TWI571192B - Method of Making Circuit Board Micro - Conduit Hole and Circuit Board Structure with Micro - Conduit - Google Patents

Description

電路板微導通孔之製作方法與具微導通孔的電路板結構

一種電路板微導通孔之製作方法，尤其是利用埋入式金屬線路之間的間距為導通孔的孔徑，並利用雷射光束易穿透絕緣層但難以穿透金屬材質的特性，使所形成的微導通孔得以有效縮小，以減少通孔佔用面積並達成高密度線路的要求。

印刷電路板(Printed Circuit Board,PCB)一向有電子系統產品之母之稱，嵌載各式電子零組件，是所有電子產品的必備零組件。

印刷電路板可略分為單面板、雙面板及多層板，由於近年來電子產品走向小型、輕量、薄型、高速、高機能、高密度、低成本化，以及電子封裝技術亦朝向高腳數、精緻化(fine)與集積化發展，因此印刷電路板亦走向高密度佈線、細線小孔化、複合多層化、薄板化發展。在層數上最主要應用技術為增層式多層板技術(build up)及高密度互連技術(High Density Interconnection,HDI)。

參閱第一圖，習知技術層間導通結構示意圖，如第一A圖所示，首先在第一層板1a上形成第一線路7a；接著於第一層板1a與第一線路7a上形成一絕緣層3a，其中絕緣層3a上具有第二線路11a，如第一B圖所示；接著進行蝕刻銅窗製作形成銅窗圖案9a，如第一C圖所示；接著藉雷射鑽孔貫穿銅窗9a與第一線路7a之終止墊(stop pad)間的介電層3a，以形成導通孔14a於第一線路7a之終止墊上，如第一D圖所示。

目前微孔(Micorvia)的加工以雷射成孔為主，其中雷射鑽孔加工包含開銅窗加工(conformal mask Drill)、加大銅窗加工(Enlarge Window Drill)及直接銅面加工(Copper Direct Drill)等方法。參閱第一D圖，第一D圖為習知技術之開銅窗法的示意圖，如一D圖所示，第一層板1a上依序形 成絕緣層3a、第二線路11a及第一線路7a，開銅窗法的加工方式是在第二線路11a的一部份藉由蝕刻來設置開口(銅窗9a)，再於開口以雷射16a進行加工而在絕緣層上形成導通孔14a。

然而以開銅窗加工所成型的導通孔的孔徑除了會受限於光罩的光束徑，尤其更是受易到光阻顯影與蝕刻製程本身的限制，導致開孔的孔徑無法變得更小，電路板的線路密度也無法更密集。

具體而言，由於銅箔層較難吸收雷射的波長，因此必須以光阻顯影搭配蝕刻的方式在第二線路11a先成型出開口，但以目前的製程能力而言，圖案化後的光阻層所形成的窗部(光阻層對應開口)的最小尺寸已經在50μm以上，因此經蝕刻第二線路11a而成型的開口的孔徑必然在50μm之上。

而加大銅窗法的銅窗會降低第二線路11a線路面積的利用率，直接雷射法必須提高雷射光束的吸收性，雖然可省略製作銅窗的程序，但是所形成的開口孔徑同樣會受限於光罩的光束徑。

此外，經雷射鑽孔加工後，需再經去膠渣(Desmear)流程，嚴重造成開孔孔徑擴大問題，成品的間距約只能達到140微米。

因此，非常需要一種創新的微小孔的製作方法，首先在製作第一線路及銅窗的過程中，只對金屬材質的結構做製程處理，藉以可提高製程的穩定性，並且利用圖案化乾膜電鍍的方式製作出線寬及間距範圍在50μm以下的金屬線路，且金屬線路內埋於絕緣層中，因此雷射鑽孔時只穿透銅窗間的絕緣層，使雷射鑽孔後的導通孔孔徑與銅窗一樣小，而達成高密度線路的要求。

本發明的主要目的在於提供一種電路板微導通孔之製作方法，包含提供一載板；該載板上鍍上一金屬層；該金屬層的一面系形成一第一線路，該第一線路包含複數個銅墊；覆蓋一光阻層於該第一線路上，但兩銅墊之間的一銅窗不被該光阻層覆蓋；對該銅窗下方的該金屬層做蝕刻處理直至該載板露出，並去除該光阻層；該第一線路及該銅窗上依序形成一絕緣層及一第二線路，該第二線路具有對應於該銅窗的一終止墊；去 除該載板；藉一鑽孔方法貫穿在該終止墊及該銅窗之間的該絕緣層，用以形成一貫通孔於該終止墊上；以及於該貫通孔內形成一導通層，以使該第一線路及該第二線路構成電氣連接。

〔習知〕

1a‧‧‧第一層板

3a‧‧‧第二層板

7a‧‧‧第一線路

9a‧‧‧銅窗圖案

11a‧‧‧第二線路

14a‧‧‧導通孔

16a‧‧‧雷射

〔本發明〕

S10~S28、S251、S252‧‧‧步驟

10‧‧‧載板

12‧‧‧金屬層

14‧‧‧第一線路

141‧‧‧銅墊

143‧‧‧銅窗

16‧‧‧光阻層

201‧‧‧絕緣層

202‧‧‧第二線路

203‧‧‧終止墊

24‧‧‧貫通孔

26‧‧‧導通層

251‧‧‧乾膜

第一A圖至第一D圖為習知技術層間導通結構示意圖。

第二圖為本發明電路板微導通孔之製作方法的操作流程圖。

第三A至第三I圖為本發明電路板微導通孔之製作方法的示意圖。

第四圖為本發明製作導通層的操作流程圖。

第五圖為本發明製作導通層之貼設乾膜示意圖。

第六圖為本發明製作導通層之銅層示意圖。

第七圖為本發明製作導通層之乾膜去除後示意圖。

第八圖為本發明製作導通層之蝕刻示意圖。

以下配合圖式及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

參閱第二圖，本發明電路板微導通孔之製作方法的操作流程圖，參閱第三A至第三I圖，本發明電路板微導通孔之製作方法的示意圖。如第二圖所示，本發明電路板微導通孔之製作方法包括以下依序進行的步驟S10、S12、S14、S16、S18、S20、S22、S24及S26。首先，配合第三A圖，主要是從步驟S10開始，提供一載板10，並接著在步驟S12中，在步驟S10的載板10上鍍上一金屬層12，如第三B圖所示，其中該金屬層12可以是銅層(Cu)或其他適當材質的金屬層。

之後，進行步驟S14，圖案化該金屬層12的一面以形成一第一線路14，該第一線路14包含複數個銅墊141，如第三C圖所示。其中，該第一線路14透過圖案化乾膜電鍍的方式或其他適當方式形成。

在步驟S16中，覆蓋一光阻層16於該第一線路14上，但兩銅墊141之間的一銅窗143不被該光阻層16覆蓋，如第三D圖所示。其中 該光阻層16可為乾膜光阻或溼膜光阻。

接著進行步驟S18，對該銅窗143下方的該金屬層12做蝕刻處理直到該載板10露出，並去除該光阻層16，如第三E圖所示。

接著進行步驟S20，該第一線路14及該銅窗143上依序形成一絕緣層201及一第二線路202，該第二線路202已經圖案化處理，該第二線路202具有對應於該銅窗143的一終止墊203，如第三F圖所示。

之後，進行步驟S22，去除該載板10，如第三G圖所示。接著進入步驟S24，藉一鑽孔方法貫穿在該終止墊203及該銅窗143之間的該絕緣層201，用以形成一貫通孔24於該終止墊203上，如第三H圖所示。其中，該貫通孔24為盲孔或埋孔。

其中，該鑽孔方法為一雷射鑽孔，係利用一光罩來定義光束大小，該貫通孔24的孔徑則以該銅窗143的大小而定。

最後，進入步驟S26，於該貫通孔24內形成一導通層26，以使該第一線路14及該第二線路202相互構成電氣連接，如第三I圖所示。其中該導通層26為一金屬層。

參閱第四圖，本發明之製作導通層的操作流程圖。如第四圖所示，在步驟S24與步驟26之間更包含以下步驟：步驟S24之後，進入步驟S251，於該金屬層12的另一面貼設一乾膜251但須露出該貫通孔24，如第五圖所示。

接著進入步驟S252，以化學鍍銅方式在該貫通孔24的孔壁上鍍上一銅層252，如第六圖所示。接著則進入步驟S26，以電鍍方式形成該導通層26並去除該乾膜251，如第七圖所示；接著進入步驟S28，透過蝕刻方式去除部份的該金屬層12直至該第一線路14露出，如第八圖所示。

藉由上述流程，而製作出具微導通孔之電路板結構，請參第七圖，本發明具微導通孔之電路板結構至少包含一絕緣層201，第一線路14內埋於絕緣層201之內，第二線路202形成於絕緣層201之外，第一線路14包含複數個銅墊141，其中兩銅墊141之間具有銅窗143(參第五、六圖)，第二線路202具有對應於銅窗143的終止墊203，銅窗143與終止墊203之間具有貫通孔24，該貫通孔24內並形成導通層26，以使第一線路14及第 二線路202構成電氣連接。

本發明的一主要特點在於，在步驟S10~S18，利用圖案化乾膜電鍍的方式先形成第一線路及定義銅窗，在步驟S20，使第一線路及銅窗形成內埋式線路。藉此，使絕緣層得以露出並介於兩銅墊之間，並利用雷射光束波長難以被銅吸收的特性，因此當雷射光束照射在兩銅墊及絕緣層時，只有絕緣層會被穿透而形成貫通孔，因此貫通孔的孔徑與第一線路中的銅窗相同，而不被光罩光束徑的限制。

此外，本發明的第一線路為內埋式線路，因此絕緣層之將形成微導通孔的貫通孔不受金屬層覆蓋，因此雷射可以直接穿透絕緣層而形成貫通孔；但是習知技術的絕緣層整面被金屬層覆蓋，由於雷射難以穿透金屬層，因此必須透過影像轉移方式先在金屬層開出銅窗後，再利用雷射對絕緣層做鑽孔處理，但經雷射鑽孔加工後，由於需再經去膠渣(Desmear)流程，仍會造成開孔孔徑擴大問題，成品的間距約只能達到140μm。

其中，第一線路與銅窗係對金屬層以圖案化乾膜電鍍的方式形成，利用圖案化電鍍乾膜而成型出第一線路，以現有製程能力而言，第一線路的線寬及其間距可輕易控制在50μm以下。此外，第一線路與銅窗的製作過程中，只對同是金屬材質的金屬層及載板做製程處理，製程參數容易控制也容易加工，因此第一線路的線寬及第一線路的間距得以被精準控制。

由於以圖案化電鍍乾膜成形的第一線路中的銅窗能輕鬆控制在50μm以下，因此對該第一線路14及該第二線路202之間的該絕緣層201做雷射鑽孔處理後，所形成的微導通孔孔徑可大幅縮小在50μm以下，藉以大幅縮小微導通孔孔徑，進使提高線路密度。於本發明的技術內並未見於已公開的刊物、期刊、雜誌、媒體、展覽場，因而具有新穎性，且能突破目前的技術瓶頸而具體實施，確實具有進步性。此外，本發明能解決習用技術的問題，改善整體使用效率，而能達到具產業利用性的價值。

以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。

S10~S26‧‧‧步驟

Claims (9)

1. 一種電路板微導通孔之製作方法，包含：提供一載板；該載板上鍍上一金屬層；該金屬層的一面系形成一第一線路，該第一線路包含複數個銅墊；覆蓋一光阻層於該第一線路上，但兩銅墊之間的一銅窗不被該光阻層覆蓋；對該銅窗下方的該金屬層做蝕刻處理直至該載板露出，並去除該光阻層；該第一線路及該銅窗上依序形成一絕緣層及一第二線路，該第二線路具有對應於該銅窗的一終止墊；去除該載板；藉一鑽孔方法貫穿在該終止墊及該銅窗之間的該絕緣層，用以形成一貫通孔於該終止墊上；以及於該貫通孔內形成一導通層，以使該第一線路及該第二線路構成電氣連接。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之電路板微導通孔之製作方法，其中該第一線路以圖案化乾膜電鍍的方法而形成。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之電路板微導通孔之製作方法，其中該鑽孔方法為一雷射鑽孔，係利用一光罩來定義光束大小，該貫通孔的孔徑則以該銅窗之大小而定。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之電路板微導通孔之製作方法，其中該貫通孔為盲孔或埋孔。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之電路板微導通孔之製作方法，其中該光阻層可為乾膜光阻或溼膜光阻。
6. 依據申請專利範圍第1項所述之電路板微導通孔之製作方法，其中該導通層為一金屬層。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之電路板微導通孔之製作方法，其中當該導通孔形成後，先於該金屬層的另一面貼設一乾膜但須露出該導通孔，並以化學鍍銅方式在該導通孔的孔壁上鍍上一銅層，接著再以電鍍方式形成該導通層，接著去除該乾膜，並透過蝕刻方式去除部份的該金屬層直至該第一線路露出。
8. 一種具微導通孔之電路板結構，包含： 一絕緣層，一第一線路內埋於該絕緣層之內，一第二線路形成於該絕緣層之外，該第一線路包含複數個銅墊，其中兩銅墊之間具有的一銅窗，該第二線路具有對應於該銅窗的一終止墊，該銅窗與該終止墊之間具有一貫通孔，該貫通孔內並形成一導通層，以使該第一線路及該第二線路構成電氣連接。
9. 依據申請專利範圍第8項所述之具微導通孔之電路板結構，其中該第一線路以圖案化乾膜電鍍的方式而形成。