TWI228951B

TWI228951B - A manufacturing method of flexible circuit board

Info

Publication number: TWI228951B
Application number: TW090110225A
Authority: TW
Inventors: Yi-Jing Liu; Jr-Ching Cheng; Ming-Jung Peng
Original assignee: Benq Corp
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2005-03-01
Also published as: US20020158043A1; DE10219138A1

Description

1228951 Λ7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（）本發明係有關一種軟性電路板（F：丨exib|e Cjrcujt Board)之製造方法，特別是有關於一種利用雷射燃燒 (Laser-ablation)以製作軟性電路板的方法。使用於喷墨印表機内墨水匣（Cartridge)上之軟性電路板（Flexible Circuit Board)，其作用在於提供一介質，將印表機之驅動電流經由軟性電路板導入負責喷墨的晶片 (Chip)内，使墨水匣得以進行喷墨列印作業。傳統軟性電路板所使用之基材，大多為聚亞醯胺 (Polyimide，PI)。而軟性電路板上之導電線路 (Conductive traces)，如銅（Cu)或金（Au)等金屬導電材質，則是經由TAB(TapeAutomatedB〇ndjng)上之孔洞⑽leS)與印表機線路上之金屬凸點（D_es)接觸，以達到導通電流之目的。一般業界典型的TAB製程中，在絕緣膠帶（丁ape) 上挖取孔洞之方法通常有二種：⑴以#刻（Etching)方法钱刻絕緣膠帶；以及（2)以衝擊（Punch)方法直接衝挖絕緣膠帶。此二種方法玆分述如后：請先參照第1A〜1J圖，其繪示傳統利用姑刻法挖取絕緣膠帶上之孔洞的方法。首先，如第^及18圖所示，於基材102,例如是聚亞醯胺p|，上利用賤鑛（sputtering) 法賤一層厚度約100A的銅膜1〇4。如第彳^川及托圖所示，再正反面上光阻（PR)1〇6，雙面曝光（Exp〇se)、顯办（Develop)以製造出孔洞圖案以及與導電線路互補之圖案。接著，請參照第^圖，於具有裸露銅膜之一面本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公餐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1·丨裝 ----旬---------線. 1228951 Λ7 % v r laimg 示五、發明說明（ …·…w丨…。如第1G圖戶) ，再以一#刻液姓刻基材搬之未具有銅板⑽的_ 面’製作出孔洞11〇。接著，如第1H圖所示，再去除雙面之光阻膜。削灸，如帛11圖所示，再利用-次上光阻 :光、，影、蝕刻等黃光製程’將裸露無銅板覆蓋之_ 除。取後’如第1J圖所示，再於具有銅板層一面上一層絕緣膠11 2，以做為絕緣保護。然此傳統㈣製程具有下述之缺點：製造時程長1 程步驟多、基材敍刻後具有黏稠狀沉殿，且排放大量廢水另外，成本高及成品良率不佳等問題。睛接耆參照第2A〜2丨圖，其緣示傳統利用衝型法製道絕緣膠帶上之孔洞的方法。首先’如第2A及2B圖所示，於基材2〇2上塗附一層膠204 (Adhesive)。接著，參考第2〇及2[)圖利用衝型機器對附著膠之基材衝出孔洞2〇6，再於其上貼一層銅板208。再如第2E 2H圖所示，於銅板2〇8表面進行上光阻21Q、曝光、_等黃光製程，以形成銅板 2〇8之圖#。最後，如第21圖所示，去除光阻210,再於具有銅板層之-側上—層絕緣膠212，以做為絕緣保護。雖然此作法相對於前述敍刻法具有製程時間快、無廢水污染問題且成本低之優點，但其所製造出之孔洞間距^ 大’亦即在有限面積内孔洞太少（孔口解析度不高），造成印表機與TAB接觸面積過少’而降低兩者接觸時之準確率’另Ιχ嚴重問題為使用衝擊方式容易造成孔洞間之基本紙張尺度剌中國國家標準（CNS)A4規格⑵Q X 297公爱) ^--------t--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1228951 Λ7 B7 五、發明說明（） =衣*大地降低其成品之良率，也因而相對地提高製 k時所需的成本。本發明的目的就是在提供一種軟性電路板之製程，其寺程余旦I程簡易、成本低、無廢水污染等環保問題，且還具有孔Π解析度高、良率極高等等優點。、根據本發明的目的，提出一種軟性電路板之製造方去包括以下之步驟：提供一基材，其中此基材具有一第 -表面以及與此第一表面相對之一第二表面，其中此第一 2面作為形成—導電線路用；以及利用雷射燃燒法，將此基材燒出數個孔洞以暴露出位於第一表面之導電線路。上述製造方法可以更包括以下步驟：於此基材之第一表面上賤鍍-銅膜’利用黃光製程於銅膜上形成一具與此導電線 2互補圖案之光阻層’電鑄—銅板於裸露銅膜，以作為導電線路，去除光阻層以及利用雷射燃燒製作出數個孔洞；或者是可以更包括以下步驟：於基材之第一表面上塗附一膠層，利用雷射燃燒製作出數個孔洞，於勝層上貼一銅板層’以及進行黃光製程以形成此銅板層之圖案作為導電線路此基材之材貝可以是聚亞醯胺、鐵氣龍、聚酿胺、聚曱基丙烯酸甲醋、碳酸醋、聚醋或聚亞醯胺聚乙稀對苯二甲醋^合物等聚合物或之中任二者之混合物。 ▲為讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉-較佳實施例，並配合所附圖<，作詳細說明如下：圖式之簡單說明：本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）請先閱讀背 δ 之注意事項再填寫本頁 I 訂線經濟部智慧財產局員工消費合作社印製經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 [228951五、發明說明（上之圖，其㈣_用一取絕緣膠帶之孔洞圖’其㈣傳統利用衝型法製造絕緣膠帶上第3圖，其繪示依照本發照射系統；季又佳實施例之雷射早孔第4圖，其繪示依照本照射系統；本^車又佳實施例之雷射多孔 ^ Λ 5」圖’其繪不本發明之利用雷射燃燒法開取絕緣膠页上之孔洞的方法；以及第6Α〜61圖，其纷不本發明另一種利用雷射燃燒法開取絕緣膠帶上之孔洞的方法。

標5虎說明： 102、202、502 110、206、510 104、504:銅膜 106、210、506 108、208、508 112、212、512 204、604:膠 302 :雷射系統 304 ·傳送系統 304a :捲輪 304b :捲取輪 602:基材 606:孔洞 610:光阻 608:銅板 612:絕緣膠本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2]0 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 卜裝 ή^τ ---------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1228951 Λ7 137 五、發明說明（） 306、306a、306b ··絕緣膠帶 308 :鏈輪孔 402 :光罩【較佳實施例】首先，請參閱第3圖，其繪示依照本發明一較佳實施例之雷射單孔照射系統，主要包括雷射系統302 ( Laser System)及傳送系統304。其中，整個雷射系統302 ( Laser system)中包含有一雷射光束傳輸系統（Beam delivery optics)，一光學對準系統（Alignment optics)與一高準確度與高速度之光罩間門系統（Mask shuttle system)(圖中未示）；另外，還包括有一透鏡（Precision lens)用以聚焦，介於絕緣膠帶與光罩之間。另外，傳送系統304包括有一捲輪304a ( Reel)及一捲取輪304b ( Take-up reel)，而於絕緣膠帶306a上具有鏈輪孔308 ( Sprocket holes)，以利捲輪304a與捲取輪304b帶動絕緣膠帶306前進，使雷射得以進行下一區域的鑽孔。絕緣膠帶306b係將絕緣膠帶306a進行雷射燒孔後之結果。應用於本發明之雷射燃燒法（Laser-ablation )，可以是利用準分子雷射（Excimer laser)或者是二氧化碳（C〇2) 雷射。準分子雷射，可由氟（F2)，氟化氬（ArF)，氯化氪（KrCI)，氟化氪（KrF)，或氯化氙（XeCI)等型式所本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I I — I - - - ϋ n ί 一口，* *ϋ ϋ -1 - ϋ I I I - 1228951 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 Β7 五、發明說明（）〜產生之雷射輻射（Laser radiation)來達到燃燒絕緣膠* 以產生作為電路接觸之孔洞的目的。 π g 4 了利用如第3圖户斤示之雷射單孔照射，亦可利用如弟圖斤不之雷射多孔照射以完成軟性電路板上電路接觸用之孔洞。相較於第3圖所示之雷射系統，第4圖所干之系統^ 了光罩402⑽sk)。光罩4〇2上具有所需孔洞之圖案，加於絕緣膠帶與雷射系統之間，因此單一照射可於絕緣膠帶上形成多數個孔洞。光罩402需選用對於雷㈣長具有高反射率的材質，在此高雷射反射率之材質：還需包括多層的介電材料（Multilayer dielectric)或是鋁 (Aluminum)等金屬材質。於一般情況下，於進行雷射燃燒的過程中容易產生灰 ^S〇〇t)，且會四散彈射約1公分左右的距離。因此，若光f 402與絕緣膠帶3〇6c接觸甚或相當接近時，灰燼將會彈至光罩402上而產生燃燒變形的現象，如此所得到之尺寸精度將會變差。因此，必須選用適當型式的光罩，例如投射式光罩（P「ojectionmask)，且與絕緣膠帶3〇6 的距離保持約為2公分以上，以防止前述因灰爐而影響孔洞尺寸精度的現象發生。以下玆以實施例，說明本發明之利用雷射燃燒法以造軟性電路板上電路接觸孔洞之製程。實施例一 μ “、、第5A 5」圖’其緣不本發明之利用雷射燃燒法開取絕緣膠帶上之孔洞的方法。首先，如第从及本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)/V4規格（2]〇 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

1228951 Λ7 五、發明說明（）所示，於基材，例如是絕緣膠帶5〇2，較佳的是聚亞醯 PI’上利用濺鍍（Sputtering)法雜銅請。如第5c、5DnE圖所示，在銅膜504 :面的上光阻（PR) 506，經曝光（Expose)、顯影（Deve|〇p) 以製造出與導電線路互補之圖案。接著，請參照第5F圖，於具有裸露銅膜5〇4之一面電鑄（Plating)厚度約數# m的銅板5〇8。如第5<3圖及 5H圖所示，在去除光阻膜5〇6之後，接著以本發明雷射燃燒製作孔洞之方法於絕緣膠帶5〇2上燒出孔洞5彳〇，其中鋼膜504及鋼板508可以作為雷射燃燒之終止層。之後再如第51圖所示，利用一次上光阻、曝光、顯影、姓刻等黃光製程，將裸露無銅板覆蓋之銅膜去除。然後，如第5」圖所示，於具有鋼板層508之一面上一層絕緣膠512，以做為絕緣保護。利用於本實施例之絕緣膠帶（Tape)，其材質除了可以是聚亞酿胺（Polyimide，P丨）之外，亦可為其他聚合物薄膜（Polymer film)材質’例如是鐵氟龍（Tef丨〇n)，聚醯胺（Polyamide)，聚甲基丙烯酸甲醋 (Polymethylmethacrylate)，聚碳酸醋 (Polycarbonate)，聚醋（P〇丨yester)，或聚亞醯胺聚乙稀對苯二甲醋共聚合物（Polyamide polyethylene-terephthalate cop〇|ymer)或之中任二者之混合物。雖然本實施例中，雷射燒孔之步驟係於銅板5〇8電本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I衣________訂_________線__ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1228951 A7 五、發明說明（）鑄、光阻506去除之後，以及裸露鋼獏5〇4去除之前進行· 然本發明應不限定於此，雷射燒孔之步驟，可以於&其2丁$ 合之製程間進行，例如是濺鑛銅膜504之後，藉著控= 射功率可以成功燒開洞孔51〇，或者是在完成銅線線路田 508及其上之保護絕緣層512之後進行。此外，應用於本實施例之雷射燒孔製程可以是者,二氧化碳雷射，並且可以是單孔照射或者:利用先罩之夕孔照射，並不因此限定本發明之範圍。實施例二 :青參？第6八，其緣示本發明另—種利用雷射辦 70法開取絶緣膠帶上之孔洞的方法 ‘”、訂首先，如第6A及6B圖所示，於基膠帶=上塗附—層膠叫鳩esive)。接著第缘二2二利用本發明雷射燃燒製作孔祠之方法於絕緣再Γ第6ΕΛΪ出孔洞一 _，再於其上貼一層鋼板_。 610、曝光鞀^所不’於鋼板_表面進行上光阻曝先、顯影、敍刻等黃光製程，以形圖案。取後，如第6丨圖所示，去除之板層之一側上 Μ 、再於具有銅胸！^ 緣勝612，以做⑼緣保護。 j用於本實施例之絕酿胺之外，亦可為其他聚合物薄膜材!貝1 了可以是聚亞聚酸胺，”基丙稀酸甲卜:!：貝，例如是鐵氟龍，胺聚乙烯對苯二甲I = |石反^s曰’聚醋，或聚亞醯此外，在二U合物或之中任二者之混合物。本實施例之製程中，利用雷射燃燒製造孔洞本纸張尺㈣石關緒 1228951

五、發明說明（）之步驟不限定於貼上銅板608前進行。亦可等到絕緣膠帶 602上之銅板層608圖案皆形成之後，再進行雷射燃燒= 作孔洞於絕緣膠帶602之未具銅板層608的一面上製作出孔洞606 ;當雷射燃燒穿透絕緣膠帶602而到鋼板層6〇8 時，因為雷射照射至銅等金屬會反射，無法穿透鋼=，故銅板層608可以有效作為雷射燒孔終止層，有助於形成孔洞 6 0 6 〇並且，應用於本實施例之雷射燒孔製程可以是準分子雷射或者是二氧化碳雷射，並且可以是單孔照射或者是利用光罩之多孔照射，並不因此限定本發明之範圍。【發明之效果】根據本發明所揭露的製造軟性電路板之裝置及其方法，係利用雷射燃燒之方式來製造絕緣膠帶上觸之孔洞，其具有以下之優點： # (1)製程所需之時程短，且（2)製程簡易、（3)所需之成本，、（4)無廢水污染等環保問題，且還具有（5)孔口解析度同、（6)良率極高，約可達到99%的良率等等。雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限^本發明’任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和粑圍内’當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之中請專利範圍所界定者為準。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)a^^^】〇 x 297公€-—---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1、-裝--------訂---------線 » 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

Claims

12289¾ :T W0410(041020)CRF.doc

>mdial Confidential 申請專利範圍正驟種軟性電路板之製造方法，包括以下之步提供一基材，其中該基材具有一第一表面以及與該第一表面相對之一第二表面； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 形成一導電線路於該第一表面；以及利用一多孔照射之雷射燃燒法，透過一投射式光罩將該基材同時燒出複數個孔洞以暴露出位於該第一表面之該導電線路。 2. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該基材係一絕緣膠帶。 3. 如申請專利範圍第2項所述之製造方法，其中該絕緣膠帶其材質是一聚合物薄膜（Polymer film)。 4·如申請專利範圍第3項所述之製造方法，其中該聚合物薄膜之材質係擇自由：聚亞醯胺（Polyimide，ΡΙ)、鐵氟龍（Teflon)、聚醯胺（Polyamide)、聚曱基丙烯酸甲酯（Polymethylmethacrylate)、聚碳酸酯 (Polycarbonate)、聚酯（Polyester)以及聚亞醯胺聚乙烯對笨二甲酯共聚合物（Polyamide polyethylene-terephthalate copolymer)所組成之族群中〇經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5·如申請專利範圍第3項所述之製造方法，其中該聚合物薄膜係聚亞醯胺。 6·如申請專利範圍第3項所述之製造方法，其中該聚合物薄膜係鐵氟龍。 7_如申請專利範圍第3項所述之製造方法，其中該本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） :2289¾ ：TW0410(〇4l〇2〇)CRFd

申請專利範圍聚合物薄膜係聚醯胺。 Sundial Confidential D8 8.如申請專利範圍第3項所述之製造方法，其中該聚合物薄膜係聚曱基丙烯酸曱酯。 9·如申請專利範圍第3項所述之製造方法，其中該聚合物薄膜係聚碳酸酯。 10·如申請專利範圍第3項所述之製造方法，其中該聚合物薄膜係聚酯。 11 ·如申請專利範圍第3項所述之製造方法，其中 5亥t合物薄膜係聚亞醯胺聚乙烯對苯二曱酯共聚合物。 12·如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中更包括以下步驟：於該基材之該第一表面上濺鍍一銅膜；利用黃光製程於該銅膜上形成一具與該導電線路互補圖案之光阻層，其中該光阻層裸露出部分該銅膜；電鑄一銅板於該裸露銅膜，以作為該導電線路；去除該光阻層；以及利用該雷射燃燒製作出該些孔洞。 13.如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中更包括以下步驟：於該基材之該第一表面上塗附一膠層；利用該雷射燃燒製作出該些孔洞；於該膠層上貼一銅板層；以及進行黃光製程以形成該銅板層之圖案作為今、曾電線路。 ^ 本紙張尺ϋ用中國國家標^(2ϊ〇·χ 297公餐 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝訂，經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 [2289^i]e：TW0410(041020)CRF.doc A8 B8 C8 Sundial Confidential

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製申請專利範圍 1 4 ·如申δ月專利範圍第1項所述之製造方法，其中 β雷射燃燒法是準分子雷射。 1 5 如申凊專利範圍第14項所述之製造方法，其中該準分子雷射係選自於氟（F：2)、氟化氬（a「f)、氣化氪 (KrCI)、氟化氪（KrF)與氯化氙（XeC丨)型式中之任一者所產生之雷射輻射。如申請專利範圍第彳項所述之製造方法，其中遠雷射燃燒法是二氧化破雷射。 17. 如申請專利範圍第彳項所述之製造方法其中該投射式光罩係由-高雷射反射率的材料以及包覆於外的複數層介電材料所組成。 18. 如申請專利範圍第彳項所述之製造方法，其中該投射式光罩係由-高雷射反射率的材料以及包覆於外的铭所組成。 19· -種軟性電路板之製造方法，包括以下之步驟： ,⑷提供-基材，其中該基材具有—第—表面以及與該第-表面相對之一第二表面，其中該第一表形成一導電線路用； · (b)於該基材之該第一表面上濺鍍一銅膜； ⑷利用黃光製程於該銅膜上形成一具與· 線路互補圖案之光阻層，其中該光阻層裸露出部分該銅电膜，路； ⑷電鑄-銅板於該裸露銅膜，以作為該導電髮本紙張尺度適用中國國象標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝訂* · 12289¾ ：TW0410(041020)CRF.doc

Sundial Confidential ⑴利用一多孔照射之雷射燃燒法，透過一投射式光罩將該基材同時燒出複數個孔洞以暴露出位於該第一表面之該導電線路。 20_如申請專利範圍第19項所述之製造方法，其中申請專利範圍 (e)去除該光阻層；以及該雷射燃燒步驟（f)可以移至該（b)步驟之後與該（c)步驟之間。經濟部智慧財產局員工消費合作社印制私 21 ·如申請專利範圍第19項所述之製造方法，其中該雷射燃燒法是準分子雷射。 22.如申請專利範圍第21項所述之製造方法，其中該準分子雷射係選自魏⑸、氟化氬(A「F)、氣化氮 (KrCI)、氟化氪（KrF)與氣化氤（XeC丨）型式中之任一者所產生之雷射輻射。 23·如申請專利範圍第19項所述之製造方法，其中該雷射燃燒法是二氧化碳雷射。 24·如申請專利範圍第19項所述之製造方法，其中忒才又射式光罩係由一高雷射反射率的材料以及包覆於外的複數層介電材料所組成。 25·如申請專利範圍第19項所述之製造方法，其中該投射式光罩係由一高雷射反射率的材料以及包覆於外的銘所組成。 26. 種軟性電路板之製造方法，包括以下之步驟： (a)提供一基材，其中該基材具有一第一表面以及與該第一表面相對之一第二表面，其中該第一表面作為本紙張尺度適用中國國家標¥7^_)A4規格（210 X 297公爱了 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝訂---------- I2289U :TW0410(041020)CRF.doc A8 B8 C8 Sundial Confidential 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製六、申請專利範圍形成一導電線路用； (b) 於該基材之該第一表面上塗附一膠層； (c) 利用一多孔照射之雷射燃燒法，透過一投射式光罩同時燒出複數個孔洞，該些孔洞貫穿該基材；以及 (d) 於該膠層上貼一銅板層； (e) 進行黃光製程以形成該銅板層之圖案作為該導電線路。 27·如申請專利範圍第26項所述之製造方法，其中該雷射燃燒步驟（c)可以移至該（d)步驟與該（e)步驟之間。 28.如申請專利範圍第26項所述之製造方法，其中該雷射燃燒法是準分子雷射。 29_如申請專利範圍第28項所述之製造方法，其中該準分子雷射係選自於氟（F2)、氟化氬（ArF)、氣化氪 (KrCI)、氟化氪（KrF)與氯化氙（xeci)型式中之任一者所產生之雷射韓射。 30_如申請專利範圍第26項所述之製造方法，其中該雷射燃燒法是二氧化碳雷射。 31·如申請專利範圍第26項所述之製造方法，其中該投射式光罩係由一高雷射反射率的材料以及包覆於外的複數層介電材料所組成。 32.如申請專利範圍第26項所述之製造方法，其中該投射式光罩係由一高雷射反射率的材料以及包覆於外的銘所組成。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · n ϋ n n x ϋ n 訂-------- p