CN101820721B - 电路板用的基材、电路板以及电路板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电路板用的基材、电路板以及电路板的制造方法。电路板包括基板、多个弹性凸点以及图案化的线路层。弹性凸点以矩阵方式排列，设置于基板上。图案化的线路层则配置于部分的弹性凸点上以及部分的基板上。

Description

电路板用的基材、电路板以及电路板的制造方法

技术领域

本发明涉及一种电路板，特别是涉及电路板用的基材的结构与其制造方法。

背景技术

可挠性电路板或称柔性电路板是以软质有机材料做为基板的一种线路板，其可应用在连续性动态弯折的产品中。目前可挠性电路板大多以铜制作电极，为了提供足够的空间以容置粘合所需要的胶材，铜电极(或称线路)的厚度通常厚达8微米至12微米。然而，由于铜电极的厚度太厚，可挠性差，而且其与有机基板的热膨胀系数的差异大，因此，在接合后或弯折时所产生的应力，而导致电路板可靠度不佳等问题。此外，在工艺上，在蚀刻铜层以形成铜电极的过程中，由于铜层的厚度较厚，因此，在蚀刻角的限制下，蚀刻的间距过小会造成铜电极的底部无法完全蚀刻分离而发生短路的现象，或因过度蚀刻造成电极顶部面积过小而影响导电性能。为了避免短路的发生，通常，铜电极之间必须维持足够的间距，如此，将使得小型化的发展受限。

有关可挠性电路板的专例如美国专利7,250,575。然而，该专利的方法是把原本在IC端的金凸块工艺改在软板工艺中。另外，美国专利5,949,512，通过机构设计来解决软板在弯折时因铜与有机材料的杨氏模量(Young’sModule)差异造成应力集中而使铜线路断裂。此外，美国专利7,299,547主要是以有机的弹性线路取代原有的铜线路，以使结构的可靠度增加。

发明内容

本发明提出一种电路板，其包括基板、多个弹性凸点以及图案化的线路层。上述多个弹性凸点以至少一矩阵方式排列，设置于基板上。图案化的线路层配置于一部分的上述多个弹性凸点上以及部分的基板上。

本发明又提出一种电路板用的基材，其包括基板；以及多个弹性凸点，以至少一矩阵方式排列，设置于该基板上。

本发明又提出一种电路板的制造方法，此方法是先在基板上形成弹性凸点材料层，再图案化弹性凸点材料层，以形成以至少一矩阵方式排列的多个弹性凸点。之后，再形成至少一层导电层，覆盖上述多个弹性凸点与基板。其后，图案化导电层，以形成图案化的线路层，覆盖于一部分的上述多个弹性凸点以及部分的基板上。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明实施例所绘示的一种电路板用的基材的剖面示意图。

图1A是图1的一种电路板用的基材的俯视图。

图1B是图1的另一种电路板用的基材的俯视图。

图2A是依照本发明另一实施例所绘示的一种电路板用的基材的俯视图。

图2B是依照本发明又一实施例所绘示的一种电路板用的基材的俯视图。

图3是依照本发明再一实施例所绘示的一种电路板用的基材的剖面示意图。

图4A是依照本发明实施例所绘示的一种电路板的立体视图。

图4B是依照本发明另一实施例所绘示的一种电路板的立体视图。

图5A至5E是一种集成电路的电路板的制造方法的剖面示意图，这些图为沿着图4A的剖面线V-V的剖面图。

附图标记说明

10、10A、10B、10C、10D、10E：电路板用的基材

12：基板                      13：弹性材料层

14：弹性凸点                  16：导电层

16A、16B：图案化的线路层      16a：内引脚

16b：外引脚                   16c：连接部

18：保护层                    20A、20B：电路板

22：图案化光致抗蚀剂层        24、26、30、40、50、60：矩阵

W、W1、W2：间隙宽度           h：弹性凸点高度

V-V：剖面线

具体实施方式

图1是依照本发明实施例所绘示的一种电路板用的基材的剖面示意图。图1A是图1的一种电路板用的基材的俯视图。图1B是图1的另一种电路板用的基材的俯视图。图2A是依照本发明另一实施例所绘示的一种电路板用的基材的俯视图。图2B是依照本发明又一实施例所绘示的一种电路板用的基材的俯视图。图3是依照本发明再一实施例所绘示的一种电路板用的基材的剖面示意图。

请同时参照图1，本发明实施例的电路板用的基材10包括基板12与多个弹性凸点14。基板12的材料包括有机绝缘材料或无机绝缘材料。有机绝缘材料，例如是聚酰亚胺(Polyimide，PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethyleneterephthalate，PET)。无机绝缘材料例如是玻璃或陶瓷。基板12可以是可挠式基板或硬式基板

弹性凸点14的作用像是“坐垫(Cushion)”，可吸收来自多种电子元件间因热膨胀系数差异所产生的热应力，以及接合时的机械应力，因此弹性凸点14愈软、愈有弹性，其效果愈明显。弹性凸点14是以矩阵方式排列，设置于基板12上。在实施例中，本发明的弹性凸点14排列成单一矩阵，如图1A的电路板用的基材10A的矩阵24，或图1B的电路板用的基材10B矩阵26所示者。在另一实施例中，请参照图2A所示，电路板用的基材10C的弹性凸点14也可以排列成两个彼此分隔的矩阵30、40。在图2A中，矩阵30、40可以相同或是相异。此处所述的相同或相异，是指矩阵中弹性凸点14的排列方式、弹性凸点14的大小、高度、形状或弹性凸点14之间的间隙宽度相同或是相异。当然弹性凸点14也可以依据需要排列成多个彼此分隔的矩阵。在又一实施例中，请参照图2B所示，电路板用的基材10D的弹性凸点14排列成两个彼此相邻的不同的矩阵50、60。此处所述的不同的矩阵50、60可以是指矩阵50、60中的弹性凸点14的排列方式、弹性凸点14的大小、高度、形状或弹性凸点14之间的间隙宽度不同，在图2B中以弹性凸点14排列方式不同的两个矩阵50、60来说明。当然弹性凸点14也可以依据需要排列成多个彼此相邻的矩阵。

关于矩阵中弹性凸点14的排列方式，请参照图1A，在实施例中，本发明的多个弹性凸点14所排列成的矩阵24包括数列C1.....CN与数行R1...RN，且任意相邻两列，如C3、C4的多个凸点彼此对齐，任意相邻两行，如R2、R3的多个凸点也是彼此对齐。在另一实施例中，请参照图1B，本发明的多个弹性凸点14所排行成的矩阵26例如是包括数列C1.....CN与数行R1...RN，且任意相邻两列，如C3、C4的多个凸点彼此交错，任意相邻两行，如R2、R3的多个凸点也是彼此交错。

请参照图1、图1A与图1B，在实施例中，弹性凸点14的大小例如是直径10微米，但，并不以此为限。高度h至少3微米或以上，以提供足够的空间以容置粘合所需要的胶材。此外，在本实施例中，是以圆形的弹性凸点14做为说明，然而，弹性凸点14的形状并不以此为限，其可以呈方形、菱形、矩形、多角形、椭圆形等。弹性凸点14的材料包括有机材料或是无机材料。有机材料，其可以是绝缘或是导电，例如是聚酰亚胺(Polyimide，PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate，PET)。无机材料例如是玻璃或陶瓷。

请参照图1、图1A，在矩阵中，弹性凸点14之间的间隙宽度W至少5微米或以上，以提供粘合胶材在压合时有足够的流动空间。在实施例中，在矩阵中，任意相邻两列，如C3、C4的弹性凸点14的之间的间隙宽度W1，其与任意相邻两行，如R2、R3的弹性凸点14的之间的间隙宽度W2实质上相同。在另一实施例中，在矩阵中，任意相邻两列，如C3、C4的弹性凸点14的之间的间隙宽度W1实质上相同，任意相邻两行，如R2、R3的弹性凸点14的之间的间隙宽度W2也实质上相同，但，间隙宽度W1与间隙宽度W2不同。

请参照图1，在以上的实施例中，电路板用的基材10包括基板12与多个弹性凸点14，业者在取得上述的电路板用的基材之后，仅需再形成导电层16并对导电层16进行图案化即可形成具有图案化的线路层的电路板。

请参照图3，在另一实施例中，除了基板12与多个弹性凸点14之外，电路板用的基材10E还包括至少一层导电层16，其毯覆式覆盖于弹性凸点14与基板12上，以作为线路层。导电层16的材料例如金属或是导电高分子。金属例如是铜、铜合金、铝、银、镍、金或钛。金属层的厚度可依电流大小调整，其厚度至少0.1微米或以上，但并不以此为限。导电高分子例如是聚乙炔(Polyacetylene)、聚苯胺(Polyaniline；PANi)、聚吡咯(Polypyrrole)。导电高分子的厚度至少3微米或以上，以提供足够的空间容置粘合所需要的胶材。业者在取得此电路板用的基材10A之后，仅需对导电层16进行图案化即可形成具有图案化的线路层的电路板。

图4A是依照本发明实施例所绘示的一种电路板的立体视图。图4B分别是依照本发明另一实施例所绘示的另一种电路板的立体视图。

请参照图4A或4B，本发明的电路板20A或20B除了包括如图1A、1B、2A或2B所述基板12与多个呈矩阵排列的弹性凸点14之外，还包括具有图案化的线路层16A以及保护层18，如图4A所示，或还包括具有图案化的线路层16B以及保护层18，如图4B所示。图案化的线路层16A或16B配置于部分的弹性凸点14上以及部分的基板12上。保护层18覆盖部分图案化的线路层16A或16B、未被图案化的线路层16A或16B覆盖的部分的弹性凸点14以及部分的基板12上。

请参照图4A，本实施例的电路板20A可以用做为集成电路的载板，其图案化的线路层16A包括内引脚16a、外引脚16b以及连接内引脚16a与外引脚16b的连接部16c。保护层18覆盖图案化的线路层16A的连接部16c，裸露出图案化的线路层16a的内引脚16a与外引脚16b，使内引脚16a可以与芯片连接，而外引脚16b可以与其他印刷电路板或是面板等连接。

请参照图4B，本实施例的电路板20B图案化的线路层16B的图案例如是具有多条平行的金属线，但并不以此为限，使电路板20B可以用做为电子元件间的连接板，或测试板，如IC测试板、LCD面板测试板。

本发明是以弹性凸点与导电层来制作弹性电极。弹性凸点可解决电子元件接合后，因元件间的热膨胀系数(Coefficient of Thermal Expansion)差异所造成的可靠度不良的问题。

图5A至5E是一种集成电路的电路板的制造方法的剖面示意图，这些图为沿着图4A的剖面线V-V的剖面图。

请参照图5A，提供基板12。基板12的材料包括有机材料，例如是聚酰亚胺(Polyimide，PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate，PET)。基板12可以是可挠式基板12或硬式基板12。接着，在基板12上形成弹性材料层13。弹性材料层13的材料包括至少一种有机材料，例如是聚酰亚胺(Polyimide，PI)。弹性材料层13的形成方法例如是涂布法或是压合法。之后，可以依据需要对弹性材料层13进行预烘烤工艺，使弹性材料层13固化。

然后，请参照图5B，将弹性材料层13图案化，以形成多个弹性凸点14，这些弹性凸点14排列成两个分隔的矩阵30与40。当弹性材料层13为感光性有机材料时，将弹性材料层13图案化的方法例如是直接对弹性材料层13进行曝光与显影。至此，即完成如上图1所示的电路板用的基材的制作。

之后，请参照图5C，在基板12上形成至少一导电层16，覆盖上述弹性凸点14。导电层16的材料例如金属或是导电高分子。金属例如是铜、铜合金、铝、银、镍、金，形成的方法例如是溅镀(Sputter)、蒸镀(Evaporation)或其他适当的物理气相沉积法，或者是无电电镀(Electroless plating)、化学气相沉积法(chemical vapor deposition，CVD)或其他适当的化学沉积法。金属的导电层16的厚度依电流大小调整，其厚度例如为0.1微米或以上，但并不以此为限。导电高分子例如是聚乙炔(Polyacetylene)、聚苯胺(Polyaniline；PANi)、聚吡咯(Polypyrrole)。形成的方法例如是涂布。导电高分子的导电层16的厚度为3微米以上，提供足够的空间以容置粘合所需要的胶材。至此，即完成如上图3所示的电路板用的基材的制作。

之后，请参照图5D，在导电层16上形成光致抗蚀剂层(未绘示)。其后，进行曝光与显影，以图案化光致抗蚀剂层22。之后，再以图案化的光致抗蚀剂层22为掩模，将导电层16图案化，以形成图案化的线路层16A，覆盖部分弹性凸点14以及部分的基板12。图案化的线路层16A包括内引脚16a、外引脚16b以及连接内引脚16a与外引脚16b的连接部16c。

然后，请参照图5E，将图案化的光致抗蚀剂层22移除。当图案化的光致抗蚀剂层22移除之后，基板12上仍保留着矩阵30与40的弹性凸点14，而其中，一部分的弹性凸点14被图案化的线路层16A所覆盖；另一部份的弹性凸点14则未被图案化的线路层所覆盖。之后，再于基板12上形成保护材料层18。保护材料层18的材料包括绝缘材料，例如高分子材料，如环氧树脂(Epoxy)，形成的方法例如是网板印刷。

本发明是以弹性凸点与导电层来制作弹性电极，取代已知柔性电路板上原有的铜电极，因舍去原有的铜电极，增加柔性电路板的柔软度，故，可增加接合后及弯折时的可靠性。由于弹性凸点可提供足够的高度以容置接合胶材，因此，所需要的导电层较薄，因此，在工艺上具有较大的蚀刻角容忍度，而且，可蚀刻出较为精细的图案，使蚀刻间距大幅缩小，大幅提升电极的密度。另外，由于弹性凸点是以矩阵方式设置在基板上，因此，可供不同线路图案应用，因此，其可应用的范围广泛。另一方面，此技术亦可应用在硬板上，除接合外亦可作测试板应用在测试领域上。此外，本发明实施例的工艺可以现有生产技术作改良，因此并不需再投资大笔的生产设备即可大量生产。

虽然本发明已以实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的为准。

Claims (13)

1.一种电路板，包括

基板；

多个弹性凸点，以至少一矩阵方式排列，设置于该基板上；

图案化的线路层，配置于第一部分的所述弹性凸点上以及部分的该基板上；以及

保护层，覆盖于部分该图案化的线路层上、未被图案化的线路层覆盖的第二部分的所述弹性凸点上以及部分未被该第二部分的所述弹性凸点覆盖的该基板上。

2.如权利要求1所述的电路板，其中所述弹性凸点的材料包括至少一种有机材料。

3.如权利要求1所述的电路板，其中所述弹性凸点是以一个或多个矩阵方式排列。

4.如权利要求3所述的电路板，其中所述弹性凸点是以多个矩阵方式排列，且所述矩阵彼此相邻或分隔。

5.如权利要求1所述的电路板，其中该基板的材料包括至少一种有机或无机绝缘材料。

6.如权利要求5所述的电路板，其中该有机或无机绝缘材料的基板包括可挠式基板或硬式基板。

7.如权利要求1所述的电路板，其中该图案化的线路层包括至少一导电层。

8.如权利要求7所述的电路板，其中导电层的材料包括金属、合金、导电高分子或其组合。

9.一种如权利要求1所述的电路板的制造方法，包括：

在该基板上形成该弹性凸点材料层；

图案化该弹性凸点材料层，以形成以至少一矩阵方式排列的该多个弹性凸点；

形成该至少一导电层，覆盖所述弹性凸点与该基板；以及

图案化该导电层，以形成该图案化的线路层，覆盖于该第一部分的所述弹性凸点以及部分该基板上。

10.如权利要求9所述的电路板的制造方法，其中该弹性凸点材料层的材料包括至少一种有机材料。

11.如权利要求9所述的电路板的制造方法，其中该弹性凸点材料层是以涂布或是压合的方式形成。

12.如权利要求9所述的电路板的制造方法，其中该图案化的线路层的材料包括至少一导电层。

13.如权利要求12所述的电路板的制造方法，其中该导电层的材料包括金属、合金、导电高分子或其组合。

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