電路板焊接墊結構及其製法的製作方法
2023-04-29 21:16:21
專利名稱：電路板焊接墊結構及其製法的製作方法
技術領域：
本發明是有關於電路板製造技術領域，特別是有關於一種電路板焊接墊結構及其 製法。
背景技術：
近年來，隨著電子及半導體技術的日新月異，更人性化、功能更佳的電子產品不斷 地推陳出新，並朝向輕、薄、短、小的趨勢設計。為符合此潮流及趨勢，電路板或封裝基板上 的線路必須越做越細，越做越密集，如此才能構成具高密度與多接腳化特性的封裝件結構。請參閱圖1至圖5，其所示的是現有防焊工藝及防焊後的錫膏印刷工藝示意圖。如 圖1所示，在電路板ι表面上已形成有一表面線路結構la，包括多個焊接墊結構2及細線路 結構3。為簡化說明，電路板1內的導電通孔及其它內層線路結構並未特別畫出。如圖2所示，在完成表面線路結構Ia後，接著在電路板1表面上塗布一防焊阻劑 層4，其中，防焊阻劑層4通常是由一種高分子感光油墨所構成的，其可以是液態或幹膜型 態，主要用來覆蓋或保護未鍍錫的線路，使其免受在蝕刻、焊接和電鍍過程中可能發生的化 學侵蝕和研磨劑的破壞。如圖3所示，在完成防焊阻劑層4的塗布後，接著利用曝光及顯影工藝，在防焊阻 劑層4中形成多個防焊開口 4a分別暴露出下方的焊接墊結構2的部分表面。如圖4所示，在進行化鎳金工藝前，需進行一化學微蝕及清洗工藝，預先清除掉防 焊開口 4a內的焊接墊結構2的表面氧化物及汙染物，然而，此步驟會在防焊開口 4a底部形 成一底切(undercut) 4b ο如圖5所示，接著進行化鎳金工藝，先在防焊開口 4a內的焊接墊結構2的表面上 形成一厚度約為0. 5至1. 5微米(micrometer)的化鎳金層5，然後利用印刷方法在各個防 焊開口 4a內填入焊錫材料6，後續經過回焊及壓平等處理，即完成如圖5所示的結構。前述現有技術包括以下的缺點(1)由於電路板的倒晶(Flip Chip)接點面上的 焊接墊結構2的線路間距越來越小，使得印刷錫膏工藝的良率下降；(2)焊錫材料6與防焊 阻劑層4之間接合力不佳；(3)在進行化鎳金工藝前，進行的化學微蝕及清洗工藝造成在防 焊開口 4a底部形成的底切4b於後續工藝中形成一高應力點，造成電路板的可靠度問題。由 此可知，業界仍需要一種改良的電路板製造方法，以解決上述現有技術的不足與缺點。
發明內容
本發明提供一種改良的電路板焊接墊結構及其製法，可以解決上述現有技術的不 足與缺點。本發明一實施例提供一種電路板焊接墊結構的製法，首先提供一電路板，其上至 少設有一銅墊結構；接著在該電路板的表面上形成一防焊層；接著以雷射在該防焊層中燒 蝕出一焊接墊開口，暴露出部分的該銅墊結構，且該雷射同時於該焊接墊開口的側壁上形 成一雷射活化層；然後從該焊接墊開口兩相對側壁上的該雷射活化層以及該銅墊結構上同時成長化銅(又稱化學銅，chemical copper)。
本發明另一實施例披露一種電路板焊接墊結構的製法，首先提供一電路板，其上 至少設有一銅墊結構；接著在該電路板的表面上形成一防焊層；接著在該防焊層上形成一 離型膜；接著以雷射在該離型膜及該防焊層中燒蝕出一焊接墊開口，暴露出部分的該銅墊 結構；接著於該焊接墊開口的內壁形成一種子層；接著將該離型膜從該防焊層的表面撕 除；然後以化銅填入該焊接墊開口。本發明又另一實施例披露一種電路板焊接墊結構的製法，包含有提供一電路板， 其上至少設有一銅墊結構；在該電路板的表面上形成一防焊層；在該防焊層上形成一保護 層；其中該保護層為一納米塗料；在該保護層及該防焊層中形成一焊接墊開口，暴露出部 分的該銅墊結構；選擇性的於該焊接墊開口的內壁形成一種子層；以及以化銅填入該焊接 墊開口。為讓本發明的上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉優選的實施方式， 並配合所附圖式，作詳細說明如下。然而如下的優選實施方式與圖式僅供參考與說明用，並 非用來對本發明加以限制。
圖1至圖5所示的是現有防焊工藝及防焊後的錫膏印刷工藝示意圖。圖6至圖9為依據本發明一優選實施例所示電路板上焊接墊結構的製作方法示意 圖。圖10至圖15為依據本發明另一優選實施例所示電路板上焊接墊結構的製作方法 示意圖。圖16至圖19為依據本發明又另一優選實施例所示電路板上焊接墊結構的製作方 法示意圖。其中，附圖標記說明如下1 電路板80 焊接墊結構Ia 表面線路結構120 非導體防焊層2 焊接墊結構120a 焊接墊開口3 細線路結構120b 雷射活化層4 防焊阻劑層220 防焊層4a 防焊開口220a 焊接墊開口4b 底切230 離型膜5 化鎳金層240 種子層6 焊錫材料260 化銅10 電路板320 防焊層IOa 表面線路結構320a 焊接墊開口20 銅墊結構330 保護層30 細線路結構340 種子層60 化銅360 化銅70 凸塊結構
具體實施例方式請參閱圖6至圖9，其為依據本發明一優選實施例所示電路板上焊接墊結構的制 作方法示意圖。首先，如圖6所示，在電路板10表面上已形成有一表面線路結構10a，包括 多個銅墊結構20及細線路結構30。電路板10可以是單層線路板、雙層線路板或者多層線 路板。為簡化說明，電路板10內的導電通孔及其它內層線路結構並未特別畫出。在完成表面線路結構IOa後，接著在電路板10表面上塗布一非導體防焊層120。 其中，非導體防焊層120可以包含一介電基質與可雷射活化的催化顆粒。其中，前述的催化 顆粒是均勻分散於介電基質中，而且一旦使用例如雷射活化以後，非導體防焊層120在此 催化顆粒的幫助下，可以誘導一導電材料的沉積。根據本發明的優選實施例，前述的介電基質可以包含一高分子材料，例如，環氧樹 月旨、改質的環氧樹脂、聚脂、丙烯酸酯、氟素聚合物、聚亞苯基氧化物、聚醯亞胺、酚醛樹脂、 聚碸、矽素聚合物、BT樹脂(bismaleimide triazinemodified epoxy resin)、氰酸聚酯、聚 乙烯、聚碳酸酯樹脂、丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯共聚物、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯 二甲酸丁二酯(PBT)、液晶高分子(liquid crystal polyester，LCP)、聚醯胺(PA)、尼龍 6、 共聚聚甲醛(POM)、聚苯硫醚(PPS)或是環狀烯烴共聚物(COC)等等。根據本發明的優選實施例，前述的催化顆粒可以包括金屬或其配位化合物所形成 的多個納米顆粒。適當的金屬配位化合物可以是金屬氧化物、金屬氮化物、金屬錯合物、及/ 或金屬螯合物。金屬配位化合物中的金屬可以為鋅、銅、銀、金、鎳、鈀、鉬、鈷、銠、銥、銦、鐵、 錳、鋁、鉻、鎢、釩、鉭、及/或鈦等等。接著，如圖7所示，以特定雷射光束，例如UV雷射，打在非導體防焊層120上，直接 在非導體防焊層120中燒蝕出焊接墊開口 120a，使其暴露出部分的銅墊結構20。此時，銅 墊結構20所暴露出的表面上可能留有膠渣，會妨礙後續形成的電性連接質量，因此可以選 擇另外進行一清孔步驟，例如使用電漿，或是氧化劑，如過錳酸鹽，來執行此等清孔除膠渣 的步驟。此時，焊接墊開口 120a內的催化顆粒已被雷射活化，而在焊接墊開口 120a的側壁 上形成一雷射活化層120b。如圖8所示，由於在焊接墊開口 120a的側壁上已形成雷射活化層120b，其可以與 化銅直接形成鍵結，故接著進行一化銅沉積工藝，化銅60直接在焊接墊開口 120a兩相對側 壁上的雷射活化層120b以及銅墊結構20暴露出的表面上三個不同方向同時成長。化銅60 可以繼續成長，直到凸出於非導體防焊層120的上表面，而構成一凸塊結構70，如圖9所示， 凸塊結構70與銅墊結構20構成一焊接墊結構80。本發明的優點至少包括(1)以雷射燒蝕出焊接墊開口 120a，具備較佳的精準度； (2)化銅60可以同時從三個方向成長，故其成長速度快，能夠增加產能；(3)本發明不採用 印刷工藝，直接以化銅及凸塊結構70取代現有的印刷焊錫材料，避免了印刷工藝良率不佳 的問題；以及(4)化銅60或凸塊結構70與側壁的雷射活化層120b直接鍵結，故具有較佳 的結合力，如此可提升焊接墊結構80的可靠度。請參閱圖10至圖15，其為依據本發明另一優選實施例所示電路板上焊接墊結構 的製作方法示意圖。首先，如圖10所示，同樣在電路板10表面上已形成有一表面線路結構 10a，包括多個銅墊結構20及細線路結構30。為簡化說明，電路板10內的導電通孔及其它內層線路結構並未特別畫出。在完成表面線路結構IOa後，接著在電路板10表面上塗布一防焊層220。其中，防焊層220可以包含一介電基質與可雷射活化的催化顆粒。其中，前述的催化顆粒是均勻分 散於介電基質中，而且一旦使用例如雷射活化以後，防焊層220在此催化顆粒的幫助下，可 以誘導一導電材料的沉積。此外，在此實施例中，防焊層220亦可以是由高分子感光油墨所 構成的。前述的介電基質可以包含一高分子材料，例如，環氧樹脂、改質之環氧樹脂、聚脂、 丙烯酸酯、氟素聚合物、聚亞苯基氧化物、聚醯亞胺、酚醛樹脂、聚碸、矽素聚合物、BT樹脂 (bismaleimide triazine modified epoxy resin)、氰酸聚酯、聚乙烯、聚碳酸酯樹脂、丙烯 腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、液晶 高分子(liquid crystalpolyester, LCP)、聚醯胺(PA)、尼龍6、共聚聚甲醛(POM)、聚苯硫 醚(PPS)或是環狀烯烴共聚物(COC)等等。前述的催化顆粒可以包括金屬或其配位化合物所形成的多個納米顆粒。適當的金 屬配位化合物可以是金屬氧化物、金屬氮化物、金屬錯合物、及/或金屬螯合物。金屬配位 化合物中的金屬可以為鋅、銅、銀、金、鎳、鈀、鉬、鈷、銠、銥、銦、鐵、錳、鋁、鉻、鎢、釩、鉭、及/ 或鈦等等。如圖11所示，接著在防焊層220上形成一可撕除的離型膜(peelablef ilm) 230，其 中離型膜230可以是高分子薄膜，例如，聚對苯二甲酸乙二酯(PET)離型膜等等，其厚度較 佳介於1-2微米之間，但不限於此。如圖12所示，接著以特定雷射光束，例如UV雷射，於離型膜230及防焊層220中 燒蝕出焊接墊開口 220a，使其暴露出部分的銅墊結構20。此時，銅墊結構20所暴露出的表 面上可能留有膠渣，會妨礙後續形成的電性連接質量，因此可以選擇另外進行一清孔步驟， 例如使用電漿，或是氧化劑，如過錳酸鹽，來執行此等清孔除膠渣的步驟。如圖13所示，於離型膜230表面、焊接墊開口 220a的內壁以及銅墊結構20暴露 出的表面形成一種子層240，例如，鈀(Pd)、鈦(Ti)、鎢(W)等等。種子層240共形的沉積在 電路板10上，而不會填滿焊接墊開口 220a。根據本發明的優選實施例，種子層240可以是 有機種子層或者無機種子層。如圖14所示，在完成種子層240的沉積工藝之後，隨後將離型膜230從防焊層220 的表面撕除，此時，僅留下形成在焊接墊開口 220a內壁上的種子層240。如圖15所示，利用化銅260填滿焊接墊開口 220a，其中，化銅260可以低於防焊層 220的表面，或者化銅260可以高於防焊層220的表面。由於有形成在焊接墊開口 220a內 壁上的種子層240，故化銅可同時從三個方向成長，使成長速度加快，進而增加產能。請參閱圖16至圖19，其為依據本發明又另一優選實施例所繪示電路板上焊接墊 結構的製作方法示意圖。首先，如圖16所示，同樣在電路板10表面上已形成有一表面線路 結構10a，包括多個銅墊結構20及細線路結構30。為簡化說明，電路板10內的導電通孔及 其它內層線路結構並未特別畫出。在完成表面線路結構IOa後，接著在電路板10表面上 塗布一防焊層320。其中，防焊層320可以是由高分子感光油墨所構成的。然後，在防焊層 320表面上塗布一保護層330，其可以是由印刷、噴灑等方式形成在防焊層320表面，厚度約 小於2微米，較佳為納米塗料。
如圖17所示，接著以特定雷射光束，例如UV雷射，於保護層330及防焊層320中 燒蝕出焊接墊開口 320a，使其暴露出部分的銅墊結構20。此時，銅墊結構20所暴露出的表 面上可能留有膠渣，會妨礙後續形成的電性連接質量，因此可以選擇另外進行一清孔步驟， 例如使用電漿，或是氧化劑，如過錳酸鹽，來執行此等清孔除膠渣的步驟。如圖18所示，在形成焊接墊開口 320a之後，接著選擇性的在焊接墊開口 320a的 內壁及銅墊結構20暴露出的表面上形成一種子層340，例如，鈀(Pd)、鈦(Ti)、鎢(W)等等。 種子層340共形的沉積在焊接墊開口 320a的內壁及銅墊結構20暴露出的表面上，而不會 沉積在保護層330上，也不會填滿焊接墊開口 320a。根據本發明的優選實施例，種子層340 可以是有機種子層或者無機種子層。如圖19所示，利用化銅360填滿焊接墊開口 320a，其中，化銅360可以低於保護層 330的表面，或者化銅360可以高於保護層330的表面。由於有形成在焊接墊開口 320a內 壁上的種子層340，故化銅可同時從三個方向成長，使成長速度加快，進而增加產能。
以上所述僅為本發明的優選實施例，凡依本發明權利要求所做的均等變化與修 飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種電路板焊接墊結構的製法，其特徵在於包含有 提供電路板，其上至少設有一銅墊結構；在該電路板的表面上形成防焊層；以雷射在該防焊層中燒蝕出焊接墊開口，暴露出部分的該銅墊結構，且該雷射同時於 該焊接墊開口的側壁上形成雷射活化層；以及從該焊接墊開口兩相對側壁上的該雷射活化層以及該銅墊結構上同時成長化銅。
2.如權利要求1所述的電路板焊接墊結構的製法，其特徵在於該防焊層包含介電基質 與分散於該介電基質的雷射活化催化顆粒。
3.如權利要求2所述的電路板焊接墊結構的製法，其特徵在於該催化顆粒包含有金屬 或其配位化合物所形成的納米顆粒。
4.一種電路板焊接墊結構的製法，其特徵在於包含有 提供電路板，其上至少設有銅墊結構；在該電路板的表面上形成防焊層； 在該防焊層上形成離型膜；以雷射在該離型膜及該防焊層中燒蝕出焊接墊開口，暴露出部分的該銅墊結構； 於該焊接墊開口的內壁形成種子層； 將該離型膜從該防焊層的表面撕除；以及 以化銅填入該焊接墊開口。
5.如權利要求4所述的電路板焊接墊結構的製法，其特徵在於該防焊層包含介電基質 與分散於該介電基質的雷射活化催化顆粒。
6.如權利要求5所述的電路板焊接墊結構的製法，其特徵在於該催化顆粒包含有金屬 或其配位化合物所形成的納米顆粒。
7.如權利要求4所述的電路板焊接墊結構的製法，其特徵在於該離型膜包含聚對苯二 甲酸乙二酯離型膜。
8.如權利要求4所述的電路板焊接墊結構的製法，其特徵在於該種子層包含有鈀、鈦 或鎢。
9.一種電路板焊接墊結構的製法，其特徵在於包含有 提供電路板，其上至少設有銅墊結構；在該電路板的表面上形成防焊層； 在該防焊層上形成保護層；在該保護層及該防焊層中形成焊接墊開口，暴露出部分的該銅墊結構； 選擇性的於該焊接墊開口的內壁形成種子層；以及 以化銅填入該焊接墊開口。
10.如權利要求9所述的電路板焊接墊結構的製法，其特徵在於該保護層為納米塗料。
11.如權利要求9所述的電路板焊接墊結構的製法，其特徵在於該種子層包含有鈀、鈦 或鎢。
12.如權利要求1所述的電路板焊接墊結構的製法所形成的一種電路板焊接墊結構。
13.如權利要求8所述的電路板焊接墊結構的製法所形成的一種電路板焊接墊結構。
全文摘要
一種電路板焊接墊結構的製法，首先提供一電路板，其上至少設有一銅墊結構；接著在該電路板的表面上形成一防焊層；接著以雷射在該防焊層中燒蝕出一焊接墊開口，暴露出部分的該銅墊結構，且該雷射同時於該焊接墊開口的側壁上形成一雷射活化層；然後從該焊接墊開口兩相對側壁上的該雷射活化層以及該銅墊結構上同時成長化銅。
文檔編號H05K3/40GK102036505SQ20091017739
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月29日 優先權日2009年9月29日
發明者曾子章, 江書聖 申請人:欣興電子股份有限公司