TWI383715B - 高密度基板之結構與製法 - Google Patents

Description

高密度基板之結構與製法

本發明係有關於一種高密度基板及其製法，且特別是有關於一種利用雷射鑽孔製備高密度基板之方法。

隨著電子產業的蓬勃發展，電子產品不斷往輕、薄、短、小發展，印刷電路板(printed circuit board,PCB)亦逐漸朝向高密度佈線互連(high density interconnection，HDI)製程技術發展，俾能在更狹小的空間裡提供更多的功能，進而達到整體系統成本的降低。在HDI的技術中，為符合高密度佈線、細間距以及電路板尺寸微型化的封裝趨勢，因此有Via-on-Pad(VOP)的設計，意即導通孔位於錫球墊之上。由於傳統的機械鑽孔方式會擊穿PCB雙面板，使得面板上的導電銅箔被破壞，因此業界改採雷射鑽孔(laser drilling)方式，以能更精準的控制鑽孔的尺寸及位置。

目前業界利用雷射鑽孔技術製作雙面板導通孔的方法，主要分為三種，第一種為減成法(full-substactive process，又稱負片流程)，第二種為半減成法(semi-substractive process)，第三種為改良式半加成法(modified semi-additive process，又稱正片流程)。

減成法之雙面銅箔基板一般使用厚度約12 μm(或18 μm)的銅箔。之後進行雷射鑽孔製程形成通孔時，由於基材的下表面銅箔至少約12 μm，所以能避免雷射擊穿的問題產生，但是缺點在於蝕刻步驟時，因為鑽孔後之上表面 銅箔或下表面銅箔太厚，造成蝕刻時間較久，使得側蝕現象嚴重，因此細線路能力(fine line capability)受阻。

半減成法與改良式半加成法之雙面銅箔基板皆使用厚度約4 μm的超薄銅箔。半減成法製程之優點在於，蝕刻步驟時，由於上表面銅箔或下表面銅箔較薄，所以進行蝕刻步驟時，側蝕現象不嚴重，可得到較佳的細線路，但也因為使用超薄銅箔，會使得雷射加工不易，造成生產成本提高以及擊穿的比例甚高。

因此，業界亟需一種改良的製程，不但能避免雷射擊穿的問題產生，且能使雙面板具有較高細線路能力。

本發明的目的之一就是提供一種高密度基板之製作方法及其結構，同時能避免雷射擊穿與達到細線路能力。

為達上述與其他目的，本發明提供一種高密度基板的製作方法，包括以下步驟：提供一雙面銅箔基板，具有一上表面銅箔與一下表面銅箔；於該下表面銅箔形成一底墊片，該底墊片設置於一通孔之預定位置；以雷射鑽孔形成該通孔，該通孔穿過該上表面銅箔與該基板，但不穿透該底墊片；於該通孔中順應地形成一晶種層；以及於該晶種層上電鍍一金屬以形成一導通孔。

本發明亦提供一種高密度基板之結構，包括：一基板，一上表面銅箔，形成於該基板之上表面；一通孔，穿過該上表面銅箔與該基板；一晶種層，順應地形成於該通孔中；一金屬，設置於該晶種層上且填入該通孔；一下表面銅箔，形成於該基板之下表面；以及一底墊片，直接形 成於該下表面銅箔之上，且對應於該通孔。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

以下將配合第1A圖到第1I圖詳細說明本發明之實施例之高密度基板之製作方法。此處須注意的是，該些圖式均為簡化之示意圖，以強調本發明之特徵，因此圖中之元件尺寸並非完全依實際比例繪製。且本發明之實施例也可能包含圖中未顯示之元件。

首先，請參見第1A圖，提供一雙面銅箔基板10，其具有一上表面銅箔20與下表面銅箔30，銅箔使用超薄銅箔，其厚度例如約4 μm或更薄，其中雙面銅箔基板10之核心材質為絕緣材料，例如：紙質酚醛樹脂(paper phenolic resin)、複合環氧樹脂(composite epoxy)、聚亞醯胺樹脂(polyimide resin)或玻璃纖維(glass fiber)。將銅箔形成於基板的方法可利用習知的濺鍍(sputtering)、壓合(laminate)或塗佈(coating)製程。

請參見第1B圖~第1C圖，為了防止雷射擊穿的問題，本發明特別於下表面銅箔30形成一底墊片60，其設置於一通孔80的預定位置。

請參見第1B圖，於上表面銅箔20與下表面銅箔30之上塗佈上一第一光阻層40，第一光阻層40例如是習知的乾膜光阻，利用一適當之溫度與壓力，將乾膜光阻密合貼附於基板之上，之後藉由一第一微影步驟，在位於下表 面之第一光阻層40形成一第一開口50，此第一開口50即為後續形成底墊片之位置。

之後請參見第1C圖，進行一電鍍製程，於第一開口50中形成底墊片60，其材質可為銅、鋁、鎳、金或上述之組合，其中又以銅較佳，底墊片60之厚度應使其能夠阻擋雷射擊穿，一般約12~18 μm，但可視雷射種類與下表面銅箔30之厚度作適當調整，須注意的是底墊片60之面積最好大於通孔80之大小。之後藉由脫膜步驟將第一光阻層40剝除。

請參見第1D圖，進行一第二微影與蝕刻步驟，於上表面銅箔20中形成一第二開口70，用以定義出欲鑽孔的位置。此外，也可以不需第1D圖之步驟，直接進行第1E圖，可選擇業界習知之雷射直接鑽孔(direct laser drill,DLD)方法，直接於欲鑽孔位置進行雷射鑽孔製程。

接著請參見第1E圖，沿第二開口70對雙面銅箔基板10進行雷射鑽孔製程，以形成通孔80。由於通孔80之下方預先形成底墊片60，可避免雷射擊穿的問題。雷射鑽孔製程較佳是利用二氧化碳雷射，其利用二氧化碳摻雜其他如：N₂ 、He、CO等氣體，在增加功率及維持放電時間下，產生二氧化碳雷射。

之後去除雷射鑽孔所產生之殘渣，可利用業界所習知之去膠渣製程。

請參見第1F圖，於通孔80、上表面銅箔20與下表面銅箔30進行電鍍製程，其中電鍍製程較佳為無電極電鍍製程，目的使通孔80、鑽孔後之上表面銅箔20與下表面銅箔30順應地形成晶種層(seed layer)90，其中晶種層 90為銅、鉭或兩者之組合。

請參見第1G圖，於晶種層90之上塗佈一第二光阻層100，之後經由第三微影步驟，得到一圖案化之第二光阻層100以露出通孔80中之晶種層90。接著請參見第1H圖，進行一線路電鍍製程，於圖案化之第二光阻層100所露出之晶種層90鍍上一金屬110，金屬110之材質可為銅、鋁、鎳、金或上述之組合，較佳為銅。之後再進行脫膜步驟，用以去除圖案化之第二光阻層100。

請參見第1I圖，進行蝕刻步驟，去除非線路電鍍區的晶種層90與上表面銅箔20與下表面銅箔30，以得到一具有導通孔之雙面銅箔基板10。由於本發明最後一步驟之蝕刻深度僅為晶種層90與上表面超薄銅箔20之厚度，蝕刻的厚度較一般減成法之厚度較薄，因此蝕刻時間較短，側蝕現象不明顯，所以能得到較佳之細線路能力。

本發明之高密度基板之結構，如第1I圖所示，包括基板10，其具有上表面銅箔20與下表面銅箔30，其中上表面與下表面銅箔之厚度較佳為4 μm或更薄。底墊片60形成於下表面銅箔30下方，此底墊片60對應到通孔80之位置且其面積最好大於通孔80之大小，目的用於避免雷射擊穿。底墊片60之厚度約為12 μm或更厚，其材質為銅、鋁、鎳、金或上述之組合。通孔80係利用雷射鑽孔步驟而得，穿過上表面銅箔20與基板10，但不穿過底墊片60。晶種層90順應地形成於通孔80與上表面銅箔20之上，但底墊片60與下表面銅箔30之間沒有晶種層。金屬層110經由電鍍步驟形成於晶種層90上。

綜上所述，本發明之高密度基板之製作方法，主要有 2項優點：

(1)由於基板下表面預先形成底墊片，因此能避免雷射擊穿的問題產生。本發明和傳統半減成法相比，雷射擊穿的機率與雷射加工成本可明顯降低。

(2)由於基板之上、下表面銅箔為一超薄銅箔，蝕刻時間較短，側蝕現象不明顯，因此細線路能力較佳。本發明和傳統減成法相比，有較高之細線路能力。

雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧雙面銅箔基板

20‧‧‧上表面銅箔

30‧‧‧下表面銅箔

40‧‧‧第一光阻層

50‧‧‧第一開口

60‧‧‧底墊片

70‧‧‧第二開口

80‧‧‧通孔

90‧‧‧晶種層

100‧‧‧第二光阻層

110‧‧‧電鍍銅

第1A~1I圖為一系列剖面圖，用以說明本發明實施例製作高密度基板的流程。

10‧‧‧雙面銅箔基板

20‧‧‧上表面銅箔

30‧‧‧下表面銅箔

60‧‧‧底墊片

80‧‧‧通孔

90‧‧‧晶種層

110‧‧‧電鍍銅

Claims (22)

1. 一種高密度基板的製作方法，包括下列步驟：提供一雙面銅箔基板，具有一上表面銅箔與一下表面銅箔；於該下表面銅箔形成一底墊片，該底墊片設置於一通孔之預定位置；以雷射鑽孔形成該通孔，該通孔穿過該上表面銅箔與該基板，但不穿透該底墊片；於該通孔中順應地形成一晶種層；以及於該晶種層上電鍍一金屬以形成一導通孔。
2. 如申請專利範圍第1項所述之高密度基板的製作方法，其中該雙面銅箔基板之核心材質為紙質酚醛樹脂(paper phenolic resin)、複合環氧樹脂(composite epoxy)、聚亞醯胺樹脂(polyimide resin)或玻璃纖維(glass fiber)。
3. 如申請專利範圍第1項所述之高密度基板的製作方法，其中該銅箔之厚度約小於4 μm。
4. 如申請專利範圍第1項所述之高密度基板的製作方法，其中該底墊片之材質為銅、鋁、鎳、金或上述之組合。
5. 如申請專利範圍第1項所述之高密度基板的製作方法，其中該底墊片之面積大於該通孔之大小。
6. 如申請專利範圍第1項所述之高密度基板的製作方法，其中該底墊片之厚度約大於12 μm。
7. 如申請專利範圍第1項所述之高密度基板的製作方法，其中該晶種層為銅、鉭或兩者之組合。
8. 如申請專利範圍第1項所述之高密度基板的製作方法，其中該金屬為銅、鋁、鎳、金或上述之組合。
9. 如申請專利範圍第1項所述之高密度基板的製作方法，其中形成該底墊片之步驟包括：於該上表面銅箔與下表面銅箔塗佈一第一光阻；進行一第一微影步驟，使該下表面銅箔之第一光阻形成一第一開口，該第一開口對應於該底墊片之預定位置；進行一電鍍製程，於該第一開口中形成該底墊片；以及去除該第一光阻。
10. 如申請專利範圍第1項所述之高密度基板的製作方法，其中該雷射鑽孔係使用二氧化碳雷射。
11. 如申請專利範圍第1項所述之高密度基板的製作方法，其中形成該通孔之步驟包括：進行一第二微影步驟，使上表面銅箔形成一第二開口，沿該第二開口對該雙面銅箔基板進行雷射鑽孔，以形成該通孔；以及去除該雷射鑽孔所產生之殘渣。
12. 如申請專利範圍第1項所述之高密度基板的製作方法，其中形成該導通孔之步驟包括：於該晶種層之上塗佈一第二光阻；進行一第三微影步驟，使該第二光阻露出該通孔中之晶種層；進行一線路電鍍，於該第二光阻所露出之晶種層鍍上該金屬；將該第二光阻去除；以及進行一蝕刻步驟，去除非線路電鍍區的晶種層與銅箔。
13. 一種高密度基板，包括：一基板，一上表面銅箔，形成於該基板之上表面；一通孔，穿過該上表面銅箔與該基板；一晶種層，順應地形成於該通孔中；一金屬，設置於該晶種層上且填入該通孔；一下表面銅箔，形成於該基板之下表面；以及一底墊片，直接形成於該下表面銅箔之上，且對應於該通孔，其中該底墊片與該下表面銅箔之間沒有晶種層。
14. 如申請專利範圍第13項所述之高密度基板，其中該基板之核心材質為紙質酚醛樹脂(paper phenolic resin)、複合環氧樹脂(composite epoxy)、聚亞醯胺樹脂(polyimide resin)或玻璃纖維(glass fiber)。
15. 如申請專利範圍第13項所述之高密度基板，其中該銅箔之厚度約小於4 μm。
16. 如申請專利範圍第13項所述之高密度基板，其中該通孔的形成方法係利用雷射鑽孔法。
17. 如申請專利範圍第16項所述之高密度基板，其中該雷射鑽孔法係利用二氧化碳雷射。
18. 如申請專利範圍第13項所述之高密度基板，其中該晶種層為銅、鉭或兩者之組合。
19. 如申請專利範圍第13項所述之高密度基板，其中該底墊片之材質為銅、鋁、鎳、金或上述之組合。
20. 如申請專利範圍第13項所述之高密度基板，其中該金屬為銅、鋁、鎳、金或上述之組合。
21. 如申請專利範圍第13項所述之高密度基板，其中 該底墊片之面積大於該通孔之大小。
22. 如申請專利範圍第13項所述之高密度基板，其中該底墊片之厚度約大於12 μm。