TWI429339B - 電路板用之基材、電路板以及電路板的製造方法 - Google Patents

Description

電路板用之基材、電路板以及電路板的製造方法

本發明是有關於一種電路板，特別是有關於電路板用之基材的結構與其製造方法。

可撓性電路板或稱軟性電路板是以軟質有機材料做為基板的一種線路板，其可應用在連續性動態彎折的產品中。目前可撓性電路板大多以銅製作電極，為了提供足夠的空間以容置黏合所需要的膠材，銅電極(或稱線路)的厚度通常厚達8微米至12微米。然而，由於銅電極的厚度太厚，可撓性差，而且其與有機基板的熱膨脹係數的差異大，因此，在接合後或彎折時所產生的應力，而導致電路板可靠度不佳等問題。此外，在製程上，於蝕刻銅層以形成銅電極的過程中，由於銅層的厚度較厚，因此，在蝕刻角的限制下，蝕刻的間距過小會造成銅電極的底部無法完全蝕刻分離而發生短路的現象，或因過度蝕刻造成電極頂部面積過小而影響導電性能。為了避免短路的發生，通常，銅電極之間必須維持足夠的間距，如此，將使得小型化的發展受限。

有關可撓性電路板的專例如美國專利7,250,575。然而，該專利之方法是把原本在IC端的金凸塊製程改在軟板製程中。另外，美國專利5,949,512，藉由機構設計來解決軟板在彎折時因銅與有機材料的楊氏係數(Young’s Module)差異造成應力集中而使銅線路斷裂。此外，美國專利7,299,547主要是以有機的彈性線路取代原有的銅線路，以使結構的可靠度增加。

本發明提出一種電路板，其包括基板、多個彈性凸點以及圖案化的線路層。上述多個彈性凸點以至少一矩陣方式排列，設置於基板上。圖案化的線路層配置於一部分之上述多個彈性凸點上以及部分的基板上。

本發明又提出一種電路板的製造方法，此方法是先在基板上形成彈性凸點材料層，再圖案化彈性凸點材料層，以形成以至少一矩陣方式排列的多個彈性凸點。之後，再形成至少一層導電層，覆蓋上述多個彈性凸點與基板。其後，圖案化導電層，以形成圖案化的線路層，覆蓋於一部分之上述多個彈性凸點以及部分的基板上。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖1是依照本發明實施例所繪示之一種電路板用之基材的剖面示意圖。圖1A是圖1之一種電路板用之基材的上視圖。圖1B是圖1之另一種電路板用之基材的上視圖。圖2A是依照本發明另一實施例所繪示之一種電路板用之基材的上視圖。圖2B是依照本發明又一實施例所繪示之 一種電路板用之基材的上視圖。圖3是依照本發明再一實施例所繪示之一種電路板用之基材的剖面示意圖。

請同時參照圖1，本發明實施例之電路板用之基材10包括基板12與多個彈性凸點14。基板12的材質包括有機絕緣材料或無機絕緣材料。有機絕緣材料，例如是聚亞醯胺(Polyimide,PI)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)。無機絕緣材料例如是玻璃或陶瓷。基板12可以是可撓式基板或硬式基板

彈性凸點14的作用像是〝坐墊〞(Cushion)，可吸收來自多種電子元件間因熱膨脹係數差異所產生之熱應力，以及接合時的機械應力，因此彈性凸點14愈軟、愈有彈性，其效果愈明顯。彈性凸點14是以矩陣方式排列，設置於基板12上。在一實施例中，本發明之彈性凸點14係排列成單一矩陣，如圖1A之電路板用之基材10A之矩陣24，或圖1B之電路板用之基材10B矩陣26所示者。在另一實施例中，請參照圖2A所示，電路板用之基材10C之彈性凸點14也可以排列成兩個彼此分隔的矩陣30、40。在圖2A中，矩陣30、40可以相同或是相異。此處所述的相同或相異，是指矩陣中彈性凸點14的排列方式、彈性凸點14的大小、高度、形狀或彈性凸點14之間的間隙寬度相同或是相異。當然彈性凸點14也可以依據需要排列成多個彼此分隔的矩陣。在又一實施例中，請參照圖2B所示，電路板用之基材10D之彈性凸點14排列成兩個彼此相鄰的不同的矩陣50、60。此處所述的不同的矩陣50、60可 以是指矩陣50、60中的彈性凸點14的排列方式、彈性凸點14的大小、高度、形狀或彈性凸點14之間的間隙寬度不同，在圖2B中以彈性凸點14排列方式不同的兩個矩陣50、60來說明之。當然彈性凸點14也可以依據需要排列成多個彼此相鄰的矩陣。

關於矩陣中彈性凸點14的排列方式，請參照圖1A，在一實施例中，本發明之多個彈性凸點14所排列成的矩陣24包括數行C1.....CN與數列R1...RN，且任意相鄰兩行，如C3、C4之多個凸點彼此對齊，任意相鄰兩列，如R2、R3之多個凸點也是彼此對齊。在另一實施例中，請參照圖1B，本發明之多個彈性凸點14所排列成的矩陣26例如是包括數行C1.....CN與數列R1...RN，且任意相鄰兩行，如C3、C4之多個凸點彼此交錯，任意相鄰兩列，如R2、R3之多個凸點也是彼此交錯。

請參照圖1、圖1A與圖1B，在一實施例中，彈性凸點14的大小例如是直徑10微米，但，並不以此為限。高度h至少3微米或以上，以提供足夠的空間以容置黏合所需要的膠材。此外，在本實施例中，是以圓形的彈性凸點14做為說明，然而，彈性凸點14的形狀並不以此為限，其可以呈方形、菱形、矩形、多角形、橢圓形等。彈性凸點14之材質包括有機材料或是無機材料。有機材料，其可以是絕緣或是導電，例如是聚亞醯胺(Polyimide,PI)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)。無機材料例如是玻璃或陶瓷。

請參照圖1、圖1A，在矩陣中，彈性凸點14之間的間隙寬度W至少5微米或以上，以提供黏合膠材在壓合時有足夠的流動空間。在一實施例中，在矩陣中，任意相鄰兩行，如C3、C4的彈性凸點14的之間的間隙寬度W1，其與任意相鄰兩列，如R2、R3的彈性凸點14的之間的間隙寬度W2實質上相同。在另一實施例中，在矩陣中，任意相鄰兩行，如C3、C4之彈性凸點14的之間的間隙寬度W1實質上相同，任意相鄰兩列，如R2、R3之彈性凸點14的之間的間隙寬度W2也實質上相同，但，間隙寬度W1與間隙寬度W2不同。

請參照圖1，在以上的實施例中，電路板用之基材10包括基板12與多個彈性凸點14，業者在取得上述之電路板用之基材之後，僅需再形成導電層16並對導電層16進行圖案化即可形成具有圖案化的線路層之電路板。

請參照圖3，在另一實施例中，除了基板12與多個彈性凸點14之外，電路板用之基材10E還包括至少一層導電層16，其毯覆式覆蓋於彈性凸點14與基板12上，以作為線路層。導電層16之材質例如金屬或是導電高分子。金屬例如是銅、銅合金、鋁、銀、鎳、金或鈦。金屬層之厚度可依電流大小調整，其厚度至少0.1微米或以上，但並不以此為限。導電高分子例如是聚乙炔(Polyacetylene)、聚苯胺(Polyaniline；PANi)、聚吡咯(Polypyrrole)。導電高分子之厚度至少3微米或以上，以提供足夠的空間容置黏合所需要的膠材。業者在取得此電路板用之基材10A之後，僅 需對導電層16進行圖案化即可形成具有圖案化的線路層之電路板。

圖4A是依照本發明一實施例所繪示之一種電路板的立體視圖。圖4B分別是依照本發明另一實施例所繪示之另一種電路板的立體視圖。

請參照圖4A或4B，本發明之電路板20A或20B除了包括如圖1A、1B、2A或2B所述基板12與多個呈矩陣排列的彈性凸點14之外，還包括具有圖案化的線路層16A以及保護層18，如圖4A所示，或還包括具有圖案化的線路層16B以及保護層18，如圖4B所示。圖案化的線路層16A或16B配置於部分的彈性凸點14上以及部分的基板12上。保護層18覆蓋部分圖案化的線路層16A或16B、未被圖案化的線路層16A或16B覆蓋之部分的彈性凸點14以及部分的基板12上。

請參照圖4A，本實施例之電路板20A可以用做為積體電路之載板，其圖案化的線路層16A包括內引腳16a、外引腳16b以及連接內引腳16a與外引腳16b的連接部16c。保護層18覆蓋圖案化的線路層16A的連接部16c，裸露出圖案化的線路層16a的內引腳16a與外引腳16b，使內引腳16a可以與晶片連接，而外引腳16b可以與其他印刷電路板或是面板等連接。

請參照圖4B，本實施例之電路板20B圖案化的線路層16B之圖案例如是具有多條平行的金屬線，但並不以此為限，使電路板20B可以用做為電子元件間的連接板，或 測試板，如IC測試板、LCD面板測試板。

本發明是以彈性凸點與導電層來製作彈性電極。彈性凸點可解決電子元件接合後，因元件間的熱膨脹係數(Coefficient of Thermal Expansion)差異所造成的可靠度不良的問題。

圖5A至5E是一種積體電路之電路板的製造方法之剖面示意圖，這些圖為沿著圖4A之剖面線V－V的剖面圖。

請參照圖5A，提供一基板12。基板12的材質包括有機材料，例如是聚亞醯胺(Polyimide,PI)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)。基板12可以是可撓式基板12或硬式基板12。接著，在基板12上形成彈性材料層13。彈性材料層13之材質包括至少一種有機材料，例如是聚亞醯胺(Polyimide,PI)。彈性材料層13的形成方法例如是塗布法或是壓合法。之後，可以依據需要對彈性材料層13進行預烘烤製程，使彈性材料層13固化。

然後，請參照圖5B，將彈性材料層13圖案化，以形成多個彈性凸點14，這些彈性凸點14排列成兩個分隔的矩陣30與40。當彈性材料層13為感光性有機材料時，將彈性材料層13圖案化的方法例如是直接對彈性材料層13進行曝光與顯影。至此，即完成如上圖1所示之電路板用之基材之製作。

之後，請參照圖5C，在基板12上形成至少一導電層16，覆蓋上述彈性凸點14。導電層16之材質例如金屬或是導電高分子。金屬例如是銅、銅合金、鋁、銀、鎳、金， 形成的方法例如是濺鍍(sputter)、蒸鍍(evaporation)或其他適當之物理氣相沉積法，或者是無電電鍍(electroless plating)、化學氣相沉積法(chemical vapor deposition,CVD)或其他適當之化學沉積法。金屬之導電層16的厚度依電流大小調整之，其後度例如為0.1微米或以上，但並不以此為限。導電高分子例如是聚乙炔(Polyacetylene)、聚苯胺(Polyaniline；PANi)、聚吡咯(Polypyrrole)。形成的方法例如是塗布。導電高分子之導電層16的厚度為3微米以上，提供足夠的空間以容置黏合所需要的膠材。至此，即完成如上圖3所示之電路板用之基材之製作。

之後，請參照圖5D，在導電層16上形成光阻層(未繪示)。其後，進行曝光與顯影，以圖案化光阻層22。之後，再以圖案化的光阻層22為罩幕，將導電層16圖案化，以形成一圖案化的線路層16A，覆蓋部分彈性凸點14以及部分的基板12。圖案化的線路層16A包括內引腳16a、外引腳16b以及連接內引腳16a與外引腳16b的連接部16c。

然後，請參照圖5E，將圖案化的光阻層22移除。當圖案化的光阻層22移除之後，基板12上仍保留著矩陣30與40的彈性凸點14，而其中，一部分的彈性凸點14被圖案化的線路層16A所覆蓋；另一部份的彈性凸點14則未被圖案化的線路層所覆蓋。之後，再於基板12上形成保護材料層18。保護材料層18之材質包括絕緣材料，例如高分子材料，如環氧樹脂(Epoxy)，形成的方法例如是網板印 刷。

本發明是以彈性凸點與導電層來製作彈性電極，取代習知軟性電路板上原有的銅電極，因捨去原有的銅電極，增加軟性電路板的柔軟度，故，可增加接合後及彎折時的可靠性。由於彈性凸點可提供足夠的高度以容置接著膠材，因此，所需要的導電層較薄，因此，在製程上具有較大的蝕刻角容忍度，而且，可蝕刻出較為精細的圖案，使蝕刻間距大幅縮小，大幅提升電極的密度。另外，由於彈性凸點是以矩陣方式設置在基板上，因此，可供不同線路圖案應用，因此，其可應用的範圍廣泛。另一方面，此技術亦可應用在硬板上，除接合外亦可作測試板應用在測試領域上。此外，本發明實施例之製程可以現有生產技術作改良，因此並不需再投資大筆的生產設備即可大量生產。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10、10A、10B、10C、10D、10E‧‧‧電路板用之基材

12‧‧‧基板

13‧‧‧彈性材料層

14‧‧‧彈性凸點

16‧‧‧導電層

16A、16B‧‧‧圖案化的線路層

16a‧‧‧內引腳

16b‧‧‧外引腳

16c‧‧‧連接部

18‧‧‧保護層

20A、20B‧‧‧電路板

22‧‧‧圖案化光阻層

24、26、30、40、50、60‧‧‧矩陣

W、W1、W2‧‧‧間隙寬度

h‧‧‧彈性凸點高度

V－V‧‧‧剖面線

圖1是依照本發明實施例所繪示之一種電路板用之基材的剖面示意圖。

圖1A是圖1之一種電路板用之基材的上視圖。

圖1B是圖1之另一種電路板用之基材的上視圖。

圖2A是依照本發明另一實施例所繪示之一種電路板用之基材的上視圖。

圖2B是依照本發明又一實施例所繪示之一種電路板用之基材的上視圖。

圖3是依照本發明再一實施例所繪示之一種電路板用之基材的剖面示意圖。

圖4A是依照本發明實施例所繪示之一種電路板的立體視圖。

圖4B是依照本發明另一實施例所繪示之一種電路板的立體視圖。

圖5A至5E是一種積體電路之電路板的製造方法之剖面示意圖，這些圖為沿著圖4A之剖面線V－V的剖面圖。

12‧‧‧基板

14‧‧‧彈性凸點

16A‧‧‧圖案化的線路層

16a‧‧‧內引腳

16b‧‧‧外引腳

16c‧‧‧連接部

18‧‧‧保護層

20A‧‧‧電路板

30、40‧‧‧矩陣

V－V‧‧‧剖面線

Claims (30)

1. 一種電路板，包括一基板；多數個第一彈性凸點與多數個第二彈性凸點，以至少一矩陣方式排列，設置於該基板上；以及一圖案化的線路層，配置於該些第一彈性凸點上以及部分的該基板上，完全未覆蓋該些第二彈性凸點。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電路板，更包括一保護層，覆蓋於部分該圖案化的線路層上、該些第二彈性凸點上以及部分未被該些第二彈性凸點覆蓋之該基板上，裸露出另一部分的該圖案化的線路層。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電路板，其中該些第一彈性凸點與該些第二彈性凸點之材質包括至少一種有機材料。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電路板，其中該些第一彈性凸點與該些第二彈性凸點是以一個或多個矩陣方式排列。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電路板，其中該些第一彈性凸點與該些第二彈性凸點是以多個矩陣方式排列，且該些矩陣彼此相鄰或分隔。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電路板，其中該基板之材質包括至少一種有機或無機絕緣材料。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電路板，其中該有機或無機絕緣材料之基板包括可撓式基板或硬式基板。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電路板，其中該圖案化的線路層包括至少一導電層。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電路板，其中導電層之材質包括金屬、合金、導電高分子或其組合。
10. 一種電路板的製造方法，包括：在一基板上形成一彈性凸點材料層；圖案化該彈性凸點材料層，以形成以至少一矩陣方式排列的多數個第一彈性凸點與多數個第二彈性凸點；形成至少一導電層，覆蓋該些第一彈性凸點與該些第二彈性凸點以及該基板；以及圖案化該導電層，以形成一圖案化的線路層，覆蓋於該些第一彈性凸點以及部分該基板上，完全未覆蓋該些第二彈性凸點。
11. 如申請專利範圍第10項所述之電路板的製造方法，其中該彈性凸點材料層之材質包括至少一種有機材料。
12. 如申請專利範圍第10項所述之電路板的製造方法，其中該彈性凸點材料層是以塗佈或是壓合的方式形成。
13. 如申請專利範圍第10項所述之電路板的製造方法，其中該圖案化的線路層之材質包括至少一導電層。
14. 如申請專利範圍第13項所述之電路板的製造方法，其中該導電層之材質包括金屬、合金、導電高分子或其組合。
15. 如申請專利範圍第10項所述之電路板的製造方法，更包括形成一保護層，覆蓋於部分該圖案化的線路層 上、該些第二彈性凸點上以及部分未被該些第二彈性凸點覆蓋之該基板上，裸露出另一部分的該圖案化的線路層。
16. 一種電路板，包括一基板，該基板中無導接墊；多數個彈性凸點，以至少一矩陣方式排列，設置於該基板上；以及一圖案化的線路層，配置於一第一部分之該些彈性凸點上以及部分的該基板上，裸露出一第二部分之該些彈性凸點。
17. 如申請專利範圍第16項所述之電路板，更包括一保護層，覆蓋於部分該圖案化的線路層上、未被圖案化的線路層覆蓋之該第二部分之該些彈性凸點上以及部分未被該第二部分之該些彈性凸點覆蓋之該基板上，裸露出另一部分的該圖案化的線路層。
18. 如申請專利範圍第16項所述之電路板，其中該些彈性凸點之材質包括至少一種有機材料。
19. 如申請專利範圍第16項所述之電路板，其中該些彈性凸點是以一個或多個矩陣方式排列。
20. 如申請專利範圍第19項所述之電路板，其中該些彈性凸點是以多個矩陣方式排列，且該些矩陣彼此相鄰或分隔。
21. 如申請專利範圍第16項所述之電路板，其中該基板之材質包括至少一種有機或無機絕緣材料。
22. 如申請專利範圍第21項所述之電路板，其中該 有機或無機絕緣材料之基板包括可撓式基板或硬式基板。
23. 如申請專利範圍第16項所述之電路板，其中該圖案化的線路層包括至少一導電層。
24. 如申請專利範圍第23項所述之電路板，其中導電層之材質包括金屬、合金、導電高分子或其組合。
25. 一種電路板的製造方法，包括：在一基板上形成一彈性凸點材料層，該基板中無導接墊；圖案化該彈性凸點材料層，以形成以至少一矩陣方式排列的多數個彈性凸點；形成至少一導電層，覆蓋該些彈性凸點與該基板；以及圖案化該導電層，以形成一圖案化的線路層，覆蓋於一第一部分之該些彈性凸點以及部分該基板上，裸露出一第二部分之該些彈性凸點。
26. 如申請專利範圍第25項所述之電路板的製造方法，其中該彈性凸點材料層之材質包括至少一種有機材料。
27. 如申請專利範圍第25項所述之電路板的製造方法，其中該彈性凸點材料層是以塗佈或是壓合的方式形成。
28. 如申請專利範圍第25項所述之電路板的製造方法，其中該圖案化的線路層之材質包括至少一導電層。
29. 如申請專利範圍第28項所述之電路板的製造方法，其中該導電層之材質包括金屬、合金、導電高分子或其組合。
30. 如申請專利範圍第25項所述之電路板的製造方法，更包括形成一保護層，覆蓋於部分該圖案化的線路層上、未被圖案化的線路層覆蓋之該第二部分之該些彈性凸點上以及部分未被該第二部分之該些彈性凸點覆蓋之該基板上，裸露出另一部分的該圖案化的線路層。