TWI425899B - 功能性印刷電路板快速製造方法及裝置 - Google Patents

Description

功能性印刷電路板快速製造方法及裝置

本發明是關於一種印刷電路板之製造技術。特別是有關於製造功能性印刷電路板的系統與方法，包括用以製造功能性電路板原型，並提供快速、安全、潔淨、無水化、有效率及小型化之製程。

印刷電路板(the printed circuit board，以下稱PCB)乃是用來在機構上支撐電子元件，並在電路上以連線或導線連結電子元件的物品。在習知之PCB製造技術上，上述連線或導線是以蝕刻或銑除方式，以銅箔片形成，並層積在非導體基層上。此種步驟耗費相當長時間，且使用大量有害物質及溶劑。此外，上述步驟也產生廢棄材料，而需以安全及環保方式處理。PCB之用途極廣，包括在電腦內、行動電話內，以及各種之電子器材上。

習知PCB製造技術產生之問題也來自於PCB之製造本身為相對複雜且費時之程序。例如，為生產一片原型PCB，如使用習知技術之製造方法，一般即必須使用5到30工作天，包括電子元件之組裝及運送。其期間長短主要取決於所製造之電路板複雜度如何。此外，由於在不同之製造階段一般均使用不同之製造機器，而機器可能位於不同處所，習知之PCB製造流程中也包括物品流通之統合技術，而需使用更多時日。結果，在習知之製造技術中，需使用大量時間。這種情形在所製作者為原型電路板，或以該PCB設計新產品時，更形不經濟。

習知PCB製造技術另一項缺點為其需重複使用相同的生產工具，例如在各生產階段中，均需使用罩幕及模型。因此，在每次設計新電路板時，均需使用新治具及模型。雖然這在大量生產時，是屬於合理成本，但對於小量試產而言，例如在新 產品推介(NPI)，特別是在原型製作時，此種時間、成本、處理及材料上之耗費，即屬昂貴。在習知技術中使用罩幕、也導致產生有害材料及溶劑，因而更需要在生產程序中，以特別設計之設備加以處理，更增加生產成本。

近來產業上之趨勢乃是引進更高度複雜化之電路板製作，這是由於使用更形複雜之技術及因應生產上更高之需求所致，主要的例子包括：更高之時鐘頻率，對控制阻抗(controlled impedance)更高的需求，因微型化而導致使用更小線寬、更小接點及孔徑，以及使用更多層次等。元件之尺寸越小，越不易於利用習知技術加工，因為在傳統製造技術中，早已有其基本之極限。例如，不同板層之疊積對位(registration)即產生正確性方面之問題。此項問題導致習知之PCB製作技術在產量及正確性方面，無法提高。

在不同板層間對位，在習知技術中隨技術之演進，其要求越形提高。不但如此，對位乃是製程中之主要瓶頸。需要龐大及昂貴之儀器，而最重要者為影響到製造正確性及產量。由於每一板層均個別製作，產生個別的、非線性之變形，最後再加以對位、積層，其精度要求為數十微米之程度。在習知製造技術中另一瓶頸為鑽孔。通常典型之PCB上會有數百至數萬導孔/孔洞，其直徑並不相同，而需要使用一整套之鑽孔機器，例如為機戒式或雷射鑽孔機，依序進行鑽孔作業。有時每次增加新層次後，即產生新的導孔/孔洞型態(例如埋孔，buried via)。在製作流程中，實屬昂貴之連串步驟，耗費時間與金錢。更因小孔徑之鑽孔機耗材消耗驚人，鑽孔費用可能高達全部製造成本30%左右。

如所周知，習知PCB包括導電板層及絕緣板層，均形成在基板上，在導電板上依線路設計形成導電線路。該導電線路係利用遮蔽，例如罩幕，描述將在基板上 形成之導電線路設計。開發出遮蔽之後，即使用例如金屬電鍍技術，以將導電材料(例如銅)施加到基板上未被遮蔽之區域。在某些作法中，該遮蔽隨後即遭移除，而在另一些作法中，遮蔽則留在PCB上。以電鍍或非電鍍製程形成連線，以在各金屬層間形成電連接。對於此相關技術進一步之討論，特別為使用SU－8作為光阻樹脂之技術，請參照美國專利第4,882,245號，其內容作為本案之參考。

SU－8是一種辛基環氧酚醛(octafunctional expoxidized novalac)，由Celanese Corporation(美國德州達拉斯)所販售。如上述’245專利所述，當SU－8與一顯影起始劑(photo initiator)與其他成份適度混合之後，可使SU－8在輻射線，例如選定之紫外線照射下曝光後熟化，可用來在該基板上定形線路。該’245專利建議使用UVE1014 CT(由美國康乃迪克州Fairfield之General Electric所生產之CT)，作為顯影起始劑。不過，其他材料，例如三芳基硫鎓鹽類(triarylsulfonium salts)也可適用。

快速原型製作是指利用例如固態自由成形製造法(solid freeform fabrication，SFF)或者直接寫入法(direct writing)，自動形成實體物件或模型的工法。固態自由成形製造法是一種製造固態物件之技術，是透過有次序之能量供應及/或材料供應，至空間上特定之點，以製作該固體。快速原型製作是將電腦輔助設計(CAD)或動畫模型軟體中取得虛擬之設計資訊，加以轉換成為薄層、擬真之平面截面圖，其後在實體空間中產生各層之截面，一層接一層，直到完成模型為止。在一添加型(additive)製作過程中，機器由一CAD繪圖中讀出資料，一層一層施加互相連續之層次之液體、粉末或薄片材料，而以此方式由一組截面圖型建構，加以自動接合或融合後，即可產生最終之形狀。添加型製法之主要優點在於能夠快速產生絕大多數種類之二維或三維形狀或幾何特徵。因此，快速原型製作經常使用在生產設計元件之 實體模型，而未必是工作模型。

設計PCB之目的乃在設計新產品。在步驟上通常是先設計一PCB，然後產生該PCB之原型。後者需花費相當時間，人力及費用。所得之PCB原型其後再經與電子元件組裝，進行測試。最常見之情形為測試結果顯示功能上或性能上之缺陷。如此一來，前述步驟即需重複進行，直到最後驗證結果顯示該PCB原型版本正確，已適合大量生產為止。

近來絕大多數之PCB原型是使用與大量生產PCB所使用者相同之製程及設備，以及相同之材料製作。此種方式之製程相當耗費人力，且對製作原型及小量生產而言，確實缺乏效率，造成時間、人力及費用不必要之浪費。

因此，目前業界亟需有一種能使PCB之設計能快速化、並能可靠的由設計階段經過原型製作，進入大量生產之技術。特別是需要有能直接由電腦PCB設計，立即經濟地自動產生原型之方法。

PCB原型在PCB研發過程中，極為重要。因為PCB原型乃是要將所研發之設計付諸測試之最終方法及標的。且是在決定是否付諸大量生產時，作為決策考慮最重要之因素。如貿然進入生產，而未確實製成與測試結果具有相關性之PCB原型，則該PCB大量生產之結果可能導致大量生產之系統產品失敗，造成時間及金錢大量損失。

在快速原型製作方面，目前業界使用數種方式進行。包括：選擇性雷射燒結(selective laser sintering，SLS)，融合鍍層模型化(fused deposition modeling，FDM)，立體光學造型法(stereolithography，SLA)，積層式物件生產(laminated object manufacturing，LOM)，電子光束燒熔法(electron beam melting，EBM)，以及三維 印刷技術技術(3－D printing，3DP)。通常而言，快速原型製作的目的在提供所設計產品作實體驗證，而非功能驗證。

過去曾經有數種方案提出，以提供PCB原型快速製作及生產之系統。其中有提議以機械式快速原型製作技術或其他類似方法，用以製作PCB。例如，有提議以押出方法，在傳統PCB基板上形成金屬導線。而另一種提案則是以紫外線雷射部份熟化樹脂樹脂，用以形成部份交聯(cross－linked)的基板。其上再以習知方法施以金屬導線。其後將該基板放置於一模具內，使其變形成為三度空間形狀，最後再予完全熟化，以形成三度空間之PCB。另一種作法則是將三度空間印刷技術使用在PC製作。利用一印字頭吐出導電材料，並利用另一印字頭吐出絕緣材料。關於此種技術之詳細說明，可見於下列專利文件：WO 0052976，US 5,172,472，US 5,099,090，US 5,156,772，US 6,169,605，US 5,838,567，US 5,264,061及美國專利公開案2004/0077112。

雖然上述各種方案提出不同快速製作PCB之方法，其速度也確可快於習知技術，但習知之PCB製作程序、系統及材料已經在業界沿用超過60年，以提供PCB各種適合其用途及應用方式所需之功能。因此，上述替代性方法因與習知方法不同，必須要加以修正，以配合所要製作之PCB所需提供之功能標竿。否則製造所得之原型PCB只能作為機械性，功能受限之模型，而不能作為全功能之機電結構，而與最終產品不同。時至今日，已知之技術均無法提供具有功能性價值之PCB製作技術，也無法提供能夠控制PCB之功能性，使其適應於所需之功能性需求標準之方法。

一般而言，測試結果通常是依PCB在不同環境下之表現而異。而PCB之表現更受各種特性所影響，這些特性在已出版之PCB工業標準中，均有嚴格的規範。

雖然已有各種嘗試，也有不同之可用技術，但迄今PCB之快速生產技術仍是業界遙不可及的目標。現今PCB之生產仍然沿用數十年歷史之技術，包括：成形、積層、鑽孔、電鍍、阻焊劑及網印等步驟。此種停滯性(protracted)製程造成遲延並增加設計及製造上之成本。只要使用PCB，莫非如此。因此，目前實有必要提供一種革命性之技術，可以大大減少生產時間及製造複雜度。此外，也必需有一種新技術，可以避免或減少傳統製造技術中，大量使用之習知技術毒性及/或有害物質。

習知技術之製程事實上極為浪費。據估計大約只有7%之物料投入生產之後，可以留在製成之PCB上。換言之，所投入之物料中有93%最後是作為毒性廢棄物處置，並造成環境嚴重破壞。

以下對本發明之說明，目的只是在提供對本發明若干面向及特徵之基本理解。發明之說明並非對本發明之全面介紹，因此並非用以特別介紹本發明之主要或必要元素，或用來界定發明之範圍，其唯一之目的只是在以簡單扼要之方式展示本發明所提出之數種概念，作為以下發明詳細說明之導言而已。

根據本發明之一面向，本發明係提出一種由電腦設計直接、快速且有效率生產功能性PCB及功能性PCB原型之方法及裝置。

本發明之一特徵在於所製得之PCB雖然是以不同材料，透過不同製程及機械製作(與習知技術係用於大量生產不同)，但可產出測試結果，而該測試結果與用利用習知大量生產技術製造方法製作之PCB設計，所得之測試結果，具有高度之相關性。

根據本發明之另一面向，本發明之方法及裝置可生產出的PCB與主要工業標準所規範之重要功能及規格具有高度相關性。詳如以下所述。此外，本發明也包括可以符合現存及將來之工業標準之結構性預訂方式，故而可以實現彈性的PCB製造方 法，並能符合適用之工業標準，特別是為目標用途所規範之標準。

根據本發明之數種實施例，本發明提供生產功能性印刷電路板之系統及/或方法。目的在使本發明所揭示之系統及方法可以更有效率，且以較傳統生產方法更勞力及設備密集之方式，生產功能性PCB。所生產之功能性PCB具有所需之機械性能、導熱特性、電氣特性及其他特性，使該PCB可提供傳統PCB設計上應具備之特性。

本發明所揭示之PCB製造設備具有「辦公室友善」(office friendly)之特性，並且適合進行潔淨生產(clean operations)，例如可在研究開發場所進行製造。此外，本發明之PCB製造系統及方法可以不需使用製造工具(例如罩幕及網印機)，或只使用極少之製造工具，即可從事生產。因此製造過程容易掌握，且對短時間少量製作而言，更可提高效率。如何從數種組成PCB之材料中選取適當之材料，以使PCB具有適當之電子、電氣、電磁、導熱及機械特性，將在以下作較詳細之說明。

本發明之一實施例也揭示快速生產原型之設備，用來以較習知方法更短之期間內(例如某一實施例只需短至數小時)，生產功能性PCB。能夠達成如此節省時間之原因，非但在於改變製造PCB之程序面，更在於所使用之設備及材料。習知之PCB製造方法需要數十到數百專業員工，設備及廠房之鉅額投資，以及大量製造設備。反之，根據本發明特定實施例，只使用單一操作員，並使用單一系統即可製作PCB，該製造系統將不同元件加以整合，該不同元件在習知技術則需分別由多數不同製造機器供應。本發明之製程高度自動化，且只需單一操作員，即可操作物料容器之更換、在製造系統建置製造資料、簡易的系統校正等等。如有必要，也可將電子元件的組合整合到製程中，而達成一完全統包系統(turn－key system)。

根據本發明之另一面向，製造PCB時可不使用基板或習知之軟性銅面積層板(copper clad laminate，CCL)，而是使用添加型技術，例如固體自由成形製造法及/或電子印刷技術，以「從零做起」(from scratch)製造PCB，換言之，不使用任何起始基板。在一特定實例中，係將可輻射熟化之液體組成物注入一托盤，對該可輻射熟化之液體組成物施予輻射線，固定PCB之形狀及邊界。成為一熟化之絕緣層。換言之，可將輻射線選擇性的施予，熟化該液體，以作成任何尺寸及形狀之PCB，並包括在其內形成幾何形狀(例如導孔/孔洞)。上述第一步驟將產生一絕緣體，實質上就已取代傳統之基板。傳統之基板則需要鑽孔、裁邊，才能形成適當之尺寸及形狀。將該絕緣層熟化之後，以添加型且無罩幕之方式，例如以噴墨印刷或其他技術，將導線施加在該熟化之絕緣層上。其後再施加可輻射熟化液體組成物，形成另一絕緣層。重覆上述步驟，直到製成PCB為止。導孔/孔洞之金屬化也可利用添加型技術達成，例如SFF。另也可將該PCB翻轉，在另一面進行另一套絕緣層及導電層之製程，以製得多層雙面PCB。不同的熟化方法及烘烤步驟，都可在製造各層絕緣層及/或導電層之製程中使用。本發明之優點在於可以避免製造多層PCB時，必須將各層對準之對準、對位上之困難。因此可以防止誤差之累積。

根據本發明之另一面向，係提供製造至少一功能性印刷電路板之方法，該方法包括下列步驟：A.取得一PCB製造資料檔；B.執行資料轉換，以產生一修改後之對應製造檔；C.執行資料變更，包括修改該修改後製造檔所含之參數，以配合製造PCB時所使用之材料及製程之變化：該資料變更後產生一變更後製造檔； D.提供一托盤；E.利用該變更後製造檔製造一介電層，其步驟包括：i.將一液體組成物注入該托盤；ii.使該液體組成物塗布於該托盤之表面；及iii.熟化該液體組成物之選擇區域，以固定PCB之形狀及邊界，以提供一熟化之絕緣層，而具有一上表面及一下表面；F.以該變更後製造檔製造一導電層，其方法包括將一導電線路形成在該熟化絕緣層之上表面及下表面之至少一者；用以提供一PCB，該PCB可表現與傳統利用該製造資料檔所製得之PCB相同之性能。

本發明之方法另可包括多次重覆步驟E及F，且可在該介電層之上表面或下表面重覆該步驟。用以製得多層單面PCB。本發明之方法另可包括翻轉該單面PCB，使該熟化之絕緣層成為上表面，並在該介電層之上表面或下表面之另一者多次重覆步驟E及F，用以製得多層雙面PCB。本發明之方法另可包括在該介電層之上表面及下表面重覆該步驟E及F，用以製得多層雙面PCB。本發明之方法更可包括在該雙面PCB上以有色介電材料，形成絕緣焊劑罩幕層、導電接腳塗布與標記中之一種或多種。

熟化該選擇區域之方法可能包括以輻射照射選擇之區域。以輻射照射選擇之區域之方法可包括以紫外線照射該選擇區域。熟化該選擇區域之方法也可另包括一熟化提升步驟，使用在輻射照射該選擇區域之後。該熟化提升步驟包括一加熱步驟。該加熱步驟可包括以微波照射該製得之PCB。在上述方法中步驟D可包括在該托盤上提供一離型劑。提供一離型劑之方式可包括下列之一種：提供一織物層在該托盤 上，或噴灑一液體離型劑在該托盤上。本發明之方法另可包括在該熟化之絕緣層上製作導孔/孔洞之步驟，其方法包括界定非輻射照射區，及在該熟化步驟後清除該非輻射照射區。本發明之方法另可包括在選定之導孔/孔洞內施加導電物質，以製造導電孔。該步驟E可包括在該托盤內施加一液體組成物，該液體組成物含有辛基環氧酚醛(octafunctional epoxidized novolac)光阻劑及光起始劑。該液體組成物可更包括奈米顆粒。形成該導電線路之方法可包括以一噴頭射出導電物質於該熟化之絕緣層上。每次執行E步驟時小步驟i，ii及iii可重覆多次，用以製造該介電層，使該介電層具有多數小層。在每次重覆小步驟iii之後，可以對製得之PCB加熱。本發明之方法並可另包括在每次執行小步驟i，ii及iii時，在小層上形成導孔/孔洞。本發明之方法並可另包括在每次執行小步驟i，ii及iii時，在選定之導孔/孔洞內施予導電物質。本發明之方法另可包括在執行多次之小步驟i，ii及iii後，在選定之導孔/孔洞內施予導電物質。本發明之方法並可另包括在執行步驟E預定次數後，在該製得之介電層上製作熟化提升通道。本發明之方法並可另包括在執行步驟E預定次數後，施予可溶性物質，以在製得之介電層上界定導孔/孔洞。每次執行步驟E之後，可以重覆執行小步驟i，ii及iii，而使用至少兩種不同之介電材料，以使製得之介電層包括多數之小層，各層具有不同之介電絕緣特性。

在本發明中步驟E另可包括在該介電材料中混合：可以提高導體之黏性之成份、可以穩定該介電材料之機械性之成份、及可提升該介電材料之熱穩定性之成份，其中至少一種。在本發明中步驟E另可包括在該介電材料中混合可以改良介電層材料絕緣特性之成份。步驟E另可包括在該介電層上形成一中介層，用以提升導電材料固著至該介電層之固著力。本發明之方法可另包括在執行選定次數之步驟E時， 在該介電層至少一表面形成溝槽之步驟，而其中步驟F則包括在溝槽內施加至少一部份之導電線路之步驟。本發明可包括在執行選定次數之步驟F時，以該變更後製造檔所規範之厚度變化，形成導電線路之步驟。在執行選定次數之步驟F時，形成導電線路之方法，可包括以一導電材料形成一種子層，及在該種子層上形成一主導電層之步驟。形成主導電層之方法包括可以使用電鍍。本發明之方法另可包括在執行選定次數之步驟F時，對所形成之導電線路執行自動化光學檢測，及對該導電線路執行電阻測試，兩者中至少一種之步驟。

發明之方法另可包括在完成PCB製作之後，進行電氣性能測試之步驟。在一托盤上可同時製造多數之PCB。步驟E與步驟F均可另包括至少根據該介電層所需之絕緣特性及該導電層所需之電阻特性，而選用製程參數之步驟。步驟E之小步驟ii另可包括平整該液體之上表面之步驟。

根據本發明之另一面向，本發明揭示製造至少一功能性印刷電路板之方法。該方法包括：將PCB製造資料檔上載到一控制器；使用該控制器控制一中央處理站之作業，以裝載一製造托盤至多數托盤定位站，及從該多數托盤定位站卸載該托盤；使用該控制器控制一介電材料供應器之作業，以供應一介電物質至該托盤，並控制一熟化機構之作業，以熟化該介電物質，而形成一介電層；利用該控制器控制一導體供應器之作業，以供應一導電物質至該介電層上；及利用該控制器控制一加熱站之作業，以對該介電物質與該導電物質之至少一者作熱處理。該熱處理可包括將該介電物質與該導電物質之至少一者，暴露於選自下 列之至少一種之步驟：紫外線輻射，微波輻射及加熱器輻射。控制該介電材料供應器之作業，可包括操作一液體供應器，將一輻射可熟化液體供應至該托盤上之步驟，且其中熟化該介電物質之步驟包括輻射照射該液體之步驟。控制一介電材料供應器之作業包括操作一供應頭，根據該介電層之外形設計，供應介電物質之步驟。本發明之方法另可包括利用該控制器控制一平整機構之作業，以平整該介電層。控制該導體供應器之作業包括操作一噴墨印字頭，以供應導電線路材料之步驟。

本發明之方法另可包括利用該控制器控制一翻轉機構之作業，以翻轉一製得之板體，以在該板體兩側形成導電線路。該方法可另包括將至少二製得之板體熔接之步驟。本發明之方法另可包括：操作該控制機以從至少該PCB製造資料檔，產生自由成形製造檔之步驟，其中該自由成形製造檔中選定之資料經過變更，以使該PCB具有與習知方法技術之PCB之功能特性，具有高相關度之功能特性。變更成變更後製造檔之方法可另包括產生一檔案，以控制該熟化機構，以使導孔/孔洞定形之步驟。變更成變更後製造檔之方法可另包括產生一檔案，以控制該熟化機構，以使導孔/孔洞定形並含有傾斜，非垂直之側壁之步驟。變更成變更後製造檔之方法可另包括產生一檔案，以在各製得之板體製造相配合之結構，以確保該製得之板體熔接時可正確對位之步驟。

在本發明的方法中，利用該控制器控制一導體供應器之操作，可包括在該介電層之兩面供應導電物質之步驟。本發明之方法另可包括設定該熟化機構之參數，以製作具有與根據該製造資料檔製成之習知PCB絕緣層相同特性之介電層之步驟。本發明之方法並可包括設定該導體供應器及該熱處理站之參數，以製造具有與根據該製造資料檔製成之習知PCB絕緣層相同特性之導電層之步驟。變更成變更後製造資 料檔之方法可另包括改變導電線之設計厚度，以降低電阻之步驟。本發明之方法另可包括利用該控制器控制該介電材料供應器之操作，及該導體供應器之操作，以透過連續形成其中具有導孔/孔洞之薄層介電小層之方式，以形成導孔/孔洞，並在導孔/孔洞內施加導電物質之步驟。該小層之至少二層可以使用不同之介電材料形成。本發明之方法更可包括利用該控制器控制該介電材料供應器之操作，及該導體供應器之操作，以透過施加導電材料柱，並在柱體周遭施加介電層之方式，以形成導孔/孔洞之步驟。本發明之方法更可包括利用該控制器控制該介電材料供應器、該導體供應器及一可溶性材料供應器之操作，以透過施加可溶性材料使該導孔/孔洞定形，施加介電層於該可溶性材料周遭，除去該可溶性材料使該導孔/孔洞出現在該介電層中，及施加導電物質於該導孔/孔洞內之方式，以形成導孔/孔洞之步驟。本發明之方法並可包括利用該控制器控制該介電材料供應器之操作，以形成焊接罩幕及/或標記之步驟。

根據本發明之另一面向，本發明揭示一功能性PCB之製造方法，該方法包括：形成一具有一上表面及一下表面之主介電層，其方式包括在一製造托盤上施加一介電材料，並將該介電材料暴露於一熟化製程，以使該主介電層之面積及邊界定形；於該主介電層之上表面形成一系列互相穿插之導電線路層及絕緣層；於該主介電層之下表面形成至少一導電線路層。其中將該介電材料暴露於一熟化製程之步驟可包括以一光源照射該介電材料之步驟。將該介電材料暴露於一熟化製程之步驟可包括部份熟化該主介電層之步驟。形成各導電線路層之步驟可以使用直接施加法(direct－write)供應導電材料，並熟化該導電材料至少一部份，加以執行。本發明之方法另可包括在選定之介電層形成導孔/孔洞，及施加導電材料於該導孔/孔洞內 之方式，形成導孔/孔洞之步驟。形成導孔/孔洞之方式可包括形成當中具有導孔/孔洞之介電小層，以形成各該介電層，及在各小層之導孔/孔洞中施加導電物質之步驟。形成導孔/孔洞之方法可包括施加可溶性材料以界定該導孔/孔洞，其後形成各該絕緣層，最後在形成各絕緣層後，除去該可溶性材料之步驟。

本發明之方法另可包括形成接腳塗布、焊劑罩幕及標記之至少一種之步驟。形成各該絕緣層之方法可包括重覆形成厚度為該絕緣層之部份之小層，及在形成下一小層之前熟化該小層之步驟。本發明之方法另可包括在各小層上形成孔洞，及在熟化該小層後，在孔洞內施加導電物質之步驟。形成導孔之方式包括改變各小層之孔洞直徑，而使形成在各絕緣層之導孔具有傾斜之側壁之步驟。施加導電材料之方法可以包括塗敷選定孔洞之側壁，但將其他孔洞完全塗滿之步驟。本發明之方法另可包括執行電氣測試，以驗證該PCB之功能性之步驟。本發明之方法另可包括同時形成一第二功能性PCB之步驟，其步驟包括將該介電材料暴露於一熟化製程，而於形成該主介電層之同時，使該第二主介電層之面積及邊界定形，於該第二主介電層之上表面形成一系列互相間隔之導電線路層及絕緣層；及於該第二主介電層之下表面形成至少一導電線路層之步驟。

根據本發明之另一面向，本發明揭示一製造印刷電路板(PCB)之系統。該系統包括：一中央處理站，包括一可延伸機器手臂，用以裝載一托盤；至少一托盤定位機構，位於該機器手臂可及之處，用以由該機器手臂接受該托盤；至少一介電物質供應器，位於該機器手臂可及之處；至少一導電物質供應器，位於該機器手臂可及之處；一熟化站，位於該機器手臂可及之處；及一操作機器，耦合於該介電物質供應器、該該導電物質供應器及熟化站，並控制其作業。本發明之系統另可包括一 製造站，其內裝置該介電物質供應器、該導電物質供應器及該托盤定位機構。本發明之系統並包括：一第一製造站，位於該機器手臂可及之處，並在其內裝置該介電物質供應器及一托盤定位機構；及一第二製造站，位於該機器手臂可及之處，並在其內裝置該導電物質供應器及一第二托盤定位機構。該介電物質供應器可包括一液體供應器；及一顯影機構。該顯影機構可包括一輻射光源。該輻射光源可包括一紫外光源。該導電物質供應器可包括一供應頭。該供應頭可改變傾斜角度。

本發明之系統可更包括一翻轉機構。用以翻轉在該托盤內製得之板體。該翻轉機構可以設置於該中央處理站之內。本發明之系統可另包括一處理器，以接收PCB製造資料並轉換成控制指令，以控制該介電物質供應器、該導電物質供應器及該加熱站之作業，及進一步變更該控制指令，以改變該PCB製造資料之參數。本發明之系統可另包括一離型機構，以使製造完成之電路板脫離該托盤。本發明之系統可另包括一清潔機構，用以清除該顯影機構所未顯影之物質。本發明之系統可另包括一焊劑罩幕施加器，位於該機器手臂或一搬運機器人可及之處。本發明之系統可另包括一標記施加器、一接腳塗布器及/或電氣元件組裝單元，均位於該機器手臂或一搬運機器人可及之處。

在該系統中，該離型機構可包括一托盤開啟機構。本發明之系統另可包括一控制器，以動態改變該輻射光源之焦點。本發明之系統另可包括一加熱器，以加熱該托盤。該製造站可包括一惰性氣體氛圍。該第一及第二製造站中至少一者可包括一惰性氣體氛圍。該托盤可包括多數之可加鎖小托盤。

根據本發明之一面向，本發明揭示一製造印刷電路板(PCB)之系統，該系統包括：至少一介電子系統，用以製造介電層；至少一導體子系統，用以製造導電層； 一熟化子系統；一操作機台，以控制該系統之作業；及一搬運機構，以將各子系統搬運至一個或多個PCB製造物。該介電子系統可包括：一液體供應器；及一顯影機構。該顯影機構可包括一輻射光源，該導體子系統可包括一印字頭，本發明之系統可更包括一腔體，於製造過程中可供應惰性氣體氛圍。本發明之系統可更包括一製造托盤，用以收容一或多個PCB製造物。該熟化子系統可包括一烤爐。該熟化子系統可包括一加熱器，以加熱該托盤。該液體供應器可包括多數噴嘴。該導體子系統可包括多數之供應頭。該導體子系統可包括一種子層供應器及一導電線路製造器。該種子層供應器可包括至少一供應頭，而該導電線路製造器包括一電鍍子系統。

以下對於本發明不同實施例之說明，均在揭示一種印刷電路板(PCB)原型製作及/或生產之新穎裝置與方法。該裝置是單一、全自動、數位化、積體化之系統，用以製造有完全功能性之PCB空板(bare board)。必要時且可組裝電子元件於其上。在特定情形下該系統也可用於同時製造多數PCB。所製得之PCB具有絕緣層、導電層金屬化導孔/孔洞及犧牲導孔/孔洞，與習知之PCB相同。其不同之處在於上述組成部份均使用新穎之製程及製造系統所製作。

本發明之系統可僅由單人操作，即可生產全功能之PCB，且費時僅數小時而非數日。本發明可不使用或僅使用極少量毒性及/或有害物質。因此本發明之系統可在一研究開發場所內，進行實驗室內PCB原型製作。本發明也可不使用習知技術之治具與光罩、機台，因此本發明之系統為低勞力、快速產出之製造方法，足以取代工業化之PCB製造設備。本發明對於電子研究開發作業提出極大之貢獻，例如可以大量節省勞力及成本，以及縮短設計到上市所需時間，同時因為在設計初期階段，可在實驗室內製作而將機密設計內容保持在實驗室內，可加強保密。不但如此，本 發明也可以對於設計上之錯誤，儘早當場反應，以在原型測試階段即可發現錯誤，不致於累積誤差。本發明另一優點在於可以將基板測試分歸不同研究團隊及依不同設定(例如類比、數位、直流、高頻等)進行，可以打開瓶頸，但所增加費用極少。上述之優點及其他不及備載之優點，足以使得PCB之研究開發過程更為彈性且更為集中，並可使PCB原型的製作由能免則免之步驟(如今日之狀況)，變成簡化縮短PCB流程所不可或缺之必要步驟。

本發明之系統對於PCB之製造業也提出重大貢獻。包括可以極有效率，在短時間內生產相對少量(例如原型、NPI)之PCB，因此對於PCB製造業者可以節省建置成本，以及製造工程上需手動之勞力，故可大量縮短對客戶之回覆時間，提高其競爭力。本發明其他特徵及優點，可由以下詳細說明而更形清楚。

第1圖表示本發明一實施例之PCB製造系統100之示意圖。第1A圖表示該PCB製造系統100內置中央處理機構之示意圖。如第1A圖所示，該中央處理機構具有一轉盤110。延伸臂115固定於該轉盤110上，而托盤架120連接該延伸臂115之一端，以承接該托盤125。該轉盤110、延伸臂115及托盤架120使得本發明之系統，可將托盤125置於任何圍繞在轉盤110周圍之工作站內。在本實施例中，該PCB 180是從托盤125舉高，並可以翻轉機構185(詳如下述)將之翻轉。必需說明者為：本發明並不限於使用上述元件，且使用任何機器人系統均可提供相同之功能。在本實施例中，如第1圖所示，環繞在轉盤110周遭之工作站包括介電層製造站130、熟化站135(可例如為一烤爐)、導體製造站145及清潔站140。另外，如有必要，也可提供一排料槽160，用以排出完成後之電路板。

各工作站之功能包括提供可在環境條件及/或清潔度條件(例如真空環境、鈍 氣環境(例如氬、氮)等)下製造之能力。同時，一主操作員機台150提供全部自動化控制之管理，以及使用者介面，並用來控制該系統100中不同工作站之作業，以及托盤處理機構。該主操作員機台150可以更換為一遙控站，用以控制數個製造系統100。當然，本發明中也可提供任何數量之工作站，因此在此所揭示之特定工作站，以及其他實施例所揭示之工作站，只是用來例示，不得用來限制本發明之範圍。

本發明之系統也包括原料容器170，用來容置消耗性製造原料，並將該原料儲存於適當環境下。適當之物料製造裝置(未圖示)可將製造用原料在使用前處理至適當條件，包括預熱、攪拌等。製造用材料可為液體或粉狀，可包括介電材料及導電材料。其他製造材料另可包括導體塗布材料、有色介電材料(例如印製標記之顏料)、絕緣材料、焊劑罩幕材料、可溶性材料、鉛、焊膏、水、清潔劑等。

以下詳細說明各工作站之結構及其作業。但該製造系統之製程可以一般性描述如下：將用來製造空板之標準CAD及/或CAM(電腦輔助製造)檔案，以及必要之組裝檔上載(意指本發明之系統可利用時下一般PCB工廠生產PCB時所使用相同之電腦檔)到該主操作員機台150。將該檔案轉換並變更成製造檔，提供機器指令，用以製造全功能之PCB。如有必要，另可提供以CAD做軟體模擬，包括與使用者互動(例如詢問對於特定設計、控制阻抗值等有無修改之必要？以及其他關於製造設計(DFM)之詢問)。製造過程是由該轉盤110將托盤125放進該介電製造站130開始。將一可輻射熟化液體組成物倒入、噴灑、加入托盤125內。

雖然在本實施例中使用特定之可輻射熟化液體，但由本案專利說明書即可瞭解，其他材料形態也可使用在本發明。例如粉狀物甚至固態物(例如可選擇性將該 固態物變成液態)，均可使用。此外該液體也可使用輻射以外之方法熟化，例如加熱熟化、以化學方法熟化等。就此而言，本說明書所稱之「熟化」，包括部份熟化及全部熟化，視情形而定。換言之，在生產之不同階段中，不同層次可以不同程度熟化，均可以該程序管理加以控制，而可針對不同設計及不同材料特性，而決定個別的熟化條件。因此除非使用「全部熟化」一詞，否則「熟化」均包括部份熟化及全部熟化。

將該液體組成物平均噴灑在托盤125內，以形成一樹脂薄層。在本發明某些實例中(未圖示)，試用不同方式以確保樹脂能平均分布。利用一輻射光源(例如一紫外光源，如第2圖所示)照射該液體，以使PCB之形狀及邊界定形。該輻射可熟化該照射區域，使其成為硬化之介電材料。

在此步驟，大家均可瞭解，一板層(例如一介電層)可包括數層製得之小層。例如一絕緣板層可包括數介電層，依上述方法將一層製作在另外一層上面。該板層之總厚度可依設計上所需之特性(電氣絕緣特性或機械特性)而定。此外，該托盤位於該介電製造站時，可作Z軸運動，以在製成之PCB變厚之同時，可調整其與供應裝置之距離。(例如形成一層後，PCB將變厚。此時可將托盤因應增加之厚度下移。)另一種方式是使該供應裝置可做Z軸運動，用於補償製造過程中增加的厚度。

第2A及2B圖顯示托盤225內填滿液體260，並暴露於輻射線下之狀態。使用一輻射光源，例如一紫外光雷射265A或紫外光燈265B照射該液體，使該PCB成形，並將全部區域暴露於輻射之下。在此步驟中，導孔/孔洞或其他幾何圖形(如導電線路所用之溝槽)並不受輻射照射，因此在熟化及清潔後，該導孔/孔洞即露出，並可用來容納導電材料。在本實施例中，該清潔站140是用來除去及清除未經 輻射照射之樹脂，例如位於導孔/孔洞位置之樹脂等等。但在本發明其他實施例中，該介電製造站可將介電材料選擇性施加(意即只施加在材料需要熟化及硬化之位置)，其後進行熟化。如此即可不需後續之除去及清除未熟化樹脂之步驟。

在第2A圖中顯示使用一掃描機構將光束由光源265A引導到液體，直接「描繪」所需之PCB形狀之方式。而在第2B圖中則顯示使用一動態光罩275，使光速透過光罩達到液體260，以複製所需之形狀之方式。當然也可使用其他之技術，而不背離本發明之範圍。因為使用輻射照射可以形成任何形狀，使用本發明甚至可以同時製造多數PCB，如第2A圖第2B圖所示。如上所述，在經照射之區域270熟化之後，將形成PCB之基板。事實上因為本步驟可產生一基板以供製造PCB，故而不需使用傳統之起始基板，例如CCL。

在該第一介電層上，將定義PCB形狀之區域全部暴露在輻射下後，可將該托盤搬送至熟化站(例如烤爐135)處理。另一種方式是在完成數層之後，再進行熟化。此時托盤應先搬送至導體製造站145。在導體製造站145可形成導電線路，並對導孔/孔洞做金屬化，其方式可使用例如噴墨型印刷技術。在完成印刷後，該導電材料可予熟化(例如燒結)。如有必要，並可將托盤再度搬送至熟化站135，進行加熱熟化。導電線路製作完成後，可進行測試(例如以光學檢驗該導電線路)，以驗證導體成形是否正確，及驗證與所提供之製造指令之相關性。如可能，可再進行導電性電氣測試，以驗證形成之導體之電氣性能。其後將托盤送回介電製造站130，並在托盤內倒入第二層可輻射熟化液體組成物。在開始各製作步驟前，或在步驟後，如有必要也可進行清潔或清洗步驟(例如在清潔站140)。

再度啟動輻射光源照射絕緣層之暴露區域，以將該區域熟化，而在導電線路層 上形成絕緣層。與之前相同，導孔/孔洞之位置及其他幾何形狀(例如導電線路所用之溝槽)，並不照射輻射，故在熟化及清潔後，該導孔/孔洞即會露出，可以用來容納導電材料。再度將托盤置於熟化站內處理，再搬送至導體製造站，以將該導孔/孔洞金屬化，或在導孔/孔洞內加入導電材料，形成第二層之導電線路。在此步驟中，某些導孔/孔洞可能只在側壁塗布，其他導孔/孔洞則以導電材料填滿，均可根據該製造指令決定。

如所周知，該液態樹脂倒下後會分布成自然形狀之平坦上表面。這是本發明本實施例之優異特點。換言之，在製作完成三明治形之導電層與介電層夾層後，其上表面為平坦，而可在其上製作其他導電層。然而在某些情況下，也可使用例如強制平面機構(例如刮刀)，使其表面更加平坦。第3A圖及3B圖即顯示其一例。其中第一樹脂層310已經熟化，其上又形成一導電線路315，另外，導孔/孔洞340側壁也以導電材料350塗布。在第3A圖中，絕緣層320已經輻射照射，使導孔/孔洞330定形。而在第3B圖，經過清除多餘，未熟化之樹脂320後，該導孔/孔洞330就會露出。當將第3B圖之結構熟化，如有必要再經烘烤後，就可提供一平坦上表面，以供形成第二金屬層，其方式包括將導電材料施加到導孔/孔洞330內。此行業人士均可瞭解，要達成平坦上表面可能需要若干「休息」時間，以使液體能平坦分布，其長短與液體黏度、周遭溫度等有關。

上述之處理程序可重複進行，以形成如所需數量之金屬線路層。其後利用例如轉盤110上之翻轉機構185，將熟化之PCB翻轉。再度進行上述程序，以在PCB之底面產生導電線路及接腳，所得之PCB與其他PCB相同，在上表面及下表面均具有導電層。只要製作完成第一介電層之後，在PCB之底面可以形成各種數量之層 次(包括介電層)。另外，在製造中，該PCB也可在需要時加以翻轉，均可根據製造流程決定。如第1圖所示，全部製程可以使用一攝影機及其他控制手段(未圖示)監控。因此可以不需使用基板，也不需使用傳統PCB製造技術，即可製作雙面PCB。(指兩最外層均需具有導電元件之PCB。如本行業人士所知，在PCB內層也可具有導電層，即為多層雙面PCB。)

第4圖表示本發明另一實施例之PCB製造系統之示意圖。第4圖所示之元件與第1圖之實施例類似，但圖中並無該介電製造站及該導體製造站，而以結合之介電及導體製造站430代替。本實施例之製作流程與第1圖之實施例也相似，但該絕緣層及該導電層是在製造站430製作。該製造站430包括可以供應可輻射熟化液體組成物及供應該導電線路之元件。例如，該結合製造站430可包括一噴嘴，用以供應該輻射可熟化液體組成物，以及一噴墨頭，用以印刷導電線路。如此即可免除在導體製造站與絕緣體製造站之間來回運送之作業，而可提高效率。此外也可簡化對位之程序，提高正確性。

第5圖表示本發明另一實施例之PCB製造系統之示意圖。第5圖所示之PCB製造站也與第1圖或第4圖所示者相似，但增加另一製造站。該增加之製造站用來測試完成後PCB之設備，以及在PCB上組裝元件之設備。所包括之製造站有一焊膏供應站565、一電氣測試站570及一貼片站575。另設置一轉盤510B，用以搬送板體，而在該製造站565、570及575內處理。本實施例之一特色為該熟化站535為一烤爐，該烤爐也作焊劑爐使用。此外在本實施例之烤爐535也提供將板體送至第二轉盤510B之機構，其方式可包括使用一輸送帶。

以下將說明本發明一實施例之PCB之製造方法。第6圖表示本發明一實施例之 PCB製造方法流程圖。第6圖所表示之步驟係使用於第5圖之系統，但也可使用在本發明PCB製造系統之其他實施例。於600將適用之製造檔602，客戶資料604及組裝檔(也可省略)606下載至操作員機台550。上述檔案之資料經過轉換及變更，成為一製造檔。根據本發明之內容，「資料轉換」包括改變資料之呈現方式，以適應該製造系統。此時該資料所代表之設計內容則未變更。因此例如在步驟600可將CAD資料轉換成可以產生自由成形製造檔之製造檔，用以提供製造PCB各步驟，例如在形成可熟化液體薄層，燒結粉末等步驟，所需之指令。另一方面，「資料變更」包括修改原始設計，以提供與傳統PCB相同之功能，但製作過程卻使用非傳統材料及方法。因此該CAD資料經過修改，以定義例如用來形成導電線路及導孔/孔洞之材料導電係數，熟化後介電材料之介電係數等。改變後的製造檔也包括應於何處形成絕緣材料、應於何處形成導電材料、曝光時間、熟化及/或烘烤時間等之描述，而使製造所得之PCB之性能，能與傳統使用該原始CAD資料，以傳統方式製作之PCB，具有高度相關性。

於步驟610製作一PCB板體，其方式為使用本發明系統之數製造站。如前所述，在開始製作時並不使用基板，故步驟以於611準備該托盤開始。如下所將說明，準備托盤在此階段有其必要，但事後需將托盤與製成之PCB脫離，例如於製造完成時或於翻轉時。因此可以使用例如塗布可溶性材料，形成離型層之方式，以便於脫離。於612製備一介電層作為該電路板之起始層。該介電層可利用任何快速模型製作/SFF/直接寫入技術，以介電材料形成，包括可輻射熟化液態組成物、可燒結介電粉末等。該介電層可加以熟化，例如依據該製造檔602所提供之設計，經過轉換及變更後之資訊，以輻射照射、化學或熱處理熟化等方式熟化。熟化或固化後之介電 層可以進行退火或烘烤。在此步驟中，該第一層介電層並不需在單一步驟中製成，而可透過熟化或固化相疊數薄層液體、粉末等材料而形成。重點在於：因為製作了該第一層介電層，本實施例之方法即不需使用一基板作為起始材料。其後可將該PCB做成任何所需之尺寸或形狀，其方式只需將起始材料依所需形狀熟化即可。此種高度彈性帶來許多優點，例如簡化其他在本系統內之程序(例如導孔/孔洞金屬化之低長高比，因為只需在介電層部份高度進行金屬化，詳下述)。

在完成第一介電層後，進入步驟614，在該介電層上形成一導電層或導電線路。用來形成該導電層之方法有多種，包括各種直接寫入或SFF方法。根據本發明一實施例，該導電線路是以印刷技術形成，例如以噴墨印刷技術。與該介電層相同，該導電線路並不需要在單一步驟中形成，而可以印刷多數薄層，層層相疊之方式形成。各導電層可予熟化或不熟化，也可部分熟化至所需程度，或在沈積第二導電層之前，經過烘烤。在完成該導電線路之後，可將該PCB退火或烘烤。於616進行導孔/孔洞金屬化，及其他線路連接，均可視需要而製作。另一種方式係使步驟614至616平行進行，例如使用多數供應頭，以供應導電材料，其一用以形成導電線路，另一供應頭用以作導孔/孔洞金屬化。於618判斷是否需製作其他層次。如是。則重複步驟612到618。於步驟616做導孔/孔洞金屬化，目的在將導孔/孔洞以導電材料填滿或包覆。如上所述，製作導孔/孔洞需有其他預處理步驟(例如於製造站540)，以在步驟616金屬化之前，清潔該導孔/孔洞，除去多餘之介電材料。於此所稱之導孔/孔洞金屬化，可理解為使用導電材料填滿或包覆導孔/孔洞。但導電材料未必為金屬材料。故「金屬化」只是名稱而已。

步驟610之處理，可在PCB之上表面製作完成後，在另一面重複進行。換言之， 於達到步驟618後，可判斷是否已完成最後一層，其後判斷是否應在PCB之下表面製作導電層及/或絕緣層。如是，在本特定實施例中即將PCB翻轉，重複進行步驟610，以在PCB之下表面製作導電線路及絕緣層。

當610之所有步驟均完成後，可於620進行另外之表面修飾步驟。在表面修飾步驟中，所有步驟均只影響PCB之最外層。因此表面修飾步驟可在完成至少一最外層後才進行，無論為PCB之上表面或下表面。在主要表面修飾步驟(如依第6圖及第7圖所示)以外，也可視需要進行板體著色步驟，用來使板體具有與傳統PCB相同之外觀。所使用之顏料可為環氧基底材料。另一種方式是將介電材料以不同顏色製作，例如可為深綠色之材料，顏色與傳統方法之製作之多數PCB相同。一般而言，形成綠色介電材料之方法是在製作過程中，或在系統中，在原材料中加入顏料，其時機為形成材料層之前。

於步驟622進行接腳塗布。接腳塗布之步驟於空板之表面修飾步驟中，扮演重要角色，因為接腳(包括用來插入元件之導孔/孔洞)為電路板與元件間唯一之接觸點。因此元件與部分或全部接腳間之連結需具有高品質，包括其機械特性(例如拉伸強度、剝離強度)與電氣特性(例如導電係數)。此外，連結時可使用一中介材料，以在元件與電路板之導體間，提供一良好介面，包括黏著度、導電性等。塗布接腳的適當方法有數種，其中適用者包括HASL(熱氣焊料整平技術，因ROHS環境保護法規之限制，現已極少使用)、化學鎳/浸液金技術、化學鎳/化學鈀/浸液金技術及其他方法。上述之方法於習知製造技術中均屬常見，均使用大量化學浸潤、溶劑及有害物質。

如上所述之金屬連接之方法，因電路板所使用之材料、該電子零件之材料以及 連接兩者之中介材料而有不同。例如使用焊劑作元件組裝時，即應使用焊油(solder flux)。電路板之材料組成物在PCB製作過程中可予控制，因此可以根據特定電路及元件相關需求，而加以調整，以產生不同之表面特性，因此根據本發明之一特徵，接腳塗布程序中有一步驟是用來提供能符合特定應用上需求之功能。例如某些電路板完全不需塗布接腳(例如某些種類之PCB原型，並不需要具有接腳，故不需塗布)，或只需以有機可焊性保護劑(organic solder preservative－OSP)做簡易之接腳塗布即可。有機可焊性保護劑之優點在於在焊接前，可保護該導體表面不受氧化。另一方面，對於需使用更複雜之塗布技術(例如化學鎳/浸液金塗布技術)之電路板，例如採用晶片式印刷電路板(chip on board)或球柵陣列(ball grid array)之元件，即應提供相對應之接腳塗布。本發明之實施例使用該導體製造站，例如第5圖之製造站545，以塗布接腳。如有必要，也可使用適應性材料(adapted materials)作為接腳塗布劑，例如奈米銀膏、奈米金膏或其他類似材料。另外，本發明之方法中，塗布接腳之方法也可根據所使用之接腳及導電材料，以及所需之目標應用不同，而有不同。此外，由於在本發明之方法中，該導電材料可與習知之PCB製造技術所使用之銅不同，故可使用不同材料形成接腳，用以在電子元件與電路板間，提供良好之材料介面。

於步驟624在PCB之兩面或一面之最外層表面，製作焊劑罩幕層。焊劑罩幕之目的最主要在將PCB最外層表面隔絕，而避免在暴露之線路之間(此處不需塗布焊劑)，形成焊劑之連接。焊劑罩幕之製作有助於達成本發明之特徵，但於某些用途並不需要，故不需使用。在傳統PCB製造方法中，液體顯影劑型焊劑罩幕是以網印方式塗布到電路板，其後於烤爐中乾燥。之後將電路板暴露於光源下，進行顯影，再 除去未曝光之罩幕部分。最後再將電路板加以烘烤，以熟化遺留之罩幕部分。

根據本發明之一實例，焊劑罩幕係以施加之方式形成，而不使用罩幕，與上述傳統焊劑罩幕形成方法並不相同。根據其中一實施例，係以SFF工作機形成介電材料薄層(或類似物質，可含有顏色)之方式，形成該焊劑罩幕。例如可使用該介電製造站530形成焊劑罩幕，形成所需之形狀，如上述製造檔所定義。另一種方法是在該焊劑罩幕製造站使用數位噴墨印刷系統，而以施加之方式，高度正確的將低黏度油墨，以噴墨方式印刷，成為焊劑罩幕層。所施加之油墨可以提供與習知製造技術所使用之焊劑罩幕類似之特性。關於此項技術，如有進一步了解之必要，可參考美國專利第6,754,551號。另外，於此所未說明之其他方法，也可用來製作該焊劑罩幕。

於626製作一標記。標記之目的在標示元件之名稱，以在組裝時可以參考。通常之作法為標示小型白色之元件記號，使得手動組裝較為容易。雖然並非PCB功能上必要之特徵，但本發明可提供此項特點，並可應不同應用上之需求而利用。在習知技術中標記是以網印機，印刷(例如使用標記底片形成網版)到電路板。最後於烤爐中熟化而結束此步驟。

根據本發明一實施例，該標記是以下列方法之一製作。在一實施例中係使用該介電製造站530，以適當之材料形成標記。例如薄膜直接寫入機器，即可用來固化該介電材料之有色版本，最好為白色，因在傳統PCB製造中均使用白色。該介電材料可在製作過程中，添加顏料而具有顏色。但其他材料也可應用在本發明，只要能在其他製程步驟中(例如以高溫焊接元件時)，不致脫離即可。在另一實施例中則使用噴墨印刷技術形成標記，該噴墨印刷機器在本發明之系統中應做適當之調整與修 改。例如以色列Rehovot之Printar公司所生產之LGP－809數位標記印刷系統，即可適用。另一種做法是在導電製造站，例如第5圖之製造站545，形成標記。另外其他未說明之方法，也可用來形成該標記。

步驟620所進行之表面修飾綜合說明如下：必需說明者，為在根據本發明之較佳實例中，本步驟中之所有步驟(包括接腳塗布622、焊劑罩幕形成624、標記形成626)，都使用該介電製造站530及該導電製造站545進行。而兩者也應用在電路板之製作。因此在表面修飾步驟中，傳統技術上必需以數台額外機器才能執行之步驟(亦即，在傳統製造技術中必須分別使用多數特定之機器形成記號，以及以多數之特定機器形成焊劑罩幕等等)，在本發明當中則以一多目的製造站即可達成。因此本發明確可簡化製作程序，提昇效能。

完成步驟620後，該PCB之製作基本上已經完成，產生一PCB之空板。如有必要可在步驟630將PCB搬送至製造站570，進行電氣測試。使用電路板檢驗及/或測試，以驗證電路板之瑕疵及功能性。程序主要包括使用適用之電流等，檢驗其電阻係數及導電係數。測試可使用時下相關產業所使用之基台進行，例如飛針測試機(flying probe testers)。為使測試機達成與本發明系統各實施例之相容性，可能必需進行某些調整，以及增加其他在該完成後之電路板所需之測試功能。當然其他之驗證程序及其他測試，均可包含在本發明製造機器之不同步驟中。如製得之PCB通過測試，即在640獲得一全功能化之PCB空板。

如第5圖所示，本發明之實施例也可在該製造系統中，整合元件組裝功能。該組裝步驟650可以模組化方式進行，因此元件組裝機器可以整合到本發明之系統內。就此而言，在652先進行PCB之焊劑塗布，再將PCB搬送到焊劑塗布站565， 以在電路板之相關部分(例如接腳處)，塗上元件組裝所需之焊接材料(例如焊膏)。根據本發明之實施例，該焊劑之塗布可以施加之方式為之，而不使用罩幕及網印機。就此目的，可使用一自動化、高正確度之焊劑塗布機器。另一種方式則可使用本發明系統之其他元件，例如該介電製造站或該導電製造站，來塗布焊劑。焊劑之塗布係根據適當之組裝資料檔，該資料檔經過轉換與變更程序成為製造檔。

在進行654組裝電子元件時，本發明之實施例可使用傳統少量表面黏著機(surface mounting device)、貼片機(pick & place machines)(例如貼片機575)，並可根據本發明之系統，以及基板材料等考量，加以修改。根據客戶需求，可使用元件插孔機。另可以傳統之回焊爐(reflow oven)進行焊劑塗布656。在一實施例中，本發明之系統使用特製之回焊爐(或其他型態之爐)，塗布焊劑。另一種方式則可在熟化站535進行焊劑塗布。例如在此種實例中，該熟化站535即為可做回焊爐使用之爐體。

第7A圖表示本發明另一實施例之PCB製造方法流程圖。第7A圖中之數步驟與第6圖之步驟雷同，但根據第7A圖所示之方法，該PCB並非以交互製作介電層與金屬層之方式製作，而是製作個別介電層，在各層次形成導電線路及導孔/孔洞，最後將各層接合。例如各不同層次可包括數層已接合之介電小層，將各層加以接合，成為單一之介電層，但其中單面或雙面含有金屬線路分布其上。所形成之層體可以視為一積層體，全部之積層利用中介介電物質(intermediate dielectric substance)(例如預浸材料等)，以熔接或接合方式，形成完整之PCB。

使用中介介電物質之目的有二：一是相鄰兩層(包括導孔/孔洞)之間的電氣中介導體，二是黏合相鄰兩層(與疊積有關)。中介介電物質層可以預先處理，以符 合周遭介電底板之形狀，例如可在中介介電層上形成開口，配合相鄰層次上所開設之開口，其方法可使用雕刻、鑽孔、雷射鑽孔、固態自由成形等。中介介電物質之形成(第7A圖未圖示)可與介電層製作步驟平行進行，用以縮短全部製作時間。該程序需重複進行，因每層多層板體都包含多數中介介電層，作為介電層互相間之中介層。

於700將適當之電路板檔702、客戶資料704及組裝檔706(可予省略)下載到操作員機台550。上述檔案之資料經過轉換及變更，成為一製造檔。該製造檔包含一自由成形製造檔，用以提供製造PCB各步驟，例如以可熟化液體、燒結粉末等形成之薄層，所需之指令。該製造檔也包括應於何處形成絕緣材料、應於何處形成導電材料、曝光時間、熟化及/或烘烤時間等之描述。

在710製作PCB板體，其方式為使用轉盤及本發明系統之數製造站。如前所述，步驟以於711準備一托盤開始。其後製作一介電層。該介電層可利用任何快速模型製作技術，以介電材料形成，包括可輻射熟化液態組成物、可燒結介電粉末等。該介電層可加以熟化，包括以輻射照射、燒結粉末等方式，根據該基板檔702所提供之設計而定。其後可以進行退火或烘烤，作為熟化之方法。在此步驟中該第一層介電層並不需在單一步驟中製成，而可透過熟化或將連續之液體、粉末等薄層暴露而形成。重點在於：因為製作該第一層介電層，本實施例之方法即不需使用一基板作為起始材料。其後可將該PCB做成任何所需之尺寸或形狀，其方式只需將起始材料依所需形狀熟化即可。

在完成第一介電層後，進入步驟714，在該介電層上形成導電線路。用來形成該導電層之方法有多種，包括各種直接寫入法或快速原型製作方法。根據本發明一 實施例，該導電線路是以印刷技術形成，例如以噴墨印刷技術。與該介電層相同，該導電線路並不需要在單一步驟中形成，而可以印刷多數薄層，層層相疊之方式形成。各導電層在製作相疊之下一層前，可予熟化或不熟化。在完成該導電線路之後，可將該PCB退火或烘烤。於716進行導孔/孔洞金屬化。如前所述，導孔/孔洞金屬化可與金屬線路形成同時進行。於718在該層上執行自動化光學檢驗(AOI)，以驗證所形成之導電線路與製造檔之相關性。

於步驟713判斷是否需製作其他層次。如是。則重複步驟712、714、716及718。否則，執行步驟715，將個別所製得之層次加以對準，重疊。可在各層提供確認記號，以便利將各層對準。將該疊積物熔合或接合成為一體，其方式可為習知之退火或接合技術。另一種方式則是將各層貼附，以最終聚合步驟及/或最終熟化步驟，將該結構完全熟化而硬化。完成此步驟後，程序進行與第6圖所述相同。

第7B圖表示在第7A圖之製作方法下，將不同板體層次對準之實施例。第7B圖為側視圖，只顯示相鄰兩層PCB之介電層700A與700B，互相對準。兩層均以導電線路780覆蓋。兩層間以中介介電層720分隔。因為使用固態自由成形製造該介電層，在相鄰兩層間可製備微小形狀輔助物，以提供對準之依據，並提高正確率。該輔助物可為形狀互相配合之突針760與插槽740。對準輔助物可在資料變更階段加入到製造檔中，且只使用在介電層無導體及其他元件之部分。

根據本發明不同實施例，可以使用不同元件及不同步驟，製造PCB。以下將詳細說明。如同對第1圖之說明，該主操作員機台150包括一中央計算單元，用以操作本發明系統之各種組成元件。該中央計算單元之架構顯示於第8圖，在以下說明中有時稱為系統管理員(SM 800)，主要包括如下元件：一製程管理員(PM 805)， 用以進行整體管理及監督製造流程(指製造程序)，包括不同子程序之同步及協調、程序控制，例如移動軸控制、溫度控制、初期及後期之時間推移等。機器內通信介面810用以連結本發明系統之次級元件之部分或全部。在本發明中有些次級元件可具有獨立之製程管理及使用者圖形介面(GUI)，建置於其內。記憶單元815用以儲存製成之演繹法則(序列及平行之統合，及其他提高效率所為之最佳化等等)，以及其他相關資料。例如，該記憶單元815可以儲存登入檔(log files)、製造程序之影像文件或其相關部分，可以預先規制或手動規制(例如，所使用之攝影機可提供兩種功能，包括專為內部製造流程所為之影像處理及為產生製造文件檔所為之影像處理)。

上述演繹法則可以用來支援一種或以上之電路板及/或一種或以上設計之平行處理。該演繹法則也可執行生產請求之暫時性分析，以評估預定完成時間、材料容器之供應量、估計之尺寸變動(如有)、機械設計變動(例如金屬線路所用之溝槽成形、導孔/孔洞形式、熟化加熱通道、導電線路之厚度、各層之厚度)、提高導電係數(例如以添加方式)、電氣特性變動(可包括要求使用者輸入額外之參數，例如作業之頻率)等等。LAN/WAN通信介面820用以請求接收、遠端規制、各種工作佇列等等。如有必要，本發明之系統另可包括外界或內部通信介面(實體介面或邏輯介面)。

該系統管理員800可另包括獨立之控制與錯誤回復單元825，用以監督外界生產程序、處理及改正錯誤等。一操作員GUI 830用以提供使用者一規制面板，用以根據製造流程報告書、操作員登入報告書、系統狀態報告書、錯誤報告書、統計資料等，進行校正及製程設定等操作。一維修GUI 835可有別於該使用者GUI 830而 獨立設置，用以提供所有之操作員GUI之功能，以及更專業之規制面板，以產生系統元件及維修等級之登入報告書、錯誤報告書，並提供直接使用次級元件，以及即時監控或改變製程等等。

通常而言，該系統管理員800管理並監督整體系統，並可由上述各種元件全部或一部組成，另可包括其他各種元件，均視需要而定。該系統管理員800也可支援製造請求先後排序，故可同時接收多數之請求。

該系統管理員控制系統之操作，包括該中央機械手，用以將托盤由一製造站搬至另一製造站。該中央機械手可使用傳統之機器人，例如美國麻州Chelmsford之Brroks Automation公司所製作之Reliance ATR常壓機器人，或美國加州Carson之Epson Robots公司所製作之Pro Six PS3型常壓機器人。於第1A圖之實施例中，該中央機械手包括一轉盤110、可延伸臂115及托盤架120。該轉盤可以是任何習知高準確度之轉動盤，例如德國之Taktomat公司所製作之Rundtakt。無論實際完成之架構如何，該中央機械手均需能準確將托盤放置於各製造站中。

要將托盤準確放置，可由加強托盤本身之設計著手。由於托盤是在各製造站中移動，故需針對各別製造站提供適當之機械介面，該中央機械手之機構及該翻轉機構也需有適當之介面。更由於PCB在製作中放置於各製造站時，位置必須高度精確(誤差值在數微米左右)，如何牢固放置及對位，均為重要考慮，特別在將電路板在不同製造站間搬送時，更是如此。在本發明一實施例中提供兩種托盤對準之精確度。第一種需確保托盤正確對準製造站之工作表面。於此情形，可使用現有技術之機構，將其固定在製造站之工作表面。目前已知之正確固定方式包括電磁固定方式、氣壓固定方式、真空等方式。

除此之外，本發明之實施例也可提供確保PCB能在製作托盤內，精確對準之功能。詳言之，當將第一層暴露於介電製造站之後，該暴露之PCB相對於該托盤之座標，必須恆定，亦即，PCB不得在托盤內有任何移動。此外，該PCB於生產多層雙面PCB時需經翻轉。因此該對準機構需能確保PCB翻轉後，仍能與該托盤在平面上形成適當之對位，以利後續加工。

根據本發明一實施例，固定PCB之方式乃是使用製作托盤上特定位置所提供之真空吸孔。該真空吸孔是由連接到部分或全部製造站，以及該轉盤之中央真空系統所驅動。操作該真空系統，即可將該PCB固定於該托盤。該真空吸孔可以活塞封閉，用以維持製造表面平坦，特別是在製造第一介電層時。使用其他方法做為替代，以固定托盤，例如利用側箝，均在本發明範圍之內。也可使用電腦視覺對位系統，建置於部分製造站，在製造托盤於製造站間移動時，如該PCB在托盤內發生位移，即可即時反應。本發明之優點，特別是第6圖所示之製程之優點，包括全部製造站均使用施加型非接觸製程，故可免除使用印刷機、罩幕等，可以簡化對位偏差之改正，且僅需透過軟體層次之因應更改，例如對位記號之座標，即可完成。更顯著之優點為，在偵測到托盤對位偏差時，並不需重新以機械方式置放。在本發明中，於偵測到托盤對位偏差時，該系統管理員可將下一層次之座標，以適當量作平移，以補償該對位偏差。上述及其他優點使得本發明之方法能較傳統PCB製作程序，提供更有利之特性。不必如傳統技術，需對所有層次一次進行機械式之對位。特別是本發明之系統可於每層(甚至每一小層)製作時，均進行對位，故可避免累積誤差，並可將多層、特定功能之電路板，以高度精確之方式製作。

第9圖為本發明一實施例之托盤之上視圖，該托盤用來製造具有支撐框之 PCB。該支撐框提供數項優點，包括容易移動、容易對準、容易離型、以及容易翻轉，均如以下所述。該PCB 920形成在托盤900之中央部分，並包括支撐框元件925，該支撐框元件925於PCB製作完成後必須加以移除。該支撐框元件925因使用機械式元件以將該PCB固定接觸於該支撐框元件925，使得該PCB更容易移動並更容易固定。該機械式固定元件可以配合固定之模型尺寸設計，而不受所製造之PCB實際尺寸影響。例如可以在該支撐框下方，而不在整個製作表面上，形成真空吸孔。在此種設計下該支撐框元件之尺寸及位置將與PCB相配合，而不受PCB尺寸影響。此外，連結元件935將該PCB連結於支撐框元件925。

如第9圖所示，可以製作一對準罩幕930於支撐框925之上方。對準罩幕930可以形成於各介電層上表面。於製作第一介電層時，則可另在線路板翻轉後，於其底面另外製作對準罩幕，作為對準之用。該對準/基準罩幕可以在各層均形成於相同位置，其形狀則無限制。重要的是在習知技術當中所用來對半導體製造做整體對準之技術，也可用於本發明。特別在該介電層為透明時，更是如此。上述罩幕之製作，可以使用在托盤上刻畫固定之對準圖形，而使第一層之介電材料因而形成相對應之形狀，而在底表面形成對準罩幕。由於PCB之幾何形狀隨所輸入之資料而變動，上述對準罩幕最好形成於不致影響製造之區域，例如不應與支撐框925重疊。另一種方式是將第一介電層底部之對準罩幕，利用可熔性材料先形成支撐構件，在形成對準罩幕所需之形狀。而在本案另一實施例中，則根據電路板上特定之資料點作為對準之依據，例如基準孔洞或其他電路元件，即不需製作對準罩幕。

該支撐框也可設計成使得該電路板之旋轉或翻轉更為容易。例如可以在支撐框元件之側邊形成旋轉支撐插座，因而可以利用相對簡化之機構旋轉電路板。第10 圖顯示本發明一實施例之翻轉機構結構圖。第10圖中之翻轉機構可位於該轉盤1010之頂面，或位於指定之旋轉工作站等等。在本實施例中，於支撐框內形成插座，並以主動銷插入插座中。該插銷可沿圖中Z軸方向移動，如圖中雙箭頭所示，並可轉動，如圖中向內箭頭所示。

根據本發明一實施例，該托盤本身需以能製作PC板之適當材料作成。例如使用SU－8或其衍生物作為介電材料時，托盤之材料必須與樹脂之化學物性相容，並需能耐受任何退火或烘烤過程中之溫度變化。此外也需考慮將PCB黏著到托盤之技術，以達成將電路板保持於正確位置之目的。另一方面，如黏度太高則使電路板完全無法離型。因此在各製作階段選擇正確之材料時，需將材料黏性列入考慮。

將PCB從托盤上脫離的方法有許多種。托盤之材料需能與介電材料自然黏附。才能在將薄層、低長寬比模型(例如PCB)脫離時，可容易達成。離型之方法有數種。根據本發明一實施例，係使用機械方式將PCB自脫盤上脫離。可使用之機械方式包括第10圖所示之方式。但僅使用其中一種即可。上述機械方式包括使用真空吸孔，但需以相反方向操作。詳言之，將真空泵浦1030連結到托盤上形成之真空吸孔1035，在吸附該電路板時，操作泵浦1030以產生真空；在將電路板移除時，則以相反方式操作泵浦，以提高氣壓，而排出電路板。第10圖所顯示之另一種機械方式則為頂針。其操作與半導體晶元製作時所使用之頂針相同。使用一頂出機構1050將頂針1055頂高，通過托盤1005上之孔洞1060。該頂針與電路板接觸，並將電路板頂離托盤，此時主動銷1015即可帶動該電路板。在本案一實施例中，該頂針係形成較大之陣列，固可實質上形成一針床，帶動該電路板。另一種方式則可使用上方真空產生器1040，以由上方帶動電路板向上移動。該真空產生器可單獨帶動電路板，也 可與泵浦1030或與頂針1055一起帶動電路板。

另一種幫助將PCB從托盤上脫離之方法為加熱。例如可以在托盤上噴灑特定材料，該材料對PCB之黏性可在溫度循環後降低。如第10圖所示，可另提供一加熱器元件1070，用以對托盤1005加熱，幫助電路板離型。也可在托盤上舖設一製作層，例如耐綸(nylon)層，在該彈性耐綸層上製作電路板。在移除電路板後，只需將耐綸層由電路板上撕下即可。如不使用耐綸，可在托盤上以噴灑、塗布、印刷等方式，塗布一離型材料層或可熔性材料層，作為起始層，在於該層上方製作PCB。該PCB離型後，可使用加熱、化學或其他方法以將該離型層移除，而不傷及該完成之電路板。一般而言該離型層之材料可以提供黏附於該介電材料之黏度，但黏度可以受程序控制，例如透過不同溫度條件，使用離型溶液等方式控制。例如可熔性蠟即為適當之離型層材料。

第10圖揭示另一種方式。係將該托盤作成兩部分，而分別旋轉，如圖中箭頭R所示，以將托盤從電路板上裂開。在裂開之過程中可使用真空產生器1040。也可使用其他機械方法，例如使用機械槓桿將電路板撬離。其方式為將槓桿頂住該支撐框。

第11圖表示本發明一實施例之資料轉換及改變方法流程圖。在上載(由本地電腦或由網路上載)含有電路及機械製造資料(CAD及其他資料格式)之資料檔(例如為Gerber檔或其他在PCB製作所使用之檔案格式)，並輸入相關操作資料之後，即開始進行軟體轉換。系統管理者可以根據習知之DFM/DEA(由設計到生產/由設計到組裝)程序，加以修正，以產生簡易之隨插即用介面，以進行一般之DFM/DEA製程，與習知PCB製作技術相同。該系統管理者也可以便利之控制及轉換方式，將非電腦輔助設計資料轉換到系統中。資料包括控制電阻資料、導體厚度、介電層厚 度及其他。在某些實例中，可將設計資料(例如設計路由檔)，而非製造資料，上載到本發明之系統。在此階段，於其後階段所需之資料均可產生出來，並轉換成適當之格式，以在製程中各步驟當中，提供相關之製造站使用。

本發明之系統可以將習知技術之PCB製造檔(以及將來新技術所使用之其他檔案)，轉換成本發明各步驟或工作站所需之資料格式。不但如此，本發明之系統也可將所收到之非電腦輔助設計資料，轉換成各子系統所需之相關輸入資料格式。例如介電層厚度值(通常是在PCB設計檔內之原始資料)，可與二維電腦輔助設計資料所描述之幾何形狀(由各層Gerber檔所提供)相結合，產生三維電腦輔助設計資料，以供介電製造站使用。

其後對轉換所得之製造檔，進行資料變更步驟。資料變更步驟與前述資料轉換步驟不同。資料變更步驟用以改變原始製造檔中，對於實際尺寸及特性之定義，而非僅只變更資料格式而已。資料轉換只變更資料之呈現方式，而非改變資料本身。資料變更所產生之PCB製造檔，其內容與原始製造檔相較，則有些許變化，例如改變尺寸、形狀。作資料變更之目的主要在使得製造完成之電路板，與習知製造方法所製得之相同電路板，具有相關功能性及表現。

作資料變更時所輸入之檔案為標準之PCB製造檔，內容與原始取得之資料(例如各層、接腳、線路之機械座標、材料、目標參數及其他資料)相同。當然資料變更步驟中所輸入之資料，也可使用與原始製造檔不同之格式或資料呈現方式，凡此均在本發明範圍之內。換言之可在資料變更前進行資料轉換，用以改變原始製造檔之格式。而在資料轉換時該製造檔會經過變更(指改變資料內容，而非如資料轉換，僅改變其外觀)，用以反映本發明製程之需求，並使製得之PCB之功能特性，與輸 入之製造檔所描述之功能特性(使用標準大量生產製程所製得者)相同。對於製造檔之修正，可針對各層，並依據各層所含之圖形資料分別為之。但某些修正則可針對數PCB層，甚至所有層次，所形成之群組為之。所得之功能性PCB在功能上(指PCB最終之用途或應用)需與大量生產之PCB，具有相關性，其外部機械尺寸並需具有密切之相關性。

以下將針對本發明實施例中，不同製程步驟，說明其詳細之實例。本發明之系統可在單一步驟製作多數PCB，包括多數具相同設計之PCB，或多數設計不同之PCB，只要剩餘表面積許可。例如在30×30 cm之有效製程面積，即可在單一製作循環中，製作36個5×5 cm之電路板。所完成之電路板只要經過簡易之分割程序，即可將完成之PCB互相分離。另一種方式則使用容易剝除之支架，形成於個別板體之間，而在製作完成後容易加以移除。另一種方法則在各製造站提供可支援多數托盤之裝置，而可同時進行多數托盤之平行處理。

如上所述，例如於第6圖中，本發明之製程支援無底板製法，電路板是「從零做起」，故不使用底板或積層製程。與習知製造方法相比，本發明上述優點為重要突破，並將製程簡化，提高正確率(無需儲存個別層次，中介層，無需對準、疊積)。此外因為使用SSF及直接寫入技術製造電路板，更可達成高準確度，並可縮短製作極為複雜多層之PCB，包括HDI(高密度互連)PCB之製作。當完成電路板最後一層製作時，製作即為完成。換言之本發明之方法是以一定次序逐層製作電路板。製造各層之順序為由下向上(bottom－up)之方式，先製作下方層次，在製作上方之層次，餘此類推。不過本發明製作各層之順序也可根據其他程序步驟(例如導電線路、所選用之對準及對位方法)、PCB之特殊型態、客戶設計上之特性、及其他相關因 素，而加以改變。對於決定如何製造PCB(指製造各層之次序)之說明，只是作為範例，如遇有特定設計，仍可加以改變。當然每一循環會與系統中其他平行進行之步驟，作時間上之配合，以縮短整體製作時間。

介電層是根據轉換所得之軟體資料製作，完成一具有所需幾何形狀之介電層空板。空板意指僅有介電層，其上並無形成或裝置導體或電氣元件。特別是各層之製作包括：製成各層形狀(包括X、Y、Z座標)、形成孔洞(導孔、填充孔、微孔洞、透孔)、形成積準透孔及其他所需之機械資源、導體製作步驟之機械預製作(例如形成溝槽及鉛浴，以埋入導線及接腳)、對準記號、對準基準點、以及任何其他另外需要之機械性資源/輔助/構造(例如上述之支撐框)。

如上所述，該介電層是以SFF或直接寫入法所製作。該介電製造站先由一製作檔讀取資料，接著規範連續各層所需之液體或粉末材料，並據此建立一系列層次截面之模型。因此並不需使用鑽孔。由於鑽孔乃是傳統PCB製造方法中，最主要、昂貴且成為瓶頸之步驟，本發明使用SFF製作介電層，成為本發明方法主要節省時間、治具及成本之主要因素之一。

根據本發明之實施例，該介電層是使用一特別設計之介電材料製作。該材料為單一或複合材料溶液，並特別適合使用在本發明之介電層製作技術。根據本發明一實例，該介電層之材料係使用SU－8或SU－8之改良衍生物，例如含有奈米複合過濾器(nano－composite filter)之SU－8。以下為該介電層製作材料之主要重要特性：

a)需能適合使用在介電層製作系統及技術，特別在符合所需之準確度、解析度、處理速度、黏度、平坦化品質及平坦化時間、熟化後收縮等。

b)具有適當之材料介面，特別是關於與耦合材料之黏附與連結。特別在本發明中， 因為電路板為疊層結構，該介電層需對導電材料，以及對介電材料本身，提供良好之黏性。

c)需能耐受本發明製作流程中各步驟之條件。同時也需能耐受可能之元件組裝及銲接程序，例如其材料特性包括較高之玻璃化溫度(Tg)，才能耐受常用之銲接溫度，該溫度通常達到250℃。

d)所提供之電氣、電磁、熱學、機械等特性，需與習知印刷電路板製造技術所製成之介電材料，具高度相關性。當然，所述之相關性也會受本發明方法所使用之導電材料影響。關於適用在本發明PCB製作之導電材料，所需之詳細特性，讀者可參閱工業標準IPC－41xx，該標準對於不同目標用途之不同型態材料，有詳細之規格說明。例如IPC－4101即說明硬式多層電路板之基底材料之規格。

e)如有可能，應無毒性，且符合環保，最好為可回收。

本案之一優點在於該介電材料可與其他組成物混合，以提高其性能。例如可使用氧化銅作為介電層改良劑，加入於介電材料中，用以提高覆蓋金屬等之散熱性、金屬化、剝離強度。另一實例為使用奈米顆粒以提高材料性能，例如抗熱性或熱膨脹系數。此外將該介電材料與其他組成物混合之時機，可在材料生產時(例如，可以將混合後之材料裝於卡匣內)，或將最終材料於施加之前，在系統內與其他組成物混合(於此情形，該系統需具有數個容器，以裝盛需混合之介電材料及其他組成物)。

根據本發明一實施例，係使用薄膜直接寫入製程形成該介電層。於步驟開始時先在托盤內之離型層(如有使用)上，塗敷一致、穩定及平坦之樹脂層(例如SU－8)。塗層之厚度在每一單層可介於數毫米至數百毫米之間，因而可在一塗布循環中形成典型之多層板PCB之介電層。當然，如有必要，也可經由數循環製造具有數薄層之 介電層。

塗布數酯之方法有多種。例如傳統之旋模塗布法，即可適用在本發明。噴灑塗布器可用以塗布平坦且一致之不同材料層，具有高度精確度，也可用於本案。此外因SU－8之黏度分布極廣，故可加以調整，以適應不同應用需求，因此可以使用噴墨製程，以塗布一致之SU－8層，為另一種選擇。例如使用(無罩幕介米級材料塗布機)系統。該產品為美國新墨西哥州Albuquerque之Optomec公司所生產。重要的是，本發明之系統如使用整合之介電層及導電層製造站(如第4圖所示)，則可使用一噴墨機或噴墨庫(inkjet bank)，用以塗布介電物質，同時使用另一噴墨機或噴墨庫用以塗布導電材料。

所塗布之導電物質隨後暴露於輻射之下。例如，如該介電物質為樹脂(例如SU－8)，則可暴露於紫外線下，進行聚合。本發明系統當中所使用之照射方法，可不使用罩幕，也可不用使治具。適用之照射方法包括三種，包括線掃描方式(vector－by－vector scan)、整合掃描方式(integral scan)及光柵掃描方式(raster scan)。在線掃描方式，可使用傳統掃描裝置(例如雷射掃描機)，與一般商業化SLA機器相同。此種機器使用一XY移動系統，以移動雷射光束、該製作物或者兩者。其解析度主要由雷射光點之直徑與被照射物之材料所決定。該線掃描裝置提供雷射光束之動態對焦，故可根據對精確度與速度之需求，作不同調整。如此即可根據所需形狀，針對不同模型區域進行調整。例如對於平坦而無複雜特性之區域，則可使用大直徑之雷射光束製作。反之需較高精確度之區域，則需使用小直徑雷射光束製作。另一方面，在使用整合雷射照射方法時，是於單一曝光循環中，照射整片表面。由光源所發出之光線是利用光罩或動態罩幕產生器，形成一定形狀。例如可使用一 LCD或鏡面裝置，例如商用之數位微鏡面裝置(DMD)，如美國德州達拉斯之德州儀器公司(Texas Instruments之DLP產品)。使用整合照射方法具有兩大優點。第一，可與現行之光罩製程技術相容，因將整層一次曝光，光亮一致，故與傳統光罩曝光技術相似。第二，因為各層絕大部分均同時加工，而非如以線掃描技術照射形成所需形狀，故可以提高速度。於此相同光柵照射技術也可使用在本發明。光柵照射技術與整合照射技術相似，因每次照射相當大面積，但每次照射並非針對全部表面，故需使用掃描控制，移動該照射頭、該製作物或兩者。

第12圖表示本發明一實施例之介電層製造站示意圖。第12圖之製造站1200可用來製作介電層。在本實例中該製造站具有一XYZ機台1205，支持該托盤1210。耗材桶1215內裝製造物料，例如樹脂，以供施加至托盤1210上。輻射光源可為一紫外光雷射，用以提供輻射光束。光圈1225則用以控制該輻射光束。反射鏡系統1230，例如為DLP機器，用以提供動態照明偏轉。其他光學元件1235則用以進一步調整輻射之形狀。

第12圖恰好也顯示一托盤定位機構1206之實例。該托盤定位機構1206可用以將托盤定位並保持於所需之位置及方位，並可重複實施。圖中僅顯示該托盤定位機構1206之大體。任何其他機器設備均可用來達成其任務。於此，重要之問題為能重複將托盤定位於相同位置及方位，或者以另一種方法，精確計算該托盤與給定之記號間之漂移量。

根據所使用之製法及材料，可能需要使用烤爐/加熱板或其他方法加熱，以提升熟化效果，而達到在該介電層上製作導體最適合之程度。之後將未照射之材料部分(指根據所需之形狀，而未經雷射/光線照射之區域)移除，而不進行交聯作用。 例如，如為樹脂(例如SU－8)即可在PGMEA(Propylene Glycol Methyl Ether Acetate，甲基醚丙二醇醋酸酯)中浸泡發展，再用乙醇沖洗。也可額外使用或改用機械方法，以除去未照射之物質。例如以加壓氣體及/或水及/或溶劑沖洗該未照射物質之區域，以使不緊緻之材料鬆脫。也可使用真空吸氣方式；可單獨使用也可與其他方法併同使用。吸氣方式可與其他方式共同擊破材料之堅硬表層，例如噴灑少量溶劑及/或以超音波震動，可以完全除去多餘之材料。

另可使用相對較長之烘烤步驟，作為熟化步驟之終結。此種方式稱為硬烤(hard baking)。另一種方式則是只在PCB全部完成後，才進行硬烤。

第13圖表示本發明一實施例之介電層製作流程圖。於步驟1310將托盤以樹脂層塗布。應注意如使用一離型劑，則托盤應先塗布離型劑，其後再塗布樹脂。兩者皆可利用噴灑塗布機、噴墨塗布機、旋模塗布機等，進行塗布。於1320將該樹脂暴露於輻射照射下。可使用線掃描照射機、整合照射機等，將該樹脂暴露於紫外線輻射之下。如需強化交聯作用，則可於步驟1330執行。其方式可為熱處理。於1340清潔該托盤，以除去多餘之未照射物質。其方式可例如為使用化學方法、機械方法或複合方法。其後於步驟1350進行額外之後處理，例如硬烤，完成熟化處理。此外，上述之說明僅在說明以薄膜直接寫入工法製作之實施例，但其方法(例如上述照射方法、移除斜線清除未經照射部分之方法)，也可使用在其他製作介電層之實例。

根據本發明另一實例，該介電層是與可溶性材料一起形成。在本實施例中，形成導孔及其他犧牲通孔將更形容易。於本實例中係使用可溶性材料，形成該電路板之便宜製作平台，並在倒入介電材料時，保持導孔及其他通孔之形狀。本實施例之方法包括如下步驟，並可參閱第14圖。首先使用第一製造站(例如該絕緣層製造 站)，以製作一可溶性物質製作層1400。該層1400可具有邊界1405，以形成一容器型平台，用以製作該介電層。該可溶性層1400可使用SFF/RP，使用相同之介電層製造裝置(但可能在同一裝置裡使用不同之噴嘴)，或使用獨立之製造站形成。如有需要，在本實施例中該可溶性層也可含有導孔定型柱1410。

其後在該可溶性層容器內施加介電層1415，使其散布於該導孔定型柱1410四周。將該介電層1415施加完成並熟化(部分熟化或全部熟化)之後，除去該導孔定型柱1410，其方式可為將溶劑選擇性倒在該可溶性物質上。其後可在製作過程之任何時間點，沖洗該製作物全部，或以該可溶性材料製作之定型柱部分，以除去定型柱。本實施例提供數項優點，包括不需清淨導孔內之剩餘介電材料，電路板容易自托盤上分離，可以製作需要支撐之3D結構(例如在完成之第一介電層上製作定位標記)。此外，本發明也可用製作具有複雜形狀，且需要支撐之3D PCB。

其後，製作該PCB之導電層。該導電層可包括導電線路及另外之接腳塗布(只形成於最外層)。根據轉換後之軟體資料可以在此前所製成之介電層上，形成一導電層。製作導電層之方法可包括下列元件：導電線路，可具有不同形狀、不同線寬及厚度(在X、Y、Z軸)，更可能有不同材料。通常而言，導電線路是以銅製作，但也可使用金、銀及其他金屬材料製作。

該導體製造站可使用施加型，無罩幕印刷電子方法及設備，以形成導電層結構。在本實施例中是使用M³ D機器。其他可適用之方法包括噴墨印刷(例如非接觸型數位印刷技術，例如以壓電噴墨印刷機供應導電液體，包括使用美國加州Santa Clara之Dimatix公司產品)、雷射工程化淨成型(LENS)系統(由Sandia National Laboratories所提供)或其他直接寫入技術，均可在本發明之系統中使用，以獲得顯 著提高之精確度及解析度。如需上述技術更深入之資料，可參閱美國專利第7,045,015號及第6,046,426號。

其他適用之方式包括使用特製之供應器或膏劑印刷機，以供應高黏度之導電材料。同時本發明之系統也可使用導電性聚合物，例如以施加方式供應。該導電性聚合物可利用與製作介電物質之同一製造站、該M³ D系統或任何其他適當之系統與技術，經過適當之改變或修正之後，供應到介電層上。

根據本發明之實施例，該導電層是使用一特別設計之導電材料製作。該材料為單一或複合材料溶液，並特別適合使用在本發明之導電層製作技術。根據本發明一實例，該導電層之材料係使用NMTI NanoSilver Ink(NTS05)(由美國紐約州Binghamton之NanoMas Technologies公司所供應)或其改良衍生物。以下為該導電層製作材料之主要重要特性：

a)需能適合使用在導電層製作系統及技術，特別在符合所需之準確度、解析度、處理速度、黏度、沾錫角度(wetting angle)等。

b)具有適當之材料介面，特別是關於與耦合材料之黏附與連結。特別是各導電層間之黏性(以產生具有多數小層之導電層厚度)、與介電材料間之黏性，以及在常用元件組裝製程(例如銲接)中，與元件間之連結性。

c)在軟質/硬質－軟質之應用中，該導電材料需提供相當之機械柔軟度，以在電路板折彎時提供延展性。

d)需能耐受本發明製作流程中各步驟之條件。同時也需能耐受可能之元件組裝及銲接程序，例如其材料特性包括較高之熱膨脹係數(CTE)，而與介電材料之熱膨脹係數產生關聯性，用以在一般銲接溫度下，保持電路板之完整性，該溫度通常 達到250℃。

e)所提供之電氣、電磁、熱學、機械等特性，需與習知印刷電路板製造技術所製成之導電材料(在99.8%之情形下是使用銅)，具高度相關性。例如該導電層之導電係數在電路板熟化之後，為決定PCB功能性之重要參數。

在上述各種印刷方法中，本發明之系統可以使用多於一個供應頭，各供應頭可提供特定之不同用途，用以節省時間及提高效率。例如，較寬之線路，例如接地表面及較粗之線路，則可使用寬口噴嘴提供。至於較細之線路，例如細線路，則可用精密噴嘴提供。連結部分(導孔)之金屬化則可以特製噴嘴提供。

本發明之重要特徵包括，上述各種技術及系統可以透過預處理(例如在施予導電材料之前對介電基板清潔及/或加熱)及/或後處理(對形成之材料清潔及/或加熱)。例如習知之M3D系統即提供兩種熟化機制：對導電線路以烤爐加熱或雷射燒結。

導孔金屬化也可以相同之設備，而與導電層加工平行進行。本發明之系統可用來金屬化各種導孔，包括填滿導孔、單面導孔及透孔。對導孔的金屬化可以使用兩種主要金屬化技術：填充導孔與塗布導孔壁。填充導孔特別適合用在上述填滿導孔及單面導孔，此時導孔全部填滿。塗布導孔壁則可使用在各種導孔，對於將要插入電子元件之透孔，必須塗布導孔壁。以下所述之方法及步驟，係針對所有之金屬化技術，除非另有聲明。

導孔之金屬化可以使用上述導電層製作技術及系統中之任何一種或多種。但是也可使用其他導孔金屬化技術。該其他技術包括例如PVD(物理蒸鍍)及CVD(化學蒸鍍)。PVD是指一組真空塗布技術，用以塗布不同材料之薄膜塗層。此種技術 現今主要用在對半導體晶元及硬碟塗布金屬，在加工過程中需使用罩幕以形成幾何形狀。不過本發明之系統可使用PVD/CVD技術，並可使用在導孔金屬化，甚至也可使用在導電層之製作。當然其他添加型導孔金屬化技術，都可使用在本發明。

也可使用化學方法以提高導孔金屬化製程之可信賴度，以及介電材料與導電材料之間之黏性。在本實施例中，於該介電層上方噴灑、蒸鍍或塗布一種中介材料，以該材料提高介電層對導電層之黏性。其後在將導電材料施加在導孔，即可獲得提高之黏性。(也可能施加在導電線路，用來同時提高導電線路對介電層之黏性。)

此外，因為本發明使用添加型技術以產生該介電層，故需使用底板，故可強化該導孔之結構。第15圖顯示本發明實施例所使用之不同導孔結構。如第15圖所示，該導孔側壁經過改良，成為傾斜。換言之，為非垂直側壁。與習知技術不同者為：多數標準PCB之導孔為垂直筒狀側壁，因其製法使用傳統之鑽孔方法。但在本發明中，根據本發明之實例，每一介電層是使用添加型技術，層積而得，導孔之側壁形狀可改良成如第15圖所示之範例，而可形成錐狀、雙錐狀等等。上述方法背後所代表之意義在於，透過不同幾何形狀之設計，可將導孔壁之表面積增大到極限，並可使其在X軸上之形狀更為平坦，換言之，導孔可提供之垂直表面積，可大到極限。使用添加形成技術對上述表面積增大且較平坦之孔洞作金屬化，加工較為容易，且效果更形提高。與對垂直側壁之孔洞，以添加方式做金屬化相比，本發明之方法可大大改善相關重要參數，例如成形之一致性、金屬層/基板黏性、形成導電材料之特性(例如導電係數)及可靠度。除此之外，所形成之孔洞可用來插入插孔元件。在此種應用中，孔洞之截面直徑最小處，必須配合元件插入接腳之直徑，以及必要之空間。

第15圖所示之改良型金屬化方法之範例，可以使用本發明實施例中之任何系統，加以達成。特別是在資料變更階段，對輸入電腦輔助設計資料之分析及變更之過程中，可包括分析孔洞表面積，以與各相關層次之電路板面積比較。該電腦輔助設計資料可根據分析結果，以內插法處理，結果將改變各導孔之形狀，但仍保有原始之電路板特性。以此種方法，可使電路板之設計者不需顧慮孔洞之形狀，只需使用傳統孔洞結構設計該電路板。而在將設計結果上載到本發明系統之後，該設計資料會經過變更，且關於孔洞結構之資料會經過改變，而提供所選用之改良導孔結構。這時導孔金屬化製程之各種參數(例如厚度、沈積速度、材料濃度等)，都可根據在資料變更階段中所為之資料內插結果，加以設定。

使用添加型導孔金屬化技術時，有一重要考慮因素，為該孔洞之高寬比，亦即導孔高度對直徑之比例。高寬比值越大，該導孔之金屬化則越困難。本發明在以下實施例，提供導孔金屬化之有用方法。該方法可順暢整合到本發明之製法(指第6圖或第7A圖所示之方法)中，請詳下述。該方法顯示於第16A及16B圖。第16A圖表示本發明一實施例導孔/孔洞金屬化流程圖。第16B圖為其PCB截面圖。

如上所述，本發明之系統乃是使用固態自由成形製造法，以製造該PCB之介電層，在過程中製造多數介電材料薄層。因此也如前所述，PCB之一層可以添加方式製成，並由多數小層之製造循環製得。於製作介電層時，首先於1610製造第一介電小層，形成第16B圖所示之板體1660，完成d1小層。其後於1620對該層內之導孔部分之全部或一部進行導孔金屬化，結果將導孔v1之側壁以導電塗層c1塗布。其後，於步驟1630檢查該板體之介電層之完成部分，是否已達所需高度。如否，則重覆前步驟，如圖中1664到1670所示。

當製得之板體層高度達到所需之後，於1640進入導電層製作，將導電層製造站製得之最後層介電層之表面上。步驟1670表示該介電層D已經完成所需高度(包括d1、d2及d3)，而導孔V也已經完成(包括c1、c2及c3)。其後於步驟1640，在該介電層d3上方製作導電層，包括線路t1、t2及t3。

根據本實施例之另一種作法，如步驟1666所示，該孔洞c2之部分之塗層高於小層d2之高度，也可以高於周圍之邊緣，結果產生具有薄壁之環狀導電材料c2a。該環狀物並非用來導電，因在連接之層次間並無導體，而是用來提高該部分塗布區之定位性，以提供較佳之黏性，並對下一階段所為之塗布提供支撐。此外，另一種重要之改進為使用提升熟化技術處理各製得之小層。對多數介電薄層作熟化處理，可得到比對單一介電厚層作熟化處理，更具均一性之熟化結果。因此，對製得之小層作熟化處理，可以增進效果並提高精確度。

第17A－17C圖為根據本發明實施例之導孔製作流程示意圖。第17A圖顯示先製作該介電層，再以一層疊一層之方式製作導孔之方法。步驟1710顯示該PCB之一部分，其中有一第一介電層d1，具有一導電線路c1，形成一其上，以及一第二介電層d2，其中有導孔v1，形成於導電線路c1之上。於步驟1712，該導孔v1已經以導電材料填滿，而一第二導電線路c2則已形成。於步驟1714，在導電線路c2上方形成另一介電層d3，並有導孔v2延伸於其上。上述步驟於步驟1716、1718重複進行多次，直到完成導孔製作。

第17B圖顯示另一實施例，其中先形成該導孔之全高，最後再加以填滿。如圖所示，於步驟1720先形成一第一介電層d1，其上形成導電線路c1，並有一第二介電層d2，其內有導孔v1，形成於該導電線路c1之上。於步驟1722形成一第二導電 線路層c2。但此時並不將導孔v1以導電材料填滿。於步驟1724在該導電層c2上形成一第三介電層d3，但該導孔v1仍保持開放。於步驟1726重複上述步驟多次，於步驟1728完成最後之導電線路，而將導孔v1以導電材料填滿。

第17C圖所示之實施例與第17A圖之實施例作法相反。於步驟1730形成一第一介電層d1，其上也形成一導電線路c1及導孔v1。於步驟1732形成一導電導孔CV1，此時尚未在其周圍形成介電材料。於步驟1734形成一介電材料d2，包圍該導電導孔CV1。於步驟1736重複上述步驟多次，而於步驟1738形成最後之導電線路，該導電線路可能覆蓋該導電導孔CV1。於上述數種實施例中，該導孔係以導電材料填滿，其方式可為沈積，其後將沈積材料熟化，例如可用烘烤、聚焦雷射燒結等方法。由此所製得之導孔被導線填充，因此不能作為供插孔元件使用之孔洞。上述第17A至第17C圖之實施例，均描述填滿孔洞之情形，且其高度與PCB各層高度相同。然而上述說明僅為例示之用，不得用以限制本發明之範圍。例如孔洞可使用側壁塗布之方式加工，而不需全部填滿，也可在特定實施例中，形成任何高度。不但如此，第17A到第17C圖所示之實施例中，也可用來製作側壁塗布且內部填滿之通孔導孔(未圖示)。如上所述內部填滿之通孔，可以製作在一離型層(例如可溶性材料)上，而非直接製作在托盤上。

填充於導孔之材料高度可超過孔洞表面，因而形成小型導電突起，可用來作為相鄰層次間之連線。第18A、18B圖為本發明一實施例中，以填加導電材料進行導孔金屬化之實施例示意圖。如第18A圖所示，該導電物質填充在孔洞內，並高出其表面一預定量。此種作法可提高導孔塗布/填充各部分(亦即，該孔洞之介電側壁及導電塗布/填充乃是依序形成)間之黏性，有利於成導孔之金屬化。

第19圖顯示三種使用或不使用可溶性材料形成導孔之製法。在第19圖中，該第一介電層1905係形成於一可溶性層1900之上。此種作法在各實施例中並非必需，只是一種舉例。導孔1910形成「自由站立」狀，而具有金屬化之側壁。該導孔1910具有一延伸部，延伸至該介電層1905之上方。該延伸之自由站立部分，於製作第二介電層時，會被覆蓋。而另一方面，導孔1915也具有自由站立部分，但為在製作過程中支持該自由站立部分，故將該導孔以可溶性材料1920填充。與此不同，導孔1925則以介電材料1930填滿，以提供支撐。當然，上述步驟也可調轉順序，換言之，可先以可溶性或介電材料建立核心部，再以導電材料加以覆蓋。除此之外，也應明瞭，填滿透孔之導孔需製作於一離型層(例如可溶性材料)之上，因為較重之導柱無法直接製作在托盤上。

在將導電材料施加於導孔之側壁時，可將供應頭傾斜，或傾斜該托盤，或傾斜兩者。第20圖顯示供應頭2010相對托盤2000形成傾斜之狀態示意圖。其後將導電材料施加在介電材料層2020內之導孔之側壁2005。

第21圖表示根據本發明一實施例設計之PCB製造系統示意圖。根據本實施例，第21圖所示之系統架構包含固定式托盤及移動式工作站，而與此前之實施例不同。第21圖顯示固定式托盤架構一範例之側視圖，根據圖上，該PCB 2150係在固定式托盤2140上製作。使用一上框架2160支持X－Y移動系統2170(例如平面馬達)。該移動系統可以將一套不同之製作裝置，加以移動。該製作裝置相對應於前述移動式托盤之實施例中之製造站。在圖中也顯示，介電材料供應頭2110，導電材料供應頭2120，聚焦熟化裝置2130(例如耦合於聚焦光學元件之雷射產生器)及大量熟化裝置2180(例如磁控管、加熱板)。另外也可得知，上述之製作裝置也可包含一種 或多種分離單元，但只有與該PCB有相關操作之部分需連接到該移動系統。例如該導電材料供應頭2120可含有一分離單元，例如噴霧器，置於該上框架之上，並與電線連接。

本實施例之一特徵在於，本發明可以避免如過去之作法，即使在製造具有相似功能之裝置，也必須在不同製造站中(在移動拖盤之架構下)，重復相同之操作。例如，在本實施例中，該熟化裝置2130可以用來加工介電材料與導電材料。與此相反，在移動托盤之架構下，則需使用數套熟化裝置，因為熟化製程通常需在材料施予之後即進行。例如使用2台輻射熟化裝置，一台用於介電材料製造站，另一台用於導電材料製造站。

不但如此，有些裝置也可具有Z軸移動功能或轉動功能。例如，熟化裝置可由不同距離對托盤加工；導電材料供應頭在形成導孔側壁塗布時需傾斜等等。此外，能作Z軸移動之機構也可用以對托盤加工，例如保持電路板厚度與所需製作高度之間之相關性。包括在施加介電層之後，電路板會增厚。此時必須使電路板下降，以補償所增加之厚度。本發明之系統也包括對PCB之底部表面供應材料之機構。該機構如此前所述，但未在圖面中顯示(例如上部板體翻轉裝置)。但由前述之說明可知，與前述之移動托盤型機構相似，本發明之裝置可包括額外所需之裝置，也例如：電氣測試系統、元件置放系統，以及其他裝置，均可依特定之應用上需求，使用在本發明。

本發明另一項特色乃是可以在單一托盤上，同時製作數個PCB，而各PCB可具有不同之設計。根據此項特徵，單一之板體可以包括數個(對稱型/非對稱型/混合型)之迷你「單位板體」(pixel－plates)，各單位板體可用來如積本般自動組合成不 同尺寸、形狀構成之小板體，以符合不同設計所需。此種特徵在獲得多元設計製程板體時，可以提高效率。這是因為該板體各部份可能具有不同特性(例如層次數目)，可能需以不同製程處理(例如不同之熟化/烘烤條件)，而在不同製造站/製程步驟中加工。本發明之精神在其可使單一工作板體可以分隔成較小之板體，而可以各別加以構成，操作及自動處理，以形成單一之大面積板體，也可形成數個較小面積之板體。

在單一托盤2250上製作數程電路板之方法係如第22A圖所示。不過，此種應用對本發明而言，可謂為不同製造站之較無效率應用或可稱為使本發明之系統之產能降低。例如，假設要以單一板體製作二種不同之電路板(如第22A圖所示)，又假設PCB設計A 2210具有6層，而PCB設計B 2220(第22A圖)具有10層。如果要將兩者製作於同圖板體上，則PCB設計A將延後到另一設計(PCB設計B)以較長時間製作完成之後，才能提供給使用者。此外，PCB一A可能會經過「過度加工」(例如暴露於熟化/烘烤條件下過久)，因而可能導致其特性上不利之改變及/或導致瑕疵。由於對製造設備之效率評價主要是基於其產能，且在製造單一種電路板時，有些製造站在使用中，其他製造站則否，將該不使用之製造站置於「等待狀態」，直到製造物依一定之製作程序到達時，此種作法將導致時間與金錢浪費。

第22B－22E圖顯示本發明一實施例中，該板體係以數小板體製成，而將其以機械化，電腦控制自動化設備組合後，形成較大板體。每一小板體均具有一孔洞2290，以供真空組裝，並有一或數插梢，使其他相隣單位板體可與之「配合」，以形成較大之板體。每一單位板體2230可與其相鄰板體配對，如第22C圖所示，其配對方式包括平行、連接，方向可為成行，成列或兩者皆是。至於如何分割數個面板/板體， 以成為較小板體，則可依據特定之方式決定，而可能考慮其整體板體尺寸，需製作之電路板種類、層數及其厚度，於各製造站中之停留時間，以及其他相關參數。

在決定如何分割之後，較好使各單位板體均具有獨立之機械機構，而可使其與鄰近之單位板體相配對，均如第22B圖所示。也可以將該機構設於板體之最外框部份，或僅設於行或列上，如第22D－22E圖所示。具有上述機構之單位板體將作為「主單位板體」決定如何結合鄰近板體/行/列，其他之單位板體則為「從單位板體」，而依據此種設計而決定與何者單位板體結合。另如上述，也可將各別之單位板體作成可獨立操作。

現回到第22B圖。圖中，微形馬達2240係位於該「主單位板體」，或平行於各行/列之最初位置，用以推動一推桿2260，以產生一對隣近單位板體之物理連結。上述之機構包括推桿座，具有球形軸2270以及定位梢2280。不過，上述設計僅為一種例示。以其他方式實現板體之連結，均屬可行。將大板體分割成小板體之後，各小板體均可自行提供其在本發明中之功能，且可與其他小板體平行操作，而提昇效率。

本發明之另一特徵在於其熟化該介電材料，亦即，使其產生交聯作用。上述特徵特別有利於光聚合物，例如SU－8之熟化/交聯作用。熟化時係對連續之層次，一層疊一層，其內包含介電層，進行熟化。在對光聚合物進行熟化，而該聚合物係一層疊一層，並需保持其特性，例如黏性時，主要之困難在於如何使熱能(散熱)能由最外層表面傳達到物體之內部。有些光聚合物，例如SU－8及其衍生物需使用光源(通常為紫外線範圍)及熱能，才能達到材料之完全熟化狀態。熱能也用於排出溶劑。

根據本發明之一實施例，製作一多層PCB時，需形成層次，使其一層疊一層。其後，在將第一層熟化(全部或部份)之後，則需形成第二層/下一層，並熟化之。於此所產生之問題在於，熱傳導在第一層已經熟化之後，將形劣化。而隨層數增加，此問題將更形嚴重。特別在該受熱裝置係置於托盤上(例如加熱板)時，更是如此。為達成較佳之熱傳導(如果係如本發明之系統中，以加熱作為熟化方法)，較易控制及/或使製成之PCB設計能獲得較佳之熟化/交聯作用，本發明之設計乃是建立另外之管道於所製成之物品中，而使空氣更容易穿透，而使熱能更容易到達該3D物體之各個部份。

第23圖表示本發明一實施例中所製得具有改良熟化之PCB之一部份。如第23圖所示，可以將中空管道形成側邊對側邊，或形成於電路板之特定點/深，甚至形成於介電層深處。例如，管道可穿越PCB之部份，而連接到導孔2310。也可貫穿數個PCB，而連接到導孔2320，也可穿越PCB 2330或其部份2340，而不連接到導孔。建立上述之管道為相對容易，因本發明之系統係使用固體自由成形製造技術，以建立該介電層。形成3D之幾何形狀即屬可能。該管道可形成水平方向，垂直方向，或甚至為對角線方向。管道之尺寸/直徑/形狀可以有變化，均可依據製作上之需求以及其線路之設計(最外層之開放空間、層次數目、製作速率等)而定。該管道需位於未有元件佔用之處，亦即，無導電線路、接腳、電子元件等所佔用之處。此外，所在之處之電氣行為必須為最小(如有電氣特性)，才不致於損及PCB之功能性。在建立完成管道之後，在烘烤階段中，熱空氣將可更容易移動，且整體PCB對溫度之暴露將更為一致。對PCB之最外層如此，對之前未與空氣接觸之內部區域，也是如此。

以上所述之各種實施例，可以使用在製作功能性PCB。所謂之「功能性PCB」是指以本發明之製程及系統所製得之PCB之特色，特別是指上述製得之PCB在表現上及在測試結果上，與其相對應之大量生產之相當物品(指以傳統大量製造技術，根據相同之製造檔所製得之PCB)在表現上及在測試結果上之相對性。就此而言，必須說明者為，上述表現上與測試結果上之相對性，會因其目標應用及製得之PCB之用途，而有差異。例如，在製造作為原型(此種原型之使用期間最長不會超過數個月)之PCB之情形，耐腐蝕性測試方面之相對性，即較不重要。反之，如所製造之PCB係屬最終產品，則耐腐蝕性之重要性即為重大因素。而其與習知技術所製得之PCB之相對性，則屬必要。

如本行業之人士所熟知，PCB架構具有非常複雜之機電特性，而決定其在無數多種用途裡的功能性。在最常見之情形，PCB之目的乃是在不同環境條件下提供所需之正確電子功能，以符合其特定設計及目標用途所需。例如汽車用PCB必須符合之需求，即與消費性電子產品之PCB不同。在傳統PCB製程中，所使用之製造機器及材料已經沿用超過60年。並經過精密之調整及最佳化，以生產各種用途之PCB。而對製造設備及材料之選用則與所需之產品功能性及用途息息相關，並經各種已公布之PCB工業標準著有明確規範。上述之規範大多是由全球性標準協會，IPC(互聯性及封裝型電子電路研究所)所公布。因此，為達成本發明方法及裝置之目的，以生產具功能性之PCB，而能在表現上及測試結果上與其傳統之相對應製品產生相關性。所製得之PCB在重要特性及性能上必須與傳統工藝所製得之相對應PCB，能夠緊密相關，雖然本發明係使用不同之製程及材料，以製造PCB。如同前述，需有相關性之特定測試為何，實與PCB之目標用途及應用不可分。以下之實 例將針對作為原型使用之目的介紹，但需瞭解，於本發明中，不論其測試項目為何，都只是因其目標用途及應用而有差異，但其結果具高度相關性，則無不同。

在作為原型之用途上，通常是以下列測試項目來定義其對功能性、表現及電子學作為之測試：

1.在將電源接到PCB後，必須在指定之接點上量測到正確之結果。

2.在預定之測試向量上，由指定接點所讀取之反應需符合原設計。

如此行業所周知，上述量測之結果取決於各種參數，例如組成該PCB之材料之熱學、電子、機械參數。因此，為使其表現及測試結果能呈相關性，必須將上述參數與由傳統大量生產之相對應PCB之參數，建立相關性。以下之實例即顯示重要參數，並說明其對PCB功能性及表現之影響。其後，本發明用以控制該參數之方法，以及使其與所需結果建立相關性之方法，將作一說明。此外，需瞭解：以下討論本質上為例示之用，不得用以限制本發明之範圍。

電氣信號完整性(electrical Signal Integrity，SI)為PCB設計上極重要之評估標準。SI是與其應用相關之頻率與電壓/電流之結合。在過去20年間，SI已成為PCB設計過程中，非常重要之設計上考慮因素。用來使PCB能符合功能表現及符合法規之需求。一般而言，類比及數位系統都受多種因素影響，導致信號發生偏差，並使SI劣化，而使整體系統表現深受影響。因此，大多數之PCB在設計上均需符合SI之要求。不但如此，在設計上電磁相容性(Electromagnetic Compatibility，EMC)也是一種重要之規範，因為由一電子系統向另一電子系統所發生之電氣/輻射外洩，必須加以限制，才能符合國際標準及規範。因此，由於SI乃是設計上重要之考量，而顯然影響PCB表現上之量測結果，根據本發明之方法所製得之PCB，其SI必須 能與依傳統工藝所製得之相對應產品，具有高度相關性。將此種要求轉化到材料特性上，產生影響SI最主要之因素，即為導體之形狀及阻抗，以及介電層之散熱係數。

在電子學表現方面，另一項重要事項為電氣阻抗。所謂電氣阻抗是指對交流電(AC)產生之抗拒之程度。也就是對AC線路之電阻之概念。在理論上，在線路阻抗匹配時，在線路上所傳送的信號功率為最大。此種原則在高頻裝置中尤為重要。數位線路因使用高時鐘速度，需要能控制阻抗，才能適合其脈衝之快速上昇及下降時間。當在傳輸線中有任何部份之阻抗不匹配時，即無法獲得最大信號傳輸功率，而不匹配處會使信號回送。如前所述，在實際上信號的回送會影響數位高頻系統之功能及表現。

因此，在許多種PCB應用設計上，能控制其阻抗為非常重要之電氣特性需求，故在本發明中，所製得之PCB之阻抗需與以傳統工藝所製得之相對應產品，共有緊密的相關性。一般而言，影響阻抗之因素包括：介電層之厚度、介電常數、導電線路之寬度及厚度、以及焊劑罩幕之厚度。上述所有參數在已公布之工業標準中，均有嚴格的規範，例如針對各種材料所公布之工業標準，包括IPC－4101即規範基本介電材料之特性及其材料表。以下之公式即為一種代表性公式，作為傳輸線路之特性阻抗之模型，可引為一種範例：

其中，R為每單位長度之阻抗，L為每單位長度之電感，G為介電材料之每單位導電度，C為每單位電容，j為虛數單位(imaginary urit)，ω為角頻率(angular frequency)。

以下將說明數種控制上述參數之方法。該參數將影響其SI及阻抗。一般而言， 以下所述之方法可分為三種層次之控制：資料變更上、處理技術上及材料選擇上。

如前所述，該PCB製造檔經過轉換及變更。在進行資料變更時，所輸入者為標準之PCB製造檔，內含所取得之原始資料，例如各層之機械座標，接腳及線路，材料，目標參數以及其他。本發明之範圍也包括將所輸入之資料變更方法，設計成使其資料具有與原始製造檔不同之資料格式及資料描述。另如(例如)在第6圖所顯示，資料轉換可在資料變更前進行，以改變原始製造檔之格式。在進行資料變更時，係將輸出之資料檔加以變更，亦即，改變其資料值，而非如資料轉換一般，只改變其描述方法。資料變更之結果，可以產生配合製程需求之資料值，用以使所製得之PCB在功能性上，能與該輸入之製造檔，利用傳統大量生產製程所製得之PCB，所能具有之功能特性。互相對應，雖然兩者係以不同製程，利用不同材料製得。在資料變更時需修正製造檔之內容，其方式可針對每一層次分別依據其所含之圖型資料為之，也可將PCB之板層加以分組(包括全部設為一組)，針對組別為之。依據本發明所製得之功能性PCB，在功能性上(如該PCB之目標應用及用途所定義之功能性)，需與以傳統工藝所製得之PCB，能夠互相對應，且需能密切配合外部之機械尺寸。

由於本發明之方法係使用自由成形製造之法及直接寫入技術，以高速生產PCB，故本發明也需能供應能支援上述技術之材料。在大部份情形下，所使用之材料常與習知工藝在大量生產PCB時，所使用之材料不同。因此，在本發明之方法中所選用之材料必須符合傳統PCB材料之重要特性，但另一方面則必須能提供與所選用之固態自由成形製造方法及直接寫入技術，能夠相容。在本發明之專利說明書中，也舉出若干材料作為說明之用，但有時該等材料仍需經過進一步處理、改良，以提 供所需之特定性能。因此，本發明之方法中，有部份也包括結構處理裝置，以控制及/或改進所需之特性，均如以下實施例所示。

以下將說明依據本發明之一實施例，控制一導電層之導電度之實例。由於在一般使用在直接寫入技術及自由成形製造工法之導電印劑，具有在熟化之後不能獲得所需體材料導電度(bulk material conductivity)之缺點(目前大量生產PCB製程中所使用之導電材料99.8%為純銅)，以施加方法所製得之電路板與傳統大量生產工藝所得之電路板，導電性有劣化之現象。因此所製得之電路板在表現上，遜於傳統方法所製得之電路板。利用資料變更可以解決上述問題。其方式包括：將設計中之導電線路尺寸放大，以產生截面積較大之導體，而改良其導電度。最好是在導體之厚度上增加尺寸，而非在寬度上增加，因為改變導體寬度之結果，將產生繞線困難的問題，而提高同層電路互相重疊或短路之機會。

第24A及24B圖顯示資料變更之範例，該資料變更將改變導電線路之幾何形狀，使其能提供與傳統工藝所製得之線路具相對應性之功能。在此實例中，PCB製造檔F為一標準製造檔，而PCB製造檔F’則為本發明之電路板而修正後之變更。F及F’均包括n層介電層。圖中則顯示其第i層，而在F與F’間，作為比對。如第24A及24B圖所示，線路(分別為T1、T2、T3與T1’、T2’及T3’)在X軸及Y軸均保持相同之尺寸，但F’在Z軸則增加尺寸，故可提高線路T1’、T2’及T3’之導電度。此種作法可以適用在製造檔中所有層次內所有線路，用以使其導電度與利用製造檔，而以傳統工藝製得之電路板，能相對應。

不但如此，資料變更也可適用在介電層內產生導體用溝槽之步驟。透過本發明製程之彈性，可以製作具有所需形狀之自由成形介電材料層。導體用溝槽內可容納 導電材料，而使其密度可以提高，使製成之導體之最終特性(尤其是其導電度)，可以提高。第25A及25B圖顯示結合上述方法而成之製法。其中，線路T1’、T2’及T3’經過增厚，並沈積入介電層中預先製作之凹處。另需說明者，為本發明之製造系統可以在相同層次中製得不同厚度之導電體，其方式為使用直接寫入/固態自由成形製程，以製作導電部份。此種方式與傳統製造工藝不同，因在傳統工藝，位於相同層次中之導電線路，高度均相同。此處所述之資料變更方法，可以提供上述優點，而在相同層次中製得高度不同之導體。可以用來例如符合特定之特性需求。

上述增厚導體之方法可能導致相鄰兩層之導體，太過接近，因而降低各層間之介電絕緣效果。如有此情形，則應將介電層也予增厚，或以其他方式修正，而獲得較佳之介電絕緣效果。以下將說明數種控制介電絕緣效果之方法。

以下說明其他提高導孔導電度之方法。在一般PCB設計過程中，大多數之導孔係以銅塗布其側壁，用以提供不同層次間之電氣連接。在孔徑較小之導孔(通常為埋孔或盲孔，故非用以供插入元件)，因其導體之截面積相對較小，其導電度可能太低，而不適用。如有此情形，則可能透過將側壁塗布型導孔，變更成填滿型導孔，以擴大導電連線之截面積，並提高導電度。如第26A圖及26B圖所示，本發明並非將所有導孔全加以變形。在此例中，導孔V2及V3係變更成為填滿型(請見對應於製造檔F’之V2’及V3’)，而導孔V1則未見變更(V1＝V1’)，因其已達直徑之上限。

以下將說明控制導電材料特性(特別指其導電度)之處理技術。在一般所使用，在基板上施加金屬之製程中，通常是將液化/粉狀原材料施加在基板上，然後加以燒結或熱化，以使材料硬化，而獲得材料之目標特性。在熟化技術領域中，熟化係以燒結或烘烤進行，對於材料之最終特性具有重大之影響。舉一特例如下：當使用 Nanotechnologies公司之AG－25－ST2導電銀印劑，而以M³ D成形系統供應用，如使用不同之熟化條件，將獲得不同之材料特性。如使用2800 J/cm² 之能量進行雷射燒結，則可獲得大約5.3μΩ－cm之阻抗。而如果使用烤爐在400℃以下燒結2小時，以相同之材料卻獲得大約3.8μΩ－cm之阻抗。

因此，依據本發明之實施例，係對加工參數也作變更，例如對熟化時間、熟化溫度、以及熟化方法。例如，在本發明之系統中，導電材料製造站對於板上成形之導電材料，可提供精密之熟化條件控制。資料變更之結果也可能需使用多於一個熟化裝置，例如同時使用雷射燒結及烤爐，以在製程中依特定程序，及在特定操作參數下，輪流使用。如將燒結條件與客戶對材料特性之要求相搭配，則本發明之系統可更容易加以校正，以提供所需之導電性。例如，如果需要透過控制線路導電度值之方式，控制電路之阻抗，則可使用特製型熟化製程條件，以使材料能達成所需之導電性數值。

另一種可以用來提高施加型成形線路導電度之處理方法，乃是在形成該導電元件並熟化之後，另以輔助性處理加工。可適用之特定方法為使用施加型成形加工，以直接寫入該導電元件之部份，例如形成所需元件厚度之20%。其後，在該種子層部份經最終熟化之後，利用例如電鍍等方法，將該導電元件製成所需厚度。電鍍製得之材料較之施加成形之種子層，具有更為優越之導電度。如此一來，在本發明之方法下，並不需要精確之電鍍，因為該種子層已經定義出所需線路圖形之幾何形狀。其後之鍍膜(電鍍)僅需對全部電路板為之即可，完全不需使用罩幕，因電鍍之金屬只會在種子層之金屬表面上形成。

該介電層之介電常數也是一種相當重要之參數，而必須嚴格符合製造檔所定之 規格。換言之，大多數之標準製造檔均會包含疊積之層次中之材料資訊，包括介電層之特定絕緣特性及厚度值。本發明以下述方法，使得在即使使用相當少數種類之材料時，仍能符合各種不同之介電特性需求。與上述導電層相同，其中一種方法為改變其厚度，亦即，以改變該介電層之厚度，可達成控制各層間絕緣特性之目的。

例如，第27A及27B圖即顯示在一PCB設計下，改變介電層Li參數之例。根據第27A圖之原始製造檔，該介電層包括之材料介電常數為ε_r ，厚度為Ti。而在本實例中，該介電材料製造站僅能供應單一種介電材料，其介電常數為為能提供相同之特性，乃將原始之介電層Li修改成Li'，其厚度經過增加，用以提供該原始製造檔中所規範之介電絕緣特性。更重要的是，在製造上電路板之總厚度有其限度，才能與傳統工藝所製得之相對應產品能合理相關。例如，該電路板之總厚度不可超過以傳統工法大量生產製成之電路板總厚度，加上該工法所容許之誤差值(tolerance)。但如本發明所述，由於使用固態自由成形製造方法，以製作介電層，且可以數層薄層小層組成一層，故可以精確製得極薄之層次，而無慮上述問題。

本發明另一種方法乃是將數層具有不同介電常數，以及相容之製程表現之介電材料層，加以結合，以達成使各原始層具有所需之介電特性之目的。在第28A圖及28B圖之實例中，該介電層Li係變形成為3層各別之介電小層，共同提供絕緣值Li，而其總厚度為Ti’，與原始厚度Ti相對應。在本實例中，係將數層介電常數不同之介電材料加以結合，以提供所需之絕緣特性。本發明因使用自由成形施加型製法，故可以精密之方式製得各薄層小層。

本發明另一種方法，係以改變熟化條件之方式，控制介電材料之特性。例如，對SU－8之傳統熟化方法乃是包括數步驟：

先形成未經熟化之材料；如有需要，可以短暫預烘烤加熱。其後暴露於紫外線雷射輻射下。最後通常再經後烘烤，以完成熟化程序。各種參數，例如預烘烤時間及溫度變化、紫外線照射強度、照射方法(例如逐線掃描或面照射)、照射時間、後烘烤時間及溫度變化等，為決定全部熟化之材料最終特性之重要因素。因此，本發明之方法乃提供可以根據所需材料特性，以客製化熟化條件進行熟化，以使介電材料能適應廣大範圍之用途下，所需之各種材料特性。

如此前所述之例示用實例，PCB之各種重要特性，以及會影響PCB特性之材料特性，以及其對製作完成後之PCB之表現有何影響，均已詳述。以下將說明本發明之方法如何控制上述參數之方法及裝置。該方法係用以使所製得之PCB，在表現上及在特性上能與以傳統工法所製得之相對應產品，相互呼應，而使所製得之PCB在性能上之量測結果，與傳統工藝所製得之相對應產品相較，毫不遜色。然而應說明者為，上述討論只是作為例示之用，不得用來限制本發明之範圍。習知本領域工藝之人士均可由本發明之實例，得出用來控制及改良其他材料特性，而提升PCB表現之方法。例如熱學特性，包括玻璃轉化溫度；機械特性，包括拉伸/剝離強度等。只要其結果與已公布之工業標準，就相關之目標用途及應用所規範者相符即可。

由上述說明可知，本發明之製造系統、製法及材料，並不受傳統PCB製造工藝之限制條件所限，因而可以適用在廣大範圍之用途選擇，其適用範圍遠超過傳統硬質PCB之製造工藝。以下提供兩種應用範例，以說明本發明製造內建電子元件之PCB，以及製造軟質/硬質－軟質PCB之應用。

由於目前對於小型化，輕量化及低價化功能性PCB之要求日殷，使得PCB製造業者必須將電子元件內建在PCB之內。目前可見之應用包括將傳統離散式電子元 件，例如電阻、電容、電晶體、蓄電器、光電元件(photo－voltaics)、偵測器、記憶體、電射光源、光偵測器、磁性元件、擴音器及其他元件，內建在其中。近年來更可見到之應用，則是在製作PCB時，同時(in－situ)製造電子元件，並將電子元件之製作，作為製作PCB程序之一部份。目前可同時製作之元件，主要包括電阻及電容。而其他元件，例如電晶體，也可望在不久將來即可同時製作，其應用將隨該種技術研發完成，而提高用量。據估計，在各種商用化之PCB中，約有50%或以上之PCB表面積，是由不需多數接點，而可埋設或內建於PCB層次內之電子元件所占用。因此可以釋放出相當大面積之PCB表面，以容納具較高功能性之元件於同一面積中，以提高PCB之集積化程度及/或使得製成之PCB之面積可以縮小，而由此更可降低製造成本。

就內建型離散元件與同時製作電子元件兩種技術而言，將電子元件建置在PCB各層中所需條件，並不相同。而其共同之需求條件包括：接點數目需少、元件厚度需底，且通常耗電功率需低，才能適用在有限的環境條件下。

能用作同時製作之元件，通常需為高變化度(低精確度)及低度範圍(例如，可供同時製作之電容，其容值範圍只限於低電容)。如果PCB係包括離散型元件及同時製作元件，則需特別注意選用PCB之材料，圖型形成方法，以及元件置放方法。而內建離散型元件時，更需提高其對準精確度，以及接點連接技術。另外，同時製作技術更要求需為特殊設計之元件，需慎選元件之材料，以及通常必需選用特定之量測程序及修正元件之讀值。

本發明之方法及系統可以用來製作具有內建離散型電子元件及同時製作型電子元件之PCB，並對內建之電子元件提供端到端(end－to－end)之製程，即由製造檔到 產品之製程。內建離散型電子元件之方法可包括如下之步驟：

a.在導電層上作電子元件或空晶粘晶(die bonding)。

b.形成介電薄層以隔絕電氣或防止短路。

c.形成導孔接點。

d.將接點金屬化。

本發明之方法使用正規之粘晶技術，並提供最佳之工具，以使電子元件能建立與介電材料及導電材料，建立正確之隔絕與通導。因此，在將離散型電子元件固定到一層後，可以標準生產方法進行其他製程步驟，而與例如第6圖所示之製造流程，順利結合。為支援離散型電子元件之建置，本發明之系統另可引進一貼片機(pick and place head)，用以自特定之托盤上拾取電子元件，並將該元件貼附到預定位置。所使用之貼片機，可如第5圖之貼片機575所示。該電子元件可以貼附到一標準粘著劑或圖型之上方，而該粘著劑或圖型係由該貼片機供應材料形成成；也可直接貼附在半熟化介電層上，因該層具有粘性。在後者即不需再另行供應粘著劑。在電子元件貼附步驟完成後，本發明之方法即可供給介電材料，而在預定之位置形成絕緣體及導孔，及供給導電材料作為導電接線以及導孔金屬化之用。

到目前為止，只有少數廠商能提供同時製作電子元件之生產系統。同時製作型電子元件通常是使用噴墨印刷，網印機，薄膜製作技術或片狀材料型電子元件製作。典型之方法係在導電層上施予絕緣材料，以形成圖型，以提供預定之阻抗值，並使用不同之介電材料，以提供所需之電容值。在材料成形後，將該層熟化或燒結，以獲得最終之特性。更為複雜之元件則可結合供應導電材料與介電材料，形成符合特定設計及特定目標應用之二維或三維圖型之方式製作。

在上述各種技術中，所隱含之困難在於，所施予成形之材料必須經過燒結或熟化，最後才能進行量測，因為量測電容或阻抗，並不容易。不但如此，要微調或提高其電容值或阻抗值(如在量測後發現有此必要時)，可謂為不可能，至少，其複雜程度使得調整在標準商業用途中，完全不符實際。因此，同時製作型被動元件要能提供正確之功能性，必須能夠供應材料，以正確形成三度空間形狀，並能控制材料之熟化或燒結條件。然而本發明之方法則可用以正確製作內建之被動元件，其方式是透過增加供應額外之絕緣材料及額外之介電材料，其方式與供應導電材料及介電材料，以製作PCB時所用之方法相同。在以施予材料形成之被動元件製作過程中，可以使用電氣量測設備，例如第5圖之電氣量測單元570，量測其讀值。本發明之方法可以正確控制所施予材料之三度空間形狀，其方式為：施予材料，形成經控制之薄層且平均之小層，並在形成下一層之前，先將已形成之層次熟化。如果必要，則可利用本發明之方法施予具有所需材料之額外層次，以修改該內建被動元件之值，因而可能得到正確之被動元件，而符合設計上的規範。

軟質PCB可區分為兩大類，一為軟質PCB，一為硬質/軟質PCB。軟質PCB全部為可撓性，其上未附有硬質材料。雖然可能含有強化元件，但並非疊積層之一部份。而硬質/軟質PCB則含有硬質材料及可撓性材料。軟質PCB係由特定改質材料及製程所製得。其缺點在於電路板之使用性受限制，產率下降，且工法較為專業。例如，製造硬質/軟質PCB之成本，大約為標準硬質PCB之5倍到7倍。

本發明之方法特別適用於軟質及硬質/軟質PCB之製作。透過本發明系統之操作，供應介電材料與導電材料，以特別改進之方式來符合上述應用，本發明可以提供自動化且簡易之製作，而特別適用在小量製作。例如，使用前述之施加型製造方 法，可以在PCB上製作具有不同層數之區域。此外，本發明之方法可以選擇性塗敷介電材料，以自動符合任何形狀需求，而在相同PCB上，參插可撓性及硬質區域。由於本發明可以塗布及熟化幾乎為各種厚度之介電材料，故可依據各種不同之設計上需求，規劃出各種撓性程度及三度空間之機械特性。而本發明可以形成各種不同厚度之導電材料，更使得控制介電層之撓性，以形成功能性硬質/軟質PCB，更形容易，製造過程中，僅需極少人工參與。

由於前述各實施例中可知，本發明所述之製程可以延伸各種用途。更多之用途包括用以生產三度空間PCB，多元晶片模組(multi chip module－MCM)，射頻及電磁屏壁/包覆(用以包覆射頻干擾及電磁干擾之導體)、修復瑕疵之PCB，以及在既有PCB上增加特別構造/功能之層次。此外，本發明之製造方法及技術，或其一部份，增可加以修改，以供高度效率之大量生產使用。

最後，必須說明：本案所述之製程及技術，並不限於使用在任何特定之裝置，而可以任何子系統之適當結合，而加以實施。此外，也可使用各種型態之泛用型機器設備，依據本發明所揭示之內容，加以實施。如果設計專用型之裝置，以實施本案所述之方法步驟，也屬合宜。而本發明雖已以特定之實例加以說明，但其說明之性質僅屬例示，而非用在限制本發明。習於此藝之人士均可瞭解，使用不同之硬體、軟體及靭體之結合，也可用來實施本發明。例如，以上所述之軟體可以多種程式撰寫方式或程式描述語言，例如Assembler，C/C^＋＋ ，Perl，Shell，PHP，Java，HFSS，CST，EEK等，加以達成。

本發明之內容，已以特定實施例說明如上。但以上之說明目的均在例示，而非限制本發明。習於斯藝之人士均可瞭解，本發明實可以不同之硬體、軟體、靭體之 結合，加以達成。此外，其他實現本發明之方式，對此行業之人士而言，只要閱讀本發明之專利說明書，並操作所揭示之發明內容後，將易於達成。因此，專利說明書及其實施例，僅只是供例示之用，而本發明真正之範圍及精神，應如以下申請專利範圍所示。

100‧‧‧PCB製造系統

110‧‧‧轉盤

115‧‧‧延伸臂

120‧‧‧托盤架

125‧‧‧托盤

130‧‧‧介電層製造站

135‧‧‧熟化站

140‧‧‧清潔站

145‧‧‧導體製造站

150‧‧‧主操作員機台

160‧‧‧排料槽

170‧‧‧原料容器

180‧‧‧PCB

185‧‧‧翻轉機構

225‧‧‧托盤

260‧‧‧液體

265A‧‧‧紫外光雷射

265B‧‧‧紫外光燈

270‧‧‧照射之區域

275‧‧‧光罩

310‧‧‧樹脂層

315‧‧‧導電線路

320‧‧‧樹脂

320‧‧‧絕緣層

330‧‧‧導孔/孔洞

340‧‧‧導孔/孔洞

350‧‧‧導電材料

430‧‧‧導體製造站

510B‧‧‧轉盤

530‧‧‧介電製造站

535‧‧‧熟化站

535‧‧‧烤爐

540‧‧‧製造站

565‧‧‧劑塗布站

565‧‧‧焊膏供應站

570‧‧‧電氣測試站

575‧‧‧貼片站

702‧‧‧基板檔

780‧‧‧導電線路

825‧‧‧控制與錯誤回復單元

900‧‧‧托盤

925‧‧‧支撐框元件

930‧‧‧對準罩幕

935‧‧‧連結元件

1005‧‧‧托盤

1010‧‧‧轉盤

1015‧‧‧主動銷

1030‧‧‧操作泵浦

1035‧‧‧真空吸孔

1040‧‧‧真空產生器

1050‧‧‧頂出機構

1055‧‧‧頂針

1070‧‧‧加熱器元件

1200‧‧‧製造站

1205‧‧‧XYZ機台

1206‧‧‧托盤定位機構

1210‧‧‧托盤

1215‧‧‧耗材桶

1225‧‧‧光圈

1230‧‧‧反射鏡系統

1235‧‧‧光學元件

1400‧‧‧可溶性物質製作層

1405‧‧‧邊界

1410‧‧‧導孔定型柱

1415‧‧‧介電層

1900‧‧‧可溶性層

1905‧‧‧介電層

1910‧‧‧導孔

1920‧‧‧可溶性材料

1925‧‧‧導孔

2000‧‧‧托盤

2005‧‧‧側壁

2010‧‧‧供應頭

2020‧‧‧介電材料層

2110‧‧‧介電材料供應頭

2120‧‧‧導電材料供應頭

2130‧‧‧熟化裝置

2140‧‧‧托盤

2150‧‧‧PCB

2160‧‧‧上框架

2170‧‧‧X－Y移動系統

2180‧‧‧大量熟化裝置

2210‧‧‧PCB設計A

2220‧‧‧PCB設計B

2230‧‧‧板體

2240‧‧‧微形馬達

2250‧‧‧托盤

2260‧‧‧推桿

2270‧‧‧球形軸

2280‧‧‧定位梢

2290‧‧‧孔洞

2310‧‧‧導孔

2330‧‧‧PCB

2340‧‧‧部份

附圖構成本案專利說明書的一部份，用以例示本發明之實施例，與發明之詳細說明共同說明並例示本發明之主體。但圖式並非用來詳盡說明本案真實實施例所有技術特徵，所揭示之元件尺寸、大小也僅供參考。

第1圖及第1A圖表示本發明一實施例之PCB製造系統之示意圖。

第2A及2B圖表示根據本發明實施例照射輻射之示意圖。

第3A及3B圖表示本發明一實施例之介電層製作示意圖。

第4圖表示本發明另一實施例之PCB製造系統之示意圖。

第5圖表示本發明再一實施例之PCB製造系統之示意圖。

第6圖表示本發明一實施例之PCB製造方法流程圖。

第7A圖表示本發明另一實施例之PCB製造方法流程圖。第7B圖表示層次對準示意圖。

第8圖表示本發明一實施例之系統管理員方塊圖。

第9圖為本發明一實施例之托盤之上視圖，該托盤用來製造具有支撐框之PCB。

第10圖為本發明一實施例之翻轉機構結構圖。

第11圖表示本發明一實施例之資料轉換及改變方法流程圖。

第12圖表示本發明一實施例之介電層製造站示意圖。

第13圖表示本發明一實施例之介電層製作流程圖。

第14圖表示根據本發明一實施例與可溶性材料共同形成之介電層示意圖。

第15圖顯示本發明實施例所使用之不同形狀之導孔/孔洞。

第16A圖表示本發明一實施例導孔/孔洞金屬化流程圖。第16B圖為該實施例各步驟之PCB截面圖。

第17A－17C圖為根據本發明實施例之導孔/孔洞製作流程示意圖。

第18A、18B圖為本發明一實施例中，以填加導電材料進行導孔/孔洞金屬化之實施例示意圖。

第19圖為本發明一實施例中，三種使用或不使用可溶性材料形成導孔/孔洞之製法示意圖。

第20圖顯示供應頭相對托盤形成傾斜之狀態示意圖。

第21圖表示根據本發明一實施例設計之系統示意圖。

第22A－22E圖表示在一托盤上製作多數PCB之不同方式示意圖。

第23圖為本發明一實施例中對製得之PCB作熟化提升之示意圖。

第24A、24B圖顯示變更資料用以改變導電線路幾何形狀，以使線路特性與習知方法製作之線路具相關性之實例示意圖。

第25A、25B圖顯示結合本發明之方法，而使線路T1’、T2’及T3’變厚，並形成在預先製作在導電層內之溝槽內之實例。

第26A、26B圖表示本發明一實施例之導孔/孔洞變形示意圖。

第27A、27B圖表示本發明一實施例中PCB之介電層Li變形示意圖。

第28A、28B圖表示在本發明一實施例中將該介電層Li變更成為三小層介電層之示意圖。

100‧‧‧PCB製造系統

110‧‧‧轉盤

115‧‧‧延伸臂

120‧‧‧托盤架

125‧‧‧托盤

130‧‧‧介電層製造站

135‧‧‧熟化站

140‧‧‧清潔站

145‧‧‧導體製造站

150‧‧‧主操作員機台

160‧‧‧排料槽

170‧‧‧原料容器

Claims (110)

1. 一種製造至少一功能性印刷電路板(PCB)之方法，包括下列步驟：A.取得一PCB製造資料檔；B.執行資料轉換，以產生一修改後之對應製造檔；C.執行資料變更，包括修改該修改後製造檔所含之參數，以配合製造PCB時所使用之材料及製程之變化：該資料變更後產生一變更後製造檔；D.提供一托盤；E.利用該變更後製造檔製造一介電層，其步驟包括：i.將一液體組成物施予該托盤；ii.使該液體組成物分布於該托盤之表面；及iii.熟化該液體組成物之選擇區域，以固定PCB之形狀及邊界，以提供一熟化之絕緣層，而具有一上表面及一下表面；F.以該變更後製造檔製造一導電層，其方法包括將一導電線路形成在該熟化絕緣層之上表面及下表面之至少一者；用以提供一PCB，該PCB可表現與傳統利用該製造資料檔所製得之PCB據相關性之性能；該方法另包括在該介電層之上表面或下表面多次重覆步驟E及F，以製得多層單面PCB之步驟。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，另包括翻轉該單面PCB，使該熟化之絕緣層成為在托盤上之上表面，並在該介電層之上表面或下表面之另一者多次重覆步驟E及F，用以製得多層雙面PCB之步驟。
3. 一種製造至少一功能性印刷電路板(PCB)之方法，包括下列步驟： A.取得一PCB製造資料檔；B.執行資料轉換，以產生一修改後之對應製造檔；C.執行資料變更，包括修改該修改後製造檔所含之參數，以配合製造PCB時所使用之材料及製程之變化：該資料變更後產生一變更後製造檔；D.提供一托盤；E.利用該變更後製造檔製造一介電層，其步驟包括：i.將一液體組成物施予該托盤；ii.使該液體組成物分布於該托盤之表面；及iii.熟化該液體組成物之選擇區域，以固定PCB之形狀及邊界，以提供一熟化之絕緣層，而具有一上表面及一下表面；F.以該變更後製造檔製造一導電層，其方法包括將一導電線路形成在該熟化絕緣層之上表面及下表面之至少一者；用以提供一PCB，該PCB可表現與傳統利用該製造資料檔所製得之PCB據相關性之性能；該方法另包括在該介電層之上表面及下表面多次重覆該步驟E及F，用以製得多層雙面PCB之步驟。
4. 如申請專利範圍第3項之方法，另包括形成一絕緣焊劑罩幕層之步驟。
5. 如申請專利範圍第3項之方法，另包括形成一導電接腳塗布之步驟。
6. 如申請專利範圍第3項之方法，另包括在該雙面PCB上以有色介電材料印製一標記之步驟。
7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該熟化選擇區域之步驟包括以輻射照射選 擇之區域。
8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該以輻射照射選擇區域之步驟包括以紫外線照射該選擇區域。
9. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該熟化選擇區域之步驟另包括一熟化提升步驟，使用在輻射照射該選擇區域之後。
10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該熟化提升步驟包括一加熱步驟。
11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該加熱步驟包括以微波照射該製得之PCB。
12. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該步驟D另包括在該托盤上提供一離型劑之步驟。
13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該提供一離型劑之步驟包括下列之一種：提供一織物層在該托盤上，或噴灑一液體離型劑在該托盤上。
14. 如申請專利範圍第3項之方法，另包括在該熟化之絕緣層上製作導孔/孔洞之步驟，其方法包括界定非輻射照射區，及在該熟化步驟後清除該非輻射照射區之步驟。
15. 如申請專利範圍第13項之方法，另包括在選定之導孔/孔洞內施加導電物質，以製造導電孔之步驟。
16. 一種製造至少一功能性印刷電路板(PCB)之方法，包括下列步驟：A.取得一PCB製造資料檔；B.執行資料轉換，以產生一修改後之對應製造檔；C.執行資料變更，包括修改該修改後製造檔所含之參數，以配合製造PCB時 所使用之材料及製程之變化：該資料變更後產生一變更後製造檔；D.提供一托盤；E.利用該變更後製造檔製造一介電層，其步驟包括：i.將一液體組成物施予該托盤；ii.使該液體組成物分布於該托盤之表面；及iii.熟化該液體組成物之選擇區域，以固定PCB之形狀及邊界，以提供一熟化之絕緣層，而具有一上表面及一下表面；F.以該變更後製造檔製造一導電層，其方法包括將一導電線路形成在該熟化絕緣層之上表面及下表面之至少一者；用以提供一PCB，該PCB可表現與傳統利用該製造資料檔所製得之PCB據相關性之性能；其中該步驟E包括在該托盤內施加一液體組成物之步驟，該液體組成物含有辛基環氧酚醛(octafunctional epoxidizednovolac)光阻及光起始劑。
17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該液體組成物更包括奈米顆粒。
18. 一種製造至少一功能性印刷電路板(PCB)之方法，包括下列步驟：A.取得一PCB製造資料檔；B.執行資料轉換，以產生一修改後之對應製造檔；C.執行資料變更，包括修改該修改後製造檔所含之參數，以配合製造PCB時所使用之材料及製程之變化：該資料變更後產生一變更後製造檔；D.提供一托盤；E.利用該變更後製造檔製造一介電層，其步驟包括： i.將一液體組成物施予該托盤；ii.使該液體組成物分布於該托盤之表面；及iii.熟化該液體組成物之選擇區域，以固定PCB之形狀及邊界，以提供一熟化之絕緣層，而具有一上表面及一下表面；F.以該變更後製造檔製造一導電層，其方法包括將一導電線路形成在該熟化絕緣層之上表面及下表面之至少一者；用以提供一PCB，該PCB可表現與傳統利用該製造資料檔所製得之PCB據相關性之性能；其中該形成該導電線路之方法包括以一噴頭射出導電物質於該熟化之絕緣層上。
19. 如申請專利範圍第3項之方法，其中每次執行E步驟時小步驟i，ii及iii係重覆多次，用以製造該介電層，使該介電層具有多數小層。
20. 如申請專利範圍第19項之方法，其中在每次重覆小步驟iii之後，並對製得PCB加熱。
21. 如申請專利範圍第19項之方法，另包括在每次執行小步驟i，ii及iii時，在小層上形成導孔/孔洞之步驟。
22. 如申請專利範圍第21項之方法，另包括在每次執行小步驟i，ii及iii時，在選定之導孔/孔洞內施予導電物質之步驟。
23. 如申請專利範圍第21項之方法，另包括在執行多輪小步驟i，ii及iii後，在選定之導孔/孔洞內施予導電物質之步驟。
24. 如申請專利範圍第3項之方法，另包括在執行步驟E預定次數後，在該製得之 介電層上製作熟化提升通道之步驟。
25. 如申請專利範圍第3項之方法，另包括在執行步驟E預定次數後，施予可溶性材料，以在製得之介電層上界定導孔/孔洞之步驟。
26. 如申請專利範圍第3項之方法，其中每次執行步驟E之時，多次重覆執行小步驟i，ii及iii，而使用至少兩種不同之介電材料，以使製得之介電層包括多數之小層，各小層具有不同之介電絕緣特性。
27. 如申請專利範圍第3項之方法，其中之步驟E另包括在該介電材料中混合選自下列之至少一種成份之步驟：可以提高導體之黏著力之成份、可以穩定該介電材料之機械性之成份、及可提升該介電材料之熱穩定性之成份。
28. 如申請專利範圍第3項之方法，其中之步驟E另包括在該介電材料中混合可以改良介電層材料絕緣特性之成份之步驟。
29. 如申請專利範圍第3項之方法，其中之步驟E另包括在該介電層上形成一中介層，用以提升導電材料固著至該介電層之固著力。
30. 如申請專利範圍第3項之方法，另包括在執行選定次數之步驟E時，在該介電層至少一表面形成溝槽之步驟，且步驟F包括在溝槽內施加至少一部份之導電線路之步驟。
31. 如申請專利範圍第3項之方法，其中包括在執行選定次數之步驟E時，以該變更後製造檔所規範之厚度變化，形成導電線路之步驟。
32. 如申請專利範圍第31項之方法，其中在執行選定次數之步驟E時，形成導電線路之方法，包括以一導電材料形成一種子層，及在該種子層上形成一主導電層之步驟。
33. 如申請專利範圍第32項之方法，其中該形成主導電層之方法包括使用電鍍。
34. 如申請專利範圍第3項之方法，另包括在執行選定次數之步驟E時，對所形成之導電線路執行一自動化光學檢測，及對該導電線路執行電阻測試，兩者中至少一種之步驟。
35. 如申請專利範圍第3項之方法，另包括在完成PCB製作之後，進行電氣測試之步驟。
36. 如申請專利範圍第3項之方法，其中同時有多數PCB在一托盤上製造。
37. 如申請專利範圍第1項之方法，其中步驟E與步驟F均另包括至少根據該介電層所需之絕緣特性及該導電層所需之電阻特性而選用製程參數之步驟。
38. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該步驟E之小步驟ii另包括平整該液體上表面之步驟。
39. 一種製造至少一功能性印刷電路板之方法，該方法包括：將PCB製造資料檔上載到一控制器；使用該控制器控制一中央處理站之作業，以裝載一製造托盤至多數托盤定位站，及從該多數托盤定位站卸載該托盤；使用該控制器控制一介電材料供應器之作業，以供應一介電物質至該托盤，並控制一熟化機構之作業，以熟化該介電物質，而形成一介電層；利用該控制器控制一導體供應器之作業，以供應一導電物質至該介電層上；利用該控制器控制一加熱站之作業，以對該介電物質與該導電物質之至少一者作熱處理；該方法另包括利用該控制器控制一平整構之作業，以平整該介電層之步驟。
40. 如申請專利範圍第39項之方法，其中該熱處理包括將該介電物質與該導電物質之至少一者暴露於選自下列之至少一種之步驟：紫外線輻射，微波輻射及加熱器輻射。
41. 如申請專利範圍第39項之方法，其中該控制該介電材料供應器之作業之步驟，包括操作一液體供應器，將一輻射可熟化液體供應至該托盤上，且其中熟化該介電物質之步驟包括輻射照射該液體。
42. 如申請專利範圍第39項之方法，其中該控制該介電材料供應器之作業之步驟包括操作一供應頭，根據該介電層之外形設計供應介電物質。
43. 如申請專利範圍第39項之方法，其中該控制該導體供應器之作業之步驟包括操作一噴墨印字頭，以供應導電線路材料。
44. 如申請專利範圍第43項之方法，另包括利用該控制器控制一翻轉機構之作業，以翻轉一製得之板體，以在該板體兩側形成導電線路之步驟。
45. 如申請專利範圍第39項之方法，另包括將至少二製得之板體熔接之步驟。
46. 如申請專利範圍第39項之方法，另包括下列步驟：操作該控制機，以利用至少該PCB製造資料檔產生自由成形製造檔；及操作該控制機，以變更該自由成形製造檔，成為變更後之製造檔；其中該自由成形製造檔中選定之資料經過變更，以使該PCB具有與習知方法技術之PCB之功能特性相關之功能特性。
47. 如申請專利範圍第46項之方法，其中該變更成變更後製造檔之方法另包括產生一檔案，用以控制該熟化機構，以使導孔/孔洞定形之步驟。
48. 如申請專利範圍第47項之方法，其中該變更成變更後製造檔之方法更包括產生 一檔案，用以控制該熟化機構，以使導孔/孔洞定形並含有傾斜，非垂直側壁之步驟。
49. 如申請專利範圍第48項之方法，其中該變更成變更後製造檔之方法更包括產生一檔案，以在各製得之板體上製作相配合之結構，以確保該製得之板體熔接時可正確對位之步驟。
50. 如申請專利範圍第39項之方法，其中該利用該控制器控制一導體供應器之操作，包括在該介電層之兩側供應導電物質之步驟。
51. 如申請專利範圍第39項之方法，另包括設定該熟化機構之參數，以製作具有與根據該製造資料檔製成之習知PCB絕緣層相同特性之介電層之步驟。
52. 如申請專利範圍第39項之方法，另包括設定該導體供應器及該熱處理站之參數，以製造具有與根據該製造資料檔製成之習知PCB絕緣層相同特性之導電層之步驟。
53. 如申請專利範圍第46項之方法，其中該變更成變更後製造資料檔之方法另包括改變導電線之設計厚度，以降低電阻之步驟。
54. 如申請專利範圍第39項之方法，另包括利用該控制器控制該介電材料供應器及該導體供應器之操作，以透過連續形成其中具有孔洞之薄層介電小層之方式，及在孔洞內施加導電物質，以形成導孔之步驟。
55. 如申請專利範圍第54項之方法，其中該小層之至少二層使用兩種介電材料形成。
56. 如申請專利範圍第39項之方法，另包括利用該控制器控制該介電材料供應器及該導體供應器之操作，以透過施加導電材料柱，及在柱體周遭施加介電層之方 式，形成導孔之步驟。
57. 如申請專利範圍第39項之方法，另包括利用該控制器控制該介電材料供應器、該導體供應器及一可溶性材料供應器之操作，以透過施加可溶性材料使一導孔定形，施加介電層於該可溶性材料周遭，除去該可溶性材料使該孔洞露出在該介電層中，及施加導電物質於該孔洞內之方式，形成導孔之步驟。
58. 如申請專利範圍第39項之方法，另包括利用該控制器控制該介電材料供應器之操作，以形成接腳塗布之步驟。
59. 如申請專利範圍第39項之方法，另包括利用該控制器控制該介電材料供應器之操作，以形成焊劑罩幕之步驟。
60. 如申請專利範圍第39項之方法，另包括利用該控制器控制該介電材料供應器之操作，以供應有色介電物質，形成標記之步驟。
61. 一種製造一功能性PCB之方法，該方法包括：形成一具有一上表面及一下表面之主介電層，其方式包括在一製造托盤上施加一介電材料，並將該介電材料暴露於一熟化製程，以使該主介電層之面積及邊界定形；於該主介電層之上表面形成一系列互相間隔之導電線路層及絕緣層；於該主介電層之下表面形成至少一導電線路層；其中將該介電材料暴露於一熟化製程之步驟包括部份熟化該主介電層之步驟。
62. 如申請專利範圍第61項之方法，其中將該介電材料暴露於一熟化製程之步驟包括以一光源照射該介電材料之步驟。
63. 如申請專利範圍第61項之方法，其中該形成各導電線路層之步驟包括使用直接 寫入法(direct-write)供應導電材料，及熟化該導電材料至少一部份之步驟。
64. 如申請專利範圍第61項之方法，另包括在選定之介電層形成孔洞，及施加導電材料於該孔洞內之方式，形成導孔之步驟。
65. 如申請專利範圍第64項之方法，其中該形成導孔洞之方式包括形成當中具有孔洞之介電小層，以形成各該介電層，及在各小層之孔洞中施加導電物質之步驟。
66. 如申請專利範圍第64項之方法，其中包括形成具有傾斜側壁之導孔。
67. 如申請專利範圍第64項之方法，其中該形成導孔之方法包括施加可溶性材料以界定該導孔，其後形成各該絕緣層，及在形成各絕緣層後，除去該可溶性材料之步驟。
68. 如申請專利範圍第61項之方法，另包括形成接腳塗布、焊劑罩幕及標記中至少一種之步驟。
69. 如申請專利範圍第61項之方法，其中該形成各該絕緣層之方法包括重覆形成厚度為該絕緣層之部份之小層，及在形成下一小層之前熟化該小層之步驟。
70. 如申請專利範圍第69項之方法，另包括在各小層上形成孔洞，及在熟化該小層後在孔洞內施加導電物質之步驟。
71. 如申請專利範圍第70項之方法，其中該形成孔洞之方式包括改變各小層之孔洞直徑，而使形成在各絕緣層之導孔具有傾斜之側壁之步驟。
72. 如申請專利範圍第64項之方法，其中該施加導電材料之方法包括塗敷選定孔洞之側壁，但將其他孔洞完全填滿之步驟。
73. 如申請專利範圍第61項之方法，另包括執行電氣測試，以驗證該PCB之功能性之步驟。
74. 如申請專利範圍第61項之方法，另包括同時形成一第二功能性PCB之步驟，該步驟包括下列步驟：將該介電材料暴露於一熟化製程，而於形成該主介電層之同時，使一第二主介電層之面積及邊界定形；於該第二主介電層之上表面形成一系列互相間隔之導電線路層及絕緣層；及於該第二主介電層之下表面形成至少一導電線路層。
75. 一種一製造印刷電路板(PCB)之系統，該系統包括：一中央處理站，包括一可延伸機器手臂，用以裝載一托盤；至少一托盤定位機構，位於該機器手臂可及之處，用以由該機器手臂接受該托盤；至少一介電物質供應器，位於該機器手臂可及之處；至少一導電物質供應器，位於該機器手臂可及之處；一熟化站，位於該機器手臂可及之處；及一操作員機台，耦合於該介電物質供應器、該該導電物質供應器及熟化站，並控制其作業。
76. 如申請專利範圍第75項之系統，另包括一製造站，其內裝置該介電物質供應器、該導電物質供應器及該托盤定位機構。
77. 如申請專利範圍第75項之系統，另包括：一第一製造站，位於該機器手臂可及之處，並在其內裝置該介電物質供應器及一托盤定位機構；及一第二製造站，位於該機器手臂可及之處，並在其內裝置該導電物質供應器及 一第二托盤定位機構。
78. 如申請專利範圍第75項之系統，其中該介電物質供應器包括一液體供應器；及一顯影機構。
79. 如申請專利範圍第78項之系統，其中該顯影機構包括一輻射光源。
80. 如申請專利範圍第79項之系統，其中該輻射光源包括一紫外光源。
81. 如申請專利範圍第75項之系統，其中該導電物質供應器包括一供應頭。
82. 如申請專利範圍第81項之系統，其中該供應頭可改變傾斜角度。
83. 如申請專利範圍第75項之系統，另包括一翻轉機構，用以翻轉在該托盤內製得之板體。
84. 如申請專利範圍第83項之系統，其中該翻轉機構設置於該中央處理站之內。
85. 如申請專利範圍第75項之系統，另包括一處理器，以接收PCB製造資料並轉換成控制指令，用以控制該介電物質供應器、該導電物質供應器及該加熱站之作業，及進一步變更該控制指令，以改變該PCB製造資料之參數。
86. 如申請專利範圍第75項之系統，另包括一離型機構，以使製造完成之板體脫離該托盤。
87. 如申請專利範圍第75項之系統，另包括一離型劑供應器，位於該機器手臂可及之處。
88. 如申請專利範圍第78項之系統，另包括一清潔機構，用以清除該顯影機構所未顯影之物質。
89. 如申請專利範圍第75項之系統，另包括一焊劑罩幕施加器，位於該機器手臂或 一搬運機器人可及之處。
90. 如申請專利範圍第75項之系統，另包括一標記施加器，位於該機器手臂或一搬運機器人可及之處。
91. 如申請專利範圍第75項之系統，另包括一接腳塗布器，位於該機器手臂或一搬運機器人可及之處。
92. 如申請專利範圍第75項之系統，另包括一電氣元件組裝單元，位於該機器手臂或一搬運機器人可及之處。
93. 如申請專利範圍第86項之系統，其中該離型機構可包括一托盤開啟機構。
94. 如申請專利範圍第79項之系統，另包括一控制器，以動態改變該輻射光源之焦點。
95. 如申請專利範圍第75項之系統，另包括一加熱器，以加熱該托盤。
96. 如申請專利範圍第76項之系統，其中該製造站包括一惰性氣體氛圍。
97. 如申請專利範圍第77項之系統，其中該第一及第二製造站中至少一者包括一惰性氣體氛圍。
98. 如申請專利範圍第76項之系統，其中該托盤包括多數之可加鎖小托盤。
99. 一種製造一印刷電路板(PCB)之系統，該系統包括：至少一介電子系統，用以製造介電層；至少一導體子系統，用以製造導電層；一熟化子系統；一操作員機台，以控制該系統之作業；及一搬運機構，以將各子系統搬運至一個或多個PCB製造物。
100. 如申請專利範圍第99項之系統，其中該介電子系統包括：一液體供應器；及一顯影機構。
101. 如申請專利範圍第100項之系統，其中該顯影機構包括一輻射光源。
102. 如申請專利範圍第101項之系統，其中該導體子系統包括一印製頭。
103. 如申請專利範圍第102項之系統，另包括一腔體，於製造過程中可供應惰性氣體氛圍。
104. 如申請專利範圍第99項之系統，另包括一製造托盤，用以收容一或多個PCB製造物。
105. 如申請專利範圍第99項之系統，其中該熟化子系統包括一爐。
106. 如申請專利範圍第104項之系統，其中該熟化子系統包括一加熱器，以加熱該托盤。
107. 如申請專利範圍第100項之系統，其中該液體供應器包括多數噴嘴。
108. 如申請專利範圍第101項之系統，其中該導體子系統可包括多數之供應頭。
109. 如申請專利範圍第99項之系統，其中該導體子系統包括一種子層供應器及一導電線路製造器。
110. 如申請專利範圍第109項之系統，其中該種子層供應器包括至少一供應頭，而該導電線路製造器包括一電鍍子系統。