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TWI589195B - Sensitive and perforated circuit board and multilayer circuit board - Google Patents

Sensitive and perforated circuit board and multilayer circuit board Download PDF

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TWI589195B
TWI589195B TW103116596A TW103116596A TWI589195B TW I589195 B TWI589195 B TW I589195B TW 103116596 A TW103116596 A TW 103116596A TW 103116596 A TW103116596 A TW 103116596A TW I589195 B TWI589195 B TW I589195B
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layer
conductive layer
holes
hole
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Tang-Jie Huang
Zhao-Qin Zhuang
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Description

可感光開孔的電路板及多層電路板
本發明是有關於一種電路板，特別是指一種可感光開孔的電路板。
CN103030931A揭示一種印刷電路板，參閱圖1，包含具有通孔b的絕緣層a、設置在該絕緣層a上的導體層c、填充在通孔b內的固化物d，以及設置在固化物d及導體層c上的阻焊層e，其中，該固化物d及阻焊層e皆是由一熱固性樹脂填充材料經固化處理而製得，且該熱固性樹脂填充材料包括環氧樹脂、環氧樹脂固化劑和無機填料。然，隨著印刷電路板需載有更多積體電路晶片、被動元件、電容或電阻等元件，在印刷電路板整體尺寸不變下，阻焊層e需具有微孔化設計以使導體層c能與更多的上述元件連接，然，該印刷電路板中的阻焊層e僅能使用機械方式或雷射方式開孔。該機械方式易受限於開孔機械元件尺寸，導致不易達到目前開孔的孔徑需求，而該雷射方式成本過高，因此，該印刷電路板不適合作為可微孔化設計的前驅材料。再者，該印刷電路板因使用環氧樹脂，導致其的韌性及透氣性不佳。
參閱圖2，習知電路板I的製備方法包含以下步驟：提供一36μm的積層體，包括12μm的聚醯亞胺層f、兩分別形成於該聚醯亞胺層f的兩相反側的12μm的銅箔g、以及複數個銅導體h，其中，該聚醯亞胺層f包括一上表面f1、一下表面f2，及複數個分別自該上表面f1貫穿該下表面f2的穿孔面f3，且該等穿孔面f3各自界定出一穿孔f4；該等銅箔g分別包括一上表面g1、一下表面g2，及複數個分別自該上表面g1貫穿該下表面g2的貫孔面g3，且該等貫孔面g3各自界定出一貫孔g4，其中，該等貫孔g4與該等穿孔f4連通；該等銅導體分別設置於該等穿孔面f3及該等貫孔面g3上；提供一環氧樹脂填充材，且將該等貫孔g4及該等穿孔f4填滿；提供一20μm的具有通孔j3的複合層j，利用熱壓合方式(壓合條件：溫度為180℃、壓力為80至100kg間，及時間為100秒)，將其壓合於該銅箔g中的其中一者上，其中，該複合層j包括一7.5μm的聚醯亞胺層j1及一與該環氧樹脂層i連接的12.5μm的膠體層j2；接著，於160℃下使該膠體層j2固化。該複合層j上的通孔j3，可使部分銅箔裸露。
該習知電路板I中通孔j3的平均孔徑為600μm。該習知電路板I所使用的複合層j僅能使用機械方式或雷射方式開孔，且該機械方式易受限於開孔機械元件尺寸， 導致不易達到目前開孔的孔徑需求，而該雷射方式成本過高，因此，該印刷電路板不適合作為可微孔化設計的前驅材料。以及該習知電路板I因使用環氧樹脂，導致其韌性及透氣性不佳。再者，隨著電路板薄型化的需求，該習知電路板I仍過厚，且將其進行減薄，則會導致其絕緣性變差。除上述缺點外，於熱壓合過程中，因膠體層j2具有流動性，當擠壓時，因膠體層j2會溢流至通孔j3中，導致裸露的銅箔面積比所需來的小，繼而影響後續的導電性。
參閱圖3，第二種習知電路板II的製備方法與第一種習知電路板I的製備方法不同在於，還包含以下步驟：於裸露的銅箔上設置液態感光防焊綠漆(liquid photoimageable soldermask)，之後對該液態感光防焊綠漆進行微影製程，使該硬化的感光防焊綠漆形成微小化開孔m，並裸露出銅箔。
該習知電路板II中該硬化的感光防焊綠漆開孔的平均孔徑為50μm。該習知電路板II雖可形成微小化開孔，但製備繁複，以及該習知電路板II因使用環氧樹脂，導致其韌性及透氣性不佳。
因此，本發明之第一目的，即在提供一種製備簡易、可形成適用於目前所需的微小化開孔，且具有較佳的韌性及透氣性的可感光開孔的電路板。
於是本發明可感光開孔的電路板，包含：一絕緣層，包括一上表面、一下表面，及複數個分別自 該上表面貫穿該下表面的穿孔面，且由該等穿孔面各自界定出一穿孔；一導電層，設置在該絕緣層上，包括一第一導電層，且該第一導電層包括一上表面、一下表面，及複數個分別自該上表面貫穿該下表面的貫孔面，且由該等貫孔面各自界定出一貫孔，其中，該等貫孔中部分貫孔與該等穿孔中部份穿孔連通；複數個導體，分別包括相反側的一第一表面及一第二表面，且該等第一表面分別與該等穿孔面連接，且每一個導體接觸該第一導電層；及一覆蓋層，覆蓋在該第一導電層上，並填滿未與該等穿孔連通的每一個貫孔，且完整覆蓋該等導體的第二表面，其中，該覆蓋層包括聚醯亞胺系光阻劑。
本發明可感光開孔的電路板的平均厚度範圍為10μm至1,000μm。
<<絕緣層>>
該絕緣層例如但不限於環氧樹脂層、聚醯亞胺樹脂層、聚酯樹脂層、含氟樹脂層，或液晶型高分子層等。
該絕緣層的平均厚度範圍為5μm至50μm。較佳地，該等穿孔的平均孔徑範圍分別為大於0mm至0.25mm。
較佳地，該絕緣層為可撓性絕緣層。較佳地，該絕緣層為聚醯亞胺樹脂層。
<<導電層>>
該導電層例如但不限於導電金屬層、導電高分子層，或包含導電金屬及高分子的複合層等。
該導電金屬層例如但不限於銅箔、鋁箔、金箔、銀箔，或複合金屬箔等。較佳地，該導電金屬層為銅箔。
較佳地，該導電層還包括一第二導電層，與該第一導電層分別位於該絕緣層的兩相反側，且，每一個導體接觸該第二導電層。
更佳地，該第二導電層具有一上表面、一下表面，及複數個分別自該上表面貫穿該下表面的通孔面，且由該等通孔面各自界定出一通孔。該等通孔中部分通孔與該等穿孔中部份穿孔連通，且該覆蓋層覆蓋在該第一導電層及第二導電層上，並填滿未與該等穿孔連通的每一個通孔，且覆蓋該等導體的第二表面。
<<導體>>
較佳地，該等導體中的每一個導體是擇自於導電金屬、導電高分子，或此等之一組合。
該導電金屬例如但不限於銅、錫鉛合金，或鎳金合金等。
<<覆蓋層>>
本發明為避免大量空氣存在於該等穿孔、貫孔及通孔中產生的熱脹冷縮效應，使得印刷電路板尺寸安定性變差，甚至變形，較佳地，該覆蓋層填滿該絕緣層中的 每一個穿孔、第一導電層中的每一個貫孔及第二導電層中的每一個通孔。
較佳地，該聚醯亞胺系光阻劑是擇自於聚醯亞胺系負型光阻劑或聚醯亞胺系正型光阻劑。
本發明可感光開孔的電路板的製備方法，包含以下步驟：提供一積層體，包括絕緣層、形成於該絕緣層上的導電層以及複數個導體，其中，該絕緣層包括一上表面、一下表面，及複數個分別自該上表面貫穿該下表面的穿孔面，且該等穿孔面各自界定出一穿孔；該導電層包括第一導電層，且該第一導電層包括一上表面、一下表面，及複數個分別自該上表面貫穿該下表面的貫孔面，且該等貫孔面各自界定出一貫孔，其中，該等貫孔中部分貫孔與該等穿孔中部份穿孔連通；該等導體分別包括相反側的一第一表面及一第二表面，且該等第一表面分別與該等穿孔面連接，且每一個導體接觸該第一導電層；及提供一聚醯亞胺系光阻劑，形成在該第一導電層上，並填滿未與該等穿孔連通的每一個貫孔，且覆蓋該等導體的第二表面。
本發明之第二目的，即在提供一種多層電路板。
本發明多層電路板包含上述可感光開孔的電路板。
該多層電路板可在上述可感光開孔的電路板上 形成導電層、銅箔積層板或環氧樹脂層。該導電層如上述導電層，故不再贅述。該銅箔積層板例如但不限於該印刷電路板中所使用的具有線路化銅箔的單面板、具有線路化銅箔的雙面板、具有線路化銅箔的多層板、包含覆蓋膜及上述單面板的基板、包含覆蓋膜及上述雙面板的基板，或包含覆蓋膜及上述多層板的基板等。
本發明之功效在於：本發明可感光開孔的電路板中的覆蓋層不僅可保護該導體層，還可進行微影製程形成微小化開孔，以及，相較於以往習知電路板，本發明可感光開孔的電路板具有較佳的韌性及透氣性，且更適合用於需薄型化電路板的產品上。再者，相較於以往習知印刷電路板的製備方法，本發明可感光開孔的電路板製備簡易，且因覆蓋層還可用來包覆導體，可減少習知印刷電路板形成複合層及使用填充材的步驟。
1‧‧‧可感光開孔的電路板
2‧‧‧聚醯亞胺層
21‧‧‧上表面
22‧‧‧下表面
23‧‧‧穿孔面
24‧‧‧穿孔
3‧‧‧銅箔
31‧‧‧第一銅箔
311‧‧‧第一銅箔上表面
312‧‧‧第一銅箔下表面
313‧‧‧貫孔面
314‧‧‧貫孔
32‧‧‧第二銅箔
321‧‧‧第二銅箔上表面
322‧‧‧第二銅箔下表面
323‧‧‧通孔面
324‧‧‧通孔
4‧‧‧銅導體
41‧‧‧第一表面
42‧‧‧第二表面
5‧‧‧聚醯亞胺光阻層
51‧‧‧微貫孔
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一示意剖面圖，說明習知電路板的結構；圖2是一流程圖，說明習知電路板的製備方法；圖3是一流程圖，說明習知電路板的製備方法；圖4是一示意剖面圖，說明本發明第一較佳實施例之可感光開孔的電路板的結構；圖5是一示意剖面圖，說明本發明第二較佳實施例之可感光開孔的電路板的結構； 圖6是一示意剖面圖，說明本發明第三較佳實施例之可感光開孔的電路板的結構；圖7是一示意剖面圖，說明本發明第三較佳實施例之可感光開孔的電路板經微影製程後的結構；及，圖8是一示意剖面圖，本發明多層電路板之第一較佳實施例。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖4，本發明可感光開孔的電路板1之第一較佳實施例包含一12μm的聚醯亞胺層2、一12μm的銅箔3、複數個銅導體4以及一做為覆蓋層的聚醯亞胺系光阻層5。
該聚醯亞胺層2具有一上表面21、一下表面22，及複數個分別自該上表面21貫穿該下表面22的穿孔面23，且由該等穿孔面23各自界定出一孔徑為0.1mm的穿孔24。
該銅箔3設置在該聚醯亞胺層2上，並包括一12μm的第一銅箔31。該第一銅箔31具有一第一銅箔上表面311、一第一銅箔下表面312，及複數個分別自該第一銅箔上表面311貫穿該第一銅箔下表面312的貫孔面313，且由該等貫孔面313各自界定出一孔徑為0.1mm的貫孔314。該等貫孔314中部分貫孔314與該等穿孔24中部份穿孔24連通。
該等銅導體4，分別包括相反側的第一表面41及第二表面42，且該等第一表面41分別與該等穿孔面23連接，且每一個銅導體4接觸該第一銅箔31。
該聚醯亞胺系光阻層5以塗佈方式覆蓋在該第一銅箔上表面311上，並填滿未與該等穿孔24連通的每一個貫孔314，且覆蓋每一個銅導體4的第二表面42。該聚醯亞胺系光阻層5包含聚醯亞胺系負型光阻劑，且該聚醯亞胺系負型光阻劑包括一可光交聯的聚醯亞胺樹脂及一感光劑。
參閱圖5，本發明可感光開孔的電路板1之第二較佳實施例與第一較佳實施例不同在於：該銅箔3還包括一與該第一銅箔31分別位於該聚醯亞胺層2的兩相反側的12μm的第二銅箔32。
該第二銅箔32具有一第二銅箔上表面321、一第二銅箔下表面322，及複數個分別自該第二銅箔上表面321貫穿該第二銅箔下表面322的通孔面323，且由該等通孔面323各自界定出一孔徑為0.1mm的通孔324。該等通孔324中部分通孔324與該等穿孔24中部份穿孔24連通。每一個銅導體4接觸該第一銅箔31及第二銅箔32。該聚醯亞胺系光阻層5覆蓋在該第一銅箔上表面311及第二銅箔下表面322，並填滿未與該等穿孔24連通的每一個通孔324，且覆蓋該等銅導體4的第二表面42。
參閱圖6，本發明可感光開孔的電路板1之第三較佳實施例與第二較佳實施例不同在於：該聚醯亞胺系光 阻層5填滿聚醯亞胺層2中的每一個穿孔24、第一銅箔31中的每一個貫孔314及第二銅箔32中的每一個通孔324。
參閱圖7，將本發明第三較佳實施例之可感光開孔的電路板1經過預烤(預烤條件：溫度80℃及時間：10min)、曝光(曝光條件：曝光能量：800mJ、曝光燈管能量：66W，及時間：18秒)、顯影(顯影條件：溫度：30±1℃、顯影液：1.0至1.2wt%的碳酸鈉溶液，及時間：60秒)及後烤(後烤條件：溫度：200℃)製程後，可使該覆蓋層5具有複數個自上表面貫穿至下表面的微貫孔51且其孔徑為50μm。
參閱圖8，本發明多層電路板之第一較佳實施例包含本發明第三較佳實施例的可感光開孔的電路板1及形成在該覆蓋層上的銅箔6。
<<評價項目>>
透氣性量測(單位：barrer)：分別提供Φ為3cm的本發明第三較佳實施例的可感光開孔的電路板1中的覆蓋層、圖2習知電路板I中的複合層，及圖3習知電路板II中硬化的液態感光防焊綠漆的待測樣品，且分別使用氣體透過率測試儀(廠牌：Yanoco；型號：GTR-10)量測。該氣體透過率測試儀具有兩個腔室(分別為上腔室及下腔室)及用來連通該等腔室的控制閥。先關閉該控制閥，接著，將下腔室的真空度控制在10-2torr，而上腔室導入氮氣。然後，將該等待測樣品分別置於該等腔室間，並打開該控制閥以使該等腔室連通，待達到測定時間後，關閉該控制閥。收集下腔室中的氣體，並以GC量測氣體體積。接著，以 下式計算出透氣率。
P=(q×k×1)/[(p1-p2)×A×t]
q：下腔室中的氣體體積；k：校正因子；1：待測樣品厚度(cm)；A：待測樣品有效面積(cm2)；t：量測時間；p1：上腔室氣體分壓(cmHg)；p2：下腔室氣體分壓(cmHg)。
擊穿電壓量測(單位：kv)：將本發明第三較佳實施例的可感光開孔的電路板1中的覆蓋層、圖2習知電路板I中的複合層，及圖3習知電路板II中硬化的液態感光防焊綠漆分別使用耐壓測試分析儀(廠牌：Chroma；型號：19056/19057)量測，且測試方法及條件依據IPC TM-650 2.5.6.2及ASTM D149。
反彈力量測(單位：N)：將本發明第三較佳實施例的可感光開孔的電路板1、圖2習知電路板I，及圖3習知電路板II的第二區裁切成7cm×1cm大小的待測樣品。將該等待測樣品由長邊彎折(非180度死折)，使兩端差距3cm。接著，以膠帶將重疊處(面積2cm*1cm)完全貼合固定。使用耐折強度試驗機(廠牌：LLOYD；型號：LRX)進行量測，且使用上夾具下壓重疊處，並量測反彈力。
180℃彎曲測試：將本發明第三較佳實施例的可感光開孔的電路板1、圖2習知電路板I，及圖3習知電路板II中的第二區分別使用耐折強度試驗機(廠牌：LLOYD；型號：LRX)量測，且測試方法及條件依據JIS C 5016 8.7及經濟部工業局台灣電板協會軟性電板FPC外觀品質允收準則規範TPCA-F-001。
以下表1為本發明第三較佳實施例的可感光開孔的電路板1，與圖2及圖3習知電路板的特性比較：
綜上所述，本發明可感光開孔的電路板中的覆蓋層不僅可保護該導體層，還可進行微影製程形成微小化開孔，以及，相較於以往習知電路板，本發明可感光開孔的電路板具有較佳的韌性及透氣性，且更適合用於需薄型化電路板的產品上。再者，相較於以往習知印刷電路板的製備方法，本發明可感光開孔的電路板製備簡易，且因覆蓋層還可用來包覆導體，可減少習知印刷電路板形成複合層及填充孔洞的步驟，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修 飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1‧‧‧可感光開孔的電路板
2‧‧‧聚醯亞胺層
24‧‧‧穿孔
3‧‧‧銅箔
31‧‧‧第一銅箔
314‧‧‧貫孔
32‧‧‧第二銅箔
324‧‧‧通孔
4‧‧‧銅導體
5‧‧‧聚醯亞胺光阻層

Claims (5)

  1. 一種可感光開孔的電路板，包含：一絕緣層，包括一上表面、一下表面，及複數個分別自該上表面貫穿該下表面的穿孔面，且由該等穿孔面各自界定出一穿孔，該等穿孔的平均孔徑範圍分別為大於0mm至0.25mm；一導電層，包括位於該絕緣層兩相反側上的一第一導電層及一第二導電層，且該第一導電層包括一上表面、一下表面，及複數個分別自該上表面貫穿該下表面的貫孔面，且由該等貫孔面各自界定出一貫孔，且該第二導電層具有一上表面、一下表面，及複數個分別自該上表面貫穿該下表面的通孔面，且由該等通孔面各自界定出一通孔，其中，該等貫孔中部分貫孔、該等穿孔中部份穿孔，及該等通孔中部分通孔相互連通；複數個導體，分別包括相反側的一第一表面及一第二表面，且該等第一表面與該等穿孔面、該等貫孔面及該等通孔面連接，且每一個導體接觸該第一導電層及第二導電層；及一覆蓋層，覆蓋在該第一導電層及該第二導電層上，並填滿該絕緣層中的每一個穿孔、第一導電層中的每一個貫孔及第二導電層中的每一個通孔，且完整覆蓋該等導體的第二表面，其中，該覆蓋層包括聚醯亞胺系光阻劑。
  2. 如請求項1所述的可感光開孔的電路板，其中，該聚醯 亞胺系光阻劑是擇自於聚醯亞胺系負型光阻劑或聚醯亞胺系正型光阻劑。
  3. 如請求項1所述的可感光開孔的電路板，其中，該等導體中的每一個導體是擇自於導電金屬、導電高分子，或此等之一組合。
  4. 如請求項1所述的可感光開孔的電路板，其中，該絕緣層為可撓性絕緣層。
  5. 一種多層電路板，包含：請求項1所述的可感光開孔的電路板。
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