微孔填銅後的凹陷或凸起分析方法

2023-05-18 18:47:21 1

專利名稱：微孔填銅後的凹陷或凸起分析方法
技術領域：
本發明涉及一種微孔填銅後的凹陷或凸起分析方法，其是一種分析印刷電路板上微孔填銅後是否表面具有凹陷或凸起缺點的方法。
背景技術：
隨著電子產品需求的驅動，印刷電路板在形態上逐漸趨於輕薄短小，在功能上則要求性能穩定、多功能和高速化。相對地，其製程技術的發展則越來越困難，即要滿足輕量化、薄形化、細線化和小孔化等高密度設計的需求。目前極受重視的球柵陣列(Ball GridArray；BGA)或倒裝晶片(flip chip)襯底和使用量日增的可攜式產品的電路襯底，例如大哥大、計算機中央處理器、電子辭典、PCMCIA卡等，將會使用大量的高密度(High DensityIntegration；HDI)襯底，傳統襯底鑑於其密度不夠，雖然在製造上不斷改進如鑽孔機、蝕刻機等製程設備，但仍只能做到4密耳(mil)線距與6密耳直徑的通孔，如此無法達到上述需求和未來窄腳距電子構造設計的限制。因此具有細線、小孔的高密度襯底便應運而生，希望能取代傳統多層壓合襯底或印刷電路板的製程。
相對地，增層(build-up)法襯底製程配合雷射鑽孔技術將可有效減少通孔佔用面積，而容易達到細線、小孔的高密度要求，其在傳統襯底結構內加上一達數層的細線層，是一種經濟又有效的襯底製造方法。此類型襯底的中間層可為傳統的FR-4或ABF襯底，然後逐層疊加上介電層與銅箔，此疊加上的線路與孔徑均比傳統的襯底細小，而層間厚度也相對縮小，如此密度增加且厚度變薄，所以襯底面積將可以變小。
然而於增層法襯底填銅步驟後，最常發生的缺點為位於微孔15上方的銅鍍層14容易產生凹陷141(或凸起，圖未示)，如圖1所示。在上層絕緣層11中有微孔15，且有一內部銅線路層的銅墊(pad)12設於所述微孔15底部。為能連接銅墊12和後續形成於上層絕緣層11表面的銅線路層，因此會在微孔15內和上層絕緣層11表面沉積一銅鍍層14。然而當微孔15上方銅覆蓋面積有凹陷141(或凸起)的缺點發生，如要在銅鍍層14上繼續疊層時，所述凹陷141嚴重時會造成襯底的內部線路失效而無法正常傳遞電氣信號。
綜上所述，市場上急切需要一種分析印刷電路板上微孔鍍銅後是否表面具有凹陷缺點的方法，藉此可以確認印刷電路板中各疊層板材的質量。

發明內容
本發明的目的是提供一種微孔填銅後的凹陷或凸起分析方法，可排除印刷電路板的疊層板材變形量的影響，而能分析出各盲孔上方銅鍍層的實際凹陷深度和有效面積。
本發明的另一目的是提供一種呈現銅鍍層上凹陷或凸起缺點分布的方法，其通過畫面顯示凹陷或凸起缺點存在處，並進一步呈現所述凹陷缺點造成那些印刷電路板單元失效的結果。
為達到上述目的，本發明揭示一種微孔填銅後的凹陷或凸起分析方法，其是利用高度掃描裝置測量一印刷電路板中填銅步驟實施後疊層板材表面上銅鍍層的高度分布，然後選擇各微孔所在處局部(或微孔周圍)銅覆蓋面積的複數個高度值。平均所述局部銅覆蓋面積在所述微孔外圍的複數個高度值以作為一相對基準高度，並以所述相對基準高度和所述微孔範圍內銅覆蓋表面的各高度值比較而定出各差值。計算各所述差值大於一允許凹陷量或允許凸起量的累積數量是否超過一預設值，如果超過則可判定所述微孔範圍內銅覆蓋表面具有凹陷或凸起缺點。
可利用畫面或圖表顯示印刷電路板上凹陷缺點存在處，並進一步以畫面或圖表呈現所述凹陷缺點所造成失效的印刷電路板單元位置。


圖1是常規增層法襯底中疊層板材的凹陷發生的示意圖；圖2是本發明所分析印刷電路板中疊層板材的外觀示意圖；圖3是圖2中選取銅覆蓋面積的立體高度分布圖；圖4(a)是取圖3中通過微孔直徑的X-Y平面的高度分布圖；圖4(b)是具有針孔的填銅後微孔沿直徑的X-Y平面的高度分布圖；圖5是本發明分析銅鍍層在微孔截面積所涵蓋範圍內有效凹陷面積的示意圖；圖6是本發明顯示具有凹陷缺點的微孔位置的示意圖；圖7是本發明顯示因凹陷缺點造成無法使用的印刷電路板單元的示意圖；圖8是設定銅鍍層上選取範圍的另一實施例的示意圖；和圖9是取圖8中通過微孔直徑的X-Y平面的高度分布圖。
具體實施例方式
圖2是本發明所分析印刷電路板中疊層板材的外觀示意圖。疊層板材20劃分為九個單元26，每一單元26內包含複數個微孔25，而微孔25內和整個疊層板材20表面均覆蓋一銅鍍層24。可利用高度掃描裝置測量所述銅鍍層24的表面高度分布，然後特別針對各微孔25所在處，分別選定一大於微孔25截面積的銅覆蓋面積271或272，或可稱所述選定面積為選取範圍(range of interest)。所述銅覆蓋面積271或272可依實際微孔尺寸加上一個容許寬度來形成，以確保銅覆蓋面積271或272已涵蓋指定的微孔25。
參見圖3，所述選定的銅覆蓋面積271內表面的高度分布值均已取得，可分別針對所述局部的高度分布值進行分析，以判斷是否有超出允許規格的凹陷32(或凸起)產生。圖中虛線的圓柱體31是表示所述凹陷32相對於下方微孔25的位置關係，所述微孔25截面的半徑為r。很明顯圓柱體31上方中央的凹陷32曲面的高度與圓柱體31外圍的表面高度相比較低(如果中央為凸起則會高於圓柱體31外圍的表面高度)。
圖4(a)是取圖3中通過圓柱體31直徑的X-Y平面的高度分布圖。由於疊層板材20會因為材料內殘留應力而造成翹曲現象，所以Z軸上代表的高度值並非疊層板材20表面實際上凹陷或壟起的高度，因此需要先找出相對基準高度或參考高度才能定義出有意義的凹陷或壟起量。本發明是將銅覆蓋面積271於微孔25外圍(圖4(a)中2r外)的高度分布值平均或計算而得到一相對基準高度R，且針對各微孔25分別計算出一個相對基準高度。
以凹陷情況為例(凸起狀況反之亦然)，由所述相對基準高度R往下位移一可允許凹陷量h而定義出一高度閾值T，如果高度值低於T的表面均視為有效凹陷的區域，如圖4(a)中d即為判定為有效凹陷區域。
如圖4(b)所示，並不是一經判定存在有效凹陷區域的銅覆蓋面積271就視為具有凹陷缺點，一般還需要計算出所述有效凹陷區域所佔面積才能確認是否真為凹陷缺點。舉例而言，如果銅覆蓋面積271內有一細小的針孔41，所述針孔41內的最小高度明顯小於高度閾值T許多，然而如果僅依據此一高度閾值T比較而未進一步分析針孔41底部所佔總面積的比例，那麼很可能產生過多且不當的凹陷缺點認定結果，從而判定太多為不良品的單元26而造成成本嚴重負擔。實際上，如果銅覆蓋面積271內僅有一細小的針孔41，而其它面積的高度均大於高度閾值T，那麼所述針孔41並不會使垂直導通功能無法正常執行。另外，針孔41的容忍面積可由用戶設定。
如圖5所示，微孔25截面積所涵蓋範圍內(直徑2r的圓面積)可依據高度值測量點位置而分為複數個面積基本單元51，即每個面積基本單元51都有至少一高度值。將所述相對基準高度R與各面積基本單元51的高度值相比較，可分別得到一差值，例如圖5中所示的數字即代表差值(或用顏色或符號代表差值的大小而供用戶容易判讀)。如果差值大於可允許凹陷量h(本實施例假設h＝4)，且面積大於一預設值則視為具有凹陷缺點，即差值大於4的累積數量(圖5中共有7個數字大於4)大於預設值(假設為5)，那麼銅覆蓋面積271就被認定為有效凹陷。
疊層板材20上各微孔25處所選定銅覆蓋面積分別經由前述高度分析後，可利用畫面或圖表顯示出具有凹陷缺點的填銅微孔25位置所在，如圖6是以×的符號或標記代表凹陷缺點發生處。當然也可以顏色取代×的標示，例如有凹陷缺點的微孔25以紅色表示(或者有凸起缺點的微孔25以藍色填滿)，其它正常的微孔25則用綠色呈現。當然也可以不同顏色、符號或標記表示凹陷量的大小，例如深紅表示凹陷量相對最深處，而由深紅漸轉淺紅而變成凹陷量相對較小的黃色標示。
當各疊層板材20逐次壓合(sequential lamination)成為最終的襯底後，如果其中某層疊層板材20有發生一凹陷缺點，那麼所述凹陷缺點所在的印刷電路板單元就視為報廢。因此，可統計各印刷電路板單元76內有否凹陷缺點或凸起缺點存在，如果有一凹陷缺點或凸起缺點則以×的符號或標記代表所述無法使用或報廢的印刷電路板單元76，如圖7所示。
本發明除了能分析未經蝕刻的銅鍍層24的質量，同樣能分析蝕刻後的銅鍍層84是否有具有凹陷缺點，如圖8所示。疊層板材80上有一微孔85處所設定選取範圍87內有一蝕刻後的銅鍍層84，因此銅鍍層84外側的表面高度會遠低於凹陷可能發生處的高度，如圖9所示。然而不同於上述實施例的步驟僅在於相對基準高度R的計算方式，本實施例是將選取範圍87中銅覆蓋面積於2r和2Rc之間的環形區域內高度分布值平均而得到一相對基準高度R′，即兩側高度遠低於一最低閾值L的區間不列入相對基準高度的平均數據中。同樣再通過一高度閾值T′就能確認銅鍍層84的有效凹陷區域是否存在於選取範圍內，如果有效凹陷區域超過一預設值則可判定所述微孔85具有凹陷缺點。
本發明的技術內容和技術特點已揭示如上，然而所屬領域的技術人員仍可能基於本發明的教示和揭示而作種種不背離本發明精神的替換和修飾。因此，本發明的保護範圍應不限於實施例所揭示的內容，而應包括各種不背離本發明的替換和修飾，並為以下的權利要求書所涵蓋。
權利要求
1.一種填銅微孔的凹陷分析方法，其包含下列步驟掃描一填銅步驟實施後的疊層板材表面上的高度分布；選擇所述疊層板材中至少一微孔所在處局部銅覆蓋面積的複數個高度值；計算所述局部銅覆蓋面積在所述微孔範圍外的複數個高度值而得到一相對基準高度；比較所述相對基準高度與所述微孔範圍內所述銅覆蓋面積的各所述複數個高度值間存在的各差值；和計算各所述差值大於一允許凹陷量的累積數量，如果所述累積數量超過一預設值則可判定所述微孔上所述銅覆蓋面積具有凹陷缺點。
2.根據權利要求1所述的填銅微孔的凹陷分析方法，其另包含以符號、標記或顏色於所述疊層板材的圖像上代表所述凹陷缺點發生處的步驟。
3.根據權利要求1所述的填銅微孔的凹陷分析方法，其另外包含以符號、標記或顏色於具有所述疊層板材的印刷電路板的圖像上代表因存在所述凹陷缺點而報廢單元的步驟。
4.根據權利要求1所述的填銅微孔的凹陷分析方法，其中各所述差值可由數字、顏色或符號代表其大小，並顯示所述微孔截面積所涵蓋範圍內各差值的所在位置。
5.根據權利要求1所述的填銅微孔的凹陷分析方法，其中所述相對基準高度減去所述允許凹陷量等於一高度閾值，所述累積數量超過所述預設值是表示所述微孔截面積所涵蓋範圍內低於一高度閾值的面積超過所述凹陷缺點所定義的容許凹陷面積。
6.根據權利要求1所述的填銅微孔的凹陷分析方法，其中所述疊層板材上的銅覆蓋面積是經過蝕刻步驟。
7.根據權利要求6所述的填銅微孔的凹陷分析方法，其另外包含通過一最低閾值將非銅覆蓋面積處的高度值剔除而不列入所述相對基準高度的求出計算中。
8.根據權利要求1所述的填銅微孔的凹陷分析方法，其中所述相對基準高度是平均所述局部銅覆蓋面積在所述微孔範圍外的複數個高度值而得到。
全文摘要
本發明揭示一種微孔(micro via或laser via)填銅後的凹陷或凸起分析方法，其是利用高度掃描裝置測量一印刷電路板中填銅步驟實施後疊層板材表面上銅鍍層的高度分布，然後選擇各微孔所在處局部銅覆蓋面積的複數個高度值。平均或計算所述局部銅覆蓋面積在所述微孔外圍的複數個高度值以得到一相對基準高度，並以所述相對基準高度和所述微孔範圍內銅覆蓋表面的各高度值比較而定出各差值。計算各所述差值大於一允許凹陷量或允許凸起量的累積數量是否超過一預設值，如果超過則可判定所述微孔範圍內銅覆蓋表面具有凹陷或凸起缺點。
文檔編號H05K3/06GK101025398SQ20061000775
公開日2007年8月29日 申請日期2006年2月20日 優先權日2006年2月20日
發明者汪光夏, 盧國文, 洪英凱, 蕭武域, 李坤治 申請人:牧德科技股份有限公司