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TWI849058B - 用於製備印刷電路板產品之方法、用於製備印刷電路板產品之裝置、用於噴墨列印機之感光性油墨及不透氧油墨 - Google Patents

用於製備印刷電路板產品之方法、用於製備印刷電路板產品之裝置、用於噴墨列印機之感光性油墨及不透氧油墨 Download PDF

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TWI849058B
TWI849058B TW109104677A TW109104677A TWI849058B TW I849058 B TWI849058 B TW I849058B TW 109104677 A TW109104677 A TW 109104677A TW 109104677 A TW109104677 A TW 109104677A TW I849058 B TWI849058 B TW I849058B
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ink
oxygen
photosensitive
impermeable
circuit board
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納瓦 什帕斯曼
亞伯拉罕 葛羅斯
阿里 格雷澤
Original Assignee
以色列商奧寶科技有限公司
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Abstract

一種用於製備一具有高度密集導體之印刷電路板產品之方法，該方法包含：提供一包含一導電層之印刷電路板基板；採用一噴墨列印機於印刷電路板基板上選擇性地印刷未曝光感光性圖案，未曝光感光性圖案之一厚度小於5微米；將感光性圖案曝光於輻射由此界定被曝光圖案，被曝光圖案之一節距小於20微米；以及根據由被曝光圖案界定之一圖案濕法蝕刻導電層，由此界定一節距小於30微米之高度密集導體。

Description

用於製備印刷電路板產品之方法、用於製備印刷電路板產品 之裝置、用於噴墨列印機之感光性油墨及不透氧油墨
本發明係關於基於液體光致抗蝕劑材料之噴墨之印刷電路板(PCB)生產。
生產印刷電路板(printed circuit board；PCB)之各種系統及方法於此項技術中係已知的。
本發明力圖提供基於液體光致抗蝕劑材料之噴墨之印刷電路板(PCB)生產之改進之系統及方法。
因此，根據本發明之一較佳實施例，提供一種用於製備一具有高度密集導體之印刷電路板產品之方法，該方法包含：提供一包含一導電層之印刷電路板基板；採用一噴墨列印機於印刷電路板基板上選擇性地印刷未曝光感光性圖案，未曝光感光性圖案之一厚度小於5微米；將感光性圖案曝光於輻射由此界定被曝光圖案，被曝光圖案之一節距小於20微米；以及根據由被曝光圖案界定之一圖案濕法蝕刻導電層，由此界定一節距小於30微米之高度密集導體。
較佳地，高度密集導體之一節距小於25微米。更佳地，高度密集導體之一節距小於20微米。
根據本發明之一較佳實施例，導電層係一銅層。
根據本發明之一較佳實施例，該方法亦包含於採用一噴墨列印機選擇性地印刷未曝光感光性圖案之後且於該曝光該等感光性圖案之前，採用一噴墨列印機選擇性地印刷不透氧圖案。另外，不透氧圖案之一高度小於3微米。另外或可選地，不透氧圖案對輻射係透明的。較佳地，不透氧圖案之印刷不會增加被曝光圖案之節距。
根據本發明之一較佳實施例，該方法亦包含於該等未曝光感光性圖案及該等不透氧圖案暴光於輻射之前，檢查該等未曝光感光性圖案及該等不透氧圖案中至少其中之一。
根據本發明之一較佳實施例，該方法亦包含於採用一噴墨列印機選擇性地印刷未曝光感光性圖案之前，對印刷電路板基板進行配準。
較佳地，未曝光感光性圖案用包含以下之感光性油墨印刷：光致抗蝕劑，構成33重量%至64重量%之感光性油墨；溶劑，構成19.99重量%至59.99重量%之感光性油墨；潤濕劑，構成1重量%至10重量%之感光性油墨；界面活性劑，構成0.01重量%至0.1重量%%之感光性油墨；黏合促進劑，構成1重量%至3重量%之感光性油墨，黏合促進劑之一分子量介於1700道爾頓至70000道爾頓之間；以及鹼性溶液，構成2重量%至3重量%之感光性油墨，黏合促進劑溶解於鹼性溶液中。
根據本發明之一較佳實施例，該黏合促進劑能夠操作以增加印刷有該感光性油墨之一銅組件之一濕法蝕刻製程之各向異性。另外或另選地，感光性油墨之一表面張力小於30達因/公分。
根據本發明之一較佳實施例，不透氧圖案用包含以下之不透氧油墨印刷：聚合物，構成10重量%至15重量%之不透氧油墨，聚合物之一最小分子量為7000道爾頓；一或多種溶劑，構成總計63.9重量%至68.99重量%之 不透氧油墨；增稠劑溶劑，構成20重量%之不透氧油墨；潤濕劑，構成1重量%之不透氧油墨；以及界面活性劑，構成0.01重量%至0.1重量%之不透氧油墨。
較佳地，該不透氧油墨對一波長介於355奈米至460奈米之間之光係透明的。另外或另選地，不透氧油墨之一表面張力小於30達因/公分。
根據本發明之另一較佳實施例，亦提供一種用於製備一具有高度密集導體之印刷電路板產品之裝置，該裝置包含：一公共底架；一噴墨列印機，安裝於公共底架上且能夠操作以於一印刷電路板基板上選擇性地印刷未曝光感光性圖案，未曝光感光性圖案之一厚度小於5微米；以及一圖案曝光器，安裝於公共底架上且能夠操作以將感光性圖案曝光於輻射由此界定被曝光圖案，被曝光圖案之一節距小於20微米。
根據本發明之一較佳實施例，噴墨列印機包含能夠操作以印刷感光性油墨之未曝光感光性圖案之一第一噴墨頭及能夠操作以印刷不透氧油墨之不透氧圖案之一第二噴墨頭。另外，該等噴墨頭之噴嘴板能夠操作以被加熱至40℃至60℃之間來達成該感光性油墨及該不透氧油墨之最佳黏度。
根據本發明之一較佳實施例，該裝置包含一至少部分地圍繞公共底架、噴墨列印機及圖案曝光器之罩。另外，該罩中之氣氛之特徵在於一惰性氣體流，該惰性氣體流能夠操作以防止於由該圖案曝光器將其曝光期間該等未曝光感光性圖案之氧化。
較佳地，該裝置亦包含能夠操作以乾燥未曝光感光性圖案之至少一第一油墨乾燥器。另外，該第一噴墨頭、該至少第一油墨乾燥器及該第二噴墨頭被佈置成使得該印刷電路板基板沿著該公共底架之逐步前進容許該等未曝光感光性圖案於該第二噴墨頭印刷該等不透氧圖案之前被該至少 第一油墨乾燥器乾燥。
較佳地，該裝置亦包含能夠操作以檢查該等未曝光感光性圖案及該等不透氧圖案中至少其中之一之一照相機。
根據本發明之一較佳實施例，該圖案曝光器包含發射介於355奈米至460奈米範圍內之光之至少一個光源。較佳地，圖案曝光器係一雷射直接成像曝光器。另選地，圖案曝光器係一發光二極體(Light-Emitting Diode；LED)曝光器。
根據本發明之一較佳實施例，該裝置亦包含能夠操作以配準印刷電路板基板之一照相機。
根據本發明之一較佳實施例，該裝置亦包含一公共平台。另外，該公共平台被加熱至80℃之一最高溫度，以幫助乾燥該感光性油墨及該不透氧油墨中至少其中之一。
根據本發明之一較佳實施例，未曝光感光性圖案用包含以下之感光性油墨印刷：光致抗蝕劑，構成33重量%至64重量%之感光性油墨；溶劑，構成19.99重量%至59.99重量%之感光性油墨；潤濕劑，構成1重量%至10重量%之感光性油墨；界面活性劑，構成0.01重量%至0.1重量%%之感光性油墨；黏合促進劑，構成1重量%至3重量%之感光性油墨，黏合促進劑之一分子量介於1700道爾頓至70000道爾頓之間；以及鹼性溶液，構成2重量%至3重量%之感光性油墨，黏合促進劑溶解於鹼性溶液中。
根據本發明之一較佳實施例，該黏合促進劑能夠操作以增加印刷有該感光性油墨之一銅組件之一濕法蝕刻製程之各向異性。另外或另選地，感光性油墨之一表面張力小於30達因/公分。
根據本發明之一較佳實施例，不透氧圖案用包含以下之不透氧油墨印刷：聚合物，構成10重量%至15重量%之不透氧油墨，聚合物之一最小 分子量為7000道爾頓；一或多種溶劑，構成總計63.9重量%至68.99重量%之不透氧油墨；增稠劑溶劑，構成20重量%之不透氧油墨；潤濕劑，構成1重量%之不透氧油墨；以及界面活性劑，構成0.01重量%至0.1重量%之不透氧油墨。
較佳地，該不透氧油墨對一波長介於355奈米至460奈米之間之光係透明的。另外或另選地，不透氧油墨之一表面張力小於30達因/公分。
根據本發明之又一較佳實施例，進一步提供一種用於製備一具有高度密集導體之印刷電路板產品之裝置，該裝置包含：一公共平台；一噴墨列印機，能夠操作以於平台上之一印刷電路板基板上選擇性地印刷未曝光圖案，未曝光圖案之厚度小於8微米；以及一圖案曝光器，能夠操作以將平台上之印刷電路板基板上之圖案曝光於輻射由此界定被曝光圖案，被曝光圖案之一節距小於20微米。
根據本發明之一較佳實施例，噴墨列印機包含能夠操作以印刷感光性油墨之未曝光感光性圖案之一第一噴墨頭及能夠操作以印刷不透氧油墨之不透氧圖案之一第二噴墨頭。另外，該等噴墨頭之噴嘴板能夠操作以被加熱至40℃至60℃之間來達成該感光性油墨及該不透氧油墨之最佳黏度。
較佳地，該裝置亦包含一至少部分地圍繞公共平台、噴墨列印機及圖案曝光器之罩。另外，該罩中之氣氛之特徵在於一惰性氣體流，該惰性氣體流能夠操作以防止於由該圖案曝光器將其曝光期間該等未曝光感光性圖案之氧化。
根據本發明之一較佳實施例，該裝置亦包含能夠操作以乾燥未曝光感光性圖案之至少一第一油墨乾燥器。另外，該第一噴墨頭、該至少第一油墨乾燥器及該第二噴墨頭被佈置成使得該印刷電路板基板藉由該公共 平台之逐步前進容許該等未曝光感光性圖案於該第二噴墨頭印刷該等不透氧圖案之前被該至少第一油墨乾燥器乾燥。
較佳地，該裝置亦包含能夠操作以檢查該等未曝光感光性圖案及該等不透氧圖案中至少其中之一之一照相機。
根據本發明之一較佳實施例，該圖案曝光器包含發射介於355奈米至460奈米範圍內之光之至少一個光源。較佳地，圖案曝光器係一雷射直接成像曝光器。另選地，圖案曝光器係一發光二極體曝光器。
根據本發明之一較佳實施例，該裝置亦包含能夠操作以配準印刷電路板基板之一照相機。
較佳地，該裝置亦包含一公共底架。
根據本發明之一較佳實施例，該公共平台被加熱至80℃之一最高溫度，以幫助乾燥該未曝光感光性油墨及該不透氧油墨中至少其中之一。
根據本發明之一較佳實施例，未曝光感光性圖案用包含以下之感光性油墨印刷：光致抗蝕劑，構成33重量%至64重量%之感光性油墨；溶劑，構成19.99重量%至59.99重量%之感光性油墨；潤濕劑，構成1重量%至10重量%之感光性油墨；界面活性劑，構成0.01重量%至0.1重量%%之感光性油墨；黏合促進劑，構成1重量%至3重量%之感光性油墨，黏合促進劑之一分子量介於1700道爾頓至70000道爾頓之間；以及鹼性溶液，構成2重量%至3重量%之感光性油墨，黏合促進劑溶解於鹼性溶液中。
較佳地，該黏合促進劑能夠操作以增加印刷有該感光性油墨之一銅組件之一濕法蝕刻製程之各向異性。另外或另選地，感光性油墨之一表面張力小於30達因/公分。
根據本發明之一較佳實施例，不透氧圖案用包含以下之不透氧油墨印刷：聚合物，構成10重量%至15重量%之不透氧油墨，聚合物之一最小 分子量為7000道爾頓；一或多種溶劑，構成總計63.9重量%至68.99重量%之不透氧油墨；增稠劑溶劑，構成20重量%之不透氧油墨；潤濕劑，構成1重量%之不透氧油墨；以及界面活性劑，構成0.01重量%至0.1重量%之不透氧油墨。
較佳地，該不透氧油墨對一波長介於355奈米至460奈米之間之光係透明的。另外或另選地，不透氧油墨之一表面張力小於30達因/公分。
根據本發明之再一較佳實施例，再進一步提供一種用於一噴墨列印機之感光性油墨，該感光性油墨包含：光致抗蝕劑，構成33重量%至64重量%之感光性油墨；溶劑，構成19.99重量%至59.99重量%之感光性油墨；潤濕劑，構成1重量%至10重量%之感光性油墨；界面活性劑，構成0.01重量%至0.1重量%%之感光性油墨；黏合促進劑，構成1重量%至3重量%之感光性油墨，黏合促進劑之一分子量介於1700道爾頓至70000道爾頓之間；以及鹼性溶液，構成2重量%至3重量%之感光性油墨，黏合促進劑溶解於鹼性溶液中。
較佳地，該黏合促進劑能夠操作以增加印刷有該感光性油墨之一銅組件之一濕法蝕刻製程之各向異性。另外或另選地，感光性油墨之一表面張力小於30達因/公分。
根據本發明之一較佳實施例，該感光性油墨能夠操作以形成一高度小於5微米之印刷特徵。
根據本發明之另一較佳實施例，甚至進一步提供一種用於一噴墨列印機之不透氧油墨，該不透氧油墨包含：聚合物，構成10重量%至15重量%之不透氧油墨，聚合物之一最小分子量為7000道爾頓；一或多種溶劑，構成總計63.9重量%至68.99重量%之不透氧油墨；增稠劑溶劑，構成20重量%之不透氧油墨；潤濕劑，構成1重量%之不透氧油墨；以及界面活性劑，構 成0.01重量%至0.1重量%之不透氧油墨。
根據本發明之一較佳實施例，該不透氧油墨對一波長介於355奈米至460奈米之間之光係透明的。另外或另選地，不透氧油墨之一表面張力小於30達因/公分。
較佳地，該不透氧油墨能夠操作以形成一高度小於3微米之印刷特徵。
根據本發明之再一較佳實施例，亦提供一種用於製備一印刷電路板產品之方法，該方法包含：提供一包含一導電層之印刷電路板基板；採用一噴墨列印機於印刷電路板基板上選擇性地印刷未曝光感光性圖案；以及將感光性圖案曝光於輻射由此界定被曝光圖案，其特徵在於印刷未曝光感光性圖案包含逐層印刷及乾燥多個層，使得於印刷一層之一後續層之前乾燥該層，由此減少或消除針孔之產生。
根據本發明之又一較佳實施例，進一步提供一種用於製備一印刷電路板產品之方法，該方法包含：提供一包含一導電層之印刷電路板基板；用液體光致抗蝕劑油墨溶劑擦拭清潔導電層；然後採用一噴墨列印機於印刷電路板基板上選擇性地印刷未曝光感光性圖案。
根據本發明之又一較佳實施例，又進一步提供一種用於製備一印刷電路板產品之方法，該方法包含：提供一包含一導電層之印刷電路板基板；以及採用一噴墨列印機於印刷電路板基板上之選定位置處選擇性地印刷貫穿孔填充材料油墨。
根據本發明之又一較佳實施例，亦提供一種用於製備一包含貫通孔之印刷電路板產品之裝置，該裝置包含：一公共平台，其特徵在於，其包含進行光散射之一印刷電路板基板支撐表面；一雷射光產生器，使雷射光撞射於印刷電路板基板支撐表面上，其中經由貫通孔到達印刷電路板基 板支撐表面之雷射光被散射，以亦撞射於貫通孔之側壁上，由此導致貫通孔內之光致抗蝕劑聚合。
較佳地，印刷電路板基板支撐表面係進行雷射光擴散。
100:電腦控制產品製備小型環境
102:罩
110:公共底架
112:公共平台/平台
114:印刷電路板基板
116:子系統/第一子系統
118:照相機
120:高通量壓電噴墨列印機
130:第一高通量雙向壓電噴墨頭
140:第一油墨乾燥器
150:第二HTBPIH
160:第二油墨乾燥器
170:第二照相機
172:惰性氣體流
180:圖案曝光器
190:HTBPIH
191:油墨固化裝置
200:印刷電路板產品
210:銅層
212:印刷圖案
214、216、224、230、570:箭頭
220、222:被曝光圖案
300:印刷及曝光製備方法
308:第一步驟
310、312、313、318、326、324、328:步驟
311:配準步驟
314:油墨固化步驟
315:感光性油墨印刷步驟
316:第一乾燥步驟
320:不透氧油墨印刷步驟
322:第二乾燥步驟
410:比例尺
500:PCB板
502:貫穿孔
503:非導電區域
510:介電芯
520:薄銅層
530:光致抗蝕劑油墨
540:曝光
550:通孔填充油墨
560:擴散層
結合圖式，自下面之詳細說明將更全面地理解及認識本發明，在圖式中：第1A圖及第1B圖係根據本發明之一較佳實施例構造及可操作之一電腦控制產品製備小型環境(computer-controlled product preparation mini environment；CCPPME)之二個替代實施例之簡化示意圖。
第2A圖至第2C圖係由第1圖之CCPPME製備之一印刷電路板(PCB)產品之簡化圖，其示出製備之各個階段。
第3圖係簡化流程圖，其示出可用於使用第1A圖或第1B圖之CCPPME製備第2A圖至第2C圖之印刷電路板產品中之典型印刷及曝光製備方法。
第4A圖至第4H圖係由一光學顯微鏡拍攝之第2A圖至第2C圖之印刷電路板產品之影像。
第5A圖、第5B圖及第5C圖係製備包含貫穿孔之一印刷電路板產品之方法之簡化圖，印刷電路板產品可使用第1B圖之CCPPME來製備。
現在參考第1A圖，其係根據本發明之一較佳實施例構造及可操作之一電腦控制產品製備小型環境(CCPPME)100之簡化示意圖。注意到，第1A圖並非按比例繪製，且虛線圍繞僅於本發明之某些實施例中存在之子系統繪製。進一步注意到，CCPPME 100可操作以於各種基板(尤其包括撓曲板、多孔板及輥對輥)上印刷及曝光感光性特徵。CCPPME 100較佳地包含一輥對輥處理系統(未示出)，例如美國專利公開案第2017/0225447號或 第2018/0229516號中闡述之輥對輥處理系統，該公開案之揭露內容以引用方式併入本文中。
如於第1A圖中所見，CCPPME 100較佳地包含一罩102，罩102安裝於具有一公共平台112之一公共底架110上方。公共平台112可操作以使基板、通常是下文中參考第2A圖至第2C圖示出及闡述的印刷電路板(PCB)基板114前進通過CCPPME 100之各種子系統116。一典型公共平台112如於受讓人之美國專利第8,770,563號中闡述般構造及可操作，該專利之揭露內容以引用方式併入本文中。
較佳地，公共平台112具有一高平坦度，例如於一800毫米長度上小於50微米之一斜率。此外，於平台112內產生之真空較佳地足夠強，以保持一厚度介於0.05毫米與10毫米之間之印刷電路板基板。
較佳地，CCPPME 100之一第一子系統116包含一照相機118，例如購自德國伊爾默瑙之技術團隊影像處理有限公司(TechnoTeam Bildverarbeitung GmbH,Ilmenau,Germany)之TTDCMOS120。照相機118可操作以於由CCPPME 100進一步處理之前配準一印刷電路板基板114。應理解，公共平台112以一不變之方式使印刷電路板基板114前進，使得於照相機118配準印刷電路板基板114之後，當印刷電路板基板114由公共平台112支撐時，不需要進一步配準。此外，公共平台112較佳地被加熱，較佳地被加熱至100℃之一最高溫度，以有助於一旦印刷便乾燥油墨。更佳地，公共平台112被加熱至80℃之一最高溫度，以有助於一旦印刷便乾燥油墨。進一步較佳地，公共平台112被加熱至50℃之一最高溫度，以有助於一旦印刷便乾燥油墨。
較佳地，CCPPME 100之另一子系統116包含一高通量壓電噴墨列印機(high-throughput piezoelectric inkjet printer；HTPIJ)120，高通量壓 電噴墨列印機120包含至少一第一高通量雙向壓電噴墨頭(high-throughput bidirectional piezoelectric inkjet head；HTBPIH)130，可操作以印刷感光性油墨；以及至少一第一油墨乾燥器140，可操作以乾燥由第一HTBPIH 130印刷於印刷電路板基板114上之感光性油墨。HTPIJ 120可任選地包含一第二HTBPIH 150，可與第一HTBPIH 130相同，可操作以印刷不透氧油墨；及一第二油墨乾燥器160，可操作以乾燥由第二HTBPIH 150印刷於印刷電路板基板114上之不透氧油墨。
較佳地，第一HTBPIH 130及第二HTBPIH 150皆由不溶於本發明油墨中使用之溶劑中之一材料形成，此將於下文中闡述。第一HTBPIH 130及第二HTBPIH 150中之每一者較佳地於5千赫茲至100千赫茲之間之一頻率下操作，且包含複數個噴嘴及噴嘴板，每一噴嘴之體積介於6微微升至60微微升之間，且該等噴嘴板可操作以被加熱，較佳地加熱至25℃至80℃之間之一溫度，以達成感光性油墨及不透氧油墨之最佳黏度。更佳地，該等噴墨頭之噴嘴板可操作以被加熱至40℃至60℃之間來達成該感光性油墨及該不透氧油墨之最佳黏度。另選地，該等噴墨頭之噴嘴板可操作以被加熱至25℃至50℃之間來達成該感光性油墨及該不透氧油墨之最佳黏度。
HTPIJ 120可如美國專利第7,757,628號、第9,085,157號及第9,221,265號中所闡述般構造及可操作，其揭露內容以引用方式併入本文中。
本發明之一實施例之一特定特徵係第一HTBPIH 130、第一油墨乾燥器140及第二HTBPIH 150被佈置成使得印刷電路板基板114之逐步前進容許由第一HTBPIH 130印刷之感光性油墨於被第二HTBPIH 150套印之前被第一油墨乾燥器140乾燥。
應理解，逐層印刷及乾燥有助於避免針孔之形成，針孔之形成原本可能由於各種油墨組分之蒸發速率不同而發生。通常，油墨中之高蒸氣 壓溶劑最初會蒸發，因而增加油墨之黏度，且可能導致一薄聚合物膜之形成。隨後蒸發之較低蒸汽壓溶劑另外可能會於蒸發之氣體通過薄聚合物層時產生一針孔。於印刷一隨後之不透氧油墨層之前乾燥先前印刷之感光性油墨層會避免一薄聚合物膜之形成，因而會避免針孔。
第一油墨乾燥器140及第二油墨乾燥器160可各自係為任何合適之乾燥器，例如一氣流乾燥器、一線性紅外線(infrared ray；IR)燈、一掃描紅外線燈、一閃光燈、一真空乾燥器、一加熱階段乾燥器或其任意組合。藉由改變印刷設置及所使用之油墨，HTPIJ 120為印刷提供長度及寬度尺寸小至50微米且一高度為0.5微米至5微米之特徵。
CCPPME 100之一另外任選之子系統116包含一第二照相機170，例如購自德國伊爾默瑙之技術團隊影像處理有限公司之TTDCMOS120。第二照相機170可操作以檢查印刷特徵。
於某些實施例中，CCPPME 100中、特別是其罩102內之大氣包含一惰性氣體流172，例如流動之N2，其可操作以防止曝光期間印刷特徵之氧化。注意到，無論惰性氣體流172是否包含於CCPPME 100中，或者是否不包含惰性氣體流172，CCPPME 100內之壓力皆保持於環境壓力下。
於某些實施例中，CCPPME 100中、特別是其罩102內之大氣可包含清潔空氣，由此於正壓下提供一清潔環境，例如等級<100,000。
CCPPME 100之一另一子系統116包含一圖案曝光器180，較佳為一雷射直接成像(laser direct imaging；LDI)子系統，其可操作以選擇性地曝光由第一HTBPIH 130印刷之部分感光性油墨。圖案曝光器180可操作以將感光性印刷圖案曝光於雷射輻射，進而界定一線/空間(Line/Space；L/S)小至5/5微米之被曝光圖案。一典型之圖案曝光器180包含發射介於355奈米至460奈米範圍內之光之至少一個光源，且可如美國專利第8,531,751號中所 闡述般構造及可操作，該專利之揭露內容以引用方式併入本文中。
應理解，一個L/S量測之二個值之總和等於一重複圖案之節距。因此，5/5微米之一L/S等於10微米之一節距。一L/S量測之第一值表示重複特徵之規則長度或寬度尺寸，且一L/S量測之第二值表示重複特徵之間之空間之規則長度或寬度尺寸。
另選地，圖案曝光器180可係為任何其他合適之曝光系統，例如一發光二極體曝光器。可適於此種曝光之一典型發光二極體曝光器係購自以色列雅夫尼之奧寶科技公司(Orbotech,Yavne,Israel)之奧寶科技鑽石(Orbotech Diamond)TM 8。
現在參考第1B圖，其示出第1A圖之實施例之一替代形式，且包含如上所述之其所有元件。如第1B圖中所見，提供一額外之HTBPIH 190，且其可操作以印刷貫穿孔填充材料油墨。亦提供一額外之油墨固化裝置191，且其可操作以藉由額外之HTBPIH 190來固化沈積於印刷電路板基板之貫穿孔內之貫穿孔填充材料油墨。
較佳地，公共平台112塗佈有一光擴散層，或者以另一種方式(例如(舉例而言)擦洗或化學粗糙化)處理以進行光散射。以此種方式，經由貫通孔撞射於光擴散層上之雷射光被散射，以亦撞射於貫通孔之側壁上。此種散射之雷射光導致貫通孔內之光致抗蝕劑聚合。特別地，散射之雷射光導致貫通孔側壁上之光致抗蝕劑聚合，該等貫通孔之側壁之光致抗蝕劑未接收到足夠之直接雷射光來聚合。
較佳地，貫通孔內之散射之光將曝光整個內部貫通孔表面。眾所習知，光致抗蝕劑需要一特定曝光光能來完全聚合，且由於貫通孔內表面可能大於貫通孔圓形區域，因此每當曝光撞射於貫通孔區域上時，可能需要增加曝光光強度。增加貫通孔內之曝光光強度之另一原因可能係由於貫 通孔底部之反射率降低，或者來自表面之不均勻散射。為增加貫通孔之曝光強度，應相應地增加直接成像光，例如，藉由提高對應貫通孔區域處之調製雷射掃描點功率。
應理解，於本發明之實施例中可採用負性光致抗蝕劑及正性光致抗蝕劑二者。
適合與CCPPME 100之第一HTBPIH 130結合使用之感光性油墨較佳包含添加溶劑、潤濕劑、界面活性劑及黏合促進劑之光致抗蝕劑。當使用包含界面活性劑之光致抗蝕劑時，可避免使用額外之界面活性劑。於某些實施例中，可向感光性油墨中添加護岸劑(banking agent)。另選地，黏附促進劑亦可用作護岸劑。
如上所述，感光性油墨較佳地包含光致抗蝕劑。較佳地，用於本發明之感光性油墨中之光致抗蝕劑係負性光致抗蝕劑，其或者係自由基聚合光致抗蝕劑，例如購自瑞士巴塞爾之HTP高科技光聚合物公司(HTP HiTech Photopolymere AG,Basel,Switzerland)之迪艾什(Diaetch)100及DET 765.12或購自美國陶氏公司(Dow,Inc.,USA)之弗凸斯特(PHOTOSIT)TM SN68H；或者光二聚聚合光致抗蝕劑，例如購自瑞士巴塞爾之HTP高科技光聚合物公司之DET 539.72及DET 539.21。另選地，用於本發明之感光性油墨之光致抗蝕劑可係為購自台灣台中市大東方樹脂工業有限公司(Great Eastern Resins Industrial Co.Ltd.,Taichung City,Taiwan)之LP7609H、LP7803D1及LP7901V其中之一種；購自台灣長春集團(Chang Chun Group,Taiwan)之龍力特(Longlite)®品牌；購自英國伊萊克特聚合物有限公司(Electra Polymers LTD,England)之弗特拉克(PHOTRAK)TM；及購自日本太陽油墨公司(Taiyo Ink,Japan)之X-77。
如上所述，感光性油墨較佳地包含溶劑。根據噴墨印刷之需要， 溶劑將感光性油墨之黏度自通常不適合自一噴嘴噴出之光致抗蝕劑之黏度降低至更適合自一噴嘴噴出之一黏度。於列印機工作溫度下，感光性油墨之黏度較佳地介於5厘泊至15厘泊範圍內。較佳地，溶劑之一沸點低於100℃，以有助於感光性油墨之快速乾燥。此外，溶劑較佳對人類及環境具有低風險，尤其具有相對低之毒性質、易燃性質及反應性質。典型之溶劑包括正丙醇、2-甲氧基-2-丙醇、異丁醇、丙二醇單甲醚及異丙醇。
如上所述，感光性油墨較佳地包含潤濕劑。潤濕劑防止感光性油墨於自第一HTBPIH 130噴出之前於噴嘴板上凝固。典型之潤濕劑包括二醇，例如甘油(1重量%至3重量%)、丙二醇(5重量%至10重量%)、二丙二醇(1重量%至3重量%)及三乙二醇(5重量%至10重量%)；以及二醇醚，例如二乙二醇二乙醚(5重量%至10重量%)、二乙二醇二甲醚(5重量%至15重量%)、乙二醇單丁醚(5重量%至10重量%)、二丙二醇二甲醚(2重量%至6重量%)及二丙二醇單甲醚(2重量%至6重量%)。
如上所述，感光性油墨較佳地包含界面活性劑。界面活性劑調整感光性油墨之表面張力，以影響其液滴大小及潤濕性二者。感光性油墨之表面張力較佳介於20達因/公分至30達因/公分之範圍內。由第一HTBPIH 130噴出之感光性油墨之液滴大小較佳介於6微微升至60微微升之範圍內。潤濕性較佳使感光性墨滴擴散以於印刷電路板基板114上形成具有最小凸起之平坦之沈積。典型之界面活性劑包括矽聚合物，例如購自德國威塞爾之畢克化學有限公司(BYK-Chemie GmbH,Wesel,Germany)之BYK-345(0.1重量%至0.3重量%)、BYK-310(0.1重量%至0.5重量%)及BYK-3760(0.1重量%至0.5重量%)；以及氟聚合物，例如購自美國杜邦公司(DuPont,Inc.,USA)之卡普斯頓(Capstone)TM 1157(0.01重量%至0.05重量%)、卡普斯頓TM 1460(0.05重量%至0.1重量%)及卡普斯頓TM 1475(0.01重量% 至0.05重量%)。
如上所述，感光性油墨較佳地包含黏合促進劑。黏合促進劑促進感光性油墨與印刷電路板基板114之黏合，並產生更平滑之印刷特徵。應理解，黏合促進劑、特別是具有一高酸值之黏合促進劑於顯影期間增加非曝光光聚合物之溶解度，且於其蝕刻期間改善用感光性油墨印刷之特徵之穩定性，甚至對於長度及寬度尺寸小至5微米之特徵亦是如此。黏合促進劑之分子量較佳介於1000道爾頓至70000道爾頓之間。一分子量介於8000道爾頓至70000道爾頓範圍內之黏合促進劑之一些聚合物鏈可延伸超過正印刷之感光性油墨特徵之寬度。於此種情況下，於蝕刻步驟期間，大多數延伸之聚合物鏈將藉由噴射至基板上之液體蝕刻劑之壓力移除。剩餘延伸之聚合物鏈充當護岸劑，吸附至被蝕刻材料之側壁並防止其不期望之各向同性蝕刻。典型之黏合促進劑具有一高酸值，且包括購自德國路德維希港巴斯夫公司(BASF,Ludwigshafen,Germany)之莊臣(Joncryl)® 682、莊臣® ECO 684、莊臣® 680、莊臣® ECO 675、莊臣® 678、莊臣® HPD 696及莊臣® HPD 671。黏合促進劑較佳溶解於鹼性溶液中，例如2-胺基-2-甲基1-丙醇(0.5重量%至4重量%)、2-二甲基胺基乙醇(0.5重量%至4重量%)或乙醇胺。
用於製備適合與CCPPME 100之第一HTBPIH 130結合使用之感光性油墨之一般程序如下。於一第一步驟中，溶劑、鹼性溶液及黏合促進劑於一低剪切混合器(<500轉/分鐘)中較佳地一起混合10分鐘。於一第二步驟中，向混合器中添加界面活性劑及潤濕劑，且將溶液較佳地再混合5分鐘。於一最後之混合步驟中，將光致抗蝕劑溶液添加至混合器中並較佳地再混合10分鐘。此後，藉由一較佳地具有約0.2微米之一孔徑之膜過濾溶液。注意到，感光性油墨之製備係於黃色光條件下進行。
感光性油墨配方之實例
表1至表5示出適合與CCPPME 100之第一HTBPIH 130結合使用之感光性油墨配方之實例。
Figure 109104677-A0305-02-0019-1
Figure 109104677-A0305-02-0019-2
Figure 109104677-A0305-02-0019-3
Figure 109104677-A0305-02-0019-4
Figure 109104677-A0305-02-0019-5
Figure 109104677-A0305-02-0020-6
適合與CCPPME 100之第二HTBPIH 150結合使用之不透氧油墨對於圖案曝光器180之曝光係透明的，且較佳地包含一最小分子量為7000道爾頓之聚合物、溶劑、增稠劑溶劑、潤濕劑及界面活性劑。
不透氧油墨中之聚合物於曝光製程期間屏蔽感光性油墨免受氧氣之影響。屏蔽感光性油墨免受氧氣之影響防止感光性油墨中之聚合劑與氧氣反應來替代於其曝光期間使感光性油墨聚合。典型之聚合物包括聚(乙烯醇)(poly(vinyl alcohol)；PVA)、聚乙烯吡咯啶酮(polyvinylpyrrolidone；PVP)、半纖維素及聚(甲基丙烯酸丁酯-共-(2-二甲基胺基乙基)甲基丙烯酯-共-甲基丙烯酸甲酯)。
如上所述，不透氧油墨較佳地包含溶劑及增稠劑溶劑。根據噴墨印刷之需要，增稠劑溶劑將不透氧油墨之黏度調整至適合自一噴嘴噴出之一黏度。於列印機工作溫度下，不透氧油墨之黏度較佳地介於5厘泊至15厘泊範圍內。較佳地，該溶劑有助於一沸點低於100℃之不透氧油墨之快速乾燥。此外，溶劑較佳對人類及環境具有低風險，尤其具有相對低之毒性質、易燃性質及反應性質。典型之溶劑包括水、正丙醇、2-甲氧基-2-丙醇及異丁醇。典型之增稠劑溶劑包括丙二醇(10重量%至20重量%)、二丙二醇(10重量%至20重量%)及三乙二醇(10重量%至20重量%)。
如上所述，不透氧油墨較佳地包含潤濕劑。潤濕劑防止不透氧油墨於自第二HTBPIH 150噴出之前於噴嘴板上凝固。典型之潤濕劑包括二醇，例如甘油(1重量%至3重量%)；以及二醇醚，例如乙二醇單丁醚(5重量%至10重量%)及二丙二醇二甲醚(2重量%至6重量%)。
如上所述，不透氧油墨較佳地包含界面活性劑。界面活性劑調整不透氧油墨之表面張力，以影響其液滴大小及潤濕性二者。不透氧油墨之 表面張力較佳介於20達因/公分至30達因/公分之範圍內。由第二HTBPIH 150噴出之不透氧油墨之液滴大小較佳介於6微微升至60微微升之範圍內。潤濕性較佳使得不透氧墨滴擴散以於印刷電路板基板114上形成具有最小凸起之平坦之沈積。典型之界面活性劑包括矽聚合物，例如購自德國威塞爾之畢克化學有限公司之BYK-345(0.1重量%至0.3重量%)、BYK-310(0.1重量%至0.5重量%)及BYK-3760(0.1重量%至0.5重量%)；以及氟聚合物，例如購自美國杜邦公司之卡普斯頓TM 1157(0.01重量%至0.05重量%)、卡普斯頓TM 1460(0.05重量%至0.1重量%)及卡普斯頓TM 1475(0.01重量%至0.05重量%)。
用於製備適合與CCPPME 100之第二HTBPIH 150結合使用之不透氧油墨之一般程序如下。於一第一步驟中，溶劑、增稠劑溶劑、潤濕劑及界面活性劑於一低剪切混合器(<500轉/分鐘)中較佳地一起混合5分鐘，然後增加混合剪切，且緩慢添加聚合物，然後較佳地再混合30分鐘。此後，藉由一較佳地具有約0.2微米之一孔徑之膜過濾溶液。
不透氧油墨配方之實例
表6至表7示出適合與CCPPME 100之第二HTBPIH 150結合使用之不透氧油墨配方之實例。
Figure 109104677-A0305-02-0021-7
Figure 109104677-A0305-02-0021-8
Figure 109104677-A0305-02-0022-9
較佳地，適合與第1B圖之CCPPME 100之額外HTBPIH 190結合使用之貫穿孔填充材料油墨之特徵在於其於顯影及蝕刻期間係穩定的，且可藉由剝離來移除。貫穿孔填充材料油墨之固化可藉由熱固化或化學固定來進行。貫穿孔填充材料油墨可係為例如熱可固化之正性光致抗蝕劑，例如酚醛清漆(NOVOLAC)®或聚醯亞胺配方。此外，貫穿孔填充可藉由採用於pH<10時穩定且於pH=14時可選擇性地移除的高酸值丙烯酸聚合物、較佳為丙酸酯或丁酸酯。
於印刷電路板生產中，存在需要於一蝕刻製程期間塗佈及保護之各種類型之通孔，例如貫穿孔及微通孔。貫穿孔可使用液體光致抗蝕劑塗佈，然而，於曝光製程期間，通孔之側壁之中心區域可能無法藉由照射來聚合。結果，穿孔之區域可保持不受保護，且可於蝕刻製程期間被沖洗掉。為克服此問題，貫穿孔填充材料油墨可直接及選擇性地沈積於貫穿孔內，然後將其固化。
適合與第1B圖之CCPPME 100之額外HTBPIH 190結合使用之貫穿孔填充材料油墨較佳地包含溶劑及增稠劑溶劑以及潤濕劑及界面活性劑。根據噴墨印刷之需要，增稠劑溶劑將貫穿孔填充材料油墨之黏度調整至適合自一噴嘴噴出之一黏度。於列印機工作溫度下，貫穿孔填充材料油墨之黏度較佳地介於5厘泊至15厘泊範圍內。較佳地，溶劑之一沸點低於100℃，以有助於貫穿孔填充材料油墨之快速乾燥。此外，溶劑較佳對人類及環境具有低風險，尤其具有相對低之毒性質、易燃性質及反應性質。貫穿孔填充材料油墨之後固化製程較佳地於低於200℃之一溫度下進行。典型之溶劑包括水、正丙醇、2-甲氧基-2-丙醇及異丁醇。典型之增稠劑溶劑包 括丙二醇(10重量%至20重量%)、二丙二醇(10重量%至20重量%)及三乙二醇(10重量%至20重量%)。
如上所述，貫穿孔填充材料油墨較佳地包含潤濕劑。潤濕劑防止貫穿孔填充材料油墨於自額外HTBPIH 190噴出之前於噴嘴板上凝固。典型之潤濕劑包括二醇，例如甘油(1重量%至3重量%)；以及二醇醚，例如乙二醇單丁醚(5重量%至10重量%)及二丙二醇二甲醚(2重量%至6重量%)。
如上所述，貫穿孔填充材料油墨較佳地包含界面活性劑。界面活性劑調整貫穿孔填充材料油墨之表面張力，以影響其液滴大小及潤濕性二者。貫穿孔填充材料油墨之表面張力較佳介於20達因/公分至30達因/公分之範圍內。由額外HTBPIH 190噴出之貫穿孔填充材料油墨之液滴大小較佳介於6微微升至60微微升之範圍內。典型之界面活性劑包括矽聚合物，例如購自德國威塞爾之畢克化學有限公司之BYK-345(0.1重量%至0.3重量%)、BYK-310(0.1重量%至0.5重量%)及BYK-3760(0.1重量%至0.5重量%)；以及氟聚合物，例如購自美國杜邦公司之卡普斯頓TM 1157(0.01重量%至0.05重量%)、卡普斯頓TM 1460(0.05重量%至0.1重量%)及卡普斯頓TM 1475(0.01重量%至0.05重量%)。
現在參考第2A圖至第2C圖，其係由CCPPME 100(第1圖)製備之一印刷電路板產品200之簡化圖，其示出製備之各個階段。注意到第2A圖至第2C圖並非按比例繪製。第2A圖示出一印刷電路板產品200，印刷電路板產品200包含形成有覆蓋其上表面之一銅層210之一印刷電路板基板114，其中銅層210之一厚度通常為0.2微米至36微米之間。第2A圖所示之印刷電路板產品200亦包含至少一個印刷圖案212，印刷圖案212由第一HTBPIH 130且任選地由第二HTBPIH 150選擇性地印刷於銅層210上。注意到，印刷圖案212之長度及寬度尺寸小至50微米，如一對箭頭214及216所示。
印刷圖案212包含由第一HTBPIH 130印刷且一典型厚度介於0.5微米至5微米之間之一感光性印刷圖案，且任選地包含由第二HTBPIH 150印刷且一厚度介於0.1微米至3微米之間之一不透氧印刷圖案。如上所述，任選之不透氧印刷圖案被印刷於感光性印刷圖案之上。
第2B圖示出印刷電路板產品200，其於被圖案曝光器180選擇性曝光後具有印刷圖案212，產生被曝光圖案220及222。應理解，如第2B圖所見，被曝光圖案220之寬度與被曝光圖案222之寬度具有一不同之數量級。注意到，如箭頭224所示，被曝光圖案222具有小至5/5微米之一L/S。
第2C圖示出於將印刷圖案212以及被曝光圖案220及222顯影以及隨後蝕刻銅層210後之印刷電路板產品200。注意到，於蝕刻銅層210之後，如箭頭230所示，被曝光圖案222具有小至10/10微米之一L/S。
現在參考第3圖，其係為示出可用於使用CCPPME 100(第1圖)製備印刷電路板產品200(第2A圖至第2C圖)中之典型印刷及曝光製備方法300之簡化流程圖。CCPPME 100較佳地與其他工具結合使用，作為一更大製作製程之一部分。注意到，印刷及曝光製備方法300特別適合作為減性製作製程之一部分，但不限於與其一起使用。
應理解，儘管下文之實施例說明闡述用於製備印刷電路板產品200之印刷及曝光製備方法300，但印刷及曝光製備方法300亦可使用具有一不同材料及/或厚度之一導電層或一非導電上層之基板來實施，印刷電路板產品200包含於其上表面上形成有銅層210之印刷電路板基板114，其中銅層210之一厚度通常為0.5微米至36微米。通常，當印刷電路板基板114包含一暫時性保護層(例如鉻酸鹽保護層)時，於印刷及曝光製備方法300之前，作為處理之一部分，移除所述保護層。
應理解，使用液體光致抗蝕劑塗層較佳地不再需要為增加表面粗 糙度且由此增加一銅層與乾光致抗蝕劑膜之間之物理黏合所需之一微蝕刻製程，乃因液體光致抗蝕劑塗層會化學黏合至銅層。液體光致抗蝕劑塗層較佳地被印刷於相對光滑之表面上。使用液體光致抗蝕劑塗層可有利於減少製程步驟及材料浪費。此外，當處理光滑表面時，使用液體光致抗蝕劑係有利的，例如撓曲材料或用於高頻應用之材料。
較佳地，用浸於油墨溶劑中之一擦拭物擦拭清潔銅表面，以增加油墨之潤濕性及塗層品質。藉由氧化自一銅表面移除一保護鉻酸鹽層會提供一高反應性及疏水性銅表面，同時向此反應性表面施加合適之溶劑並使其蒸發，此通常需要幾秒鐘，使得銅表面反應性較低且與液體光致抗蝕劑油墨更相容。
如第3圖所見，於一第一步驟308中，一使用者將一合適格式之電腦輔助製造(computer aided manufacturing；CAM)檔案上傳至CCPPME 100，該檔案包含待處理之印刷電路板基板114之期望印刷及曝光指令。於一下一步驟310中，將待處理之印刷電路板基板114放置於CCPPME 100之平台112上，並前進至照相機118以配準印刷電路板基板114，如於一配準步驟311所見。應理解，公共平台112以一不變之方式使印刷電路板基板114前進，使得於步驟311中由照相機118配準印刷電路板基板114之後，當印刷電路板基板114於印刷及曝光製備方法300期間由公共平台112支撐時，不需要進一步配準。
當使用第1B圖之CCPPME 100時，於一下一步驟312中，方法300核查CAM檔案以查看是否需要印刷貫穿孔。較佳地，當印刷貫穿孔時，CAM檔案包含通孔之位置及大小之精確座標以及通孔之期望印刷及曝光指令。
若需要印刷貫穿孔，則使印刷電路板基板114前進至HTBPIH 190來印刷通孔填充油墨，如步驟313中所見。此後，使印刷電路板基板114藉 由平台112前進至一油墨固化步驟314，於油墨固化步驟314中，通孔填充油墨對於下游顯影及蝕刻製程係不可滲透的。
當使用第1A圖之印刷電路基板100時於配準步驟311之後，或者當使用第1B圖之印刷電路基板100時於不需要印刷貫穿孔時之步驟312之後或者於需要印刷貫穿孔時之油墨固化步驟314之後，使被處理之印刷電路板基板114之部分通常前進至第一HTBPIH 130來選擇性地印刷感光性油墨，如感光性油墨印刷步驟315所見。注意到，第一HTBPIH 130印刷感光性油墨以形成一印刷圖案，例如印刷圖案212，該印刷圖案覆蓋印刷電路板基板114之所有區域，印刷電路板基板114包含將於印刷及曝光製備方法300後之一蝕刻階段期間保留之材料。然後，藉由平台112使被處理之印刷電路板基板114之部分前進至其中感光性油墨中存在之溶劑被蒸發之第一油墨乾燥器140，如於一第一乾燥步驟316所見。藉由改變印刷設置及所使用之油墨，於第一乾燥步驟316中溶劑蒸發之後，於感光性油墨印刷步驟315中印刷之特徵之長度及寬度尺寸可小至50微米，且於感光性油墨印刷步驟315中印刷之特徵之高度介於0.5微米至5微米之範圍內。
如於步驟318、320及322中所見，於本發明之某些實施例中，於感光性油墨印刷步驟315中印刷之特徵需要用一不透氧塗層進行塗佈。當感光性油墨包含利用自由基聚合之光致抗蝕劑且感光性油墨於氧氣存在下曝光時，需要感光性油墨之不透氧塗層。
當需要不透氧塗層時，使被處理之印刷電路板基板114之部分前進至第二HTBPIH 150來選擇性地印刷不透氧油墨，如於不透氧油墨印刷步驟320所見。注意到，不透氧油墨較佳地被印刷於所有印刷圖案212上，而不印刷於印刷電路板產品200之其他區域中。
當需要不透氧塗層時，使被處理之印刷電路板基板114之部分然 後前進至第二油墨乾燥器160，且使存在於不透氧油墨中之溶劑蒸發，如於一第二乾燥步驟322中所見。藉由改變印刷設置及所使用之油墨，於第二乾燥步驟322之後，於不透氧油墨印刷步驟320中印刷之特徵之長度及寬度尺寸可介於50微米至印刷電路板基板114之最大尺寸之範圍內，且於不透氧油墨印刷步驟320中印刷之特徵之高度介於0.1微米至3微米之範圍內。
應理解，於步驟315至步驟322期間，印刷電路板產品200較佳地對應於第2A圖。本發明之一實施例之一特定特徵係於不透氧油墨印刷步驟320中印刷之不透氧油墨被印刷於感光性油墨之上，且可操作以於曝光期間保護感光性油墨免受氧化，但於不透氧油墨印刷步驟320中印刷之不透氧油墨不會增大曝光圖案220之最小長度及寬度尺寸。
於不需要一不透氧塗層時之第一乾燥步驟316之後或者於需要一不透氧塗層時之第二乾燥步驟322之後，該製程繼續至一任選之檢查步驟，如於步驟324及326所見。於需要檢查之情況下，使被處理之印刷電路板基板114之部分前進至照相機170，且對印刷電路板基板114進行檢查以確保印刷圖案中有最小針孔，如步驟326中所見。應理解，印刷油墨之液體組成以及印刷圖案212之高度有利於油墨黏合至印刷電路板基板114。
該製程繼續至一下一步驟328，於步驟328中，使被處理之印刷電路板基板114之部分前進至圖案曝光器180，且選擇性地曝光印刷圖案212，以形成被曝光圖案220。應理解，於步驟328之後，印刷電路板產品200較佳地對應於第2B圖。被曝光圖案220之特徵在於小至5/5微米之一L/S。注意到，印刷圖案212被選擇性地曝光，以形成上覆於材料之上之被曝光圖案220，該材料將於印刷及曝光製備方法300後之一蝕刻步驟期間被保留。於步驟328之後，使印刷電路板基板114準備好進行印刷及曝光製備方法300後之進一步處理。
注意到，印刷及曝光製備方法300較佳地形成用於製備一具有高度密集導體之印刷電路板產品之一方法之一部分。於印刷及曝光製備方法300之後，將印刷圖案212顯影並沖洗，以移除感光性印刷圖案之未曝光部分及所有不透氧印刷圖案(於使用時)，僅留下遮蔽印刷電路板基板114之被曝光圖案220。本發明之一特定特徵係被顯影圖案之特徵在於小至5/5微米之一L/S。本發明之一實施例之另一特徵係，由於印刷圖案212之高度以及因此被曝光圖案220之高度，如上文參考第2A圖至第3圖所述，使用CCPPME 100以及印刷及曝光製備方法300製作之一印刷圖案212可於較使用典型已知光微影方法製作之一類似圖案短之一時間內顯影及沖洗。
現在參考第4A圖至第4H圖，其係由一光學顯微鏡拍攝之例如印刷電路板產品200(第2A圖至第2C圖)等一印刷電路板產品之影像。第4A圖至第4H圖之放大倍數由一比例尺410指示。注意到，第4A圖至第4H圖示出將其顯影後之被曝光圖案220。進一步注意到，第4A圖至第4D圖所示之被曝光圖案220由不含黏合促進劑之感光性油墨形成，而第4E圖至第4H圖所示之被曝光圖案220由含黏合促進劑之感光性油墨形成。
現在參考第5A圖，其包含含有一貫穿孔502之一PCB板500之二個簡化剖面影像。第5A圖示出於貫穿孔502之形成期間可能出現之一問題。如第5A圖所見，PCB板500及貫穿孔502二者皆於一介電芯510上塗佈有薄銅層520。然後，用光致抗蝕劑油墨530塗佈PCB板500及銅層520，光致抗蝕劑油墨530覆蓋整個板之銅層520。然後使用一圖案曝光器、通常為LDI曝光器曝光包含銅層520之經塗佈之PCB板500，如箭頭540所指示。於曝光步驟期間，光使貫穿孔502之邊緣附近之光致抗蝕劑油墨530聚合，但不使貫穿孔502內壁之中心之光致抗蝕劑聚合。於一顯影製程之後，將未聚合之光致抗蝕劑油墨530洗掉，以於一後續蝕刻製程期間，使下面之銅層520之一部分 不受保護。此可於貫穿孔502中產生非導電區域503。
現在參考第5B圖，其示出克服第5A圖中闡述之問題之一第一方法。如第5B圖所示，於施加光致抗蝕劑油墨530之前，於貫穿孔502中印刷一通孔填充油墨550且隨後曝光540光致抗蝕劑油墨530，會於顯影及蝕刻製程期間於貫穿孔中之銅表面之上設置一保護層。
現在參考第5C圖，其示出克服第5A圖中闡述之問題之一第二方法。第5C圖示出於包含一擴散層560之一平台上生產一PCB板。於曝光製程期間，到達擴散層之雷射光被反向散射，如箭頭570所示，導致貫穿孔502內之整個光致抗蝕劑油墨530聚合，因此於蝕刻製程期間保護銅層520。
於上面第3圖中闡述之製程之後，於將印刷圖案212顯影之後，更大製作製程繼續進行。應理解，儘管下文闡述之更大製作製程之下一步驟係一銅表面層濕法蝕刻步驟，但更大製作製程之下一步驟可係為一微影製程後之任何合適之步驟，尤其包含一乾法蝕刻步驟、一非導電表面蝕刻步驟或一離子植入步驟，如此項技術中具有通常知識者所已知。
銅層210可使用例如濕法蝕刻等任何合適之蝕刻製程來蝕刻。適合濕法蝕刻之典型蝕刻溶液包含以下組分其中之一：例如CuCl2等銅鹽、例如FeCl3等鐵鹽、硫酸鉻、過硫酸鹽、亞氯酸鈉及過氧化氫。一典型之蝕刻製程包含將一蝕刻溶液噴射至銅層210上。
應理解，於蝕刻步驟之後，印刷電路板產品200較佳地對應於第2C圖。由於如上文參考第2A圖至第3圖所述之印刷圖案212之厚度以及如上文參考感光性油墨所述於印刷圖案中存在護岸劑，蝕刻之各向異性且因此導體之直線性增加，以使導體更緊密地間隔。
注意到，本發明之印刷及曝光製備方法300可用於製作具有各種尺寸之蝕刻導體。本發明之一實施例之一特定特徵係具有10/10微米之一 L/S之蝕刻導體可結合本發明之印刷及曝光製備方法300來製作。舉例而言，一高度為18微米之一銅層可如上所述被蝕刻以形成一L/S小至25/25微米之高度密集導體，而一高度為5微米之一銅層可如上所述被蝕刻以形成一L/S小至10/10微米之高度密集導體。
於蝕刻被曝光圖案220下面之層後，被曝光圖案220可任選地被剝離。由於印刷圖案212之厚度以及因此被曝光圖案220之厚度，如上文參考第2A圖至第3圖所述，相較於使用典型之已知光微影方法製作之一類似圖案而言，使用CCPPME 100以及印刷及曝光製備方法300製作之被曝光圖案220可更容易且於更短之時間內被剝離。此外，於某些情況下可避免剝離被曝光圖案220，且處理可於被曝光圖案220就位之情況下進行。
熟習此項技術者將理解，本發明不限於本文具體闡述及示出之內容，而是亦包含本文闡述之特徵之組合及子組合以及先前技術中不存在之其修改。
100:電腦控制產品製備小型環境
102:罩
110:公共底架
112:公共平台/平台
116:子系統/第一子系統
118:照相機
120:高通量壓電噴墨列印機
130:第一高通量雙向壓電噴墨頭
140:第一油墨乾燥器
150:第二HTBPIH
160:第二油墨乾燥器
170:第二照相機
172:惰性氣體流
180:圖案曝光器

Claims (69)

  1. 一種用於製備一具有高度密集導體之印刷電路板（PCB）產品之方法，該方法包含： 提供一包含一導電層之印刷電路板基板； 採用一噴墨列印機於該印刷電路板基板上選擇性地印刷未曝光感光性圖案，該等未曝光感光性圖案之一厚度小於5微米； 將該等感光性圖案曝光於輻射由此界定被曝光圖案，該等被曝光圖案之一節距小於20微米；及 根據由該等被曝光圖案界定之一圖案濕法蝕刻該導電層，由此界定一節距小於30微米之該等高度密集導體。
  2. 如請求項1所述之用於製備一印刷電路板產品之方法，其中該等高度密集導體之一節距小於25微米。
  3. 如請求項1所述之用於製備一印刷電路板產品之方法，其中該等高度密集導體之一節距小於20微米。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之用於製備一印刷電路板產品之方法，其中該導電層係一銅層。
  5. 如請求項1至3中任一項所述之用於製備一印刷電路板產品之方法，亦包含於該採用一噴墨列印機選擇性地印刷未曝光感光性圖案之後且於該曝光該等感光性圖案之前，採用一噴墨列印機選擇性地印刷不透氧圖案。
  6. 如請求項5所述之用於製備一印刷電路板產品之方法，其中該等不透氧圖案之一高度小於3微米。
  7. 如請求項5所述之用於製備一印刷電路板產品之方法，其中該等不透氧圖案對該輻射係透明的。
  8. 如請求項5所述之用於製備一印刷電路板產品之方法，其中印刷該等不透氧圖案不會增加該等被曝光圖案之該節距。
  9. 如請求項5所述之用於製備一印刷電路板產品之方法，亦包含於該等未曝光感光性圖案及該等不透氧圖案暴光於輻射之前，檢查該等未曝光感光性圖案及該等不透氧圖案中至少其中之一。
  10. 如請求項1至3中任一項所述之用於製備一印刷電路板產品之方法，亦包含於該採用一噴墨列印機選擇性地印刷未曝光感光性圖案之前配準該印刷電路板基板。
  11. 如請求項1至3中任一項所述之用於製備一印刷電路板產品之方法，其中該等未曝光感光性圖案用包含以下之感光性油墨印刷： 光致抗蝕劑，構成33重量%至64重量%之該感光性油墨； 溶劑，構成19.99重量%至59.99重量%之該感光性油墨； 潤濕劑，構成1重量%至10重量%之該感光性油墨； 界面活性劑，構成0.01重量%至0.1重量%之該感光性油墨； 黏合促進劑，構成1重量%至3重量%之該感光性油墨，該黏合促進劑之一分子量係介於1700道爾頓至70000道爾頓之間；及 鹼性溶液，構成2重量%至3重量%之該感光性油墨，該黏合促進劑溶解於該鹼性溶液中。
  12. 如請求項11所述之用於製備一印刷電路板產品之方法，其中該黏合促進劑能夠操作以增加印刷有該感光性油墨之一銅組件之一濕法蝕刻製程之各向異性。
  13. 如請求項11所述之用於製備一印刷電路板產品之方法，其中該感光性油墨之一表面張力小於30達因/公分。
  14. 如請求項5所述之用於製備一印刷電路板產品之方法，其中該等不透氧圖案用包含以下之不透氧油墨印刷： 聚合物，構成10重量%至15重量%之該不透氧油墨，該聚合物之一最小分子量為7000道爾頓； 一或多種溶劑，構成總計63.9重量%至68.99重量%之該不透氧油墨； 增稠劑溶劑，構成20重量%之該不透氧油墨； 潤濕劑，構成1重量%之該不透氧油墨；及 界面活性劑，構成0.01重量%至0.1重量%之該不透氧油墨。
  15. 如請求項14所述之用於製備一印刷電路板產品之方法，其中該不透氧油墨對一波長介於355奈米至460奈米之間之光係透明的。
  16. 如請求項14所述之用於製備一印刷電路板產品之方法，其中該不透氧油墨之一表面張力小於30達因/公分。
  17. 一種用於製備一具有高度密集導體之印刷電路板產品之裝置，該裝置包含： 一公共底架； 一噴墨列印機，安裝於該公共底架上，且能夠操作以於一印刷電路板基板上選擇性地印刷未曝光感光性圖案，該等未曝光感光性圖案之一厚度小於5微米；以及 一圖案曝光器，安裝於該公共底架上，且能夠操作以將該等感光性圖案曝光於輻射由此界定被曝光圖案，該等被曝光圖案之一節距小於20微米。
  18. 如請求項17所述之裝置，其中該噴墨列印機包含： 一第一噴墨頭，能夠操作以印刷感光性油墨之該等未曝光感光性圖案；及 一第二噴墨頭，能夠操作以印刷不透氧油墨之不透氧圖案。
  19. 如請求項18所述之裝置，其中該等噴墨頭之噴嘴板能夠操作以被加熱至40℃至60℃之間來達成該感光性油墨及該不透氧油墨之最佳黏度。
  20. 如請求項17至19中任一項所述之裝置，其中該裝置包含一至少部分地圍繞該公共底架、該噴墨列印機及該圖案曝光器之罩。
  21. 如請求項20所述之裝置，其中該罩中之氣氛之特徵在於一惰性氣體流，該惰性氣體流能夠操作以防止於由該圖案曝光器將其曝光期間該等未曝光感光性圖案之氧化。
  22. 如請求項17至19中任一項所述之裝置，亦包含至少一第一油墨乾燥器，該至少一第一油墨乾燥器能夠操作以乾燥該等未曝光感光性圖案。
  23. 如請求項22所述之裝置，其中該第一噴墨頭、該至少第一油墨乾燥器及該第二噴墨頭被佈置成使得該印刷電路板基板沿著該公共底架之逐步前進容許該等未曝光感光性圖案於該第二噴墨頭印刷該等不透氧圖案之前被該至少第一油墨乾燥器乾燥。
  24. 如請求項17至19中任一項所述之裝置，亦包含能夠操作以檢查該等未曝光感光性圖案及該等不透氧圖案中至少其中之一之一照相機。
  25. 如請求項17至19中任一項所述之裝置，其中該圖案曝光器包含發射介於355奈米至460奈米範圍內之光之至少一個光源。
  26. 如請求項17至19中任一項所述之裝置，其中該圖案曝光器係一雷射直接成像曝光器。
  27. 如請求項17至19中任一項所述之裝置，其中該圖案曝光器係一發光二極體（LED）曝光器。
  28. 如請求項17至19中任一項所述之裝置，亦包含能夠操作以配準該印刷電路板基板之一照相機。
  29. 如請求項17至19中任一項所述之裝置，亦包含一公共平台。
  30. 如請求項29所述之裝置，其中該公共平台被加熱至80℃之一最高溫度，以幫助乾燥該感光性油墨及該不透氧油墨中至少其中之一。
  31. 如請求項17至19中任一項所述之裝置，其中該等未曝光感光性圖案用包含以下之感光性油墨印刷： 光致抗蝕劑，構成33重量%至64重量%之該感光性油墨； 溶劑，構成19.99重量%至59.99重量%之該感光性油墨； 潤濕劑，構成1重量%至10重量%之該感光性油墨； 界面活性劑，構成0.01重量%至0.1重量%之該感光性油墨； 黏合促進劑，構成1重量%至3重量%之該感光性油墨，該黏合促進劑之一分子量係介於1700道爾頓至70000道爾頓之間；及 鹼性溶液，構成2重量%至3重量%之該感光性油墨，該黏合促進劑溶解於該鹼性溶液中。
  32. 如請求項31所述之用於製備一印刷電路板產品之裝置，其中該黏合促進劑能夠操作以增加印刷有該感光性油墨之一銅組件之一濕法蝕刻製程之各向異性。
  33. 如請求項31所述之用於製備一印刷電路板產品之裝置，其中該感光性油墨之一表面張力小於30達因/公分。
  34. 如請求項18或19所述之裝置，其中該等不透氧圖案用包含以下之不透氧油墨印刷： 聚合物，構成10重量%至15重量%之該不透氧油墨，該聚合物之一最小分子量為7000道爾頓； 一或多種溶劑，構成總計63.9重量%至68.99重量%之該不透氧油墨； 增稠劑溶劑，構成20重量%之該不透氧油墨； 潤濕劑，構成1重量%之該不透氧油墨；及 界面活性劑，構成0.01重量%至0.1重量%之該不透氧油墨。
  35. 如請求項34所述之裝置，其中該不透氧油墨對一波長介於355奈米至460奈米之間之光係透明的。
  36. 如請求項34所述之裝置，其中該不透氧油墨之一表面張力小於30達因/公分。
  37. 一種用於製備一具有高度密集導體之印刷電路板產品之裝置，該裝置包含： 一公共平台； 一噴墨列印機，能夠操作以於該平台上之一印刷電路板基板上選擇性地印刷未曝光圖案，該等未曝光圖案之厚度小於8微米；及 一圖案曝光器，能夠操作以將該平台上之該印刷電路板基板上之該等圖案曝光於輻射由此界定被曝光圖案，該等被曝光圖案之一節距小於20微米。
  38. 如請求項37所述之裝置，其中該噴墨列印機包含： 一第一噴墨頭，能夠操作以印刷感光性油墨之該等未曝光感光性圖案；及 一第二噴墨頭，能夠操作以印刷不透氧油墨之不透氧圖案。
  39. 如請求項38所述之裝置，其中該等噴墨頭之噴嘴板能夠操作以被加熱至40℃至60℃之間來達成該感光性油墨及該不透氧油墨之最佳黏度。
  40. 如請求項37至39中任一項所述之裝置，亦包含一至少部分地圍繞該公共平台、該噴墨列印機及該圖案曝光器之罩。
  41. 如請求項40所述之裝置，其中該罩中之氣氛之特徵在於一惰性氣體流，該惰性氣體流能夠操作以防止於由該圖案曝光器將其曝光期間該等未曝光感光性圖案之氧化。
  42. 如請求項37至39中任一項所述之裝置，亦包含至少一第一油墨乾燥器，該至少一第一油墨乾燥器能夠操作以乾燥該等未曝光感光性圖案。
  43. 如請求項42所述之裝置，其中該第一噴墨頭、該至少第一油墨乾燥器及該第二噴墨頭被佈置成使得該印刷電路板基板藉由該公共平台之逐步前進容許該等未曝光感光性圖案於該第二噴墨頭印刷該等不透氧圖案之前被該至少第一油墨乾燥器乾燥。
  44. 如請求項37至39中任一項所述之裝置，亦包含能夠操作以檢查該等未曝光感光性圖案及該等不透氧圖案中至少其中之一之一照相機。
  45. 如請求項37至39中任一項所述之裝置，其中該圖案曝光器包含發射介於355奈米至460奈米範圍內之光之至少一個光源。
  46. 如請求項37至39中任一項所述之裝置，其中該圖案曝光器係一雷射直接成像曝光器。
  47. 如請求項37至39中任一項所述之裝置，其中該圖案曝光器係一發光二極體（LED）曝光器。
  48. 如請求項37至39中任一項所述之裝置，亦包含能夠操作以配準該印刷電路板基板之一照相機。
  49. 如請求項37至39中任一項所述之裝置，亦包含一公共底架。
  50. 如請求項37至39中任一項所述之裝置，其中該公共平台被加熱至80℃之一最高溫度，以幫助乾燥該感光性油墨及該不透氧油墨中至少其中之一。
  51. 如請求項37至39中任一項所述之裝置，其中該等未曝光感光性圖案用包含以下之感光性油墨印刷： 光致抗蝕劑，構成33重量%至64重量%之該感光性油墨； 溶劑，構成19.99重量%至59.99重量%之該感光性油墨； 潤濕劑，構成1重量%至10重量%之該感光性油墨； 界面活性劑，構成0.01重量%至0.1重量%之該感光性油墨； 黏合促進劑，構成1重量%至3重量%之該感光性油墨，該黏合促進劑之一分子量係介於1700道爾頓至70000道爾頓之間；及 鹼性溶液，構成2重量%至3重量%之該感光性油墨，該黏合促進劑溶解於該鹼性溶液中。
  52. 如請求項51所述之用於製備一印刷電路板產品之裝置，其中該黏合促進劑能夠操作以增加印刷有該感光性油墨之一銅組件之一濕法蝕刻製程之各向異性。
  53. 如請求項51所述之用於製備一印刷電路板產品之裝置，其中該感光性油墨之一表面張力小於30達因/公分。
  54. 如請求項38或39所述之裝置，其中該等不透氧圖案用包含以下之不透氧油墨印刷： 聚合物，構成10重量%至15重量%之該不透氧油墨，該聚合物之一最小分子量為7000道爾頓； 一或多種溶劑，構成總計63.9重量%至68.99重量%之該不透氧油墨； 增稠劑溶劑，構成20重量%之該不透氧油墨； 潤濕劑，構成1重量%之該不透氧油墨；及 界面活性劑，構成0.01重量%至0.1重量%之該不透氧油墨。
  55. 如請求項54所述之裝置，其中該不透氧油墨對一波長介於355奈米至460奈米之間之光係透明的。
  56. 如請求項54所述之裝置，其中該不透氧油墨之一表面張力小於30達因/公分。
  57. 一種用於一噴墨列印機之感光性油墨，該感光性油墨包含： 光致抗蝕劑，構成33重量%至64重量%之該感光性油墨； 溶劑，構成19.99重量%至59.99重量%之該感光性油墨； 潤濕劑，構成1重量%至10重量%之該感光性油墨； 界面活性劑，構成0.01重量%至0.1重量%之該感光性油墨； 黏合促進劑，構成1重量%至3重量%之該感光性油墨，該黏合促進劑之一分子量係介於1700道爾頓至70000道爾頓之間；及 鹼性溶液，構成2重量%至3重量%之該感光性油墨，該黏合促進劑溶解於該鹼性溶液中。
  58. 如請求項57所述之感光性油墨，其中該黏合促進劑能夠操作以增加印刷有該感光性油墨之一銅組件之一濕法蝕刻製程之各向異性。
  59. 如請求項57或58所述之感光性油墨，其中該感光性油墨之一表面張力小於30達因/公分。
  60. 如請求項57或58所述之感光性油墨，其中該感光性油墨能夠操作以形成一高度小於5微米之印刷特徵。
  61. 一種用於一噴墨列印機之不透氧油墨，包含： 聚合物，構成10重量%至15重量%之該不透氧油墨，該聚合物之一最小分子量為7000道爾頓； 一或多種溶劑，構成總計63.9重量%至68.99重量%之該不透氧油墨； 增稠劑溶劑，構成20重量%之該不透氧油墨； 潤濕劑，構成1重量%之該不透氧油墨；及 界面活性劑，構成0.01重量%至0.1重量%之該不透氧油墨。
  62. 如請求項61所述之不透氧油墨，其中該不透氧油墨對一波長介於355奈米至460奈米之間之光係透明的。
  63. 如請求項61或62所述之不透氧油墨，其中該不透氧油墨之一表面張力小於30達因/公分。
  64. 如請求項61或62所述之不透氧油墨，其中該不透氧油墨能夠操作以形成一高度小於3微米之印刷特徵。
  65. 一種用於製備一印刷電路板產品之方法，該方法包含： 提供一包含一導電層之印刷電路板基板； 採用一噴墨列印機於該印刷電路板基板上選擇性地印刷未曝光感光性圖案；及 將該等感光性圖案曝光於輻射，由此界定被曝光圖案， 其特徵在於，該印刷未曝光感光性圖案包含逐層印刷及乾燥多個層，使得於印刷一層之一後續層之前乾燥該層，由此減少或消除針孔之產生。
  66. 一種用於製備一印刷電路板產品之方法，該方法包含： 提供一包含一導電層之印刷電路板基板； 用液體光致抗蝕劑油墨溶劑擦拭清潔該導電層；及 其後採用一噴墨列印機於該印刷電路板基板上選擇性地印刷未曝光感光性圖案。
  67. 一種用於製備一印刷電路板產品之方法，該方法包含： 提供一包含一導電層之印刷電路板基板；及 採用一噴墨列印機於該印刷電路板基板上之選定位置處選擇性地印刷貫穿孔填充材料油墨。
  68. 一種用於製備一包含貫通孔之印刷電路板產品之裝置，該裝置包含： 一公共平台，其特徵在於其包含進行光散射之一印刷電路板基板支撐表面， 一雷射光產生器，使雷射光撞射於該印刷電路板基板支撐表面上，其中經由該等貫通孔到達該印刷電路板基板支撐表面之雷射光被散射，以亦撞射於該等貫通孔之側壁上，由此導致該等貫通孔內之光致抗蝕劑聚合。
  69. 如請求項68所述之用於製備一包含貫通孔之印刷電路板產品之裝置，其中該印刷電路板基板支撐表面係進行雷射光擴散。
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