TWI610604B - 電路板鑽孔保護結構及具有此鑽孔保護結構之印刷電路板製造方法 - Google Patents

Abstract

一種電路板鑽孔保護結構，包含有一電路板基材以及一銅金屬基材層形成於電路板基材之上。其中，銅金屬基材層包含有一凸起部與一凹陷部。凹陷部係由薄化後的銅金屬基材層所形成，用以降低鑽針鑽孔時所施加於電路板基材的應力。此外，具有此電路板鑽孔保護結構的印刷電路板製造方法亦在此揭露。

Description

電路板鑽孔保護結構及具有此鑽孔保護結構之印刷電路板製造方法

本揭露中所述實施例內容是有關於一種電路板鑽孔保護結構及此電路板製造方法。特別地，本揭露中所述實施例內容是有關於一種印刷電路板鑽孔保護結構及此印刷電路板製造方法。

印刷電路板(printed circuit board；PCB)是依電路設計將連接電路零件的電子佈線製成圖形(pattern)，再經過特定的機械加工、處理等製程，於絕緣體上使電子導體重現所構成之電路板，主要目的是藉由電路板上的電路讓配置於電路板上的電子零件發揮功能。

在現有多層印刷電路板製程中，對於導通孔的處理有不同的方法，例如以機械鑽孔一次鑽通PCB各層，也就是連同樹脂層例如酚醛樹脂或環氧樹脂與銅箔層一起鑽通而成孔。層間導通連結是先經過多個層板之堆疊壓合，再於預定位 置進行全穿孔形成導通孔(via)。之後以銅包覆電鍍形成導電的銅金屬薄膜於導通孔之孔壁及周圍，然後進行樹脂塞孔及覆蓋銅等步驟，進而進行線路蝕刻，以達到所需的電路板及線路配置。

隨著電子產品的微小化趨勢以及電子產業的進步，鑽孔的精度要求的越來越精確，銅包覆電鍍的品質要求也越來越高，如何能提供合適的電路板製造方法，以達到所需的品質要求，為電路板的生產者所殷殷企盼。

有鑒於此，本揭露內容提出一種電路板鑽孔保護結構及具有此鑽孔保護結構之印刷電路板製造方法。

本揭露內容之一實施態樣是有關於一種鑽孔保護結構，包含有一電路板基材以及一銅金屬基材層形成於電路板基材之上。其中，銅金屬基材層形成有一預定的圖案，包含有一凹陷部係由銅金屬基材層蝕刻後所保留一預定厚度的銅金屬所構成，用以降低一鑽針進行鑽孔時所施加於電路板基材的應力，並構成預定的圖案的一包覆區。而凸起部圍繞凹陷部，以在凸起部內側形成預定的圖案的包覆區。

在一或多個實施例中，上述之凹陷部的厚度約為2.5微米至5微米。

在一或多個實施例中，上述之預定的圖案更包含有一導引區以導引鑽針進行鑽孔時行進的方向，以及一應力緩衝區凸起於凹陷部，並形成於導引區的外圍，用以緩衝鑽針鑽 孔時所施加於電路板基材的應力。其中，應力緩衝區係銅金屬基材層所構成之另一凸起部。

在一或多個實施例中，上述之應力緩衝區的直徑小於鑽針的直徑，且包覆區的直徑大於鑽針的直徑約50微米以上。

在一或多個實施例中，上述之鑽孔保護結構更包含一保護層形成預定的圖案之上。

本揭露內容之另一實施態樣是有關於一種印刷電路板之製造方法，包含有下列步驟，提供一電路板基材，形成一銅金屬基材層於電路板基材之上，以及圖案化銅金屬基材層，以形成有一預定的圖案。其中預定的圖案至少包含有一凸出部與一凹陷部，凹陷部並構成上述之預定的圖案的包覆區。

在一或多個實施例中，預定的圖案更包含有上述之導引區以及應力緩衝區。

在一或多個實施例中，上述之圖案化銅金屬基材層步驟更包含有形成一光阻層於銅金屬基材層之上，圖案化光阻層，以及蝕刻銅金屬基材層以在凹陷部保留厚度約為2.5微米至5微米的銅金屬基材層。

在一或多個實施例中，上述之應力緩衝區的直徑小於鑽針的直徑，且包覆區的直徑大於鑽針的直徑約50微米以上。

在一或多個實施例中，上述之印刷電路板之製造方法，更包含有形成一保護層於預定的圖案之上。

綜上所述，本揭露中的印刷電路板之製造方法及 其鑽孔保護結構可以利用預定的圖案，保留部份厚度的銅金屬基材層，以降低電路板基材所承受鑽針之鑽頂所施加於電路板基材的應力，更可利用導引區更精確地進行電路板基材的鑽孔，亦可以再利用應力緩衝區進一步降低電路板基材所承受鑽針之鑽頂所施加於電路板基材的應力。而包覆區更可以方便後續電鍍製程形成所需的包覆層。此外，更可以於預定的圖案上，形成保護層以進一步避免電路板基材的損壞，有效提升導通孔的品質。

100~200‧‧‧步驟

210‧‧‧電路板基材

220‧‧‧預定的圖案

222‧‧‧包覆區

234‧‧‧鑽頂

240‧‧‧銅金屬基材層

241‧‧‧凹陷部

242‧‧‧凸起部

223‧‧‧直徑

224‧‧‧應力緩衝區

225‧‧‧直徑

226‧‧‧導引區

227‧‧‧直徑

230‧‧‧鑽針

232‧‧‧直徑

244‧‧‧厚度

246‧‧‧厚度

302‧‧‧多邊形導引區

304‧‧‧三角形導引區

306‧‧‧十字形導引區

308‧‧‧四邊形導引區

310‧‧‧圓形導引區

為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖是依照本揭露一些實施例所繪示的一種印刷電路板之製造方法的流程示意圖。

第2A圖是依照本揭露一些實施例所繪示的一種鑽孔保護結構的正視示意圖。

第2B圖是依照本揭露一些實施例所繪示的一種鑽孔保護結構的側視示意圖。

第2C圖是依照本揭露另一些實施例所繪示的一種鑽孔保護結構的側視示意圖。

第3圖是依照本揭露一些實施例所繪示的一種鑽孔保護結構的導引區示意圖。

下文係舉實施例配合所附圖式進行詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本揭露所涵蓋的範圍，而結構運作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本揭露所涵蓋的範圍。另外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。為使便於理解，下述說明中相同元件或相似元件將以相同之符號標示來說明。

另外，在全篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞(terms)，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。

關於本文中所使用之『第一』、『第二』、...等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本發明，其僅僅是為了區別以相同技術用語描述的元件或操作而已。

其次，在本文中所使用的用詞『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限於。

第1圖是依照本揭露一些實施例所繪示的一種印刷電路板之製造方法。如圖中所示，本發明所揭露之電路板的製造方法說明如下。第2A圖則是依照本揭露一些實施例所繪示的電路板製造時所使用的鑽孔保護結構的正視示意圖，第2B圖是其側視示意圖，而第2C圖則為另一些實施例所繪示的電路板製造時所使用的鑽孔保護結構的側視示意圖。

同時參閱第1圖與第2A至2C圖，如圖中所示，步驟100，首先提供一電路板基材210，然後，步驟110，形成一銅金屬基材層240於電路板基材210上。步驟120，形成一光阻層於銅金屬基材層240上。接著，步驟130，圖案化光阻層。接著，步驟140，移除部份的銅金屬基材層240，以形成一預定的圖案220。其中，移除部份的銅金屬基材層240係利用圖案化的光阻層為罩幕，進行該銅金屬基材層240的蝕刻。然後，步驟150，去除光阻層。

接著，參閱步驟160，利用鑽針230與預定的圖案220，進行電路板基材210的鑽孔。

在此先參閱第2C圖，預定的圖案220包含有一凹陷部241以及一凸起部242，凹陷部241係由銅金屬基材層240經蝕刻後所保留一預定厚度246的銅金屬所構成，例如是保留有2.5微米以上的銅金屬基材層240，較佳地約為保留2.5微米至5微米的銅金屬基材層240。凸起部242則圍繞凹陷部241的外側，凸起部242的內側則可構成一包覆區222，用以提供後續的製程中形成包覆層所需的空間，以在後續製程中形成所需的包覆層，例如是包覆銅鍍層，進而提高電路板中導通孔(Via)的品質與可靠度。凹陷部241所保留的銅金屬基材層240則可以有效地降低一鑽針進行鑽孔時所施加於該電路板基材的應力。凸起部242的厚度244則大於凹陷部241的厚度246，凸起部242的厚度244可以是保留銅金屬基材層240未被蝕刻的厚度，然本發明並不限定於此。

再參閱第2A圖及第2B圖，預定的圖案220更可以 有三環式的鑽孔輔助區，由內而外，分別是導引區226，其有效地導引鑽針230的鑽頂234使其精準地鑽入電路板基材210中正確的位置。導引區226的外側形成有一應力緩衝區224，應力緩衝區224的作用在於進一步降低並緩衝鑽針230直接施加於電路板基材210上的應力，有效地分散鑽針230施加於電路板基材210上的力量。應力緩衝區224係銅金屬基材層240於蝕刻製程時，受到光阻層的保護，而未被移除所形成之另一凸起部242，然本發明並不限定於此，本發明亦可以利用另一製程以形成所需的應力緩衝區224於凹陷部241之中。

應力緩衝區224的在外側則形成有一包覆區222，其功能即在於提供形成包覆層所需的空間，以在後續製程中形成所需的包覆層，例如是包覆銅鍍層，進而提高電路板中導通孔(Via)的品質與可靠度。預定的圖案220係利用光學微影等製程，將銅金屬基材層240的部份材料去除，例如是將導引區226及包覆區222的銅金屬材料部份移除，以形成凹陷的導引區226及包覆區222，以及位於兩者之間凸起的應力緩衝區224。凹陷的導引區226及包覆區222的厚度246小於應力緩衝區224的厚度244，亦即凹陷部241的導引區226及包覆區222的厚度246係由銅金屬基材層240經蝕刻後所保留一預定厚度246的銅金屬所構成，例如是保留有2.5微米以上的銅金屬基材層240，較佳地約為保留2.5微米至5微米的銅金屬基材層240。凸起部242則除圍繞凹陷部241的外側，亦可在凹陷部241中形成另一凸起部242，應力緩衝區224，其厚度244則可以是保留銅金屬基材層240未被蝕刻的厚度，然本發明並不限定於 此。

接著進入步驟170，進行電鍍製程，例如是利用銅包覆電鍍上述的鑽孔，以在內壁及鑽孔的周圍包覆區222形成所需厚度的連續包覆銅鍍層。步驟180，接著進行塞孔的製程，可以利用樹脂塞孔，亦或者是利用防焊漆塞孔，其均不脫離本發明之精神與範圍。

接著，步驟190，進行覆蓋電鍍(cap plating)，例如是銅覆蓋電鍍(copper cap plating)，以形成所需的銅包覆層(copper cap)。本發明可以有效提高導通孔的導電性能與可靠度，而其中所形成之導通孔可以是通孔(Plating Through Hole；PTH)、盲孔(Blind Via Hole；BVH)或埋孔(Buried Via Hole；BVH)。

步驟200，使用上述之電路板基材製作所需線路，以供電子產品使用。

在一或多個實施例中，當鑽針230的直徑232為一預定的大小時，導引區226的直徑227小於鑽針230的直徑232，而應力緩衝區224的直徑225較佳地亦小於鑽針230的直徑232，包覆區222的直徑223則大於鑽針230的直徑232。在一或多個實施例中，導引區226的直徑227約可介於25至100微米，較佳地介於50至75微米，可視鑽針230的直徑232大小來決定，而應力緩衝區224的直徑225可以比鑽針230的直徑232小25微米至75微米，例如是50微米。包覆區222的直徑223則可以是大於鑽針230的直徑232約25微米以上，較佳地是大於50微米以上，然本發明並不限定於此。

本發明之電路板的製造方法利用包覆層提高導通孔的導電品質與性能及可靠度，更利用銅金屬基材層所構成的預定的圖案，以更精確地進行電路板基材的鑽孔，同時利用如第3圖中的各種不同形狀的導引區導引鑽針鑽孔的正確位置，例如是圖中所示的多邊形導引區302、三角形導引區304、十字形導引區306、四邊形導引區308以及圓形導引區310，然本發明並不限定於此。本發明再利用應力緩衝區降低電路板基材所承受鑽針之鑽頂所施加於電路板基材的應力，而包覆區更可以方便後續電鍍製程形成所需的包覆層。

值得注意的是，在步驟150之後，更可以形成一保護層於預定的圖案220之上，以進一步地保護電路板基材210，使其在步驟160鑽針進行鑽孔時，更可以避免電路板基材210的損壞，有效提升鑽孔的品質。由於保護層係利用例如是毯覆式(conformal)的形成於預定的圖案220之上，故其並不會影響鑽針鑽孔精度，且能更進一步提供電路板基材210的保護。

其中，上述之保護層較佳地可以是乾膜保護層例如是一光阻保護層、化學錫保護層、電鍍錫保護層、金屬合金保護層、鎳鉻合金保護層、化學銅保護層或者是電鍍銅保護層選擇其一或其組合。

當保護層協助鑽針230鑽孔完成後，部份的保護層可以無須進行去除，其不影響後續的電路板製程，而部份的保護層則可以用合適的製程進行保護層的去除。例如乾膜保護層可以使用去膜製程加以去除，化學錫保護層則可以使用剝錫 的方式進行去除，電鍍錫保護層亦可以使用剝錫的方式進行去除，金屬合金保護層則可以無須去除，鎳鉻合金保護層亦可以選擇不去除，化學銅保護層及電鍍銅保護層則可以使用蝕刻方式加以去除，然本發明並不限定於此。

綜上所述，本揭露中的印刷電路板之製造方法及其鑽孔保護結構利用預定的圖案，以降低電路板基材的鑽孔施加於電路板基材的應力，且藉由導引區的設置更精確地進行電路板基材的鑽孔，亦可以再利用應力緩衝區進一步降低電路板基材所承受鑽針之鑽頂所施加於電路板基材的應力，而包覆區更可以方便後續銅包覆電鍍製程形成所需的包覆銅鍍層，以提高導通孔的導電性能及可靠度。此外，若於預定的圖案上進一步形成保護層更可以避免電路板基材的損壞，有效提升導通孔的品質。

雖然本揭露已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何本領域具通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

210‧‧‧電路板基材

220‧‧‧預定的圖案

222‧‧‧包覆區

223‧‧‧直徑

230‧‧‧鑽針

232‧‧‧直徑

234‧‧‧鑽頂

240‧‧‧銅金屬基材層

241‧‧‧凹陷部

242‧‧‧凸起部

244‧‧‧厚度

246‧‧‧厚度

Claims (10)

1. 一種鑽孔保護結構，包含：一電路板基材；以及一銅金屬基材層，形成於該電路板基材之上，其中該銅金屬基材層形成有一預定的圖案，該預定的圖案包含：一凹陷部，係由該銅金屬基材層蝕刻後所保留一預定厚度的銅金屬所構成，用以降低一鑽針進行鑽孔時所施加於該電路板基材的應力，並構成該預定的圖案的一包覆區；以及一凸起部，圍繞該凹陷部，以在該凸起部內側形成該預定的圖案的該包覆區。
2. 如請求項1所述之鑽孔保護結構，其中上述之凹陷部的厚度約為2.5微米至5微米。
3. 如請求項1所述之鑽孔保護結構，其中上述之預定的圖案更包含：一導引區，用以導引該鑽針進行鑽孔時行進的方向；以及一應力緩衝區，凸起於該凹陷部，形成於該導引區的外圍，用以緩衝該鑽針鑽孔時所施加於該電路板基材的應力，其中，該應力緩衝區係該銅金屬基材層所構成之另一凸起部。
4. 如請求項3所述之鑽孔保護結構，其中上述之應力緩衝區的直徑小於該鑽針的直徑，且該包覆區的直徑大於該鑽針的直徑約50微米以上。
5. 如請求項4所述之鑽孔保護結構，更包含一保護層形成該預定的圖案之上。
6. 一種印刷電路板之製造方法，包含：提供一電路板基材；形成一銅金屬基材層於該電路板基材之上；以及圖案化該銅金屬基材層，以形成有一預定的圖案，其中該預定的圖案包含：一凹陷部，係由該銅金屬基材層蝕刻後所保留一預定厚度的銅金屬所構成，用以降低一鑽針進行鑽孔時所施加於該電路板基材的應力，並構成該預定的圖案的一包覆區；以及一凸起部，圍繞該凹陷部，以在該凸起部內側形成該預定的圖案的該包覆區。
7. 如請求項6所述之印刷電路板之製造方法，其中上述之圖案化該銅金屬基材層步驟更包含：形成一光阻層於該銅金屬基材層之上；圖案化該光阻層；以及蝕刻該銅金屬基材層，以在該凹陷部保留厚度約為2.5微米至5微米的該銅金屬基材層。
8. 如請求項7所述之印刷電路板之製造方法，其中上述之預定的圖案更包含：一導引區，用以導引該鑽針進行鑽孔時行進的方向；以 及一應力緩衝區，凸起於該凹陷部，形成於該導引區的外圍，用以緩衝該鑽針鑽孔時所施加於該電路板基材的應力，其中，該應力緩衝區係蝕刻該銅金屬基材層時所保留之另一凸起部。
9. 如請求項8所述之印刷電路板之製造方法，其中上述之應力緩衝區的直徑小於該鑽針的直徑，且該包覆區的直徑大於該鑽針的直徑約50微米以上。
10. 如請求項9所述之印刷電路板之製造方法，更包含，形成一保護層於該預定的圖案之上。