TWI569699B - 印刷電路板及其製造方法 - Google Patents

Description

印刷電路板及其製造方法

本發明主張關於2010年12月27日所申請的南韓專利案號10-2010-0136072的優先權，並在此以引用的方式併入本文中，以作為參考。

本發明係關於一種印刷電路板及其製造方法。

印刷電路板(PCB)為藉由印刷包括：例如銅之導電材料的電路線圖形在一電氣絕緣基板上而形成。PCB係指一種尚未黏著電子元件於其表面上的板體。詳細而言，PCB係指一種電路基板，其中已定義各個元件的黏著位置，且印刷有一電路圖形在一平面板體上以使該些元件彼此連接。因此，各種的電子裝置得以被黏著在該平面板體上。

圖1A和1B顯示一習知PCB。

參照圖1A和1B，習知的PCB 10包括一絕緣基板1和形成在絕緣基板1上包含例如：銅之導電材料的電路圖形2、3。

電路圖形2、3可以如下方式形成：電路圖形2的一側邊藉由相對於基板1的上表面傾斜一預定角度，如圖1A所示或電路圖形3垂直地排列在基板1的上表面上，如圖1B所示。

然而，當電路圖形2、3形成在基板1上如圖1A和1B所示時，由於基板1上表面不平坦所致，造成形成微型電路圖形2、3的限制。

為此原因，近來，業界已使用能夠減少PCB　10厚度且保有平坦的基板1上表面之埋入式圖形基板(buried pattern substrate)以達到高效能和電子元件微型化。

由於一基底電路圖形和一接觸部的形成，且基底電路圖形和接觸部的間距能被均勻和精細地形成，因此，具有理入式圖形的PCB相對於絕緣件而言呈現出較高的鍵結強度(bonding strength)。

本發明實施例提供一種PCB的製造方法，其能夠在當形成埋入式圖形時，藉由選擇性地對埋入式圖形凹槽進行一電鍍程序而防止PCB被不規則地電鍍。

根據實施例，一種PCB的製造方法包括的步驟如下：準備一絕緣基板，依序形成有一第一金屬層、一中間介電層以及一第二金屬層於該絕緣基板上；從第二金屬層至該絕緣基板的一表面進行一蝕刻程序以形成複數個電路圖形凹槽在該絕緣基板的表面；透過吸附導電微粒至該些電路圖形的凹槽內壁中形成一導電吸附層；以及藉由使用該導電吸附層作為一種子層來進行一電鍍程序以形成該些電路圖形，因此電路圖形凹槽填充有電路圖形。

根據實施例，一種PCB包括具有複數個電路圖形凹槽的一絕緣基板；一導電吸附層包含被吸附至該些電路圖形內壁之導電微粒的凹槽；以及電路圖形形成在該導電吸附層上以填充該些電路圖形凹槽。

根據實施例，該些電路圖形藉由透過一電鍍程序填充該基板的凹槽而形成，因此該導電吸附層得以形成在該些電路圖形中，而該電鍍程序係藉由使用該導電吸附層作為一種子層而對該些圖形凹槽選擇性地進行電鍍。因此，除了該些凹槽外，不會形成電鍍層於該絕緣層上，所以可不需要為移除電鍍層的蝕刻程序。如此，該些圖形得以穩定地形成。

在後文中，實施例將參照圖式進行說明。因此熟知此技藝者得以輕易地進行該些實施例。然而，該些實施例可有各種不同的變化。

在後續的說明中，當一預定部“包含”一預定元件，該預定部並不排除其他元件，除非另有說明可進一步包括其他元件。

在圖示中，為清楚與方便說明，各層厚度及尺寸可能被加以誇大。此外，元件的尺寸亦不完全反映實際元件之大小。相同的元件符號在圖式中代表相同的元件。

在實施例的描述中，應予理解，當提及一層、一膜、一區域、或一片體是在另一者「之上」或「下方」，則其可以是直接在另一者「之上」或「下方」，或者可出現一或多個中介層。

實施例提供一種具有埋入式電路圖形的印刷電路板(PCB)，其中一導電吸附層作為一種子層，因此該些電路圖形得以均勻形成。

在後文中，根據第一實施例的PCB將參照圖2至8進行說明。

圖2顯示根據第一實施例的一PCB剖視圖。

參照圖2，根據實施例，PCB 100包括一絕緣板110和形成在絕緣板110中的電路圖形130。

絕緣板110可為形成有單一電路圖形PCB的一支撐基板或者是具有一疊層結構之PCB中形成有一電路圖形130的一絕緣層區域。

如果絕緣板110為提供在疊層結構中的絕緣層，則複數個電路圖形130可連續地形成在絕緣板110上或下方。

絕緣板110可為一熱固性(thermosetting)或一熱塑性高分子(thermoplastic polymer)基板，其可與一導電微粒、一有機無機複合基板或一嵌入玻璃纖維(glass fiber embedded)基板發生吸附反應。如果絕緣板110包括一高分子樹脂(polymer resin)，該高分子樹脂可為一環氧基(epoxy-based)絕緣樹脂或一聚醯亞胺基(polyimide-based)樹脂。

絕緣板110包括電路圖形凹槽111以形成電路圖形130。

電路圖形凹槽111具有3 μm至25 μm的寬度和3 μm至25 μm的深度。較佳者，電路圖形凹槽111具有10 μm的寬度和10 μm的深度。

一導電吸附層120形成在電路圖形凹槽111中對應電路圖形凹槽111的外形。

導電吸附層120為一電鍍種子層，且可透過導電微粒的吸附而形成。較佳者，絕緣板110中有碳微粒。

用來填充該些電路圖形凹槽111的電路圖形130形成在導電吸附層120上。

該些電路圖形130可藉由使用包括Al、Cu、Pt、和Pd中的至少一者的合金而形成。較佳者，該些電路圖形130藉由使用導電吸附層120作為一種子層的電鍍銅(Cu)而形成。

對如圖2所顯示的PCB 100而言，導電吸附層120選擇性地形成在絕緣板110的該電路圖形凹槽111中，所以該些電路圖形130係選擇性地電鍍在該些電路圖形凹槽111中。因此，該些電路圖形130得以均勻地形成，而不會有過鍍(over-plated)區域。

在後文中，圖2所顯示之PCB 100的製造方法將參照圖3至8進行說明。

圖3至8顯示圖2中之一PCB 100製造方法的剖視圖。

首先，如圖3所示，準備絕緣板110。

絕緣板110可包括高分子材料其可與導電微粒發生吸附反應。絕緣板110可為一熱固性或一熱塑性高分子基板、一有機無機複合基板或一嵌入玻璃纖維基板。如果絕緣板110包括一高分子樹脂，該高分子樹脂可為一環氧基絕緣樹脂或一聚醯亞胺基樹脂。

一第一金屬層140、一絕緣層150和一第二金屬層160係依序形成在絕緣板110上。

第一金屬層140為一薄銅層具有0.5 μm或更少的厚度。當稍後進行用來形成該些電路圖形的電鍍程序時，第一金屬層140作為電流所施加至的一電流施加層(current impression layer)。

絕緣層150可為包含一高分子樹脂的一黏著層。當進行電鍍程序時，絕緣層150作為一抗電鍍層(anti-plating layer)用來防止電鍍材料疊置於除了該些電路圖形凹槽111之外的區域。

第二金屬層160為一薄銅層具有1 μm或更少的厚度。當導電吸附層120形成時，第二金屬層160作為一抗吸附(anti-absorption)層用以防止材料在絕緣層150中被吸附。

然後，如圖4所示，一雷射穿過第二金屬層160而照射在絕緣板110的上表面上以形成該些電路圖形凹槽111。

該些電路圖形凹槽111藉由使用一準分子雷射其照射具有紫外光帶波長的雷射光而得以形成。準分子雷射可包括一KrF準分子雷射(氟化氪(Krypton Fluorine),中央波長：148nm)或一ArF準分子雷射(氟化氬(Argon Fluorine),中央波長：193nm)。

在藉由使用準分子雷射形成電路圖形凹槽111的情況下，形成有一圖形光罩以同步形成該些電路圖形凹槽111而該雷射光透過該圖形光罩而選擇性地從該準分子雷射照射。

如果該些電路圖形凹槽111透過該圖形光罩藉由照射準分子雷射光而形成，電路圖形凹槽111的剖面形狀具有一梯形邊緣或一矩形邊緣。

此外，可採用該準分子雷射、一UV雷射或一印刷法(imprinting scheme)以形成該些電路圖形凹槽111。

然後，如圖5所示，導電吸附層120沿著該些電路圖形凹槽111的內壁而形成。

該些導電微粒最好是碳微粒C被吸附在該絕緣層中以形成導電吸附層120。

為了碳微粒的吸附過程，構成絕緣板110和絕緣層150之樹脂的一暴露表面與正電荷通電而帶有負電荷的碳微粒以膠態(colloid state)方式提供，因此該些碳微粒係主要被吸附在該樹脂中。

然後，再施加熱以完成主要的吸附過程。之後，以膠態(colloid state)方式再次提供帶有負電荷的碳微粒且進行第二次的吸附過程，藉以補充碳的覆蓋範圍。當吸附過程完成時，進行烘乾程序，因此該些碳微粒得以確保地被吸附在樹脂中。

上述的感電(electrification)和吸附過程可重複至少兩次以形成導電吸附層120。

透過上述吸附過程，該些碳微粒吸附在絕緣板110的電路圖形凹槽111內壁和絕緣層150的側邊，但該些碳微粒並不會被吸附在第二金屬層160中。

因此，如圖5所示，導電吸附層120沿著該些電路圖形凹槽111的內壁而形成。

接著，如圖6所示，第二金屬層160係透過該蝕刻程序而被移除，所以暴露出絕緣層150。

之後，如圖7所示，導電材料藉由使用導電吸附層120作為一種子層來進行電鍍程序，藉以形成該埋入式電路圖形130。

該些埋入式電路圖形130藉由使用導電吸附層120作為一種子層並同時控制根據該電鍍區域之面積的電流進行電鍍程序而得以形成。此時，外部電壓透過第一金屬層140而施加至導電吸附層120，且藉由控制該電壓，該些埋入式電路圖形130的高度可被調整以對應該些電路圖形凹槽111的深度。

此外，該些埋入式電路圖形130可具有與第一金屬層140相同的高度。

由於絕緣層150係暴露至外部，該些電路圖形凹槽111的內部在電鍍程序中被選擇性地電鍍。

之後，如圖8所示，移除絕緣層150。絕緣層150得以透過一般的除膠渣程序而被移除。

詳細而言，在使絕緣層150的表突起後，藉由使用高錳酸鹽(permanganate)而移除該突起的絕緣層150，且進行一濕蝕刻程序以中和絕緣層150，藉以移除該絕緣層。

然後，形成在絕緣板110表面的第一金屬層140係透過一閃蝕程序而被移除，藉以製造出如圖8所示的PCB 100。

以這種方式，導電吸附層120形成在該些電路圖形凹槽111中，因此導電吸附層120得以在電鍍程序中被作為一種子層，所以當進行電鍍程序來形成該埋入式電路時，絕緣板110的上表面不會造成過鍍(over-plated)。如此得以形成微型圖形。

圖9顯示根據第二實施例之一PCB的剖視圖。

參照圖9，根據第二實施例，PCB 200包括一絕緣板210、複數個第一電路圖形220在絕緣板210上、一絕緣層230以及複數個第二電路圖形250。

絕緣片210可為一熱固性或一熱塑性高分子高分子基板、一有機無機複合基板或一嵌入玻璃纖維基板。如果絕緣片210包括一高分子樹脂，該高分子樹脂可為一環氧基絕緣樹脂或一聚醯亞胺基樹脂。

該些第一電路圖形220係形成在絕緣片210上以作為基底電路圖形。

第一電路圖形220包括具有高導電性和低阻抗的材料。舉例而言，該些第一電路圖形220可藉由圖形化一薄銅層至一導電層中而得以形成。如果該些第一電路圖形220係製作為一薄銅層且絕緣片210包括一樹脂，該些第一電路圖形220和絕緣片210可構成一典型的銅箔基板(copper clad laminate)。

同時，絕緣層230形成在絕緣片210上而該些第一電路圖形220被埋覆在絕緣層230中。

另外，可提供複數個絕緣層230，其中每一絕緣層230包括一高分子樹脂。

絕緣層230包括導通孔235以暴露出第一電路圖形220和電路圖形凹槽231以形成第二電路圖形250。

每一電路圖形凹槽231具有3 μm至25 μm之範圍的厚度和3 μm至25 μm之範圍的深度。此外，該些導通孔235具以約80 μm或更少的直徑和約100 μm或更少的深度。

一導電吸附層240係形成在該些導通孔235和絕緣層230的該些電路圖形凹槽231中對應該些電路圖形凹槽231的外形。

導電吸附層240為一電鍍種子層且可透過導電微粒的吸附而形成，最好是，該些碳微粒在絕緣層230中。

該些第二電路圖形250和導孔255形成在導電吸附層240以分別填充該些電路圖形凹槽231和該些導通孔235。

該些第二電路圖形250和該些導孔255係同時地藉由使用包括Al、Cu、Pt和Pd中至少一者的合金而形成，該些第二電路圖形250和該些導孔最好包含Cu。

該些第二電路圖形250和該些導孔255藉由使用導電吸附層240作為一種子層來進行銅電鍍(electro copper plating)程序而得以形成。

在後文中，圖9中之一PCB製造方法將參照圖10至14進行說明。

圖10至14顯示圖9中之一PCB 200製造方法的剖視圖。

首先，如圖10所示，該些第一電路圖形220形成在絕緣片210上而絕緣層230形成在絕緣片210上，因此該些第一電路圖形220被埋覆在絕緣層230中。

根據第一電路圖形220的設計，絕緣片210和該些第一電路圖形220藉由蝕刻銅箔基板(CCL)的薄銅層而形成。否則，絕緣片210和第一電路圖形220可在設置該薄銅層在一陶瓷基板之後，藉由蝕刻該薄銅層而形成。

此時，如圖9所示，該些第一電路圖形220可透過該些導通孔235而連接至該些第二電路圖形250。

絕緣層230可包括一熱固性樹脂。絕緣層230可藉由以一預定厚度塗覆一半硬化階段(B-stage)樹脂於絕緣片210上，且藉由施加熱和壓力至該B-stage樹脂來固化該B-stage樹脂之方式而形成，所以可提供複數個絕緣層230。

一第一金屬層260、一中間介電層270和一第二金屬層280依序形成在絕緣層230上。

第一金屬層260為一薄銅層具有0.5 μm或更少的厚度。當稍後進行用來形成第二電路圖形250的電鍍程序時，第一金屬層260作為電流所施加至的一電流施加層(current impression layer)。

中間介電層270可為包含一高分子樹脂的一黏著層。當進行電鍍程序時，中間介電層270作為一抗電鍍層(anti-plating layer)用來防止電鍍材料疊置於除了該些電路圖形凹槽231之外的區域。

第二金屬層280為一薄銅層具有1 μm或更少的厚度。當形成導電吸附層240時，第二金屬層280作為一抗吸附層用來防止材料被吸附在形成於第二金屬層280下方的中間介電層270中。

然後，如圖11所示，用來暴露出第一電路圖形220的該些導通孔235和該些電路圖形凹槽231由第二金屬層280形成至絕緣層230。

當形成該些導通孔235和該些電路圖形凹槽231時，先形成該些導通孔235，然後藉由一準分子雷射來形成該些電路圖形凹槽231。

如圖11所示，該些導通孔235可具有相對於該基板上表面傾斜一預定角度的側壁。否則，該些導通孔235可具有垂直於該基板上表面的側壁。

該些導通孔235可藉由使用一雷射，例如一UV雷射或一CO₂雷射而形成。

此外，該些導通孔235可透過一物理方法而形成。舉例而言，該些導通孔235可透過一鑽孔程序而形成。再者，該些導通孔235可透過一選擇性化學蝕刻程序而形成。

在藉由使用準分子雷射形成電路圖形凹槽231的情況下，形成有一圖形光罩400以同步形成該些電路圖形凹槽231，而該準分子雷射光透過該圖形光罩400而選擇性地照射，藉以形成該些電路圖形凹槽231。

如果該些電路圖形凹槽231藉由透過圖形光罩400照射該準分子雷射光而形成，電路圖形凹槽231的剖面形狀則具有一梯形邊緣或一矩形邊緣如圖11所示。

此時，可形成具有一面積大於導通孔235暴露出之上部的一凹部於具有導通孔235的區域中，以此方式該些導通孔235可具有層狀結構(layered structure)。

如果導通孔235具有層狀結構，導通孔235被擴大的上部可被用來黏著各種裝置，所以可確保黏著裝置的黏著區。

之後，如圖12所示，導電吸附層240沿著該些電路圖形凹槽231和該些導通孔235的內壁而形成。

該些導電微粒最好是碳微粒C被吸附在該絕緣層230以形成導電吸附層240.

為了碳微粒的吸附過程，構成絕緣層230和中間介電層270之樹脂的一暴露表面與正電荷通電而帶有負電荷的碳微粒以膠態(colloid state)方式提供，因此該些碳微粒係主要被吸附在該樹脂中。而該吸附過程可重複至少兩次。

當碳微粒被吸附在樹脂中時，碳微粒形成在絕緣層230的電路圖形凹槽231內壁和導通孔235的側壁，但碳微粒並不被吸附在透過導通孔235而暴露出之第一電路圖形220的上表面。

之後，如圖13所示，第二金屬層280透過蝕刻程序而移除，藉以暴露出中間介電層270。

然後，如圖14所示，該些導電材料藉由使用導電吸附層240作為一種子層來進行電鍍程序，藉以形成該些第二電路圖形250和該些導孔255。

第二電路圖形250和導孔255可藉由使用導電吸附層240作為一種子層進行電鍍程序並同時控制根據該電鍍區域之電流進行電鍍程序而得以形成。此時，外部電壓透過第一金屬層260而施加至導電吸附層240，且藉由控制該電壓，該些第二電路圖形250和該些導孔255的高度可被調整以對應絕緣層230之該電路圖形凹槽231的深度。

由於中間介電層270暴露至外部(outside)，該些電路圖形凹槽231和該些導通孔235的內部在電鍍程序時係被選擇性地電鍍。

之後，中間介電層270和第一金屬層260係依序地被移除，藉以製造出圖9所示的PCB。

雖然參考實施例之許多說明性實施例來描述實施例，但應理解，熟習此項技藝者可想出將落入本發明之原理的精神及範疇內的眾多其他修改及實施例。更特定言之，在本發明、圖式及所附申請專利範圍之範疇內，所主張組合配置之零部件及/或配置的各種變化及修改為可能的。對於熟悉此項技術者而言，除了零部件及/或配置之變化及修改外，替代用途亦將顯而易見。

1．．．絕緣基板

2、3．．．電路圖形

10．．．印刷電路板

100、200．．．印刷電路板

110、210．．．絕緣板

111．．．電路圖形凹槽

120．．．導電吸附層

130．．．電路圖形

140．．．第一金屬層

150．．．絕緣層

160．．．第二金屬層

220．．．第一電路圖形

230．．．絕緣層

235．．．導通孔

231．．．電路圖形凹槽

240．．．導電吸附層

250．．．第二電路圖形

255．．．導孔

260．．．第一金屬層

270．．．中間介電層

280．．．第二金屬層

400．．．圖形光罩

圖1A和1B顯示根據習知技術的一PCB剖視圖；

圖2顯示根據第一實施例的一PCB剖視圖；

圖3至8顯示圖2中之一PCB製造方法的剖視圖；

圖9顯示根據第二實施例之一PCB的剖視圖；以及

圖10至14顯示圖9中之一PCB製造方法的剖視圖。

100．．．印刷電路板

110．．．絕緣板

111．．．電路圖形凹槽

120．．．導電吸附層

130．．．電路圖形

Claims (14)

1. 一種印刷電路板的製造方法，該方法包括：準備一絕緣基板；依序形成一第一金屬層、一中間介電層和一第二金屬層於該絕緣基板上；從該第二金屬層至該絕緣基板的一表面進行一蝕刻程序以形成複數個電路圖形凹槽於該絕緣基板的該表面上；透過吸附複數個導電微粒至該些電路圖形凹槽的內壁而形成一導電吸附層；以及藉由使用該導電吸附層作為一種子層來進行一電鍍程序以形成複數個電路圖形，因此該些電路圖形凹槽填充有該些電路圖形，其中該絕緣基板包括高分子材料其可與該些導電微粒發生吸附反應。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該些導電微粒包括碳微粒。
3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中形成一導電吸附層包括：感電(electrifying)具有一正電荷的該絕緣基板；提供具有一負電荷的該些導電微粒至該絕緣基板；以及施加熱至該絕緣基板，因此該些導電微粒選擇性地 吸附在該絕緣基板中。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一金屬層和該第二金屬層藉由包含銅的一合金而形成。
5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括在形成該導電吸附層之後移除該第二金屬層。
6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括在形成該些電路圖形之後移除該第一金屬層和該中間介電層。
7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中準備一絕緣基板包括：準備一絕緣片；藉由圖形化一薄銅層形成複數個基底電路圖形於該絕緣片上；以及形成一絕緣層在該絕緣片上，因此該些基底電路圖形被該絕緣層包覆，其中該些電路圖形凹槽形成在該絕緣層的一表面。
8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，更包括在形成該絕緣層之後，形成複數個導通孔於該絕緣層中以暴露出該基底電路圖形。
9. 一種印刷電路板包括：一絕緣基板具有複數個電路圖形凹槽，且該絕緣基板包括高分子材料其可與複數個導電微粒發生吸附反應； 一導電吸附層包括該些導電微粒吸附在該些電路圖形凹槽的內壁中；以及複數個電路圖形在該導電吸附層上，該些電路圖形凹槽填充有該些電路圖形。
10. 如申請專利範圍第9項所述之印刷電路板，其中該導電微粒包括碳微粒。
11. 如申請專利範圍第9項所述之印刷電路板，其中當該電路圖形進行電鍍時，該導電吸附層作為一種子層。
12. 如申請專利範圍第9項所述之印刷電路板，其中該絕緣基板包括一基底基板、基底電路圖形在該基底基板上和該些基底電路圖形被埋覆的一絕緣層、以及該些電路圖形凹槽形成在該絕緣層的一表面。
13. 如申請專利範圍第12項所述之印刷電路板，其中該絕緣層更包括複數個導通孔以暴露出該基底電路圖形。
14. 如申請專利範圍第13項所述之印刷電路板，其中該導電吸附層形成在該些導通孔的側邊。