣層24〇具有不同的觸媒電路圖案 與220 ’而微型孔206與208之表面具有觸媒粒子2〇9。

於步驟28中，將雙面印刷電路板2〇〇與絕緣層 沉浸在電解質中’以在雙面印刷電路板細之兩側上 ，層240與微型孔206與208中的金屬薄膜2〇91上形成金 路2101與2201。因此，形成了具有盲孔2〇61、埋入 071及通孔2081之多層印刷電路板。該 路板之-埋入孔、-盲孔或-通孔

步驟，也不需，..員 光阻、蝕刻或鍍膜的 印需要料#設備雜置。因此， 本發明之鑽孔步驟可以視需要而決定:亥J型： 要成為該多層印刷電路板之埋入 、疋4镟型孔 發明可以減少使用昂貴的觸媒。透過本 廣料的產生，除了成纽mm i及光阻侧 有關本發狀難㈣實施護需求。 及說明之目的。並非毫無请、、s A引匕内谷，係供例示 精確形式。基於以上的揭示内二為所揭露之 許多變化及修飾對於熟習此項技藝者而言⑹ 1328416 ^發，之la”僅由本文㈣之_請糊範陳其等效 來定義。 舍另兒明本發明之代表性具體實施例時，本說明 書可將本#^方法及/或製程表示為—較之步驟次 序杜2二方法或製程的範圍並不繫於本文所提出 ，定的ί驟故該方法或製程不應受限於所述之特 疋步驟次。身為熟習本輯者當會了解其它步驟次序也 疋可行的j以’残將本說明書 視為對中請專，範圍的限制。此外’亦不應將有 之方法及/或|程的申請細範圍僅限 ，次序，實施’熟習此項技藝者易於瞭解，該等次| 可加以改隻，亚且仍涵蓋於本發明之精神與範疇之内。 【圖式簡單說明】 照於本發明具體實施例，其實施例圖解於 類;^所有圖式中將依相同元件符號以代 —Ξ iA 為根據本發明—具體實關巾藉由噴墨 Ρ刷-又面ρ刷電路板之方法的橫截面圖；以及 m f圖ϋ到圖/Β騎據本發明另一具體實施例中藉由嘴 墨Ρ刷製夕層印刷電路板之方法的橫截面圖。、 基板 自我組裝薄膜 非黏結薄膜 微型孔 【主要元件符號說明】 100 103 105 107 15 1328416 109 觸媒粒子 110 黑灰觸媒電路圖案 112 靜電吸收膜 120 觸媒電路圖案 200 雙面印刷電路板 203 自我組裝薄膜 205 非黏結薄膜 206 微型孔 207 微型孔 208 微型孔 209 觸媒粒子 210 黑灰觸媒電路圖案 212 靜電吸收膜 220 觸媒電路圖案 240 絕緣層 1091 金屬薄膜 1101 金屬電路 1201 金屬電路 2061 盲孑L 2071 埋入孔 2081 通孔 2091 金屬薄膜 2101 金屬電路 2201 金屬電路 16

Claims (1)

1328416 第 95M7280 號 修正曰期:99.5.12 修正本 十、申請專利範圍： 1. 一種製造印刷電路板的方法，其包含： 提供一基板； 在該基板的至少一側面上形成一第一自我組裝薄膜 (self-assembly membrane, SAM)； 在該第一自我組裝薄膜上形成一非黏結薄膜； 在該基板中形成至少一微型孔； 在該微型孔的表面上形成一第二自我組裝薄膜； 在該基板的至少一側面及該微型孔的表面上提供觸媒粒 子；以及 在該基板上形成一觸媒電路圖案， 其中形成該自我組裝薄膜之步驟包含： 將該基板沉浸在一第一聚電解溶液中； 將該基板沉浸到一第二聚電解溶液中，該第二聚電解溶 液具有與該第一聚電解溶液相反的電荷；以及 將該基板沉浸到一第三聚電解溶液中，該第三聚電解溶 液具有與該第一聚電解溶液相同的電荷。 2. 如申請專利範圍第1項所述之製造印刷電路板的方 法，其另包含將該基板沉浸在一觸媒中，以在該基板及該微 型孔中一金屬薄膜上形成一金屬電路。 17 第95】47280號 修正日期:99.5.12 修正本 3. 如申請專利範_丨項所述之製造印刷電路板的方 法’其另包含將該基板沉浸在—加速劑溶液中。 4. 如申請專職圍第1項所述之製造印刷電路板的方 法’其中形成賴魏之步驟包含在職板上祕以形成該 微型孔。 5.-種製造-多層印刷電路板的方法，其包含： 提供一基板； 在該基板的每-側面上形成一第一自我組裝薄膜； 在該自我組裝薄膜上形成—非黏結薄膜； 在該基板中形成至少一微型孔； 在該微型㈣表面上形成該自餘裝薄膜； 在該基板的至少一側面及該微型孔的表面上施加觸媒粒 子； 藉由觸媒微分配與沉浸在加速·液巾，在該基板上形 成一觸媒電路圖案；以及 將該基板沉浸在-電解質巾以在該基板與該微型孔中一 金屬薄膜上形成一金屬電路， 其中形成該自我組裝_之步驟包含—導電表面處理程 序，其包括： 將該基板沉浸在一第一聚電解溶液中； 將該基板m第二聚€麻财，該第二聚電解溶 液具有與該第一聚電解溶液相反的電荷；以及 1328416 :99.5,12 將該基板喊H聚轉 液具有與料1轉溶__電荷。 W解冷 6.如申請專纖圍第5項所述n多層印刷電路板 的方法，其另包含： 黏結一絕緣層在該雙面印刷電路板的至少-側面上；以 及 重複該等步驟以形成—多層印刷電路板。 7.如申π專利Ιϋ圍第5項所述之製造一多層印刷電路板 的方法’其中②形成_微型孔之步驟包含在該基板鑽孔以形 成該微型孔。 8·如申請專利範圍第7項所述之製造〆多層印刷電路板 的方法，其中該鑽孔步驟形成該多層印別電路板的一埋入 孔、一盲孔或一通孔。 9.如申請專利範圍第5項所述之製造/多層印刷電路板 的方法，其中形成該自餘裝薄歡步導電表面處 理程序，其包括： 將该基板沉浸在一第一聚電解溶液中； 將該基板沉浸到-第二聚電解溶液中，該第二聚電解溶 液具有與該第一聚電解溶液相反的電荷；以及 將該基板沉浸到一第三聚電解溶液中，該第二聚電解溶 液具有與該第一聚電解溶液相同的電荷。 1328416 第95147280號 修正曰期:99.5.12 修正本 10. 如申請專職圍第5項所述H多層印刷電路板 的方法，其中該觸媒包含一纪鹽觸媒（paHadium salt catalyst) 或一紐鹽觸媒（platinum salt catalyst)。 11. 一種多層印刷電路板，其包含： 一第一基板，其具有至少一微型孔； 一第-自我組裝薄膜，其形成在該第__基板的每一側面 上； 第觸媒層，其形成在該第一基板上該微型孔的一表 面上； 第金屬薄膜，其在其間形成具有該第一觸媒層之微 型孔的表面上，· 第電路’其在其間形成具有該第一自我組裝薄膜的 第一基板之至少一側面上； 一第二電路，其形成在該第一基板之另一侧面上； 一第二基板，其黏結在該第一基板的一側面上，該第二 基板具有至少一微型孔； 第-自我組裝薄膜’其形成在該第二基板的—側面上； ★觸媒層，其开>成在該第二基板上該微型孔的一表 面上；及 一第二金屬薄膜’其形成在該第二基板上之該微型孔的 表面上。 20 1328416 第95147280號 修正日期:99.5.12 修正本 12. 如申請專利範圍第11項所述之多層印刷電路板，另包 含一第三電路，其形成在該第二基板之該側面，其中該第二 自我組料膜係位於該第三電路與第二基板之間。 13. 如申請專利範圍第u項所述之多層印刷電路板，其中 第〃第-自我組裝薄膜各自皆另包含由陰離子與陽離子 聚電解溶液所形成的疊層。

14. 如申請專利範圍第u項所述之多層印刷電路板，直中 該微型孔為一埋入孔。 15.如申請專利範圍第11 該微型孔為一盲孔。 項所述之多層印刷電路板，其中 11項所述之多層印刷電路板 ，其中 16.如申請專利範圍第 該微型孔為一通孔。

17.—種製造印刷電路板的方法，其包含 提供一基板； 3 我組裝薄膜 在該基板的至少一側面上形成一第—自 (self-assembly membrane, SAM); 在該第-自我組裝薄膜上形成一非黏結薄膜 在該基板中形成至少一微型孔； 在該微型孔的表面上 自我組裝薄膜；. ’和該非黏結 薄膜上形成一第二 在該基板的至少一側面及該微型孔的 自我組裝薄膜上提供觸媒粒子； 、 2! 1328416 第95147280號 修正日期:99.5.12 修正本 剝除該非黏結薄膜，以移除該基板側面上之觸媒粒 子； 藉由微分配喷灑技術，在該基板上形成一觸媒電路圖 案。 18.如申請專利範圍第17項所述之製造印刷電路板的方 ' 法，尚包含將該基板沉浸在一電解質中，以在該基板上形成 ' 一金屬電路，及該微型孔中形成金屬薄膜。 φ 19.如申請專利範圍第18項所述之製造印刷電路板的方 法，其中該金屬電路為銅、鎳、銀、金或上述之組合。 20. 如申請專利範圍第19項所述之製造印刷電路板的方 法，其中該金屬電路為銅。 21. 如申請專利範圍第20項所述之製造印刷電路板的方 法，其中該電解質為化學銅電鍍溶液。

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