TWI842495B - 電路板及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種電路板及其製造方法。方法包含提供包含介電層及電路層的複合層；壓合複合層與黏接層，以形成多層板；形成凹槽在多層板中，其中凹槽自多層板的第一表面延伸至複合層中；填充樹脂材料至凹槽中；對多層板進行鑽孔操作，以形成波導槽在樹脂材料及多層板中；形成第一導電層在多層板靠近波導槽的側壁上；以及設置天線元件在多層板下方且在第一表面上。藉此，可有效降低加工時間及提升產品的製程良率，且所製得的電路板可減少訊號的傳送耗損。

Description

電路板及其製造方法

本發明是關於一種電路板及其製造方法，特別是關於一種具有空氣波導結構的電路板及其製造方法。

應用於通訊相關產品的電路板需要天線來進行發射或接收。一般而言，須將電路板設計成盡量減少電磁干擾產生，因此須提供訊號最短回流路徑。在特定產品中，可能因高密度的晶片設計或多層厚板的電路板結構，而無法傳送最短路徑訊號。現有製程中利用一次鑽孔的製程來製作波導槽可能會在多層厚板的電路板中有製作上的限制。

本發明的一態樣是提供一種電路板的製造方法，其包含先形成凹槽在多層板中，然後再進行鑽孔操作，以利用二次加工程序來形成波導槽，進而提升產品的良率、可靠度及開槽定位的精準度。

本發明的另一態樣是提供一種電路板，其包含設置在多層板中的波導槽。

根據本發明的一態樣，提供一種電路板的製造方法，其包含提供多個複合層，其中所述多個複合層的每一者包含介電層及兩個電路層，且所述兩個電路層分別設置在所述介電層的上表面及下表面上；壓合所述多個複合層與多個黏接層，以形成多層板，其中所述多個黏接層的每一者設置在所述多個複合層的相鄰兩者之間；形成凹槽在所述多層板中，其中所述凹槽自所述多層板的第一表面延伸至所述複合層中；填充樹脂材料至所述凹槽中；對所述多層板進行鑽孔操作，以形成波導槽在所述樹脂材料及所述多層板中，其中所述波導槽自所述多層板的所述第一表面延伸至第二表面，且所述第二表面相對於所述第一表面；形成第一導電層在所述多層板靠近所述波導槽的多個側壁上；以及設置天線元件在所述多層板下方，且在所述第一表面上。

根據本發明的一實施例，對所述多層板進行所述鑽孔操作包含形成多個開口在所述多層板的其他部分，其中所述多個開口自所述第一表面延伸至所述第二表面。

根據本發明的一實施例，所述方法還包含形成多個第二導電層在所述多層板靠近所述多個開口的多個側壁上，其中所述第一導電層與所述多個第二導電層同時形成。

根據本發明的一實施例，上述形成所述凹槽在所述多層板中的步驟包含對所述多層板進行機械鑽孔操作。

根據本發明的一實施例，所述鑽孔操作為雷射鑽孔操作。

根據本發明的一實施例，所述鑽孔操作包含自所述多層板的所述第一表面及所述第二表面進行雙面雷射鑽孔操作。

根據本發明的一實施例，所述方法還包含設置多個導電球在所述多層板上方，且在所述第二表面上；以及設置晶片在所述多個導電球上，其中所述多個導電球電性連接所述晶片與所述多層板。

根據本發明的另一態樣，提供一種電路板，其包含多層板、設置在所述多層板中的多個波導槽以及多個天線元件。多層板包含多個複合層，所述多個複合層的每一者包含介電層以及分別設置在所述多個介電層的每一者的上表面及下表面上的兩個電路層。所述多個波導槽自所述多層板的第一表面延伸至第二表面，且所述第二表面相對於所述第一表面。天線元件設置在所述多層板下方，且在所述第一表面上。

根據本發明的一實施例，上述電路板還包含多個導電球以及多個晶片。導電球設置在所述多層板上方，且在所述第二表面上。晶片設置在所述多個導電球上，其中所述多個導電球電性連接所述晶片與所述多層板。

根據本發明的一實施例，所述多個波導槽其中至少一者在所述第二表面上具有T形開口或L形開口。

應用本發明的電路板及其製造方法，利用先在多層板中形成凹槽，再進行鑽孔操作來形成波導槽，以製得具有空氣波導結構的電路板，其可減少訊號的傳送耗損，且利用前述的二次加工程序來製作波導槽，可提升產品良率、可靠度及開槽定位的精準度。

本發明提供許多不同實施例或例示，以實施發明的不同特徵。以下敘述的組件和配置方式的特定例示是為了簡化本發明。這些當然僅是做為例示，其目的不在構成限制。舉例而言，第一特徵形成在第二特徵之上或上方的描述包含第一特徵和第二特徵有直接接觸的實施例，也包含有其他特徵形成在第一特徵和第二特徵之間，以致第一特徵和第二特徵沒有直接接觸的實施例。除此之外，本發明在各種具體例中重覆元件符號及/或字母。此重覆的目的是為了使說明簡化且清晰，並不表示各種討論的實施例及/或配置之間有關係。

再者，空間相對性用語，例如「下方(beneath)」、「在…之下(below)」、「低於(lower)」、「在…之上(above)」、「高於(upper)」等，是為了易於描述圖式中所繪示的零件或特徵和其他零件或特徵的關係。空間相對性用語除了圖式中所描繪的方向外，還包含元件在使用或操作時的不同方向。裝置可以其他方式定向(旋轉90度或在其他方向)，而本發明所用的空間相對性描述也可以如此解讀。

如本發明所使用的「大約(around)」、「約(about)」、「近乎 (approximately)」或「實質上(substantially)」一般代表在所述的數值或範圍的百分之20以內、或百分之10以內、或百分之5以內。

在高頻雷達產品中，有些要求高密度晶片設計(例如射頻積體電路(radio-frequency integrated circuit，RFIC))或多層厚板的電路板結構，此類產品通常無法直接提供最短路徑訊號，故須延長走線長度，但延長走線長度會影響電性特性。因此，本發明提供一種電路板及其製造方法，其利用先在多層板中形成凹槽，並於凹槽內填充樹脂材料後，再進行鑽孔操作來形成波導槽，以製得具有空氣填充式基板集成波導(air-filled substrate-integrated waveguide，AFSIW)饋入結構的電路板。

圖1A及圖1B分別繪示根據本發明一些實施例的電路板100的剖面視圖及上視圖。請參閱圖1A，電路板100包含多層板110，其中多層板110包含多個複合層115及多個黏接層118，且黏接層118設置在相鄰的複合層115之間，以連接兩個複合層115。在一些實施例中，黏接層118為環氧樹脂膠片。每一個複合層115包含介電層112及兩個電路層114，其中電路層114設置在介電層112的上表面112A及下表面112B上。

電路板100還包含設置在多層板110中的波導槽120。波導槽120自多層板110的第一表面110A延伸至與第一表面110A相對的第二表面110B。在一些實施例中，波導槽120在第一表面110A的開口寬度W1不同於在第二表面110B的開口寬度W2。在特定實施例中，波導槽120的開口寬度W1大於開口寬度W2。請參閱圖1B，波導槽120在第二表面110B上具有T形開口。在另一些實施例中，波導槽在第二表面上具有L形開口。

在一些實施例中，樹脂材料125設置在波導槽120具有開口寬度W1的部分與多層板110的側壁之間。在此實施例中，第一導電層130設置在樹脂材料125靠近波導槽120的側壁上以及多層板110靠近波導槽120的側壁上。

電路板100包含多個天線元件140，其中天線元件140設置在多層板110下方，並連接多層板110的第一表面110A。天線元件140被設計為特定形狀，並連接波導槽120，此為本領域具有通常知識者所熟知，在此不另贅述。在一些實施例中，天線元件140為空氣波導天線、間隙波導(gap waveguide)天線或其他合適的天線元件。在一些實施例中，天線元件140與多層板110的連接可以使用螺絲固定或其他合適的連接方式。

電路板100還包含設置在多層板110中的多個導電通孔150。相似於波導槽120，導電通孔150自多層板110的第一表面110A延伸至第二表面110B。在一些實施例中，導電通孔150的軸心實質平行於波導槽120的軸心。在一些實施例中，導電通孔150包含第二導電層155，其中第二導電層155設置在多層板110靠近導電通孔150的側壁上。須理解的是，圖1A繪示的剖面視圖為沿著電路板100具有導電通孔150及波導槽120的部分剖切，並僅描繪被剖面的部分，所以不表示導電通孔150及波導槽120將電路板100分割成多塊。

在一些實施例中，電路板100還包含設置在多層板110上方且在第二表面110B上的導電球160，以及設置在導電球160上的晶片170。導電球160可電性連接晶片170與多層板110，具體而言，導電球160設置在最頂部的電路層114t上。在一些實施例中，導電球160為錫球。如圖1B所示，導電球160設置在波導槽120的周圍。因此，如圖1A所示，晶片170、波導槽120及天線元件140可設置在同一軸線上。在一些實施例中，晶片170為高頻晶片。

在一些實施例中，電路板100還包含第一防焊層180及第二防焊層185，其中第一防焊層180設置在多層板110上方且在第二表面110B上，而第二防焊層185設置在多層板110下方且在第一表面110A上。

在圖1A所示的電路板100中，自晶片170發出的電磁波導訊號經過特定形狀的波導槽120，透過空氣傳送至天線元件140。具有此架構的電路板100可為一個低損耗的毫米波雷達結構。再者，電路板100可針對局部高密度的結構設計，例如應用於高頻晶片端與多層厚板連通到天線端的結構。

圖2A至圖2G繪示根據本發明一些實施例的電路板100的製程中間階段的剖面視圖。首先，請參閱圖2A，提供多個複合層115，其中每一個複合層115包含介電層112及兩個電路層114。電路層114分別設置在介電層112的上表面112A及下表面112B上。在一些實施例中，複合層115可為由在介電層112上的雙面導電層經過壓膜、曝光及蝕刻等圖案化製程而形成圖案化電路層114所製得。在一些具體例中，介電層112為FR-4玻璃纖維板，而電路層114包含銅。

請參閱圖2B，設置黏接層118在相鄰的複合層115之間，並壓合多個複合層115及多個黏接層118，以形成多層板110。在一些實施例中，多層板110還包含設置在多層板110最頂部的電路層114t及最底部的電路層114b。在一些實施例中，多層板110的厚度為大於或等於1.5毫米(mm)。在一些實施例中，黏接層118為環氧樹脂膠片。在一些具體例中，黏接層118為由半固態樹脂與玻璃纖維所組成的FR-4 PP。

接著，請參閱圖2C，形成凹槽R1在多層板110中。凹槽R1自多層板110的第一表面110A延伸至複合層115中，但不穿透複合層115。在一些實施例中，凹槽R1可利用鑽孔、銑床、外型切割(routing)或CNC設備進行機械加工而形成。形成凹槽R1的目的是先利用機械加工的方式破壞多層板110的結構，以避免後續要形成較小尺寸的孔槽時因太厚的多層板110結構而導致鑽頭或刀具的斷裂或其他無法加工的問題。在一些實施例中，凹槽R1在第一表面110A上具有T形或L形的開口。凹槽R1具有開口寬度W0。在一些實施例中，寬度W0為約0.4 mm至約0.6 mm，例如約0.5 mm。

然後，請參閱圖2D，填充樹脂材料125至凹槽R1(參照圖2C)中，以設置樹脂材料125在多層板110中，並相鄰於複合層115及黏接層118。在一些實施例中，樹脂材料125包含環氧樹脂，且在環氧樹脂填槽後，須進行烘烤固化。

請參閱圖2E，對多層板110進行鑽孔操作，以在樹脂材料125及多層板110中形成波導槽120。波導槽120自多層板110的第一表面110A延伸穿透多層板110至第二表面110B。在一些實施例中，波導槽120可利用雷射鑽孔的方式製作。在一些實施例中，波導槽120可利用自多層板110的第一表面110A及第二表面110B上進行雙面雷射鑽孔操作，以加速製程。相較於使用一次鑽孔製作波導槽的習知方法，本發明利用二次加工程序來製造波導槽120(即先形成凹槽R1，再進行鑽孔操作形成波導槽120)，可提升產品的良率、可靠度及開槽定位的精準度。再者，此方法還可利用雷射鑽孔操作來進一步提升開槽定位的精準度，而不受限於多層板110的厚板，故可提升製程效率。波導槽120在樹脂材料125中具有開口寬度W1，其中寬度W1小於凹槽R1的寬度W0(參照圖2C)故會保留部分樹脂材料125在多層板110中。

再者，波導槽120在多層板110靠近第二表面110B處具有開口寬度W2，其中寬度W2小於寬度W1。在一些實施例中，寬度W1為約5密耳(mil)至約10 mil，較佳為約7 mil。在一些實施例中，寬度W2為約4密耳(mil)至約8 mil，較佳為約5 mil。由於波導槽120具有兩端不同的寬度，故須進行兩次雷射鑽孔，也可使用兩次鑽孔槽針，或以成型刀具搭配雷射鑽孔，本發明不以此為限。由於在先前製程中已形成凹槽R1(參照圖2C)來破壞多層板110的結構，故再以雷射製程形成波導槽120時，可大幅提升產品的良率及可靠度。

在一些實施例中，在波導槽120形成之後，在多層板110的其他部分形成開口O1。相似於波導槽120，開口O1亦自多層板110的第一表面110A延伸至第二表面110B。在一些實施例中，開口O1可利用機械鑽孔的方式製作。

請參閱圖2F，形成第一導電層130在多層板110與樹脂材料125靠近波導槽120的側壁上。在一些實施例中，形成第二導電層155在多層板110靠近開口O1(參照圖2E)的側壁上，以形成導電通孔150。在一些實施例中，第一導電層130與第二導電層155皆可利用電鍍製程來形成。在一些實施例中，第一導電層130與第二導電層155可同時形成，例如在同一個電鍍製程中形成。

請參閱圖2G，對最頂部電路層114t與最底部電路層114b分別進行圖案化製程，然後形成第一防焊層180在多層板110的第二表面110B上，及形成第二防焊層185在多層板110的第一表面110A上。

接著，設置導電球160在第二表面110B的最頂部電路層114t上，並設置晶片170在導電球160上。然後，設置天線元件140在多層板110下方的第一表面110A的最底部電路層114b上，即可獲得圖1A所示的電路板100。

如上所述，本發明提供一種電路板及其製造方法，利用先在多層板中形成凹槽，並於凹槽內填充樹脂材料後，再進行鑽孔操作來形成波導槽，以製得具有空氣填充式基板集成波導饋入結構的電路板。藉由此二次加工程序，可有效提升產品的製程良率、可靠度及開槽定位的精準度。再者，本發明的電路板可減少訊號的傳送耗損，故適合搭配應用高頻晶片，並滿足其單邊高密度的需求。

雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:電路板 110:多層板 110A:第一表面 110B:第二表面 112:介電層 112A:上表面 112B:下表面 114:電路層 114b:電路層 114t:電路層 115:複合層 118:黏接層 120:波導槽 125:樹脂材料 130:第一導電層 140:天線元件 150:導電通孔 155:第二導電層 160:導電球 170:晶片 180:第一防焊層 185:第二防焊層 O1:開口 R1:凹槽 W0,W1,W2:寬度

根據以下詳細說明並配合附圖閱讀，使本發明的態樣獲致較佳的理解。需注意的是，如同業界的標準作法，許多特徵並不是按照比例繪示的。事實上，為了進行清楚討論，許多特徵的尺寸可以經過任意縮放。 [圖1A] 繪示根據本發明一些實施例的電路板的剖面視圖。 [圖1B] 繪示根據本發明一些實施例的電路板的上視圖。 [圖2A]至[圖2G]繪示根據本發明一些實施例的電路板的製程中間階段的剖面視圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

100:電路板

110:多層板

110A:第一表面

110B:第二表面

112:介電層

112A:上表面

112B:下表面

114:電路層

114t:電路層

115:複合層

118:黏接層

120:波導槽

125:樹脂材料

130:第一導電層

140:天線元件

150:導電通孔

155:第二導電層

160:導電球

170:晶片

180:第一防焊層

185:第二防焊層

W1,W2:寬度

Claims (10)

1. 一種電路板的製造方法，包含：提供多個複合層，其中所述多個複合層的每一者包含一介電層及兩個電路層，且所述兩個電路層分別設置在所述介電層的一上表面及一下表面上；壓合所述多個複合層與多個黏接層，以形成一多層板，其中所述多個黏接層的每一者設置在所述多個複合層的相鄰兩者之間；形成一凹槽在所述多層板中，其中所述凹槽自所述多層板的一第一表面延伸至所述複合層中；填充一樹脂材料至所述凹槽中；對所述多層板進行一鑽孔操作，以形成一波導槽在所述樹脂材料及所述多層板中，其中所述波導槽自所述多層板的所述第一表面延伸至一第二表面，且所述第二表面相對於所述第一表面；形成一第一導電層在所述多層板靠近所述波導槽的多個側壁上；以及設置一天線元件在所述多層板下方，且在所述第一表面上。
2. 如請求項1所述之電路板的製造方法，其中對所述多層板進行所述鑽孔操作包含：形成多個開口在所述多層板的其他部分，其中所述多個開口自所述第一表面延伸至所述第二表面。
3. 如請求項2所述之電路板的製造方法，更包含：形成多個第二導電層在所述多層板靠近所述多個開口的多個側壁上，其中所述第一導電層與所述多個第二導電層同時形成。
4. 如請求項1所述之電路板的製造方法，其中形成所述凹槽在所述多層板中的步驟包含：對所述多層板進行一機械鑽孔操作。
5. 如請求項1所述之電路板的製造方法，其中所述鑽孔操作為雷射鑽孔操作。
6. 如請求項1所述之電路板的製造方法，其中所述鑽孔操作包含：自所述多層板的所述第一表面及所述第二表面進行雙面雷射鑽孔操作。
7. 如請求項1所述之電路板的製造方法，更包含：設置多個導電球在所述多層板上方，且在所述第二表面上；以及設置一晶片在所述多個導電球上，其中所述多個導電球 電性連接所述晶片與所述多層板。
8. 一種電路板，包含：一多層板，包含多個複合層，其中所述多個複合層的每一者包含：一介電層；以及兩個電路層，分別設置在所述多個介電層的每一者的一上表面及一下表面上；多個波導槽，設置在所述多層板中，其中所述多個波導槽自所述多層板的一第一表面延伸至一第二表面，且所述第二表面相對於所述第一表面，其中所述波導槽在所述第一表面的一開口寬度不同於在所述第二表面的一開口寬度；以及多個天線元件，設置在所述多層板下方，且在所述第一表面上。
9. 如請求項8所述之電路板，更包含：多個導電球，設置在所述多層板上方，且在所述第二表面上；以及多個晶片，設置在所述多個導電球上，其中所述多個導電球電性連接所述晶片與所述多層板。
10. 如請求項8所述之電路板，其中所述多個波導槽其中至少一者在所述第二表面上具有一T形開口或L 形開口。