TWI249981B - Modularized circuit board manufacturing method - Google Patents

Description

1249981 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係一種模組化電路板製造方法，其係以基礎元件為組合單元 之具有盲、埋孔結構多層電路板製造方法，其係一種藉由壓膜方式將 B-stage (B狀態，樹脂尚未達到玻璃轉換溫度前的狀態）之乾膜介質 (& Dryfilm Dielectric，即乾膜形式的介質材料，呈具半黏性的膠質狀 態），壓貼在基板上已經過微影、蝕刻而形成之電氣線路層上，並在上、 下層需要電氣導通之位置以機械鑽孔形成導通孔，同時在導通孔填入塑 性導電物質，以此作為基礎元件，再將一個已製作完成盲孔及單面或雙 面電氣線路之電路板元件，堆疊於基礎元件上、下兩側，並依所要製作 的多層板型態，搭配堆疊壓合用介質材料及金屬銅箔，進行一次熱、冷 壓合過程，使基礎元件導通孔中之塑性導電物質填入電路板元件需、互^ 之盲孔中，如此不但可節省習知技術需逐層對位、壓合及盲孔電鍍填孔 之時間，且可提高成品良率及降低故障成本。 、 【先前技術】 案知製作印刷電路板，由最早期單、雙面板通孔插件設計，隨後為 了配合電子產品功能愈來愈多所導致的高佈線密度（High Circuit

Density )需求，逐漸演變成多層板設計，藉由層數增多亦即增加可佈 線區域面積達此目的，而仍沿用以鍍通孔（PTH，piating Thr H〇 方式作為層間電氣導通的方法。 由於以鍍通孔方式作為層間電氣導通的方法，對沒有層間電氣互連需 求的電路層而言，仍會造成可佈線空間（Real Estate )的浪費，而採用 ^鑽孔方式製侧增層與次—賴電氣互連的高密度互連技術（腦， Density interc〇nnect )，則因為克服了此一缺點，成為製作具有 電路板最外層與次一層或次二層電氣互連的孔）、埋孔（僅電路板 魏互連的孔，未直接與最外層有魏互連）賴乡層電路板的 古位增層以雷射鑽孔方式製作盲孔時，為使後續再增層的盲孔可 直，堆豐在次-層盲孔的上方（Staek Via )以節省佈線空間（㈤ S3.丨t及，，電性傳導可靠度（Electric conduction 雷㈣1’需採用成讀高的特_水以長時間電鍍方式將盲孔 冤鍍填滿，才能達到此一目的。 请參照第1A至1E圖所示，其係為習知技術在電路板增層時，製作 1249981 電路板層間互連之流程示意圖，其係在一表面附有銅皮之基板1⑻，藉 由微影、蝕刻方式製作電氣線路11〇、12〇(如第1A圖所示），再將二 壓合用介質（Dielectric )材料130如染浸樹脂之玻璃纖維布材料或 染浸樹脂之聚醯胺短纖蓆材，及金屬鋼箔14〇覆蓋到金屬層11〇(如第 1B圖所示），而為了容許使用雷射鑽孔（通常係使用二氧化碳（) 雷射，這種雷射可有效穿透電路板上之聚合物樹脂層，但無法穿透電路 板之金屬層），必須使用光阻劑藉以保護金屬層14〇，並經顯像暴露將 要作，氣互連之部位，然後進行蝕刻以去除部位15〇之金屬（此一步驟 習稱開^窗’’）（如第ic圖所示），再以雷射鑽孔形成孔160(如 第1D圖所示），並在孔160之壁上電鍍金屬層170(如第1E圖所示）。 凊參照第2A至2J圖所示，其係一製作具有盲、埋孔結構的八層電 路板時，所使用習知技術之流程示意圖。 其在一表面附有銅皮之基板200，藉由微影、蝕刻方式製作電氣線 路210、220(如第2A、2B圖所示），再將一壓合用介質（Dielectric) 材料230如染浸樹脂之玻璃纖維布材料或染浸樹脂之聚醯胺短纖薦材， 及金屬銅箔240覆蓋到電氣線路210'220 (如第2C圖所示），進行熱、 冷壓合程序以使緊壓密合（如第2D圖所示），再進行機械鑽孔、電鍍 作業使需要層間電氣互連處具備電流導通的功用，並在孔内以網版印刷 方式填充導電物質250，以使增層後的盲孔可直接堆疊在此埋孔上方， 及增加與新增層結構間電氣互連的電性傳導可靠度（ElectHc Conduction Reliability )，而後再以微影、蝕刻方式製作外層之電氣 線路，如此即完成此一具有盲、埋孔結構的八層電路板之核心二 路 結構（如第2E圖所示）。 其後，進行增層（Build Up )製程： 首先’將一壓合用介質材料230及金屬銅箔240覆蓋在此一核心四 層電路結構上（如第2F圖所示），並再一次進行熱、冷壓合程序以使 緊壓密合，而後，在核心四層電路結構與新增電路層需電氣互連處，進 行開銅窗、雷射鑽孔、鍍滿孔電鐘（Via Filled Plating ')及微影、餘 刻等作業形成盲孔260及電氣線路（如第2G〜2H圖所示），如=即完 成增層一次的程序，形成一核心六層電路結構； 70 而後，再進行一次增層程序。即再將一壓合用介質材料23〇及金屬 銅猪240覆蓋在此一核心六層電路結構上，並進行第三次熱、冷壓合程 序以使緊壓岔合（如第21圖所示）’經過機械鑽孔、開鋼窗、雷射鑽 孔、鍍滿孔電鏡（Via Filled Plating )及微影、敍刻等作業形成盲孔 及最外層線路（如第2J圖所示），如此即完成一具有盲、^孔結構的 1249981 八層電路板。 同理，若要製作具有盲、埋孔結構的更多層次電路板，可依照 增層步驟重複施行即可。

Platmg )_成本極高之_水才能達二

又，習知技術每次增層都需經過一次壓合的程序， ί 對新增電路層與次一層電路層作層間對位確認，因而造成S 二次—層電路層尚無對位偏差的問題，但與次 層電路層間，則會隨合次數增加，導致愈趨 此外，由上述流程可以得知，由於習知增層技術之流程冗長，因此 除了良率不易提昇，同時愈到後段製程報廢成本愈高。 【發明内容】 " ^月人有鑑上述製法於實施時之缺失，爰 =案-種以基礎元件為組合單元之具有盲、埋孔:多以路jjj 為组Li提供—種模組化電路板製造方法，其係以基礎元件 士f S早7〇之具有目、埋孔結構多層電路板製造方法，其 銅皮之基板’藉由微影、敍刻方式製作電氣線路 /電氣後&徭 將乾膜介質以龍方式壓貼在基板表面上， 孔，並將塑性導電物質埋入通孔内，得到一基礎通 基礎7"件作為組合單元，再將其他已製 謂’依多層電路板型態，互為堆疊組合，'二屬J 成具有盲、埋孔結構的多層電路板。進仃^冷壓合程序，形 ^ ^ ΪΪ ： ，ned Platlng 1.具有盲 ώ A勒埋的夕層電路板’無論為幾層結構，皆可以只經 合即完成製作，大為節省習知技術在i二t? ^之熱、冷壓合次數及時間（習知技術依電路板層數、結構不^ 1249981 至少需經2次以上之熱、冷壓合，每次熱、冷壓合時間需費時4〜5 小時）。 2·對位性佳，因本發明只需經過一次壓合的程序，故能一次針對各 Ϊ路層與次—層電路層作層間對位確認，避免如習知技術般，因 壓合次數^，造成最新的增層與次二層、次三層等非次一層電路 層^，P遺著壓合，數增加，所導致的嚴重對位偏差問題。 3,毋需使用成本極高之特殊藥水電鍍填孔，本發 直接填入盲孔t達到和鑛滿孔電鍍（Via Fii J Pfa=nm 的效果，節省電鍍時間及成本。 4·可節省電路祕體製作B夺間及提昇產品良率並降低報廢成本。由 於習知技術必須由電路板内部結構逐層向外循序壓合製作，而本 發明^基，元件及組合應用的電路板元件則可同時製作並分別精 選良品，最後再一起壓合，故較之習知技術，除了能節省整體 作時間，更能提昇產品良率並降低報廢成本。 本發明之前述目的或特徵，將依據附圖及實施例加以詳細說明，惟 附圖及實施例，旨在具體說明本發明之特徵而非在限制或縮限本創作。 【實施方式】 本發明係一種模組化電路板製造方法，其係以基礎元件為組合單元 之具有盲'埋孔結構多層電路板製造方法。 請參照3A〜3E圖所示為本發明基礎元件製作示意圖，該方法係在一 表面附有銅皮之基板1〇,以微影（ph〇t〇lith〇graphy )、蝕刻（Etching ) 方式進行電氣線路製作而形成電氣線路層u、12(如第3A圖所示）， ，將表，具保護膜（料薄膜，業界習稱c〇versheet切的β—对鄉 (B狀態，樹脂尚未達到玻璃轉換溫度前的狀態）乾膜介質2〇以壓膜方 式壓貼在基板10表面電氣線路層u、12之上（如第3β圖所示），再 透過機械鑽孔方式在預定導通位置鑽出導通孔13(如第3C圖所示）， 導通孔13中填入塑性導電物質3〇 (如第3D圖所示），再將乾膜 介，質20表面之保護膜21撕離乾膜介質2〇，因此該塑性導電物質3〇會 略微凸出於導通孔13,如此即得到一基礎元件4〇(如第3E圖所示 再者’請參照第4A〜4D圖，其係為與基礎元件互為組合使用的電路 板兀件製造方法示意圖，該方法係將一表面附有銅皮之基板55，先進行 蝕刻以去除將製作雷射盲孔部位之金屬（如第4A圖所示），再透過雷 射鑽孔方式燒炼樹脂作出盲孔53(如第4B圖所示），並以電鍍方式在 窗孔53表面鍍上一層金屬54(如第4C圖所示），再以微影、蝕刻方式 1249981 進行單面或雙面電氣線路製作（如第4D圖所示），於 g皆具有電氣線路5卜52，如此，即得到-具有盲孔53之電路板^ 射miA~5c圖所示，為本發明之一實施例，其為利用基礎元件 40製作-具有盲、埋孔結構的六層電路板之方法，該方法係在 =亡、下兩側’分別堆4-已製作完成盲孔及單面電氣線路之電&板 電路板元件50與基礎元件40緊鄰之一側係為已製作完成之電 線路層，而該電路板元件5G之另―刪為尚未 2 ’同時’該電路板元件50上與基礎元件40 f鄰^^必^基^ 5A 4〇5ίΪΪ盲孔準基礎元件4G上之塑性導電物質加(土如第 A 5B f所不)，由於塑性導電物質3〇在乾膜介質表面 $ 時’塑性導電物質30將藉由麼合過程擠壓填人f f

，盲孔53 ’屢合完成後：再進行機械鑽孔、異電鍍，乍冗二=J :亚以微影、姓刻方式製作最外層電氣線路形二之呈有;， 孔結構的六層電路板（如第5C圖所示）。 /、有盲、埋 件另一實施例，其為利用基礎元 ϊ板二6ΐ(ί m板製作方法；成)' ’該電路 40上之塑性導電物質3〇 (第 ^之盲孔^，對準基礎元件 30在乾膜介質表面的㈣似Γ ，_不）’由於塑性導電物質 因此在進m織熱、冷^時，^yg 於孔口， 填入盲孔⑽巾，進喊細啸L 63=程擠壓 雷射鑽孔、電錢作鞏σ 70成後再進仃機械鑽孔' 外層電方式 (如第6C圖所示）。 埋孔…構的八層電路板 40 . „ 1249981 方法完成），並於該電路板70另一不與基礎元件相鄰側分別疊合有一壓 合用介質（Dielectric )材料71如染浸樹脂之玻璃纖維布材料或染、冥 樹脂之聚醯胺短纖蓆材，再於該介質材料71表面疊合一層銅箔層72心 將該電路板元件70上必須與基礎元件4〇導通之盲孔73,對準基礎元件 4〇上之塑性導電物質30 (如第7A圖所示），由於塑性導電物質加在 乾膜介質表面的保護膜（Coversheet )撕去後會略微突出於孔口，因此 在進行後續熱、冷壓合時，塑性導電物質30將藉由壓合過程擠壓填入 盲孔73中，進而塞滿整個盲孔73，壓合完成後，再進行機械鑽孔、、命 射鑽孔、電鍍作業製作通孔、盲孔的電氣導通，並以微影、敍刻方式製 作最外層電氣線路，形成所需之具有盲、埋孔結構的十層電路板（ 7B圖所示）。 此外，請參照第8A、8B圖所示，其為利用基礎元件4〇製作一具有 盲、埋孔結構的十層電路板之另一方法，該方法係將一已製作完成盲孔 及，面電氣線路之電路板元件80 (其與電路板元件5〇係相同之製作方 法完成）夾置在兩基礎元件40間，再於該兩基礎元件4〇不與電路板元 件80相鄰側分別堆疊一已製作完成盲孔及單面電氣線路之/電路板元 90 (其與電路板元件50係相同之製作方法完成），並使電路板元件8〇、 90上必須與基礎元件4〇導通之盲孔83、93，對準基礎元件4〇上之塑 性導電物質30 (如第8A圖所示），由於塑性導電物質3〇在乾膜介質 表面的保護膜（Coversheet )撕去後略微突出於孔口，因此在進行後續 熱、冷壓合時，塑性導電物質30將藉由壓合過程擠壓填入盲孔犯、肋 進而塞滿整個盲孔83、93，壓合完成後，再進行機械鑽孔、電鍍作 業製作通孔的電氣導通，並以微影、蝕刻方式製作最外層電氣線路，形 成所需之具有盲、埋孔結構的十層電路板（如第8B圖所示）。 乂 由上述實施例說明可知，更多層數結構的印刷電路板，也都可以利用 基礎元件，和完成盲孔及單面或雙面電氣線路之電路板元件，及壓合用介 質材料、鋼箔搭配組合（為方便說明，在實施例及圖示中皆以壓合用介質 材料及鋼箔作為應用的說明，然而在實際作法中，也 ^^^RCCCRes, Coated Copper, 料及銅辖），並經一次熱、冷壓合程序及後續機械鑽孔、雷射鑽孔、電鍍、 微影、蝕刻作業即能完成，差別僅在於依層數結構不同，所用的基礎元^牛 及互為組合用的電路板元件數量不同而已。而若加以歸納，則又不外是以 已形成盲孔及單面或雙面電氣線路之電路板，與基礎元件相額插堆疊， 10 1249981 1疋以已形成盲孔及單面或雙面電氣祕之電路板，與至少兩個已互相最 :之基礎元件相鄰間插堆疊，並依多層電路板型態，搭配壓合用介^ 料、銅箔，即可經一次熱、冷壓合程序及後續機械鑽孔、雷射鑽孔、電鍍、 微影、敍刻作業完成具有盲、埋孔結構之多層電路板。 又 B-是;在上述Γ蝴的說明中，構成本發明基礎元件的 产過讀财絲财基板上時，㈣將壓膜溫 t fr在後軸完成盲孔及單面或雙面魏線路之電路板 或介ΐ^ΐΐίίί：^難雛軟化錢電馳元縣板上的金屬 針對製作極細線路的方法，係利用乾膜介質作為電路板逐次增 層^ 質材料，在壓膜時將溫度控制在樹脂的玻璃轉換溫度(τ上， t ΐ質if樹脂ί變為c—stage (c狀態，樹脂達到玻璃轉換溫度後 樹月曰-旦達到c狀態即完全硬化，讀無論再施加以任何溫度 都無法再使樹脂軟化與其他電路板基板上的金屬或介質材料起附 ^乍用）’再進行後續鑽孔、無電鍍敷、光阻劑遮蔽及顯像、電鑛、剝 去光阻劑等作業以完成通孔電氣導通及電氣線路製作，作為声 的核心電路板。 曰曰 由於一般壓合方式以金屬鋼皮為基底再以蝕刻方式製作 路，會^:限於蝕刻因子“（Etching Factor )的問題而無法製作^ 細的電氣線路(50/zm)及線路間距(50/zm)，而利用乾膜介質於壓合後轉 變為C-stage此一方法的電氣線路製作係在C-stage的乾膜介 用電鍍方式完成，因為沒有”侧因子“（EtchingFact〇r )的問題， 因此能完成極細線路的製作。 而構成本發明基礎元件的B-stage乾膜介質，由於需在後續與完成 盲孔及單面或雙面電氣線路之電路板元件作一次熱、冷壓合程序/時，樹 脂仍能軟化並與電路板元件基板上的金屬或介質材料起σ附著反 1應& 用，故以壓膜方式壓貼在基板上時，需將壓膜溫度控制在乾膜介質的玻 璃轉換/JDL度(Tg)下’使其介質組成樹脂仍保持在β—Sfage，其和^用乾 膜介質製作細線路電路板的應用及目的皆不相同。 ' 如上述之壓合方法，可知本發明有下列之優點： 1249981 L ί!ί熱埋板大⑵⑦咖皆可以只經 冷壓合，每次熱、冷壓合時以欠以上之熱、 2.對位性佳，因本發明只需經過一次靨人 層認，避免新 合次數增加，導致嚴重電路層間’隨著壓 3* 品 術 的效果，節省電鍍時間及成本。1 ia FiUed piatin§) 一樣 更月幵產品良率並降低報廢成本。 •，上所述，本發明係—種以基礎^件為組合單元之 士 -，實用之理想創作’故申請人爱依專利法之規 明專利申請，並懇請早曰賜准本案專利，至感德&出發 【圖式簡單說明】 第1A〜1E圖為習知技術於製作電路板新增層（BuUd 互連之流程示意圖。 八、-人一層 程示i^A〜2j圖為習知技術於製作具有盲、埋孔結構的八層電路板之流 第3A〜3E圖為本發明之基礎元件製作流程示意圖。 圖。第4A〜4D圖為本發明與基礎元件互為組合應用之電路板製作示音 ，5A〜5C圖為本發明第一實施例六層板製程步驟示意圖。 ，6A〜6C圖為本發明第二實施例八層板製程步驟示意圖。 第7A〜7B圖為本發明第三實施例十層板製程步驟示意圖。 1249981 第8A〜8B圖為本發明第四實施例十層板另一實施方法製程步驟示意 圖。 主要元件圖號說明： 基板 電氣線路層 通孔 乾膜介質 保護膜 塑性導電物質 基礎元件 電路板 10、55 Η、12、5卜 52 13 20 21 30 40 50、60、70、80、90 13

Claims (1)

1249981 拾、申請專利範圍： 亡種模組化電路板製造方法，其係以基礎元件為組合單元之呈有 目、埋^構多層電路板製造方法，其方法包括： 早70之，、有 作，、撕输電氣線路製 Stage乾膜介質以壓膜方式壓貼在基板表面之電氣線路層上· fw要電氣互連導通位置以機械鑽孔方式鑽出導通孔； ， 再於導通孔令填入塑性導電物質； 突出：ΐ臈臈(coversheet)，使塑性導電物質略微 乾膜第1項所述之—種模組化電路板製造方法’其將 膜機作業。財式舰在紐表面之電氣絲層上，可細熱滾輪壓 乾膜第1項所述之—種模組化電路板製造方法，其將 機作業。壓膜方式壓貼在基板表面之電氣線路層上，可使用真空壓膜 ㈣4.如ί料概Μ1獅述之—麵減電路板製造綠，其將 乾膜介質以賊方式壓貼在基板表面之電氣線路層上，係^ 保idfgf膜介質的玻璃轉換溫度(Tg)下’使乾膜介質在-臈後仍 性導5電圍第1項所述之—種模組化電路板製造方法，其塑 性導ϊϊΓΐίίί圍第1項所述之-種模組化電路板製造方法，其塑 性導7電ϊΓΐίΞΙΙΙΓ述之—種模組化電路板製造方法，其塑 8· —種模組化電路板製造方法，其方法包括·· 作，微影、㈣方式進行電氣線路製 Stage乾膜介質以壓膜方式壓貼在基板表面之電氣線路層 在而要電氣互連導通位置以機械鑽孔方式鑽出導通孔；H ， 再於導通孔中填入塑性導電物質； coversheet} J ^ 將已形成盲孔及單面或雙面電氣線路之f路板，與基礎元件相鄰間 1249981 板的盲孔需與基礎元件電路板通孔導通處，則對準其 丨，，進行一次熱、冷壓合過程，使略微突出於基礎元件電路板 二細口 導填滿盲孔;壓合完成後，再進行機械鑽孔、雷 f乍S声i;S製;Γ、盲孔的電氣導通，並以微影、侧方式i 〇卜路域所需之具有盲、埋孔結構的多層電路板。 乾膜介質以第8項所述之—種模組化電路板製造方法，其將 膜機作業。、方式壓貼在基板表面之電氣線路層上，可使用熱滾輪壓 將乾8顧叙—麵組化祕婦造方法，其 膜機作業。坠膜方式壓貼在基板表面之電氣線路層上，可使用真空壓 脾如申』範圍第8項所述之一種模組化電路板製造方法，复 膜方式壓貼在基板表面之電氣線路層上，係將 仍保持G-stii。、1質的玻璃轉換溫度(Tg)T，使乾膜介質在星膜後 塑性1 導第8項賴之—讎滅桃板製造方法，其 塑性1 導Wtrtf 叙—麵錄魏㈣砂法，其 15· —種模組化電路板製造方法，其方法包括·β 作郷、_方式精電氣線路製 2以壓膜方式壓貼在基板表面之電氣線路層上； =二==狐方式鑽出導通孔； c〇versheet} 5 田將已形成盲孔及單面或雙面電氣線路之電路板，與至少兩個P相 豐合之基礎7G件相鄰間插堆疊，該等電路板 大出於基礎7C件電路板通孔孔口之塑性導電物質填滿盲孔人 ΐ ’ =行ί械鑽孔、雷射鑽孔、電鑛作#製作通孔、盲孔的Άϋ， 並以齡、蘭L作最⑽魏鱗，形搞需之具结 15 1249981 構的多層電路板。 16β如申請專利範圍第15項所述之一種模組化電路板製造方法，其 將乾膜介質以壓膜方式壓貼在基板表面之電氣線路層上，可使用熱滾輪 壓膜機作業。 17·如申請專利範圍第15項所述之一種模組化電路板製造方法，其 將乾膜介質以壓膜方式壓貼在基板表面之電氣線路層上，可使用直空壓 膜機作業。^ 18·如申請專利範圍第15項所述之一種模組化電路板製造方法，其 將B-Stage乾膜介質以壓膜方式壓貼在基板表面之電氣線路層上，係將 壓膜溫度控制在乾膜介質的玻璃轉換溫度(Tg)下，使乾膜介質在愿膜狢 仍保持在B-Stage。 俊 19·如申請專利範圍第15項所述之一種模組化電路板製造方法 塑性導電物質可為鋼膏。 成具 20·如申請專利範圍第15項所述之一種模組化電路板製造太 塑性導電物質可為銀膏。 法’其 21·如申請專利範圍第15項所述之一種模組化電路板製诰 塑性導電物質可為銀、鋼混合物。 去5其