TWI417017B - 線路板的基材及其鑽孔方法 - Google Patents

Description

線路板的基材及其鑽孔方法

本發明是有關於一種線路板及其製造方法，且特別是有關於一種線路板的基材及其鑽孔方法。

在線路板的製造過程中，通常會進行鑽孔程序，以在線路板的板料(plate material)中形成多個通孔(through hole)，其中此板料例如是銅箔基板(Copper Clad Laminate，CCL)或是表面上已沉積(deposition)金屬層的樹脂層。

一般而言，上述通孔鑽孔程序通常採用機械鑽孔法。而一般的通孔鑽孔程序都是利用機械鑽孔機來進行。也就是說，目前線路板的通孔大致上都是用機械鑽孔法來形成。

本發明提供一種線路板的基材，其具有至少一通孔。

本發明提供一種線路板的基材的鑽孔方法，以形成上述線路板的基材所具有的通孔。

本發明提出一種線路板的基材，具有至少一通孔，並包括一上導電層、一下導電層以及一絕緣層。下導電層相對於上導電層，而絕緣層配置於上導電層與下導電層之間，其中通孔是貫穿上導電層、絕緣層與下導電層而形成，並具有一位於絕緣層的孔璧(sidewall)。孔璧的表面粗糙度(surface roughness)在10微米以內。

在本發明一實施例中，上述通孔是利用一雷射光束燒蝕(ablation)而形成。

在本發明一實施例中，上述通孔的孔徑在75微米以下。

在本發明一實施例中，上述絕緣層為一樹脂膠片(prepreg)。

在本發明一實施例中，上述絕緣層包括多根纖維材料(fiber material)。

在本發明一實施例中，這些纖維材料分別具有多個熔融端(fused end)，而這些熔融端裸露於孔璧，其中一根纖維材料的熔融端熔接另一根纖維材料的熔融端。

在本發明一實施例中，這些纖維材料為玻璃纖維(glass fiber)。

在本發明一實施例中，上述絕緣層更包括一包覆這些纖維材料的膠材(adhesive material)。

在本發明一實施例中，上述膠材為樹脂材料(resin material)。

在本發明一實施例中，上述通孔更具有一位於上導電層的上開口(top opening)以及一位於下導電層的下開口(bottom opening)，而上開口與下開口重疊(overlap)。

在本發明一實施例中，上述上開口的口徑與下開口的口徑二者差距在10微米以內。

本發明另提出一種線路板的基材的鑽孔方法。首先，提供一雷射鑽孔機台，其具有一桌板以及一雷射產生器(laser generator)，其中雷射產生器能朝向桌板發出一雷射光束(laser beam)。接著，配置一雷射吸收板於桌板上。接著，配置一板料於雷射吸收板(laser-absorbed plate)上。接著，照射雷射光束於板料上，以於板料中形成至少一通孔。

在本發明一實施例中，上述雷射吸收板對波長介於200奈米至14000奈米之間的光線的吸收率大於80%。

在本發明一實施例中，上述雷射吸收板的材料為聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA，又名壓克力)、環氧樹脂、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene，PTFE，又名鐵氟龍)、木材、紙漿或陶瓷(ceramics)。

在本發明一實施例中，在配置板料於雷射吸收板上之前，更包括：形成一雷射吸收膜層於板料上。當板料配置於雷射吸收板上時，雷射吸收膜層位於板料與雷射吸收板之間。

在本發明一實施例中，上述形成雷射吸收膜層的方法包括貼合一乾膜(dry film)於板料上。

在本發明一實施例中，上述雷射產生器為二氧化碳雷射裝置、紫外光雷射裝置或準分子雷射裝置(excimer laser apparatus)。

在本發明一實施例中，當板料配置於雷射吸收板上時，雷射鑽孔機台從桌板吸附板料。

在本發明一實施例中，上述桌板具有多個真空吸孔(vacuum absorption hole)，而雷射吸收板具有多個分別與這些真空吸孔相通的貫孔。

在本發明一實施例中，上述桌板包括一第一金屬板以及一配置於第一金屬板上的第二金屬板。

基於上述，本發明利用雷射光束對板料進行燒蝕，以在板料上形成至少一個通孔，進而形成具有至少一通孔的線路板的基材。

以下提出實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖1A是本發明一實施例之線路板的基材的剖面示意圖。請參閱圖1A，線路板的基材100包括一上導電層110a、一下導電層110b以及一絕緣層120。絕緣層120配置於上導電層110a與下導電層110b之間，而下導電層110b相對於上導電層110a，即上導電層110a與下導電層110b分別配置於絕緣層120的相對二側。

承上述，線路板的基材100具有至少一個通孔102，例如在圖1A所示的實施例中，線路板的基材100具有多個通孔102，但在其他未繪示的實施例中，線路板的基材100所具有的通孔102的數量可以只有一個。這些通孔102是貫穿上導電層110a、絕緣層120與下導電層110b而形成。也就是說，這些通孔102是從上導電層110a，經過絕緣層120而延伸至下導電層110b。

通孔102可製作成導電通孔結構(conductive through hole structure)或導電埋孔結構(conductive buried hole structure)，而線路板的基材100可直接製造成雙面線路板(double sided circuit board)，或者，也可以製造成多層線路板(multilayer circuit board)中的線路層，例如利用增層法(build-up)，將線路板的基材100製造成多層線路板內的核心線路層(core circuit layer)。在其他未繪示的實施例中，線路板的基材100可以更包括一位於絕緣層120中的金屬核心層(metal core layer)。

圖1B是圖1A中線路板的基材在其通孔處的局部放大示意圖。請參閱圖1A與圖1B，各個通孔102具有一位於絕緣層120的孔璧S1，而孔璧S1亦為絕緣層120位於通孔102處的表面。在這些通孔102中，孔璧S1的表面粗糙度在10微米以內。

上述表面粗糙度乃是指在孔璧S1的單一塊局部區域A1內，最高高度與最低高度之間的差距；也可以是在多塊局部區域A1內，最高高度與最低高度之間的平均差距；或者是，在同一個通孔102的孔璧S1的所有區域內，最高高度與最低高度之間的差距。因此，在各個局部區域A1或孔璧S1的所有區域內，最高高度與最低高度之間的差距大致上是在10微米以內。

當孔璧S1的表面粗糙度在10微米以內時，有利於後續通孔電鍍(Plating Through Hole，PTH)的進行，讓電鍍金屬材料(未繪示)容易沉積在這些孔璧S1上，以順利在孔璧S1上形成金屬層(未繪示)。

此外，孔璧S1的表面粗糙度也可以在5微米以上，並介於5微米至10微米之間。當孔璧S1的表面粗糙度在5微米以上時，可以增加通孔電鍍所形成的金屬層對孔璧S1的附著力。如此，金屬層較不易從孔璧S1脫落。

通孔102可利用雷射光束燒蝕而形成，而這些通孔102的孔徑R1可在75微米以下，其中孔徑R1乃是指單一個通孔102的平均孔徑。雷射光束可由二氧化碳雷射裝置、紫外光雷射裝置或準分子雷射裝置所提供，因此雷射光束的波長可介於200奈米至14000奈米之間，而此波長的範圍相當於從遠紅外光(far-infrared ray)的波長至近紫外光(Ultraviolet ray，UV ray)的波長。

各個通孔102更具有一上開口102a與一下開口102b。上開口102a位於上導電層110a，而下開口102b位於下導電層110b，其中上開口102a與下開口102b重疊，即上開口102a位於下開口102b的相對處。上開口102a的口徑與下開口102b的口徑二者差距在10微米以內，而一般機械鑽孔法所形成的通孔，其上開口與下開口二者口徑的差距大致上也是在10微米以內。

在本實施例中，絕緣層120可以是具有黏性的材料，其例如是樹脂膠片，而絕緣層120可包括多根纖維材料122以及包覆這些纖維材料122的膠材124。這些纖維材料122可以是玻璃纖維，而膠材124可以是樹脂材料，其例如是環氧樹脂(epoxy resin)。

承上述，由於通孔102是利用雷射光束燒蝕而形成，即通孔102是用雷射光束將部分絕緣層120加熱熔化及氣化而形成，因此孔璧S1的表面，即絕緣層120在通孔102處的表面，會呈現如同玻璃被融化的外貌，所以這些纖維材料122分別具有多個熔融端122a。

這些熔融端122a裸露於孔璧S1，而這些通孔102會暴露出這些熔融端122a。由於這些通孔102是部分絕緣層120被加熱熔化及氣化所形成，因此其中一根纖維材料122的熔融端122a會熔接另一根纖維材料122的熔融端122a。也就是說，其中二相鄰的纖維材料122會在同一個通孔102內彼此結合。

一般機械鑽孔法對樹脂膠片所形成的通孔，其孔璧的表面會呈現玻璃纖維破裂的外貌，且基本上在同一個通孔內的任二相鄰纖維材料是彼此分離而未結合。因此，通過肉眼直接觀看，或是使用放大鏡或顯微鏡等簡易的光學儀器來檢視，一般人可以很容易地分辨出用雷射光束燒蝕而成的通孔102以及一般機械鑽孔法所形成的通孔。

圖2A至圖2C是圖1A中線路板的基材的鑽孔方法的流程示意圖。請參閱圖2A，關於本實施例的鑽孔方法，首先，提供一雷射鑽孔機台200，其具有一桌板210以及一雷射產生器220，其中雷射產生器220可為二氧化碳雷射裝置、紫外光雷射裝置或準分子雷射裝置。

桌板210可以是一種單層結構的板材，或是一種包括多層結構的複合板材。舉例而言，當桌板210為複合板材時，桌板210可包括一第一金屬板212與一第二金屬板214，而第二金屬板214配置於第一金屬板212上。另外，桌板210可具有多個真空吸孔210a，且真空吸孔210a均為貫穿第一金屬板212與第二金屬板214而成的貫孔。

接著，配置一雷射吸收板300於桌板210上，其中雷射吸收板300可以固定在桌板210上，例如雷射吸收板300黏合或鎖固在桌板210上。雷射吸收板300具有多個貫孔302，而這些貫孔302分別對應這些真空吸孔210a，即這些貫孔302分別與這些真空吸孔210a相通。

請參閱圖2B，接著，配置一板料104於雷射吸收板300上，其中板料104可以是銅箔基板或是表面上已沉積金屬層的絕緣層，且板料104包括上導電層110a、下導電層110b以及配置於上導電層110a與下導電層110b之間的絕緣層120。另外，在其他未繪示的實施例中，板料104可以更包括一位於絕緣層120中的金屬核心層。

當板料104配置於雷射吸收板300上時，板料104會被暫時固定在雷射吸收板300上，例如板料104通過真空吸附、鎖固或夾具夾持等方式而固定在雷射吸收板300上。舉例而言，由於桌板210具有真空吸孔210a，而雷射吸收板300具有這些與真空吸孔210a相通的貫孔302，因此雷射鑽孔機台200所具有的真空幫浦(vacuum pump，未繪示)可從真空吸孔210a與貫孔302來吸附板材104。如此，板材104得以暫時被固定在雷射吸收板300上。

請參閱圖2B與圖2C，在板料104配置於雷射吸收板300上之後，雷射產生器220朝向桌板210發出一雷射光束L1，並照射雷射光束L1於板料104上，並於板料104中形成至少一個通孔102。

詳細而言，當雷射光束L1照射在板料104上時，雷射光束L1會局部加熱板料104，以對板料104進行燒蝕。如此，上導電層110a、下導電層110b與絕緣層120三者會受到雷射光束L1的局部加熱而部分熔化及氣化，進而形成通孔102。待通孔102形成之後，一種線路板的基材100基本上已製造完成。

雷射吸收板300能吸收雷射光束L1，而在雷射光束L1燒蝕板料104的過程中，雷射光束L1亦會燒蝕位於板料104底下的雷射吸收板300。由於雷射產生器220可為二氧化碳雷射裝置、紫外光雷射裝置或準分子雷射裝置，所以雷射光束L1的波長可介於200奈米至14000奈米之間，而雷射吸收板300對波長位於200奈米至14000奈米範圍內的光線的吸收率大於80%。如此，雷射光束L1能被雷射吸收板300有效地吸收，進而可燒蝕雷射吸收板300。

承上述，雷射吸收板300的材料可以是聚甲基丙烯酸甲酯(即壓克力)、環氧樹脂或聚四氟乙烯(即鐵氟龍)等高分子材料，或是木材、紙漿或陶瓷等能有效地吸收雷射光束L1的材料。

當雷射光束L1燒蝕板料104，以形成通孔102時，由於雷射吸收板300能有效地吸收雷射光束L1，使得雷射光束L1不易被雷射吸收板300所反射，因此下導電層110b難以被反射的雷射光束L1所破壞，進而提高線路板的線路可靠度(reliability)。

由於雷射光束L1能被雷射吸收板300有效地吸收而能燒蝕雷射吸收板300，因此調整雷射光束L1的參數，例如景深(focus)，讓上開口102a的口徑與下開口102b的口徑二者的差距縮小，而在本實施例中，此差距可以控制在10微米以內。

圖3A至圖3B是本發明一實施例之線路板的基材的鑽孔方法的流程示意圖。請參閱圖3A，本實施例的鑽孔方法與前述圖2A至圖2C所示的鑽孔方法相似，惟差異在於：在本實施例的鑽孔方法中，在配置板料104於雷射吸收板300上之前，會形成一雷射吸收膜層304於板料104上。

具體而言，雷射吸收膜層304形成於下導電層110b上，因此，當板料104配置於雷射吸收板300上時，雷射吸收膜層304位於板料104與雷射吸收板300之間。形成雷射吸收膜層304的方法有很多種，而在本實施例中，形成雷射吸收膜層304的方法是貼合一乾膜於板料104上。因此，雷射吸收膜層304可以是一種乾膜。

請參閱圖3A與圖3B，當雷射產生器220所發出的雷射光束L1燒蝕板料104，以形成通孔102時，雷射吸收膜層304也能有效地吸收雷射光束L1，讓雷射光束L1不易被雷射吸收膜層304所反射，以保護下導電層110b免受反射的雷射光束L1所破壞，提高線路板的線路可靠度。

此外，在雷射光束L1燒蝕板料104的過程中，雷射光束L1亦能燒蝕雷射吸收膜層304與雷射吸收板300，而在本實施例中，通過調整雷射光束L1的參數，例如景深，也可以縮小上開口102a的口徑與下開口102b的口徑二者的差距，並能控制此差距在10微米以內。

綜上所述，本發明利用雷射光束對板料進行燒蝕，以在板料上形成至少一個通孔，同時形成線路板的基材，其中通孔可以製作成導電通孔結構或導電埋孔結構，以作為線路板中多層線路層之間的電性連接。

其次，由於本發明是利用雷射光束燒蝕來形成通孔，因此本發明的通孔的孔徑可以很容易地控制在75微米以下。相較於習知通孔的機械鑽孔法，本發明的鑽孔方法不僅具有低成本的優點，同時更符合現今線路板朝向高佈線密度發展的趨勢。

再者，本發明利用雷射吸收板或雷射吸收膜層能吸收雷射光束，且不易反射雷射光束。如此，本發明的鑽孔方法能保護板料的導電層(例如下導電層)免受反射的雷射光束所破壞，提高線路板的線路可靠度。

雖然本發明以前述實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，所作更動與潤飾之等效替換，仍為本發明之專利保護範圍內。

100．．．線路板的基材

102．．．通孔

102a．．．上開口

102b．．．下開口

104．．．板料

110a．．．上導電層

110b．．．下導電層

120．．．絕緣層

122．．．纖維材料

122a．．．熔融端

124．．．膠材

200．．．雷射鑽孔機台

210．．．桌板

210a．．．真空吸孔

212．．．第一金屬板

214．．．第二金屬板

220．．．雷射產生器

300．．．雷射吸收板

302．．．貫孔

304．．．雷射吸收膜層

A1．．．局部區域

L1．．．雷射光束

R1．．．孔徑

S1．．．孔璧

圖1A是本發明一實施例之線路板的基材的剖面示意圖。

圖1B是圖1A中線路板的基材在其通孔處的局部放大示意圖。

圖2A至圖2C是圖1A中線路板的基材的鑽孔方法的流程示意圖。

圖3A至圖3B是本發明一實施例之線路板的基材的鑽孔方法的流程示意圖。

100．．．線路板的基材

102．．．通孔

102a．．．上開口

102b．．．下開口

110a．．．上導電層

110b．．．下導電層

120．．．絕緣層

122．．．纖維材料

122a．．．熔融端

124．．．膠材

A1．．．局部區域

S1．．．孔璧

Claims (19)

1. 一種線路板的基材，具有至少一通孔，並包括：一上導電層；一下導電層，相對於該上導電層；以及一絕緣層，配置於該上導電層與該下導電層之間，其中該通孔是貫穿該上導電層、該絕緣層與該下導電層而形成，並具有一位於該絕緣層的孔璧，該孔璧的表面粗糙度在10微米以內，且該通孔更具有一位於該上導電層的上開口以及一位於該下導電層的下開口，該上開口與該下開口重疊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之線路板的基材，其中該通孔是利用一雷射光束燒蝕而形成。
3. 如申請專利範圍第1項所述之線路板的基材，其中該通孔的孔徑在75微米以下。
4. 如申請專利範圍第1項所述之線路板的基材，其中該絕緣層為一樹脂膠片。
5. 如申請專利範圍第1項所述之線路板的基材，其中該絕緣層包括多根纖維材料。
6. 如申請專利範圍第5項所述之線路板的基材，其中該些纖維材料分別具有多個熔融端，而該些熔融端裸露於該孔璧，其中一根纖維材料的熔融端熔接另一根纖維材料的熔融端。
7. 如申請專利範圍第5項所述之線路板的基材，其中該 些纖維材料為玻璃纖維。
8. 如申請專利範圍第5項所述之線路板的基材，其中該絕緣層更包括一包覆該些纖維材料的膠材。
9. 如申請專利範圍第7項所述之線路板的基材，其中該膠材為樹脂材料。
10. 如申請專利範圍第1項所述之線路板的基材，其中該上開口的口徑與該下開口的口徑二者差距在10微米以內。
11. 一種線路板的基材的鑽孔方法，包括：提供一雷射鑽孔機台，其具有一桌板以及一雷射產生器，其中該雷射產生器能朝向該桌板發出一雷射光束；配置一雷射吸收板於該桌板上；配置一板料於該雷射吸收板上；以及照射該雷射光束於該板料上，以於該板料中形成至少一通孔。
12. 如申請專利範圍第11項所述之線路板的基材的鑽孔方法，其中該雷射吸收板對波長介於200奈米至14000奈米之間的光線的吸收率大於80%。
13. 如申請專利範圍第11項所述之線路板的基材的鑽孔方法，其中該雷射吸收板的材料為聚甲基丙烯酸甲酯、環氧樹脂、聚四氟乙烯、木材、紙漿或陶瓷。
14. 如申請專利範圍第11項所述之線路板的基材的鑽孔方 法，在配置該板料於該雷射吸收板上之前，更包括：形成一雷射吸收膜層於該板料上，當該板料配置於該雷射吸收板上時，該雷射吸收膜層位於該板料與該雷射吸收板之間。
15. 如申請專利範圍第14項所述之線路板的基材的鑽孔方法，其中形成該雷射吸收膜層的方法包括貼合一乾膜於該板料上。
16. 如申請專利範圍第11項所述之線路板的基材的鑽孔方法，其中該雷射產生器為二氧化碳雷射裝置、紫外光雷射裝置或準分子雷射裝置。
17. 如申請專利範圍第11項所述之線路板的基材的鑽孔方法，當該板料配置於該雷射吸收板上時，該雷射鑽孔機台從該桌板吸附該板料。
18. 如申請專利範圍第17項所述之線路板的基材的鑽孔方法，其中該桌板具有多個真空吸孔，而該雷射吸收板具有多個分別與該些真空吸孔相通的貫孔。
19. 如申請專利範圍第11項所述之線路板的基材的鑽孔方法，其中該桌板包括一第一金屬板以及一配置於該第一金屬板上的第二金屬板。