垂直導電單元及其製造方法

2023-05-30 03:16:16

垂直導電單元及其製造方法
【專利摘要】本發明提供一種垂直導電單元及其製造方法。該垂直導電單元包含：包含連接孔道的絕緣層、第一導體、第二導體及第三導體，其中該絕緣層包含感光性聚醯亞胺，且該感光性聚醯亞胺的玻璃轉移溫度為小於約200℃。本發明還提供製造該垂直導電單元的方法。
【專利說明】
垂直導電單元及其製造方法

【技術領域】
[0001]本發明關於一種印刷積層電路板的技術，具體而言，關於一種垂直導電單元及其製造方法。

【背景技術】
[0002]印刷電路板為各式電子用品的重要電子零件，其配線密度高、重量輕、體積小，已廣泛應用於筆記型電腦、行動電話、數位照相機及液晶顯示器等產品中。
[0003]隨著電子產品日益輕薄化以及多功能化的趨勢，印刷電路板已發展利用非機械鑽孔式的積層法，而製造出孔徑小於約5_的微導孔(Mic1-Via)，並可搭配細線與密距而達成「高密度互連」 (High Density Interconnect1n, HDI)。由此等方法所製得的空白微導孔可繼續進行各式金屬化及電鍍銅製程，完成局部層間互連的盲孔與埋孔，也可塞填銀膏或銅膏以取代金屬化與鍍銅等困難製程而完成電性連結，而層與層間則需覆蓋絕緣層。
[0004]然而，前述印刷電路板隨著微型化而面臨許多挑戰，其中不管是數位訊號(Digital Signal)或者是模擬信號(Analog Signal),當其進入高速或者高頻(如RF或Microwave)環境時，電磁幹擾(EMI)與射頻幹擾(RFI)與其它各種噪聲(Noise)日趨嚴重。當印刷電路板布線網路中的兩平行線形成近端串擾(Crosstalk)或耦合(Coupling)現象時，業界採取的方法如下:(I)加裝解稱合用的電容器(Decoupling capacitor)或拉寬其間距，但在密集布線的要求下，僅可減短其平行長度以降低磁場的互感與電場的互容；或(2)使絕緣層的厚度減少，使其串擾能量可接地而解決。
[0005]為製得微導孔，業界以開發多種非機械鑽孔式的微導孔製造方法，最早於1989年由 IBM 在日本 YASU 工廠開發的 SLC(Surface Laminar Circuits)感光成孔(Photo-Via)技術；之後又有雷射光燒孔(Laser Alblat1n)、電眾(Plasma)蝕孔、乾式蝕孔、溼式化學蝕孔等成孔技術。上述感光成孔將感光性樹脂通過感光成像製程，通過曝光、顯影等步驟而形成微導孔，而此感光性樹脂的選擇除感光特性外，另需考量許多特性，例如需有良好的電性、良好的機械特性、因應感光製程的耐化學性、因應積層製程的耐高熱性。
[0006]舉例而言,針對良好電性而言,其中耐擊穿電壓(DielectricStrength)需承受基本2KV電壓，此耐擊穿電壓與絕緣層的厚度相關。現今應用的感光絕緣層為環氧樹脂，然而環氧樹脂如欲滿足耐擊穿電壓的要求其厚度至少為50 μ m以上。許多電性較佳的聚合物則可能因其玻璃轉移溫度(glass transit1n temperature,Tg)過高,需於高溫下才可進行積層製程的壓合，於加工使用上不易使用。
[0007]另一方面，雷射光燒孔或電漿蝕孔的製造方法則在增層時，另外需要一通常為環氧樹脂的接著層，因此其絕緣層厚度至少為32 μ m以上。
[0008]再者，參看圖1，已知印刷積層電路板I的製造時，需先提供第一布線層11，並在其上形成第一電路12，再在該第一電路12上覆蓋絕緣且已機械衝型的第一覆蓋膜13，為使可進一步進行積層的製造，則需另外提供一接著層14，接著在該接著層14上置放第二布線層15，才可繼續形成第二電路16，並再在該第二電路16上覆蓋第二覆蓋膜17，其中為使該第一電路12及該第二電路16可電性連接，則另需以雷射光燒孔使該第一覆蓋膜13、接著層14、第二布線層15形成孔道，之後再利用填入、化學鍍或電鍍方式在該孔道內形成連接導體18以連接該第一電路12與該第二電路16，接著以該第二電路作為另一第一電路，以該第二覆蓋膜作為另一第一覆蓋膜，重複前述提供布線層、形成電路、覆蓋膜覆蓋、接著層接著、燒孔、形成連接導體等步驟，即可製得此已知印刷積層電路板I。此製造方法不僅無法降低整體印刷積層電路板的厚度，且該等繁瑣的製造過程也增加製造的困難度，且多層間對位也不易，易造成短路現象，再者，在該第一覆蓋膜13及該第二覆蓋膜17覆蓋該第一電路12及該第二電路16時，或是該接著層14粘合時，也需高溫壓合，也同時提高製程的困難度。
[0009]因此，本領域中亟需提出新穎的印刷積層電路板及製造方法，以此滿足電子用品的發展要求。


【發明內容】

[0010]本發明開發一種新穎的印刷積層電路板及製造方法，其可大幅降低整體印刷積層電路板的厚度，尤其是絕緣層的厚度，並通過模組化的生產可降低印刷積層電路板的製造工序，並提高產品良率，降低短路，而可降低製造的成本。
[0011]因此，本發明提供一種垂直導電單元，其包含:
[0012]絕緣層，其包含上表面及下表面，且該絕緣層包含連接孔道貫穿所述絕緣層；
[0013]第一導體，其與所述絕緣層的下表面接觸；
[0014]第二導體，其與所述絕緣層的上表面接觸；及
[0015]第三導體，其位於所述連接孔道中，並接觸所述第一導體與所述第二導體；
[0016]其中該絕緣層包含感光性聚醯亞胺，且所述感光性聚醯亞胺的玻璃轉移溫度為小於約200 °C。
[0017]本發明再提供一種製造前述的垂直導電單元的方法，其包含:
[0018](al)提供所述第一導體；
[0019](bl)在所述第一導體上形成所述絕緣層，使所述第一導體與所述絕緣層的所述下表面接觸；
[0020](Cl)在所述連接孔道的預定位置使所述絕緣層感光成像形成所述連接孔道；
[0021](dl)在所述連接孔道內形成所述第三導體，使所述第三導體與所述第一導體接觸；及
[0022](el)形成所述第二導體，使所述絕緣層的所述上表面接觸所述第二導體，且使所述第三導體與所述第二導體接觸。
[0023]本發明又提供一種製造前述的垂直導電單元的方法，其包含:
[0024](a2)提供所述第一導體；
[0025](b2)形成所述第三導體，使所述第一導體與所述第三導體接觸；
[0026](c2)將所述絕緣層塗布於所述第一導體及所述第三導體上；
[0027](d2)感光成像去除所述絕緣層覆蓋於所述第三導體上的部分 '及
[0028](e2)形成所述第二導體，使所述絕緣層的所述上表面接觸所述第二導體，且使所述第三導體與所述第二導體接觸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1顯示已知印刷積層電路板剖面示意圖。
[0030]圖2顯示根據本發明印刷積層電路板剖面示意圖。
[0031]符號說明
[0032]I印刷積層電路板
[0033]2垂直導電單元
[0034]11第一布線層
[0035]12第一電路
[0036]13第一覆蓋膜
[0037]14接著層
[0038]15第二布線層
[0039]16第二電路
[0040]17第二覆蓋膜
[0041]18連接導體
[0042]21絕緣層
[0043]22第一導體
[0044]23第二導體
[0045]24第三導體
[0046]25第二絕緣層
[0047]26第四導體
[0048]27第五導體
[0049]211連接孔道
[0050]251第二連接孔道。

【具體實施方式】
[0051]參看圖2，本發明提供一種垂直導電單元2，其包含:
[0052]絕緣層21，其包含上表面及下表面，且該絕緣層包含連接孔道211貫穿該絕緣層21 ；
[0053]第一導體22，其與所述絕緣層21的下表面接觸；
[0054]第二導體23，其與所述絕緣層21的上表面接觸；及
[0055]第三導體24，其位於所述連接孔道211中，並接觸所述第一導體22與所述第二導體23 ；
[0056]其中所述絕緣層21包含感光性聚醯亞胺，且所述感光性聚醯亞胺的玻璃轉移溫度為小於約200°C。
[0057]根據本發明的所述垂直導電單元可彼此堆迭，而形成印刷積層電路板，各所述垂直導電單元間可另外提供絕緣材料區隔，或以垂直導電單元的所述第二導體作為另一垂直導電單元的所述第一導體，而進一步降低所述印刷積層電路板的厚度。
[0058]在本發明的一個優選的具體實施例中，參看圖2，所述垂直導電單元2進一步包含:
[0059]第二絕緣層25，其包含上表面及下表面，且所述絕緣層包一第二連接孔道251貫穿所述第二絕緣層25，且所述第二絕緣層25的下表面與所述第二導體23接觸；
[0060]第四導體26，其與所述第二絕緣層25的上表面接觸；及
[0061]第五導體27，其位於所述第二連接孔道251中，並接觸所述第二導體23與所述第四導體26。
[0062]另一方面，根據本發明的絕緣層由於其所包含的所述感光性聚醯亞胺的玻璃轉移溫度為小於約200°C，優選為約90°C至約180°C，更優選為90°C至約130°C，而可低溫壓合，並完全取代現有技術的布線層、覆蓋膜及接著層，而可在其上同時完成布線及覆蓋的製造，以同時降低印刷積層電路板的厚度及製造工序。在本發明的一個優選的具體實施例中，因本發明的感光性聚醯亞胺絕緣層可低溫壓合，所以可塗布在所述第一導體上，並經感光開孔形成連接孔道，並在所述連接孔道內填入第三導體，再壓合第二導體形成垂直導電單元，重複此塗布、開孔、填孔、壓合即可形成印刷積層電路板。此製造方法可完全避免現有技術中需用接著層來粘貼各層經覆蓋膜覆蓋的電路，降低製造的工序及困難度，且不需多層間的粘貼對位，不易造成短路現象。
[0063]在本發明的一個具體實施例中，所述垂直導電單元為一預先製造的模組單元，通過多個模組單元的堆迭而形成印刷積層電路板。
[0064]在本發明的另一具體實施例中，所述垂直導電單元為一印刷積層電路板中的結構單元，其逐層形成而製得所述印刷積層電路板。
[0065]根據本發明的所述絕緣層厚度可依所需而定，由於聚醯亞胺相較於現有技術的環氧樹脂，其電性較佳，其滿足耐擊穿電壓要求的厚度僅需約15μπι至約20μπι，因此優選地，所述絕緣層厚度為約15μπι至約20μπι，其與現有技術相比已大幅降低，並可顯著提高印刷積層電路板的電性。
[0066]在本發明的一個優選的具體實施例中，所述絕緣層所包含的所述感光性聚醯亞胺為透明，而可製得全透明的印刷積層電路板。
[0067]根據本發明的包含所述垂直導電單元的印刷積層電路板，由於各層絕緣層材料一致，因此尺寸變化差異小，且因絕緣層所需的感光性聚醯亞胺樹脂厚度薄，而使整體印刷積層電路板更加輕薄化，而可增加微帶線(Microstrip)的布線密度,且當為薄板的帶狀線(Stripline)時,各種噪聲,包含近端串擾(Crosstalk)、電磁幹擾(EMI)、無線電幹擾(RFI)等均將更為減少。
[0068]在本發明的一個優選的具體實施例中，所述感光性聚醯亞胺為光硬化型共聚物，優選地，所述感光性聚醯亞胺由下式(I)所示的單元與下式(2)所示的單元共聚而成，其中:
[0069]

【權利要求】
1.一種垂直導電單兀，其包含: 絕緣層，其包含上表面及下表面，且所述絕緣層包含連接孔道貫穿所述絕緣層； 第一導體，其與所述絕緣層的下表面接觸； 第二導體，其與所述絕緣層的上表面接觸；及 第三導體，其位於所述連接孔道中，並接觸所述第一導體與所述第二導體； 其中所述絕緣層包含感光性聚醯亞胺，且所述感光性聚醯亞胺的玻璃轉移溫度Tg為小於約200°C。
2.根據權利要求1所述的垂直導電單元，其進一步包含: 第二絕緣層，其包含上表面及下表面，且所述第二絕緣層包含第二連接孔道貫穿所述第二絕緣層，且所述第二絕緣層的下表面與所述第二導體接觸； 第四導體，其與所述第二絕緣層的上表面接觸；及 第五導體，其位於所述第二連接孔道中，並接觸所述第二導體與所述第四導體。
3.根據權利要求1所述的垂直導電單元，其中所述感光性聚醯亞胺由下式(I)所示的單元與下式(2)所示的單元共聚而成，其中:
R1選自由下式⑶至⑶所組成的組；
R2選自由下式(9)至(14)所組成的組；

;
X代表1至20的整數。
4.根據權利要求3所述的垂直導電單元,其中所述感光性聚醯亞胺另外包含光起始劑及光交聯劑。
5.根據權利要求1所述的垂直導電單元，其中所述感光性聚醯亞胺包含下式(15)所示的單元，其中:
R5選自由下式(16)至(22)所組成的組；

6.根據權利要求5所述的垂直導電單元，其中所述感光性聚醯亞胺另外包含光酸產生劑及光交聯劑。
7.根據權利要求1至6中任何一項所述的垂直導電單元，其中所述第一導體、所述第二導體或所述第三導體選自由導電塊、導電線、導電片、具導電功能的元件及具導電功能的線路模組所組成的組。
8.根據權利要求第I至6中任何一項所述的垂直導電單元，其中所述絕緣層包含第一絕緣層及第二絕緣層，其中所述第一絕緣層包含所述感光性聚醯亞胺，所述第二絕緣層包含鹼可溶性聚醯亞胺。
9.根據權利要求第I至6中任何一項所述的垂直導電單元，其中所述絕緣層另外包含空孔貫穿所述絕緣層。
10.一種製造權利要求1至9中任何一項所述的垂直導電單元的方法，其包含: al)提供所述第一導體； bl)在所述第一導體上形成所述絕緣層，使所述第一導體與所述絕緣層的所述下表面接觸； Cl)在所述連接孔道的預定位置使所述絕緣層感光成像形成所述連接孔道；dl)在所述連接孔道內形成所述第三導體，使所述第三導體與所述第一導體接觸；及el)形成所述第二導體，使所述絕緣層的所述上表面接觸所述第二導體，且使所述第三導體與所述第二導體接觸。
11.根據權利要求10所述的方法，其中所述步驟dl)為通過填充、濺鍍、化學鍍或電鍍方式在所述連接孔道形成所述第三導體。
12.根據權利要求10所述的方法，其在步驟el)前另外包含步驟d2)蝕刻所述第三導體。
13.根據權利要求10所述的方法，其另外包含步驟Π)蝕刻所述第二導體。
14.根據權利要求10所述的方法，其另外包含: gl)在所述第二導體上形成第二絕緣層，使所述第二導體與所述第二絕緣層的所述下表面接觸； hi)在第二連接孔道的預定位置使所述第二絕緣層感光成像形成所述第二連接孔道；il)在所述第二連接孔道內形成第五導體，使所述第五導體與所述第二導體接觸；及jl)形成第四導體，使所述第二絕緣層的上表面接觸所述第四導體，且使所述第五導體與所述第四導體接觸。
15.一種製造權利要求1至9中任何一項所述的垂直導電單元的方法，其包含: a2)提供所述第一導體； b2)形成所述第三導體，使所述第一導體與所述第三導體接觸；c2)將所述絕緣層塗布於所述第一導體及所述第三導體上；d2)感光成像去除所述絕緣層覆蓋於所述第三導體上的部分；及e2)形成所述第二導體，使所述絕緣層的所述上表面接觸所述第二導體，且使所述第三導體與所述第二導體接觸。
16.根據權利要求15所述的方法，其另外包含: f2)形成第五導體，使所述第二導體與所述第五導體接觸；g2)將第二絕緣層塗布於所述第二導體及所述第五導體上；h2)感光成像去除所述第二絕緣層覆蓋於所述第五導體上的部分；及?2)形成第四導體，使所述第二絕緣層的所述上表面接觸所述第四導體，且使所述第五導體與所述第四導體接觸。
【文檔編號】H05K3/46GK104168708SQ201410207353
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年5月16日 優先權日:2013年5月17日
【發明者】黃堂傑 申請人:律勝科技股份有限公司