TWI711355B - 電路板及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本揭示內容提供一種電路板以及其製造方法，製造方法包括以下步驟。提供基板。貫通基板，至少一貫孔形成於基板中。第一導電層形成於基板之表面以及貫孔之內壁上，第一導電層於表面以及內壁上係為一體成型。蝕刻停止層形成於第一導電層於基板表面之部分上，以及形成於貫孔內壁之部分第一導電層上。第二導電層形成於蝕刻停止層以及位於貫孔內壁之第一導電層上，第二導電層於蝕刻停止層以及內壁係為一體成型。貫孔中填充塞孔材料，形成塞孔柱。將第二導電層移除。以及將蝕刻停止層移除。

Description

電路板及其製造方法

本揭示內容係關於電路板領域，具體來說，係關於一種導電層為面薄孔厚型態的電路板及其製造方法。

隨著電子產業的蓬勃發展，電子產品亦逐漸進入多功能、高性能的研發方向。為滿足半導體元件高積集度(Integration)以及微型化(Miniaturization)的要求，電路板的各項要求亦越來越高。多層電路板常設置有貫孔(through hole)，而導電層鋪設於貫孔中並與基材表面的導電層連接，進而連通各層的訊號。製程中導電層的厚度變異過高以及導電層過厚，在5G高頻高速電路板會有嚴重的***損失(insertion loss)與阻抗匹配問題。

隨著電路板的應用越來越廣泛，如何根據不同需求提供可彈性調整導電層厚度的電路板之餘，還能同時降低多層電路板的貫孔(through hole)上導電層厚度的變異是亟欲解決的問題。

為了達到上述目的，本揭示內容之一目的在於提供電路板的製造方法，包括以下步驟：提供基板。貫通基板，形成至少一貫孔於基板中。形成第一導電層於基板之表面以及貫孔之內壁上，其中第一導電層於表面以及內壁上係為一體成型。形成蝕刻停止層於第一導電層於基板表面之部分上，以及形成於貫孔內壁之部分第一導電層上。形成第二導電層於蝕刻停止層以及位於貫孔內壁之第一導電層上，其中第二導電層於蝕刻停止層以及內壁係為一體成型。填充塞孔材料於貫孔中，形成塞孔柱。移除第二導電層；以及移除蝕刻停止層。

根據本揭示內容一實施方式，基板係由多層基材壓合而成。

根據本揭示內容一實施方式，形成第一導電層步驟前，製造方法更包括移除基板之表面上之金屬材料。

根據本揭示內容一實施方式，第一導電層的材料為銅。

根據本揭示內容一實施方式，蝕刻停止層的材料與第一導電層的材料不同。

根據本揭示內容一實施方式，其中形成蝕刻停止層步驟，更包含蝕刻停止層同時形成於位於貫孔之內壁的部分第一導電層上。

根據本揭示內容一實施方式，形成蝕刻停止層步驟，包含使用濺鍍法，將金屬濺鍍於第一導電層上以形成蝕刻停止層。

根據本揭示內容一實施方式，金屬包含鈦、鋅、 鈷、鉻或其組合。

根據本揭示內容一實施方式，第二導電層的材料與第一導電層的材料相同。

根據本揭示內容一實施方式，形成塞孔柱之後，製造方法更包含移除塞孔柱上與部分第二導電層上突出的塞孔材料，使塞孔柱與第二導電層共平面。

根據本揭示內容一實施方式，移除第二導電層的步驟，包含以研磨方式移除第二導電層。

根據本揭示內容一實施方式，移除蝕刻停止層的步驟，包含使用濕式蝕刻法移除蝕刻停止層，其中濕式蝕刻法使用之蝕刻液無法移除第一導電層。

根據本揭示內容一實施方式，移除蝕刻停止層步驟之後，製造方法更包含形成第三導電層於第一導電層及塞孔柱上。

為了達到上述目的，本揭示內容之另一目的在於提供一種電路板，包含基板、至少一貫孔、導電層、以及塞孔柱。貫孔貫通基板。導電層，設置於基板之表面以及貫孔之內壁上，其中導電層於表面以及內壁上的連接處為一體成型。塞孔柱，填充於至少一貫孔中，且導電層位於基板與塞孔柱之間。

根據本揭示內容一實施方式，基板包含多層板。

根據本揭示內容一實施方式，導電層於貫孔內的厚度大於導電層於基板之表面的厚度。

根據本揭示內容一實施方式，導電層的材料為銅。

根據本揭示內容一實施方式，導電層之部份位於 貫孔孔緣內壁的表面，前述部份包含濺鍍原料。

根據本揭示內容一實施方式，濺鍍原料包含鈦、鋅、鈷、鉻或其合金。

根據本揭示內容一實施方式，塞孔柱的材料為絕緣材料。

上述發明內容旨在提供本揭示內容的簡化摘要，以使閱讀者對本揭示內容具備基本的理解。此發明內容並非本揭示內容的完整概述，且其用意並非在指出本發明實施例的重要/關鍵特徵或界定本發明的範圍。

100‧‧‧基板

102‧‧‧基材

104‧‧‧第一表面

106‧‧‧第二表面

200、200’‧‧‧第一導電層

210‧‧‧表面

300‧‧‧蝕刻停止層

400、400’‧‧‧第二導電層

500‧‧‧塞孔柱

600‧‧‧第三導電層

T‧‧‧貫孔

w1‧‧‧厚度

w2‧‧‧厚度

為讓本揭示內容之上述和其他目的、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圖至第10圖為繪示本揭示內容之一實施方式之電路板的製造方法在製程不同階段中的側視示意圖。

為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本揭示內容的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述；但這並非實施或運用本揭示內容具體實施例的唯一形式。以下所揭露的各實施例，在有益的情形下可相互組合或取代，也可在一實施例中附加其他的實施例，而無須進一步的記載或說明。除非內容中有其他清楚的指稱，本文所使用的單數 詞包含複數的指稱對象。透過參考「一實施方式」這樣特定的指稱，在至少其中之一的本案揭示內容的實施方式中，表示一種特定的特徵、結構或特色，因此在各處的「在一實施方式」，這樣的片語透過特別的指稱出現時，並不需要參考相同的實施方式，更進一步，在一或多實施方式中，這些特別的特徵、結構、或特色可以依合適的情況相互組合。

在以下描述中，將詳細敘述許多特定細節以使讀者能夠充分理解以下的實施例。然而，可在無此等特定細節之情況下實踐本揭示內容之實施例。在其他情況下，為簡化圖式，熟知的結構與裝置僅示意性地繪示於圖中。

於本文中通篇所使用之詞彙一般代表其通常的意涵，至於一些特殊詞彙會在下文中具體定義，以提供實踐者額外的指引。為了方便起見，某些詞彙可能被特別標示，例如使用斜體與/或引號。不論它是否被特別標示，其詞彙之範圍和含義不受任何影響，與平常詞彙的範圍和含義是相同的。相同的事情可以被一種以上的方式所描述是可以被理解的。因此，用於一個或多個的術語的替代語言與同義詞可能會在本文中所使用，而其不是要闡述一個詞彙在本文所論述的內容有其任何特殊的意義。某些詞彙的同義詞將被使用，重複的使用一個或多個同義詞，並不會排除使用其他同義詞。本說明書內所討論的任何例證只用來作解說的用途，並不會以任何方式限制的本揭示內容或其例證之範圍和意義。同樣地，本揭示內容並不受限於本說明書中所提出的各種實施例。

於本文中，除非內文中對於冠詞有所特別限定， 否則『一』與『該』可泛指單一個或多個。將進一步理解的是，本文中所使用之『包含』、『包括』、『具有』及相似詞彙，指明其所記載的特徵、整數、步驟、與/或操作，但不排除其所述或額外的其一個或多個其它特徵、整數、步驟、與/或操作。

關於本文中所使用之『約』一般通常係指數值之誤差或範圍約百分之二十以內，較好地是約百分之十以內，而更佳地則是約百分之五以內。文中若無明確說明，其所提及的數值皆視作為近似值，即如『約』所表示的誤差或範圍。

本揭示內容之一態樣是提供電路板的製造方法。第1圖至第10圖為繪示本揭示內容之一實施方式之電路板的製造方法在製程不同階段中的側視示意圖。

首先，請參照第1圖，提供基板100。基板100係為多層基材102壓合而成，或亦可使用多層板。以下揭露之基板100表面可以是第一表面104或/和第二表面106。在一些實施方式中，基板100的表面包含銅箔。

然後，請參照第2圖，貫通基板100，形成至少一貫孔T於基板100中。形成貫孔T的方法可包含機械鑽孔或是其他適合的貫孔方法。

接著，請參照第3圖，形成第一導電層200於基板之表面以及貫孔之內壁上(貫孔之內壁的第一導電層200請參考第一導電層200’)。在本揭示內容的一實施方式中，特別的是，第一導電層200於基板100表面以及貫孔T內壁上為一體成型，透過這樣的製程，相較於將導電層分別塗布於基板100表 面以及貫孔T內壁，連接處並非一體成型的方式，可降低第一導電層200的厚度變異，進而降低電路板的訊號變異，提升電路板穩定性，同時具有較佳的導電層結構強度。在一些實施方式中，形成第一導電層200步驟前，可利用化學機械研磨或是蝕刻法移除基板之一表面上之金屬材料，金屬材料例如銅箔。在一些實施方式中，形成第一導電層200的方法例如電鍍，第一導電層的材料例如為銅，第一導電層200的厚度至少為5μm，例如5μm至20μm，但不限於此。

然後，請參照第4圖，形成蝕刻停止層300於基板100表面的第一導電層200上。在一些實施方式中，形成蝕刻停止層300包含使用濺鍍法或是其他適合之沉積技術，將一或多種與第一導電層200的材料不同的金屬沉積於第一導電層200於基板100表面之部分上，同時也形成於貫孔的內壁之部分第一導電層200’上。可選金屬例如鈦、鋅、鈷、鉻或前述組合。值得一提的是，相較於電鍍法，以濺鍍法形成蝕刻停止層300可得較少蝕刻停止層300殘留在貫孔T的內壁之第一導電層200上的含量，且以此法形成之蝕刻停止層300的厚度遠小於電鍍法，具較佳之電路板的穩定性。

然後，請參照第5圖，形成第二導電層400於蝕刻停止層300上，以及第二導電層400’於貫孔T內壁之第一導電層200’(請同時參閱第4圖)上，其中第二導電層400與第二導電層400’為一體成型。在一些實施方式中，形成第二導電層400與第二導電層400’的方法例如電鍍。在一些實施方式中，第二導電層400以及第二導電層400’的材料與第一導電層200 的材料相同，例如銅。需要強調的是，經過形成第二導電層400以及貫孔T內壁之第二導電層400’，可得到較高之貫孔T中導電層的厚度w2，並且大於原先第一導電層200於基板100表面以及位於貫孔T中第二導電層200’上的厚度w1(請同時參考第3圖)，例如10μm至50μm，達到提升貫孔T導電層厚度的需求。

接著，請參照第6圖，填充塞孔材料於至少一個貫孔T中，形成塞孔柱500。在一些實施方式中，塞孔柱500突出於貫孔T外，並部分延伸至第二導電層400於貫孔孔緣周邊的表面，以密合貫孔T。在一些實施方式中，塞孔材料為絕緣材料，例如樹脂。在一些實施方式中，請參考第7圖，形成塞孔柱500之後，移除塞孔柱500上與部分第二導電層400上突出的塞孔材料，使塞孔柱500與第二導電層400共平面。

接下來，為了降低基板100表面導電層的厚度，請參考第8圖，移除第二導電層400，暴露出蝕刻停止層300，使蝕刻停止層300表面齊平。在一些實施方式中，移除第二導電層400的方法包含研磨，例如物理性研磨(例如刷磨)或化學機械研磨，或是蝕刻，例如濕式蝕刻法。需要強調的是，使用濕式蝕刻法時，用於蝕刻第二導電層400的蝕刻液具有選擇性，即，蝕刻液移除第二導電層即停止作用，不會繼續對蝕刻停止層300作用。在一些實施例中，蝕刻停止層300的材料為鈦，一般呈現白色，可作為移除第二導電層400過程中，蝕刻作用情形的觀察基準。在一些實施例中，使用濕式蝕刻法時，移除第二導電層400後，接著也移除突出蝕刻停止層300表面之部分塞孔柱材料，使塞孔柱500與蝕刻停止層300共平面。

接著，請參考第9圖，移除蝕刻停止層300，暴露第一導電層200，由於蝕刻停止層300的厚度極薄可忽略不計，因此第一導電層200以及第二導電層400’的表面基本上齊平。在一些實施方式中，使用濕式蝕刻法移除蝕刻停止層300，此濕式蝕刻法的蝕刻液具有選擇性，無法移除第一導電層200，以避免影響導電層厚度。在一些實施方式中，移除蝕刻停止層300之後，可形成第三導電層600於第一導電層200及塞孔柱500上，可提供電路板後續形成表面圖案化線路層之用。

由前述可知，本揭示內容之一實施態樣，改良電路板製程，製備而得之具有貫孔T的電路板，經由第一導電層200一體成形的製程，可降低導電層的厚度變異，令變異低於±10μm，進而降低電路板的訊號變異，提升電路板的穩定性；此外，利用蝕刻停止層的設計，達成在不增加基板100表面的導電層厚度的基礎下，提升導電層於貫孔T內壁上的厚度，取得滿足基板表面的導電層薄，同時貫孔內壁的導電層厚之需求的電路板。

本揭示內容之另一態樣是提供一種電路板。請參閱第9圖。電路板包含基板100、至少一貫孔T、導電層(即第一導電層200以及第二導電層部分400’)、以及塞孔柱500。貫孔T貫通基板100。導電層，設置於基板100之一表面(例如第一表面104或/和第二表面106，及第一導電層200)，以及貫孔T之一內壁上(即第一導電層200’以及第二導電層部分400’)，且導電層於基板100表面之部分(即第一導電層200)以及貫孔T內壁上之部分(即第一導電層200’，請同時參閱第10圖)的連 接處為一體成型。塞孔柱500，填充於貫孔T中，且導電層位於基板100與塞孔柱500之間。

在一些實施方式中，基板包含單層板或多層板。

在一些實施方式中，導電層於貫孔內的厚度w2大於導電層於基板的表面的厚度。在一些實施方式中，導電層的材料為銅。

值得一提的是，位於貫孔孔緣內壁表面的第一導電層與第二導電層之間的部份，經由元素分析可測得一或多種與導電層的材料不同的成分。在一些實施例中，前述成分為蝕刻停止層使用之濺鍍原料，例如鈦、鋅、鈷、鉻或其合金。

在一些實施方式中，塞孔柱500的材料為絕緣材料。

雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧基板

102‧‧‧基材

104‧‧‧第一表面

106‧‧‧第二表面

200‧‧‧第一導電層

400’‧‧‧第二導電層

500‧‧‧塞孔柱

T‧‧‧貫孔

w1‧‧‧厚度

w2‧‧‧厚度

Claims (19)

1. 一種電路板的製造方法，包括以下步驟：提供一基板；貫通該基板，形成至少一貫孔於該基板中；形成一第一導電層於該基板之一表面以及該貫孔之一內壁上，其中該第一導電層於該表面以及該內壁上係為一體成型；形成一蝕刻停止層於該第一導電層之一部分上，其中該部分位於該基板之該表面上；形成一第二導電層於該蝕刻停止層以及位於該貫孔內壁之該第一導電層上，其中該第二導電層於該蝕刻停止層以及該內壁係為一體成型；填充一塞孔材料於該貫孔中，形成一塞孔柱；移除該第二導電層；以及移除該蝕刻停止層。
2. 如請求項1所述之電路板的製造方法，其中該基板係由複數基材壓合而成。
3. 如請求項1所述之電路板的製造方法，其中形成該第一導電層步驟前，該製造方法更包括移除該基板之一表面上之一金屬材料。
4. 如請求項1所述之電路板的製造方法，其中該 第一導電層的材料為銅。
5. 如請求項1所述之電路板的製造方法，其中該蝕刻停止層的材料與該第一導電層的材料不同。
6. 如請求項1所述之電路板的製造方法，其中形成該蝕刻停止層步驟，更包含該蝕刻停止層同時形成於該第一導電層位於該貫孔之該內壁的一部分上。
7. 如請求項1所述之電路板的製造方法，其中形成該蝕刻停止層步驟，包含使用濺鍍法，將一金屬濺鍍於該第一導電層上以形成該蝕刻停止層。
8. 如請求項7所述之電路板的製造方法，其中該金屬包含鈦、鋅、鈷、鉻或其組合。
9. 如請求項1所述之電路板的製造方法，其中該第二導電層的材料與該第一導電層的材料相同。
10. 如請求項1所述之電路板的製造方法，其中形成該塞孔柱之後，該製造方法更包含移除該塞孔柱上與部分該第二導電層上突出的該塞孔材料，使該塞孔柱與該第二導電層共平面。
11. 如請求項1所述之電路板的製造方法，其中移 除該第二導電層步驟，包含以研磨方式移除該第二導電層。
12. 如請求項1所述之電路板的製造方法，其中移除該蝕刻停止層步驟，包含使用一濕式蝕刻法移除該蝕刻停止層，其中該濕式蝕刻法使用之一蝕刻液無法移除該第一導電層。
13. 如請求項1所述之電路板的製造方法，其中移除該蝕刻停止層步驟之後，該製造方法更包含形成一第三導電層於該第一導電層及該塞孔柱上。
14. 一種電路板，包含：一基板；至少一貫孔，該至少一貫孔貫通該基板；一第一導電層，設置於該基板之一表面以及該貫孔之一內壁上，其中該第一導電層於該表面以及該內壁上的連接處係為一體成型；一第二導電層，設置於該貫孔之該內壁之該第一導電層上；一塞孔柱，填充於該至少一貫孔中，且部分該第一導電層以及該第二導電層位於該基板貫孔內壁與該塞孔柱之間；以及位於該貫孔孔緣內壁表面的該第一導電層與該第二導電層之間的部分，可測得一濺鍍原料。
15. 如請求項14所述之電路板，其中該基板包含一多層板。
16. 如請求項14所述之電路板，其中該第一導電層與該第二導電層於該貫孔內的厚度大於該第一導電層於該基板之該表面的厚度。
17. 如請求項14所述之電路板，其中該第一導電層以及該第二導電層的材料為銅。
18. 如請求項14所述之電路板，其中該濺鍍原料包含鈦、鋅、鈷、鉻或其合金。
19. 如請求項14所述之電路板，其中該塞孔柱的材料為絕緣材料。

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