TWI542268B - 印刷電路板的製造方法 - Google Patents

Description

印刷電路板的製造方法

本發明係主張關於2011年12月15日申請之韓國專利案號No.10-2011-0135961之優先權。藉以引用的方式併入本文用作參考。

本發明係關於一種印刷電路板的製造方法。

印刷電路板(PCB)的形成係以藉由使用一導電材料，例如銅，來印刷一電路圖案於絕緣基板上。PCB指的是電子部件安裝於其上之前的一平板。也就是說，印刷電路板指的就是一電路板，其中電子部件安裝的位置已被定義在平板上以用來安裝不同類型的電子裝置，而電路圖案被固定印刷在平板上用來相互連接電子裝置。

同時，近年來，具有降低厚度和平坦化表面的掩埋圖案基板為達到電子部件的高性能化和小型化之用途而被廣泛使用。

圖1為一習知的掩埋印刷電路基板之剖面圖。

如圖1所示，該掩埋印刷電路板10包含一掩埋圖案凹槽2形成於一絕緣基板1的一表面上、以及一電路圖案3，其係透過電鍍填充掩埋圖案凹槽2而形成。

由於基底電路圖案以及接觸部，具有掩埋電路圖案3的掩埋印刷電路板10與一絕緣件具有非常強的黏著力，且該基底電路圖案的間距和該接觸部可被均勻且精細地形成。

然而，當透過電鍍形成該掩埋電路圖案3時，導致在形成有圖案凹槽2的區域和其它區域之間產生一電鍍變異，所以在電鍍之後，蝕刻製程可能無法均勻地進行。如此，如圖1所示，電路圖案3的區域並未被蝕刻掉，所以電路圖案3和其鄰近的電路圖案產生短路，而其它區域被過度蝕刻(over-etched)而使得信號傳輸發生錯誤。

實施例提供了一種新穎的方法來製造一掩埋電路圖案。

根據一實施例，其提供一種印刷電路板的製造方法，該方法之步驟包含：準備一絕緣基板；形成一電路圖案凹槽於該絕緣基板的一表面；電鍍一第一金屬層於該絕緣基板的該表面上；藉由利用該電路圖案凹槽的該第一金屬層作為一種子層進行一電鍍製程以形成一電鍍層來掩埋該電路圖案凹槽；以及藉由透過化學及物理研磨去除該電鍍層直至暴露出該絕緣層以形成一掩埋圖案。

根據本實施列，精細的掩埋圖案能被輕易的形成，其是透過化學及物理研磨去來除形成於絕緣層上的電鍍層，同時藉由電鍍來填充基板上的凹槽以形成電路圖案。

再者，藉由使用化學機械研磨來進行蝕刻製程直到絕緣層暴露出但不會造成鄰近電路圖案之間的短路。

另外，該電路圖案係形成有一彎曲(bent)但沒有任何邊緣(edge)，所以雜訊和邊角所產生的熱可被降低，因而可達成封包的高速性及高整合性。

1‧‧‧絕緣基板

2‧‧‧掩埋圖案凹槽

3‧‧‧電路圖案

10‧‧‧印刷電路基板

100‧‧‧印刷電路板

110‧‧‧絕緣板

120‧‧‧第一電路圖案

130‧‧‧絕緣層

131‧‧‧電路圖案凹槽

135‧‧‧通孔

140‧‧‧金屬層

150‧‧‧第二電路圖案

151‧‧‧介層窗

155‧‧‧電鍍層

310‧‧‧平板

320‧‧‧研磨機

400‧‧‧印刷電路板

圖1係根據一習知技藝繪示一印刷電路板的剖面圖。

圖2係根據本發明一實施例繪示一印刷電路板的剖面圖。

圖3至圖9係根據本發明一實施例繪示一印刷電路板製造方法的剖面圖。

圖10係根據本發明一實施例之一印刷電路板的圖片。

圖11係根據本發明另一實施例繪示一印刷電路板的剖面圖。

下文中，實施例將配合附圖來詳細描述，因此熟知此技藝者可以很容易應用實施例，然而，實施例不被局限以下描述，可有多種變化。

在下方的描述裡，當一預定部被指稱其包括一預定元件， 除非文意另指，該預定部不排除另一元件且可進一步包括任一元件。

在圖式中出現的每一層的厚度和尺寸可能因方便或明確之目的而被誇大、省略或示意性繪示。此外，元件的尺寸並未完全地反應一真實尺寸。在下方描述中，相同的元件將以相同元件符號標識。

在實施例的描述中，應該理解，當一層(或膜)、一區域、或一片體被指出在任一層(或膜)、任一區域、或任一片體”上”或”下方”時，其可直接或間接地在另一層(或膜)、區域、或片體，或者也可出現一或多個中介層。各層的位置已依圖式進行說明。

實施例提供一種形成電路圖案的方法，其透過在具有掩埋電路圖案的印刷電路板進行化學機械研磨的方式而形成。

參照圖2至圖10，根據實施例之印刷電路板將於下文中描述。

圖2係根據本發明一實施例之印刷電路板的剖面圖。

參閱圖2，根據實施例的印刷電路板100包含一絕緣板110、一第一電路圖案120形成在絕緣板110上、一絕緣層130以及複數個第二電路圖案150。

絕緣板110可包含一熱固性聚合物基板、一熱塑性聚合物基板、一陶瓷基板、一有機-無機混合基板、或一浸漬玻璃纖維基板。若絕緣板110包含聚合物樹脂，則絕緣板110可以包括環氧樹脂絕緣樹脂，另外，絕緣板110可包括聚亞醯胺樹脂。

作為一基底電路圖的該些第一電路圖案120係形成於絕緣板110上。

另外，第一電路圖案120可包含一呈現高導電率和低電阻的材料，尤其是，第一電路圖案120可藉由圖案化一薄銅膜作為一傳導層而形成。若第一電路圖案120為一銅膜，且絕緣板110包含樹脂，則第一電路圖案120和絕緣板110可為一典型的銅箔基板(CCL)結構。

同時，絕緣層130係形成於絕緣板110上，使得第一電路圖案120被掩埋於絕緣層130中。

絕緣層130可包含複數個絕緣層130，其每一絕緣層130可為聚合物樹脂。

絕緣層130包含一通孔(via hole)135用以暴露第一電路圖案120以及一電路圖案凹槽131用以形成複數個第二電路圖案150。

在本例中，電路圖案凹槽131具有一傾斜剖面狀，較佳地，電路圖案凹槽131的剖面具有向下逐漸變窄的寬度。

電路圖案凹槽131的圖案寬度可滿足3 μm至25 μm之範圍的圖案寬度及3 μm至25 μm之範圍的深度。通孔135可滿足約80 μm或更小的一凹面直徑(concave diameter)及約100 μm或更小的一深度。

一金屬層140係填充於絕緣層130中具有U型剖面的該些通孔135和該些電路圖案凹槽131。

金屬層140作為一種子層，並且可藉由使用Cu、Ni或其合金所形成。

第二電路圖案150以及介層窗151係形成在金屬層140上以分別填充電路圖案凹槽131和通孔135。

第二電路圖150以及介層窗151可同時以一合金包含鋁、銅、銀、金、鎳和鈀中的至少一者來形成，另外，第二電路圖150以及介層窗151可藉由利用金屬層140作為種子層來透過電鍍製程而形成。

在下文中，圖2所繪示之印刷電路板100的製造方法將參照圖3至圖10來進行說明。

首先，如圖3所示，第一電路圖案120係形成於絕緣板110上。

絕緣板110以及第一電路圖案120的結構可根據第一電路圖案120的設計藉由蝕刻CCL上的銅層而形成。差異在於，在銅層被層疊於陶瓷基板上後，蝕刻該銅層進而形成絕緣板110以及第一電路圖案120的結構。

如圖2所示，第一電路圖案120可包含透過通孔135而與第二電路圖案150連接的一圖案。

接著，準備絕緣基板，該絕緣基板係藉由形成絕緣層130於絕緣板110上以掩埋第一電路圖案120的方式來準備。

絕緣層130可以包含一熱固性樹脂。絕緣層130可藉由以塗覆一預定厚度的B階段(半硬化階段)樹脂於絕緣板110上來形成，且藉由 在B-階段樹脂上加熱及加壓來固化B階段樹脂。其亦可能形成複數個絕緣層130。

之後，如圖4所示，暴露第一電路圖案120的通孔135係形成於絕緣層130中，形成的通孔135可具有一傾斜側邊，該傾斜側相對於該基板的一平面以一預定角度呈傾斜，如圖4所示。不同地，通孔135可以形成具有垂直於基板之平面的側邊。

通孔135可以使用一雷射來形成，例如通孔135可使用一UV雷射或一CO₂雷射來形成。

另外，通孔135可以透過一物理方法，例如：鑽孔製程、或是透過一化學方法，例如：選擇性蝕刻製程來形成。

接著，如圖5所示，形成用來形成在絕緣層130上的第二電路圖案150的電路圖案凹槽131。在圖5中，電路圖案凹槽131可以藉由準分子雷射來形成，該準分子雷射發出具有對應於紫外光之波長的雷射光束。該準分子雷射可包括一KrF準分子雷射，其中心波長為248 nm以及一ArF準分子雷射，其中心波長為193 nm。

當電路圖案凹槽131係藉由使用準分子雷射形成時，首先用來同時形成電路圖案凹槽131的一圖案光罩200係先形成，然後准分子雷射透過電路圖案凹槽131的圖案光罩200來選擇性照射，進而形成該電路圖案凹槽131。

如圖5所示，當電路圖案凹槽131係藉由使用準分子雷射透過圖案光罩200來形成時，形成的圖案凹槽131其剖面具有梯形或矩形之邊緣。

此時，具有一面積大於通孔135所暴露出之上部份的凹部可被形成於具有通孔135的一區域中，此方式可使通孔135具有層狀結構。

當通孔135可被形成於層狀結構時，通孔135之延伸的上表面的能被當作一焊墊用來安裝一裝置，因此可確定安裝裝置的區域。

接著，透過一除膠渣(desmear)流程，去除在絕緣層130表面上的膠渣。

也就是，在絕緣層130突起(bulging)後，突起的絕緣層130係藉由過錳酸鹽來去除，然後進行一濕蝕刻製程來中和絕緣層130，藉以去 除膠渣。

透過除膠渣製程，可在絕緣層130的表面形成表面粗糙(roughness)。

如圖6所示，金屬層140係形成於絕緣層130上。

金屬層140可透過無電鍍法(electroless plating scheme)來形成。

無電鍍法可依一去油污製程、一軟蝕刻製程、一前催化製程、一催化處理製程、一加速製程、一無電鍍製程、以及一抗氧化處理製程的順序進行。另外，金屬層140可藉由使用電漿來濺鍍金屬粒子而形成。

金屬層140可藉由使用包含銅、鎳、鈀或鉻的一合金來形成。

如圖7所示，電鍍層155是藉由利用金屬層140作為種子層來電鍍傳導材料而形成。

電鍍層155可透過利用金屬層140作為種子層的電鍍製程而形成，且該電鍍製程可根據一電鍍區域藉由控制電流來進行。

電鍍層155可由具有高導電性的Cu所形成。

之後，如圖8所示，進行一化學機械研磨以去除在絕緣層130上的電鍍層155。

參照圖8，印刷電路板100係設置於一平板310上，然後，過電鍍(over-plated)的電鍍層155在一PH9或以上的一基本大氣環境(basic atmosphere)下被研磨，或最好是，使用的研磨劑包含氨為主要材料，並添加入少許的過氧化氫。

研磨機320在平板310上旋轉，導致過電鍍的電鍍層155及研磨劑產生物理蝕刻。

因此，如圖9所示，電鍍層155藉由物理蝕刻被蝕刻至暴露出絕緣層130為止，所以可完全蝕刻而沒有任何電鍍層155殘留在於絕緣層130上。

平板310具有1300 mm的直徑且可形成有一熱絲(heat wire)以將熱能傳導至印刷電路板100。具有510 mm×410 mm或更大的尺寸的印刷電路板100可被同時蝕刻，所以去除大尺寸電鍍層的製程可以被實現。

如圖10所示，根據典型的閃蝕刻，該掩埋圖案係從絕緣層的上表面被去除而成為凹陷(concavely dented)，此可能使線路短路。然而，線路短路問題可藉由一研磨製程來解決，其以保持與絕緣層上部分相同的高度來蝕刻該掩埋圖案。因此，絕緣層的上部分可對應於介層窗，也就是說，絕緣層及介層窗的上表面可設置在同一平面上。

在下文中，根據另一實施例的印刷電路板將參照圖11進行說明。

參照圖11，印刷電路板400包含一絕緣板110、一第一電路圖案120形成於絕緣層110上、一絕緣層130以及複數個第二電路圖案150。

絕緣板110可包含一熱固性聚合物基板、一熱塑性聚合物基板、一陶瓷基板、一有機-無機混合基板、或一浸漬玻璃纖維的基板。若絕緣板110包含聚合物樹脂，則絕緣板110可以包括環氧樹脂絕緣樹脂，另外，絕緣板110可包括聚亞醯胺樹脂。

作為一基底線路圖案的該些第一電路圖案120係形成於絕緣板110上。

第一電路圖案120可由具有高導電性和低電阻的材料所形成。第一電路圖案120可藉由圖案化作為傳導層的一薄銅膜來形成。若第一電路圖案120包含一薄銅層而絕緣板110包含樹脂，則第一電路圖案120和絕緣板110可為一個典型的銅箔基板(CCL)結構。

同時，絕緣層130係形成在絕緣板110上，使得第一電路圖案120被掩埋於絕緣層130中。

絕緣層130可包含複數個絕緣層130，每一絕緣層130可為聚合物樹脂。

絕緣層130包含一通孔135用以暴露第一電路圖案120以及一電路圖案凹槽131用以形成複數第二電路圖案150。

電路圖案凹槽131具有一曲線的剖面，較佳地，電路圖案凹槽131的剖面具有一U形。

電路圖案凹槽131的圖案寬度可滿足3 μm至25 μm之範圍的圖案寬度及3 μm至25 μm之範圍的深度。通孔135可滿足約80 μm或更小 的一凹面直徑(concave diameter)及約100μm或更小的一深度。

一金屬層140係填充於絕緣層130中具有U型剖面的該些通孔135和該些電路圖案凹槽131，因而形成金屬層140。

金屬層140作為一種子層，並且可藉由使用Cu、Ni或其合金所形成。

第二電路圖案150以及介層窗151係形成在金屬層140上以填充每一電路圖案凹槽131和通孔135。

第二電路圖案150以及介層窗151可同時形成且可使用一合金包含鋁、銅、銀、金、鎳和鈀中的至少一者來形成，另外，第二電路圖150以及介層窗151可藉由電鍍作為種子層的金屬層140來形成。

參照圖11的印刷電路板100，絕緣層130內的電路圖案凹槽131可形成有一曲線，且具有曲線的電路圖案凹槽131係以屬填充，因此形成第二電路圖案150。

如上述描述，第二電路圖案150係形成具有曲線但沒有任何的邊緣(edge)，所以可以避免藉由電阻集中於邊緣所產生的雜訊，因此可降低在邊緣產生的熱。

雖然實施列已隨著參照圖示標號被描述，可被理解的是，熟習此項技術者可想出將落入本發明之原理的精神及範疇內的眾多其它修改及實施例。

100‧‧‧印刷電路板

110‧‧‧絕緣板

120‧‧‧第一電路圖案

130‧‧‧絕緣層

131‧‧‧電路圖案凹槽

135‧‧‧通孔

140‧‧‧金屬層

150‧‧‧第二電路圖案

Claims (9)

1. 一種製造印刷電路板的方法，該方法包含：準備一絕緣板；藉由圖案化一薄銅層而形成一基底電路圖案於該絕緣板上；當覆蓋該基底電路圖案時，形成一絕緣層於該絕緣板上；形成一電路圖案凹槽於該絕緣層的表面上；形成該絕緣層後，形成一通孔以暴露該基底電路圖案於該絕緣層中；電鍍一第一金屬層於該絕緣層的表面上；利用該第一金屬層作為一種子層進行一電鍍製程以形成一電鍍層來掩埋該電路圖案凹槽及該通孔；以及藉由化學及物理研磨去除該電鍍層直至暴露出一絕緣層以形成一掩埋圖案(buried pattern)及一介層窗，其中該第一金屬層覆蓋具有該電路圖案凹槽及該通孔之該絕緣層的一整個表面，其中該電鍍層設置在該絕緣基板之該整個表面上之該第一金屬層的一整個表面上，其中該電鍍層的一部分與該第一金屬層的一部分皆藉由該化學以及物理研磨而移除，其中該電路圖案凹槽的形成包含使用一雷射來形成該電路圖案凹槽，其中該電路圖案凹槽之垂直剖面與該通孔的垂直剖面不同， 其中該電路圖案之該第一金屬層之垂直剖面具有一U形形狀及不具有任何邊緣的一彎曲，其中該電路圖案之該電鍍層之垂直剖面具有一U形形狀及不具有任何邊緣的一彎曲，其中該介層窗之該第一金屬層之垂直剖面具有一個梯形或矩形的邊緣，其中該介層窗之該電鍍層之垂直剖面具有一個梯形或矩形的邊緣，其中該電路圖案之底表面與該基底電路圖案之上表面不直接接觸，且該介層窗之底表面與該基底電路圖案之該上表面直接接觸，其中該電路圖案之該第一金屬層之上表面及該電路圖案之該電鍍層之上表面位於與該絕緣層之上表面相同之平面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中透過化學及物理研磨去除該電鍍層包含藉由使用一研磨液在pH9或以上的一基本大氣環境(basic atmosphere)下來去除該電鍍層。
3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該基本大氣環境係藉由混合氨和過氧化氫與該研磨液所形成。
4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中在該基本大氣環境下，該化學及物理研磨蝕刻於一平板上的該印刷電路板，並同時對該印刷電路板施加熱。
5. 一種印刷電路板，包含：一絕緣基板；一第一電路圖案於該絕緣基板上； 一絕緣層用來掩埋該第一電路圖案；一通孔(via hole)設於該絕緣層內用以暴露該第一電路圖案；一介層窗(via)填充於該通孔中；一第二電路圖案凹槽形成於該絕緣層中；以及一第二電路圖案填充於該第二電路圖案凹槽，其中該電路圖案凹槽之垂直剖面與該通孔之垂直剖面不同，其中該通孔包含：一第一金屬層，沿著該通孔之內部而設置；以及一第一電鍍層，設置於該第一金屬層上，並填滿該通孔，其中該第二電路圖案包含：一第二金屬層，沿著該第二電路圖案凹槽之內部而設置；以及一第二電鍍層，設置於該第二金屬層上，並填滿該第二電路圖案凹槽，其中該第一金屬層之垂直剖面具有一個梯形或矩形的邊緣，其中該第一電鍍層之垂直剖面具有一個梯形或矩形的邊緣，其中該第二金屬層之垂直剖面具有一U形形狀及不具有任何邊緣的一彎曲，其中該第二電鍍層之垂直剖面具有一U形形狀及不具有任何邊緣的一彎曲，其中該第二電路圖案之底表面與該第一電路圖案之上表面不直接接觸，且該介層窗之底表面與該第一電路圖案之該上表面直接接觸， 其中該第二金屬層及該第二電鍍層之上表面位於與該絕緣層之上表面相同的平面。
6. 如申請專利範圍第5項所述之印刷電路板，其中該金屬層包含選自由銅、鎳、鈀、鉻及其合金所組成之群組的至少一者。
7. 如申請專利範圍第5項所述之印刷電路板，其中該絕緣層具有一上部分對應於該介層窗一上部分。
8. 如申請專利範圍第5項所述之印刷電路板，該絕緣層及該介層窗的上表面係設置於同一平面上。
9. 如申請專利範圍第5項所述之印刷電路板，其中該絕緣層的一上部份具有與該介層窗相同的一高度。