TWI570870B - Composite multilayer circuit board and its manufacturing method - Google Patents

Description

複合多層迴路電路基板及其製造方法

本發明是有關一種複合多層迴路電路基板及其製造方法，特別是指基板上設有二組可分別提供不同色溫LED燈群組供電之電路，其中一組電路為嵌入於基板之表層內部，且第一組色溫LED燈群組的LED燈和第二組色溫LED燈群組的LED燈為相鄰設置，使整體LED燈發出的光線更為均勻柔和者。

發光二極體為一種高功率發光的電子產品，隨著LED燈電子產品日趨微型化之際，LED燈電路板的散熱功能是一大考驗。

隨著LED燈的應用日漸廣泛，人們對於LED燈光色的要求也相對提高，傳統單一色溫LED燈已經無法符合使用者的要求，業界乃發展出在一塊基板設置不同色溫LED燈，期能提昇光色的應用。

如第1圖所示，習見在一基板上設置兩組不同色溫LED燈的作法是，將第一組色溫的數個LED燈集中設置而成為一第一色溫LED燈群組100，將第二組色溫的數個LED燈集中設置而成為一第二色溫LED燈群組200，二組色 溫LED燈群組100、200的電路各連線至一正極101、201和一負極102、202而構成單一迴路。

然而，習見在一基板上設置兩組不同色溫LED燈群組，雖然有各自的迴路，但由於每一色溫LED燈群組係分開設置，也就是第一色溫LED燈群組100設於基板的一側，第二色溫LED燈群組200設於基板的另一側，如此分開設置的結果，導致兩組不同色溫LED燈群組同時發光時，會存在兩組鮮明區隔的光色，容易造成令人目眩的視覺偏差。

此外，銅的低電阻特性使它成為連接元件與元件間的重要材料。但對於高密集、高功率LED燈而言，金屬導線在進入微細化領域時，較小線寬會造成較高電阻，造成發熱增加而降低LED燈之光均勻性的問題。習見LTCC與HTCC技術均是採用厚膜印刷技術完成線路製作，厚膜印刷本身受限於網版張力問題，並存在著線路表面較為粗糙，容易造成有對位不準與累進公差過大等現象。DBC雖以微影製程備製金屬線路，卻因其製程能力受限，金屬銅厚只能限定在150~300μm之間，而金屬線路的解析度也僅為150~300μm之間(以深寬比1：1為標準)。

發明人有鑑於前述先前技術之缺點，乃依其從事各種發光二極體之製造經驗和技術累積，針對上述缺失 悉心研究各種解決的方法，在經過不斷的研究、實驗與改良後，終於開發設計出本發明之一種全新複合多層迴路電路基板及其製造方法之發明，以期能摒除先前技術所產生之缺失。

本發明之複合多層迴路電路基板及其製造方法，係運用基板內微槽蝕刻、3D金屬化銅導線及交叉銅導線技術，讓不同色溫電路之LED燈得以相鄰設置，使整體LED燈發出的光線更為均勻柔和者。

依本發明之複合多層迴路電路基板及其製造方法，其前交叉銅導線係嵌入基板的表層內部，後段線路再以易於絕緣性及高反射製程製作，以此提昇良率，為本發明之次一目的。

依本發明之複合多層迴路電路基板及其製造方法，係使用兼具絕緣(>10140hm-cm)與高導熱能力(K>160W/mK)，且熱膨脹係數、晶格常數等特性與GaN、SiC接近之氮化鋁基板，再利用DPC薄膜製程縮小金屬線路線寬(<0.15mm)及線間間距，氮化鋁基板的表面並經蝕刻技術製作微槽結構，將銅導線埋入其內部，以達到具較佳散熱特性，為本發明之次一目的。

依本發明之複合多層迴路電路基板及其製造方法，係使用電漿(Plasma)對氮化鋁基板進行侵蝕，利用反應後的氣體離子射向陶瓷基板，俾達到較好的線路深寬 比，為本發明之再一目的。

依本發明之複合多層迴路電路基板及其製造方法，係運用乾式蝕刻開發超高導熱散熱之氮化鋁基板，使在線路品質或成本上皆為較佳選擇，為本發明之又一目的。

依本發明之複合多層迴路電路基板及其製造方法，其結合微槽蝕刻線路設計與金屬化鍍銅線路技術，以遮罩層自對準(self-align)的方式，經由基板深刻技術、深刻槽內金屬化技術、自對準鍍銅技術、平坦化技術、高導熱絕緣材覆膜技術、交叉銅導線技術等技術結合，完成製作多層線路金屬化鍍銅基板製作，以供後續複合多層迴路電路基板之製作，為本發明之又一目的。

依本發明之複合多層迴路電路基板及其製造方法，係採用DPC金屬化銅導線製程技術，利用薄膜製程的真空濺鍍方式鍍上薄銅，再以黃光微影製程完成線路，因此線徑寬度10~50μm，甚至可以更細，且表面平整度高(<0.3μm)、線路對位精準度誤差值僅+/-1%，可避免收縮比例、網版張網、表面平整度、高製造費用...等問題，也一併解決LTCC/HTCC的燒結收縮比例及厚膜製程的網版張網問題，為本發明之又一目的。

為便 貴審查委員能對本發明之目的、形狀、構造裝置特徵及其功效，做更進一步之認識與瞭解，茲舉 實施例配合圖式，詳細說明如下：

100‧‧‧第一色溫LED燈群組

200‧‧‧第二色溫LED燈群組

101、201‧‧‧正極

102、202‧‧‧負極

300‧‧‧第一組色溫LED燈電路

400‧‧‧第二組色溫LED燈電路

31、41‧‧‧正極

32、42‧‧‧負極

3a、3b、3c‧‧‧第一色溫LED燈

4a、4b、4c‧‧‧第二色溫LED燈

500‧‧‧氮化鋁基板

501‧‧‧線狀溝槽

502‧‧‧銅線

600‧‧‧高導熱絕緣層

700‧‧‧第二高導熱絕緣層

801、802‧‧‧焊墊

第1圖為習見於基板上使用二組色溫電路之配置示意圖。

第2圖為本發明之複合多層迴路電路基板使用二組色溫電路之配置示意圖。

第3A~3G圖為本發明之複合多層迴路電路基板之製造方法的製造步驟流程示意圖。

本發明之複合多層迴路電路基板，如第2圖所示，係於一陶瓷基板上設有至少二組分別提供不同色溫LED燈導通的電路，分別為第一組色溫LED燈電路300和第二組色溫LED燈電路400，該二組色溫LED燈電路300、400各連通一正極31、41和一負極32、42，而各構成單一迴路。而且，該第一組色溫LED燈電路300和該第二組色溫LED燈電路400的線路為相互交錯。

如圖所示，該第一組色溫LED燈電路300連通多數個第一色溫LED燈3a、3b、3c...，第二組色溫LED燈電路400連通多數個第二色溫LED燈4a、4b、4c...。由於第一組色溫LED燈電路300和第二組色溫LED燈電路400的電路為相互交錯，使得部份第一色溫LED燈3a、3b、3c...和第二色溫LED燈4a、4b、4c...得為相鄰設置，構成第一色溫 LED燈3a、3b、3c...和第二色溫LED燈4a、4b、4c...為混合間隔相鄰設置者。

藉此，當第一色溫LED燈3a、3b、3c...和第二色溫LED燈4a、4b、4c...同時發光時，透過第一色溫LED燈光線和第二色溫LED燈光線的均勻混合，使整體散發出的光色更為均勻柔和。

本發明之複合多層迴路電路基板之製造方法，係結合微槽蝕刻線路與金屬化鍍銅線路技術，以遮罩層自對準(self-align)方式製作，其先將氮化鋁基板做前處理清潔，再利用薄膜專業製造技術-真空鍍膜方式於氮化鋁基板上濺鍍結合於銅金屬複合層，接著以黃光微影之光阻被覆曝光、顯影、蝕刻、去膜工藝完成線路製作，最後再以電鍍/化學鍍沉積方式增加線路的厚度，待光阻移除後即完成金屬化線路製作。其製造步驟包括：選用氮化鋁基板500，如第3A圖所示；在氮化鋁基板500上以基板深蝕刻技術形成線狀溝槽501，並於線狀溝槽501施以槽內金屬化技術，該線狀溝槽501的蝕刻深度為30-50μm，槽內金屬化厚度為0.4-0.6μm，如第3B圖所示；以自對準鍍銅技術於線狀溝槽501內鍍銅，形成銅線502，然後以平坦化技術使表面平坦，其中，鍍銅深度為30-40μm，平坦化技術之粗燥度表現為小於3.0μm，以 此完成第一組色溫LED燈電路之製作，如第3C圖所示；以高導熱絕緣材料覆膜技術於基板500的上表面形成一覆蓋該第一組色溫LED燈電路300的高導熱絕緣層600，該高導熱絕緣層600的材料可為氧化鋁，其厚度為5-25μm，如第3D圖所示；在高導熱絕緣層600的上方，再以交叉銅導線技術製作和第一組色溫LED燈電路300之線路交叉的第二組色溫LED燈電路400，該第二組色溫LED燈電路400的厚度為30-40μm，如第3E圖所示；然後，以高導熱絕緣材料覆膜技術於第二組色溫LED燈電路400的上方，形成覆蓋該第二組色溫LED燈電路400的第二高導熱絕緣層700，該第二高導熱絕緣層700可為氧化鋁，其厚度為35-65μm，如第3F圖所示；最後，第二高導熱絕緣層700的表面再以金屬高反射鍍層技術，蒸鍍形成鎳銀反射層，鎳銀反射層厚度為0.19-2.01μm，以及使用自對準共晶焊墊技術製作焊墊801、802，如第3G圖所示。

本發明之複合多層迴路電路基板及其製造方法，藉由將第一組色溫LED燈電路或第二組色溫LED燈電路的其中之一電路嵌設於基板的表層內部，另一電路再形成於基板表面的作法，使得不同色溫的LED燈可以相鄰設置，搭配混合，使整體發出的光線更為均勻柔合。當然， 亦得以利用此等作法，在基板上形成多數層色溫LED燈電路。

綜合以上所述，本發明之複合多層迴路電路基板及其製造方法，確實具有前所未有之創新構造，其既未見於任何刊物，且市面上亦未見有任何類似的產品，是以，其具有新穎性應無疑慮。另外，本發明所具有之獨特特徵以及功能遠非習用所可比擬，所以其確實比習用更具有其進步性，而符合我國專利法有關發明專利之申請要件之規定，乃依法提起專利申請。

以上所述，僅為本發明最佳具體實施例，惟本發明之構造特徵並不侷限於此，任何熟悉該項技藝者在本發明領域內，可輕易思及之變化或修飾，皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。

300‧‧‧第一組色溫LED燈電路

3a、3b、3c‧‧‧第一色溫LED燈

400‧‧‧第二組色溫LED燈電路

4a、4b、4c‧‧‧第二色溫LED燈

31、41‧‧‧正極

32、42‧‧‧負極

Claims (3)

1. 一種複合多層迴路電路基板，係於一陶瓷基板上設有至少二組電路，可分別提供一第一色溫LED燈群組和一第二色溫LED燈群組的導通，該二組電路各連通一正極和一負極而各構成單一迴路；其中，該二組電路之線路為相互交錯，且該第一色溫LED燈群組的LED燈和第二色溫LED燈群組的LED燈為相鄰間隔設置；而且，該提供第一組色溫LED燈群組導通的電路與該第二組色溫LED燈群組導通的電路中，其中之一電路係嵌設於基板的表層內部，而另一電路係形成於基板表面者。
2. 一種如申請專利範圍第1項之複合多層迴路電路基板之製造方法，其製造步驟包括：選用氮化鋁基板；在氮化鋁基板上以基板深蝕刻技術形成線狀溝槽，並於線狀溝槽施以槽內金屬化技術；以自對準鍍銅技術於線狀溝槽內鍍銅，形成銅線，然後以平坦化技術使表面平坦；以高導熱絕緣材料覆膜技術形成於基板的上表面，以形成覆蓋第一組色溫LED燈電路的高導熱絕緣層；在高導熱絕緣層上，以交叉銅導線技術製作和第一組色溫LED燈電路之線路交叉的第二組色溫LED燈電路；以高導熱絕緣材料覆膜技術於第二組色溫LED燈電 路上方，形成覆蓋該第二組色溫LED燈電路的第二高導熱絕緣層；最後於第二高導熱絕緣層的表面以金屬高反射鍍層技術鍍上銀層，並且使用自對準共晶焊墊技術製作焊墊。
3. 如申請專利範圍第2項之複合多層迴路電路基板之製造方法，其中，基板表面的蝕刻深度為30-50μm；槽內金屬化厚度為0.4-0.6μm；鍍銅深度為30-40μm；平坦化技術之粗燥度表現為小於3.0μm；高導熱絕緣層的厚度為5-25μm；第二組色溫電路的厚度為30-40μm；第二高導熱絕緣層的厚度為35-65μm；反射層厚度為0.19-2.01μm。