TWI656815B - 具有過孔電容結構的電路板及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種具有過孔電容結構的電路板，包含：一基底；一沉積層，被設置於該基底上，具有至少一過孔於該沉積層中；至少一薄膜電容，每一該至少一薄膜電容被設置於每一該至少一過孔中，每一該至少一薄膜電容設有一本體部、第二端部以及第一端部，其中該第二端部與該第一端部位於該本體部的相對兩端面；至少一第二電極，每一該至少一第二電極電性連接每一該至少一薄膜電容的該第二端部；以及至少一第一電極，每一該至少一第一電極電性連接每一該至少一薄膜電容的該第一端部。
Description
本發明是有關於一種具有電容結構的電路板，且特別是有關於一種具有過孔電容結構的電路板及其製造方法。
在一般印刷電路板(PCB)上應用的電容形式，皆需提供一定大小的面積或體積，如第1圖所示，為現有印刷電路板中的電容結構示意圖，包含了第二電極10、第一電極11、錫膏13、實體電容14，因為實體電容的體積影響，需考量PCB表面零件的佈排及焊接的空間，往往需延伸其傳輸路徑長度，導致該信號的回流路徑過長，故產生一定的電阻或電感，間接影響傳輸的品質。
因此，需要提出能減少電容面積與體積的電容結構，以減少傳輸路徑的長度，改善傳輸的品質。
本發明的目的在於提出一種較小面積與體積的電容結構，縮短訊號傳輸路徑的長度，並改善傳輸的品質。
本發明之一實施例揭露了一種具有過孔電容結構的電路板，包含：一基底；一沉積層，被設置於該基底上，具有至少一過孔於該
沉積層中；至少一薄膜電容，每一該至少一薄膜電容被設置於每一該至少一過孔中，每一該至少一薄膜電容設有一本體部、第二端部以及第一端部，其中該第二端部與該第一端部位於該本體部的相對兩端面；至少一第一電極，每一該至少一第一電極電性連接每一該至少一薄膜電容的一第一端部；以及至少一第二電極，每一該至少一第二電極電性連接每一該至少一薄膜電容的該第二端部。一信號依序經由該第一電極與該至少一薄膜電容的該本體部到達該第二電極，以使該第一電極、該本體部以及該第二電極的共線路徑傳輸該信號。
依據本發明該實施例，該電路板由有芯(core)載板製程所製造。
依據本發明該實施例，該電路板由增層製程所製造。
依據本發明該實施例，該第二電極係為電源電極並且該第一電極係為接地電極。
依據本發明該實施例，該第一端部之表面完全電性接觸於每一該至少一第一電極的表面，該第二端部之表面完全電性接觸於每一該至少一第二電極的表面。
依據本發明該實施例，該第一電極、該本體部以及該第二電極的沿著該共線路徑形成對準狀態。
依據本發明該實施例，該至少一過孔的形成方式係選自機鑽、雷射、電漿以及微影製程所組成的族群。
依據本發明該實施例，該至少一薄膜電容的形成方式係選自濺鍍法、蒸鍍法或原子層沉積法、印刷以及點膠方式所組成的族群。
本發明之一實施例揭露了一種具有過孔電容結構的電路板製造方法，包括以下步驟：在該電路板中的一基板上設置至少一第一電極；在該第一電極上覆蓋一沉積層；在該沉積層中製作出至少一過孔；設置至少一薄膜電容於至少一過孔中，每一該至少一薄膜電容被設置於每一該至少一過孔中，每一該至少一薄膜電容設有一本體部、第二端部以及第一端部，其中該第二端部與該第一端部位於該本體部的相對兩端面，每一該至少一第一電極電性連接每一該至少一薄膜電容的該第一端部；以及將至少一第二電極鍍於該至少一薄膜電容上，每一該至少一第二電極電性連接每一該至少一薄膜電容的該第二端部。
本發明使用的電容結構不同於實體電容採用的打件及焊接的方式，本發明採用可依容值需求而改變介電常數的沉積薄膜電容製程，更容易控制製程品質，透過調整孔徑及選擇電容材料的介電常數、調整通孔厚度，採用過孔中並聯的第二與第一電極，形成並聯的薄膜電容，通過控制薄膜電容/過孔的數量來達到預設的容值，且能直接在電路佈局中進行電容佈線，且不增加元件體積，另外，由於訊號傳輸路徑被縮短，能幫助電源分配，降低傳輸路徑中電流波動的影響，有助於改善電源完整性(Power Integration)。
10、23‧‧‧第二電極
11、24‧‧‧第一電極
13‧‧‧錫膏
14‧‧‧實體電容
20‧‧‧基底
20’‧‧‧沉積層
21‧‧‧過孔
22‧‧‧薄膜電容
26‧‧‧第二端部
27‧‧‧第一端部
28‧‧‧本體部
500~504‧‧‧步驟
L‧‧‧共線路徑
L’‧‧‧路徑
S‧‧‧信號
第1圖是現有印刷電路板中的電容結構剖面圖；第2圖是依據本發明一實施例的印刷電路板中的電容結構分解示意圖；第3圖是第2圖的印刷電路板中的電容結構成品剖面圖；
第4圖是依據本發明另一實施例的印刷電路板中的電容結構剖面圖；以及第5圖是依據本發明一實施例的印刷電路板中的電容結構製作流程圖。
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
本發明的目的在於提出一種較小面積與體積的電容結構，透過該結構的並聯來控制容值，亦可因應不同頻率點的容值需求，並且該結構可縮短訊號傳輸路徑的長度，並改善傳輸的品質。
本發明之一實施例揭露了一種具有過孔電容結構的電路板，請參照第2圖，第2圖是依據本發明一實施例的印刷電路板中的電容結構分解示意圖，具有過孔電容結構的該電路板包含：一基底20，例如是絕緣結構所組成；一沉積層20’，例如是絕緣結構所組成，設置於該基底20上，具有至少一過孔21於該沉積層20’中；至少一薄膜電容22，每一該至少一薄膜電容22設置於每一該至少一過孔21中，每一該至少一薄膜電容22設有一本體部28、第二端部26以及第一端部27，其中該第二端部26與該第一端部27位於該本體部28的相對兩端面；至少一第一電極24，每一該至少一第一電極24電性連接每一該至少一薄膜電容22的一第一端部27，所述薄膜電容22所用的材料可屬中、高介電值材料，且化學成份包含金屬及非金屬元素，並可為二元或多元素之組成(例如：鈦酸鋇(BaTiO3)、二氧化鈦(TiO2)...等)，若所選用之介電材料易漏電，則可於電極與介電材件間增加阻隔層，如：鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)...等；以及至少一第二電極23，每一該至少一第二電極23電性連接每一該至少一薄膜電容22的該第二端部
26。一信號S依序經由該第一電極24與該至少一薄膜電容22的該本體部28到達該第二電極23，以使該第一電極24、該本體部28以及該第二電極23的共線路徑L(如圖中虛線所示)傳輸該信號S。其中，所述第二電極23與第一電極24為金屬材料，可為合金，如：銅(Cu)、鋁(Au)、鈷鎳合金(NiCo)…等。其中，該第二電極23係為電源電極並且該第一電極24係為接地電極。該第一端部27之表面完全電性接觸於每一該至少一第一電極24的表面，該第二端部26之表面完全電性接觸於每一該至少一第二電極23的表面。另外，該第一電極24、該本體部28以及該第二電極23的沿著該共線路徑L形成對準狀態(如圖中虛線所示)。
在此電路板結構是以增層(Build up)製程所製成的一增層結構。本實施例中過孔個數為兩個，此僅為舉例，而非用於限制本發明。電容結構一般是放置於沉積層20’之上，如第1圖中的電容14，而本案則是在電路板中沉積層20’挖出過孔21，並在每一過孔中直接放入第二電極23與第一電極24來形成電容，由於每一過孔21中的第二電極23與第一電極24的並聯排列，因此所述至少一過孔21中形成的至少一薄膜電容22是彼此並聯的電容，如此一來，因為薄膜電容22形成於過孔21，能在固定介電常數下，調整過孔21的厚度、過孔21的面積、以及不同的過孔21數量來決定所形成的總電容值，薄膜電容22是直接在過孔21中形成，相較於使用一般電容於電路板上，減少了占用體積，而所形成的薄膜電容22位於過孔21中，直接在訊號的共線路徑L上，比起一般實體電容，如第1圖中的電容14，減少了路徑L’(如圖中虛線部分所示)，更減少訊號傳輸路徑的長度，更為靠近晶圓端或IC端。
較佳地，該至少一過孔21的形成方式係選自機鑽、雷射、電漿以及微影製程所組成的族群。該機鑽例如是機械鑽孔形成該至少一過孔21。
較佳地，該至少一薄膜電容22的形成方式係選自濺鍍法、蒸鍍法或原子層沉積法、印刷以及點膠方式所組成的族群。
請參照第3、4圖，第3圖是第2圖的印刷電路板中的電容結構成品剖面圖，第4圖是依據本發明另一實施例的印刷電路板中的電容結構剖面圖，在第4圖中該沉積層20’是由有芯(core)載板製程所製造。
本發明之一實施例揭露了一種具有過孔電容結構的電路板製造方法，請參照第5圖，第5圖是依據本發明一實施例的印刷電路板中的電容結構製作流程圖，包括以下步驟：S500：在該電路板中的一基板上設置至少一第一電極；S501：在該第一電極上覆蓋一沉積層；S502：在該沉積層中製作出至少一過孔；S503：設置至少一薄膜電容於至少一過孔中；以及S504：將至少一第二電極鍍於該至少一薄膜電容上。在步驟S503中，每一該至少一薄膜電容被設置於每一該至少一過孔中，每一該至少一薄膜電容設有一本體部、第二端部以及第一端部，其中該第二端部與該第一端部位於該本體部的相對兩端面，每一該至少一第一電極電性連接每一該至少一薄膜電容的該第一端部。在步驟S504中，每一該至少一第二電極電性連接每一該至少一薄膜電容的該第二端部。所述至少一過孔中形成的至少一薄膜電容是彼此並聯的電容，如此一來藉由不同的過孔
數量能決定所形成的總電容值。其中所述薄膜電容所用的材料可屬中、高介電值材料，且化學成份包含金屬及非金屬元素，並可為二元或多元素之組成(例如：鈦酸鋇(BaTiO3)、二氧化鈦(TiO2)...等)，若所選用之介電材料有漏電發生，則可於電極與介電材件間增加阻隔層，如：鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)...等。所述上第一電極為金屬材料，可為合金，如：銅(Cu)、鋁(Au)、鈷鎳合金(NiCo)....等。
本發明使用的電容結構不同於實體電容採用的結構與焊接的方式，本發明採用可依電容值需求而改變介電常數的沉積薄膜電容製程，更容易控制製程品質，透過調整孔徑及選擇電容材料的介電常數、調整通孔厚度，採用過孔中並聯的第二與第一電極，形成並聯的薄膜電容，通過控制薄膜電容/過孔的數量來達到預設的容值，且能直接在電路佈局中進行電容佈線，且不增加元件體積，另外，由於訊號傳輸路徑被縮短，能幫助電源分配，降低傳輸路徑中電流波動的影響，有助於改善電源完整性(Power Integrity)。
以上該僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
Claims (5)
- 一種具有過孔電容結構的電路板製造方法，包括以下步驟：在該電路板中的一基板上設置至少一第一電極；在該第一電極上覆蓋一沉積層；在該沉積層中製作出至少一過孔；設置至少一薄膜電容於至少一過孔中，每一該至少一薄膜電容被設置於每一該至少一過孔中，每一該至少一薄膜電容設有一本體部、第二端部以及第一端部，其中該第二端部與該第一端部位於該本體部的相對兩端面，每一該至少一第一電極電性連接每一該至少一薄膜電容的該第一端部；以及將至少一第二電極放入該過孔中並鍍於該至少一薄膜電容上，每一該至少一第二電極電性連接每一該至少一薄膜電容的該第二端部。
- 如申請專利範圍第1項所述的製造方法，其中該電路板由有芯(core)載板製程所製造。
- 如申請專利範圍第1項所述的製造方法，其中該電路板由增層製程所製造。
- 如申請專利範圍第1項所述的製造方法，其中該至少一過孔的形成方式係選自機鑽、雷射、電漿以及微影製程所組成的族群。
- 如申請專利範圍第1項所述的製造方法，其中該至少一薄膜電容的形成方式係選自濺鍍法、蒸鍍法或原子層沉積法所組成的族群。
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